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Medicine

7.0 테슬라에서 다발성 경화증의 자기 공명 화상 진찰

Published: February 19, 2021
doi:
10.3791/62142
, , , , , , , , , ,
1Berlin Ultrahigh Field Facility (B.U.F.F.),Max Delbrück Center for Molecular Medicine in the Helmholtz Association, 2Experimental and Clinical Research Center,Max Delbrueck Center for Molecular Medicine and Charité – Universitätsmedizin Berlin, corporate member of Freie Universität Berlin, Humboldt-Universität zu Berlin, and Berlin Institute of Health, 3NeuroCure Clinical Research Center,Charité – Universitätsmedizin Berlin, corporate member of Freie Universität Berlin, Humboldt-Universität zu Berlin, and Berlin Institute of Health, 4Department of Neurology,Charité – Universitätsmedizin Berlin, corporate member of Freie Universität Berlin, Humboldt-Universität zu Berlin, and Berlin Institute of Health, 5The Swedish National 7T Facility, Lund University Bioimaging Center,Lund University, 6Department of Radiography,Medical University of Lublin, 7ECOTECH-COMPLEX,Maria Curie-Skłodowska University, 8MRI.TOOLS GmbH, 9Berlin School of Mind and Brain,Humboldt-Universität zu Berlin

Summary

여기서, 우리는 7.0 Tesla에서 다발성 경화증 (MS) 환자 뇌의 자기 공명 (MR) 이미지를 획득하는 프로토콜을 제시합니다. 이 프로토콜에는 무선 주파수 코일, MS 환자와의 표준화된 인터뷰 절차, MR 스캐너의 대상 위치 및 MR 데이터 수집을 포함한 설정 의 준비가 포함됩니다.

Abstract

이 문서의 전반적인 목표는 다발성 경화증 (MS) 환자에서 7.0 테슬라에서 뇌의 최첨단 초고장 (UHF) 자기 공명 (MR) 프로토콜을 입증하는 것입니다. MS는 백색과 회색 물질 병변을 특징으로 하는 만성 염증성, 탈미엘리나팅, 신경퇴행성 질환입니다. 1.5T 및 3 T에서 MRI를 사용하여 공간적으로 그리고 현세적으로 유포된 T2-과민병변의 검출은 2017년 맥도날드 기준의 현재 버전에 기초하여 MS의 정확한 진단을 확립하기 위한 임상 사례에서 중요한 진단 도구를 나타낸다. 그러나, 다른 기원의 뇌 백색 물질 병변에서 MS 병변의 분화는 때때로 낮은 자기장 강점에서 그들의 닮은 형태 때문에 도전이 될 수 있습니다 (일반적으로 3 T). 초고장 MR(UHF-MR)은 신호 대 잡음 비율이 증가하고 공간 해상도가 향상되어 미묘한 병변의 보다 정확하고 확실한 진단을 위한 우수한 이미징의 키를 제공합니다. 따라서 7.0 T의 MRI는 MS 특이적 신경 이미징 마커(예: 중앙 정맥 표지판, 저강렬한 림 구조 및 MS 회색 물질 병변의 분화)를 제공하여 MS 차동 진단의 과제를 극복하는 고무적인 결과를 보여주었습니다. 이러한 마커 및 그 외는 T1 및 T2 (T2*, 위상, 확산) 이외의 다른 MR 대조에 의해 식별 될 수 있으며 신경 수염 광학 및 수삭 증후군과 같은 다른 신경 염증 조건에서 발생하는 것과 MS 병변의 분화를 실질적으로 향상시킬 수 있습니다. 이 문서에서는, 우리는 다른 MR 취득 방법을 사용하여 7.0 T에서 MS 환자에 있는 대뇌 백색 및 회색 물질 병변을 공부하는 우리의 현재 기술적인 접근을 기술합니다. 최신 프로토콜에는 UHF-MR을 위해 사용자 지정된 무선 주파수 코일, MS 환자와의 표준화된 스크리닝, 안전 및 인터뷰 절차, MR 스캐너의 환자 위치 및 MS 검사를 검사하기 위한 전용 뇌 스캔 의 획득을 포함한 MR 설정 의 준비를 포함합니다.

Introduction

다발성 경화증(MS)은 중추신경계(CNS)의 가장 흔한 만성 염증 및 탈발질환으로, 이는 젊은 성인의 뚜렷한 신경장애를 유발하고 장기 장애1,2로이어집니다. MS의 병리학적 특징은 뇌의 회색과 백색 물질에서 발생하는 탈미수병변의 축적이며, 또한 정상나타나는 백색 물질(NAWM)3,4에서도전체 뇌에서 신경 변성을 확산시키는 것이다. MS 병리학은 염증이 질병의 진보적 인 단계 동안조차도 질병의 모든 단계에서 조직 손상을 유도한다는 것을 건의합니다5. MS의 첫 번째 임상 증상은 일반적으로 신경 적자의 가역적 인 에피소드를 동반하고 임상적으로 고립 된 증후군 (CIS)으로 언급되며 MS6,7을암시 할 때. 명확한 CIS의 부재에서, MS 진단을 만들기에주의가 실행되어야한다 : 진단은 후속 및 장기 질병 수정 치료의 개시에 의해 확인되어야한다, 추가 증거8보류.

자기 공명 영상(MRI)은 MS를 진단하고 질병 진행9,10,11을모니터링하는 데 필수적인 도구이다. 1.5 T 및 3 T의 자기장 강도에서 MRI는 현재 스핀 스핀 이완 시간 가중(T2) 과격병변을 감지하고 2017 년 맥도날드 기준8의현재 버전에 따라 MS의 정확한 진단을 확립하는 임상 사례에서 중요한 진단 도구를 나타낸다. MS에 대한 진단 기준은 공간과 시간에 병변의 보급을 입증하고 대체 진단8,12를제외할 필요성을 강조한다. 대비 향상 MRI는 급성 질환 및 급성염증을평가하는 유일한 방법이지만 잠재적 장기 가돌리늄 뇌 증착에 대한 우려가 증가하면 잠재적으로 중요한 진단 도구로서 대비적용을제한할 수있다(13,14,17). 추가적으로, 그밖 기원의 두뇌 백색 물질 병변에서 MS 병변의 분화는 때때로 낮은 자기장 강점에 그들의 닮은 형태 때문에 도전이 될 수 있습니다.

MRI는 MS 환자를 위한 제일 진단 공구인 동안, MR 검사 및 프로토콜은 MS 환자의진단,예후 및 감시를 위한 북미20에 있는 유럽18,19 또는 다발성 경화증 센터 (CMSC)의 컨소시엄에 있는 MS 단 (MAGNIMS)에 있는 자기 공명 화상 진찰의 지침을 따라야 합니다. 다른 병원과 국가에 걸쳐 최신 지침에 따라 표준화 된 품질 관리 연구는 또한 중요한21.

MS 진단 및 질병 진행 모니터링에 맞는 MRI 프로토콜은 세로 이완 시간 T1,스핀 스핀 릴렉션 시간 T 2, 효과적인 스핀 스핀 릴렉스 타임 T2*, 확산 가중 이미징(DWI)22에의해 제어되는 콘트라스트를 포함하는 다중 MRI 대조를 포함한다. 조화 이니셔티브는 MS의MRI가23,24,25사이트 전반에 걸쳐 임상 번역 및 데이터 비교를 용이하게 하는 표준화된 프로토콜로 이동하도록 합의 보고서를 제공했습니다. T2-가중 화상 진찰은 백색 물질 (WM) 병변의 식별을 위한 임상 사례에서 잘 확립되고 자주 사용되며, 이는 과격한외관(26,27)을특징으로 한다. MS28에대한 중요한 진단 기준이면서, WM 병변 하중은 병변 심각도 및근본적인 병리생리학(26,27,29)에대한 특이성의 부족으로 인해 임상 장애와 약하게 상관관계가 있다. 이 관찰은 횡단 휴식 시간 T2 30의파라메트릭 매핑으로 탐사를 트리거했습니다. T2*가중 화상 진찰은 화상 진찰 MS에서 점점 중요해지고 있습니다. T2*가중 MRI의 중앙 정맥 기호는 MS 병변27,31,32,33에대한 특정 이미징 마커로 간주됩니다. T2*는 철증34,35에민감하며, 이는 질병 지속시간, 활동 및심각도(36,37,38)와관련이 있을 수 있다. T2*는 또한 경미한 결핍및 초기 MS를 가진 환자에 있는 두뇌 조직 변경을 반영하기 위하여 보고되었다, 따라서 초기 단계에서 MS의 발달을 평가하는 공구가 될 수 있습니다39,40.

MRI 기술의 개선은 MS 환자의 CNS의 변화를 더 잘 식별하고 MS 진단11의정확성과 속도를 향상시키기 위한 더 나은 가이드를 임상의에게 제공할 것을 약속합니다. 초고장(UHF, B0≥7.0 T) MRI는 향상된 공간 또는 측두해상도에 투자할 수 있는 신호 대 잡음 비율(SNR)의 증가로 이점을 누릴 수 있으며, 둘 다 보다 정확하고 확실한 진단을 위한 우수한 이미징의키(41,42)를이점한다. 초고자기장(43)에서 사용되는 1H 무선 주파수의 불리한 특성인 전송 장(B1+)은병렬 전송(pTx) RF 코일 및 RF 펄스 설계 접근법을 사용하여 다중 채널 전송의 이점을 누릴 수 있어 B1+ 균질성을 향상시키고 따라서뇌(44)의균일한 커버리지를 용이하게 한다.

7.0 T MRI의 출현으로, 우리는 병변 검출의 증가감도 및 특이성, 중앙 정맥 표지판 식별, 렙토멘션 향상, 심지어 대사 변화에 관하여 MS와 같은 탈근성 질환에 대한 더 많은 통찰력을달성했다 45. MS 병변은 오랫동안 정맥과 정맥(46)을중심으로 형성하기 위해 조직 병리학 연구에서 표시되었습니다. 병변(중앙 정맥 기호)의 분포는T2* 가중 MRI46,47, 48 에서 3.0 T 또는 1.5 T로 식별할 수 있지만 7.0 T49,50,51,52에서UHF-MRI로 가장 잘 식별될 수 있다. 중앙 정맥 기호 이외에, 7.0 T에서 UHF-MRI는 MS 회색 물질 병변53,54,55,56의저강도 림 구조 및 분화와 같은 MS 특이적 마커를 개선또는 발견하였다. UHF-MRI를 가진 이 마커의 더 나은 묘사는 또한 발로의 동심 경화증과 같은 MS의 그밖 조건 또는 이체에 있는 일반적인병리 유전학 기계장치를 확인하는 동안54와같은 그밖 신경선동적인 조건에서 생기는 것과 MS 병변을 분화의 도전의 몇몇을 극복할 것을 약속합니다 .

MS 병변의 검출 그리고 분화를 위한 UHF-MRI의 도전 그리고 기회를 인식하기 위하여, 이 문서는 다른 화상 진찰 기술을 사용하여 7.0 T에서 MS 환자에 있는 뇌성 백색및 회색 물질 병변을 공부하는 우리의 현재 기술적인 접근을 기술합니다. 최신 프로토콜에는 UHF-MR에 맞춘 무선 주파수(RF) 코일, MS 환자와의 표준화된 스크리닝, 안전 및 인터뷰 절차, MR 스캐너의 환자 포지셔닝 및 MS 전용 뇌 스캔 획득을 포함한 MR 설정의 준비가 포함됩니다. 이 기사는 이미징 전문가, 기본 연구원, 임상 과학자, 번역 연구원 및 기술자를 교육생부터 고급 사용자 및 응용 분야 전문가에 이르기까지 모든 수준의 경험과 전문 지식을 MS 환자의 UHF-MRI 분야로 안내하고, 징계 도메인전반에 걸쳐 기술 개발 및 임상 응용 프로그램을 시너지적으로 연결하는 궁극적인 목표를 달성하기 위한 것입니다.

Protocol

이 프로토콜은 샤리테 – 유니버시테츠메디진 베를린 (승인 번호: EA1/222/17, 2018/01/08) 및 샤리테의 데이터 보호 부서 및 기업 지배 – 베를린 대학윤리위원회의 승인을 받은 연구를 위한 것입니다. 연구에 포함되기 전에 모든 과목에서 정보에 입각한 동의가 얻어졌습니다. 1. 과목 참고: MS 환자의 모집은 일반적으로 7.0 T에서 MR 조사의 앞에 몇 주까지 며칠에서 ?…

Representative Results

재발 방출 MS(RRMS)로 진단된 26세 여성은 상기프로토콜(도 11)을사용하여 7.0T에서 검사하였다. B1+ 프로파일의 일부 왜곡은 MR 이미지에서 관찰될 수 있습니다. 이것은 더 높은 공명 주파수로 이동할 때 예상된다43; 파장이 짧을수록 파괴적이고 건설적인간섭(105,106)이증…

Discussion

여기에 제시된 프로토콜은 7.0 T.에서 MS 환자를 검사할 때 전형적으로 사용되는 다른 대조를 가진 일련의 MRI 서열을 설명하고, 신진 기술 개발과 함께, 신진 대사 또는 기능적 이미징에 있는 더 진보된 응용으로 탐사를 위한 기초를 제공합니다.

뇌 병변 이외에도 척수의 병변은 운동, 감각 및 자율 기능 장애를 일으키는 MS 환자에 자주 영향을 미칩니다. 그러나 척수 화상 진찰은…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

이 프로젝트 (T.N.)는 보조금 협정 없음 743077 (ThermalMR)에 따라 유럽 연합 (EU)의 호라이즌 2020 연구 및 혁신 프로그램에 따라 유럽 연구 위원회 (ERC)로부터 부분적으로 자금을 받았습니다. 저자는 베를린 초고필드 시설 (B.U.F.F.), 헬름홀츠 협회, 베를린, 독일에서 분자 의학을위한 막스 델브루크 센터에서 팀에게 감사드립니다; 스웨덴 국립 7T 시설, 룬드 대학 생물 이미징 센터, 룬드 대학, 룬드, 스웨덴 및 ECOTECH-COMPLEX, 마리아 퀴리-스크루오도우스카 대학, 루블린, 폴란드에서 기술 및 기타 지원을 제공합니다.

Materials

7T TX/RX 24 Ch Head Coil Nova Medical, Inc., Wilmington, USA NM008-24-7S-013 1-channel circular polarized (CP) transmit (Tx), 24-channel receive (Rx) RF head coil
Magnetom 7T System Siemens Healthineers, Erlangen, Germany MRB1076 7.0 T whole body research scanner
syngoMR B17 Software Siemens Healthineers, Erlangen, Germany B17A image processing software for the Magnetom 7T system
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Waiczies, S., Els, A., Kuchling, J., Markenroth Bloch, K., Pankowska, A., Waiczies, H., Herrmann, C., Chien, C., Finke, C., Paul, F., Niendorf, T. Magnetic Resonance Imaging of Multiple Sclerosis at 7.0 Tesla. J. Vis. Exp. (168), e62142, doi:10.3791/62142 (2021).
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