JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Automatic Translation
Medicine

Magnetisk resonansavbildning av multippel sklerose ved 7,0 Tesla

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

Her presenterer vi en protokoll for å skaffe magnetisk resonans (MR) bilder av multippel sklerose (MS) pasienthjerner ved 7.0 Tesla. Protokollen inkluderer utarbeidelse av oppsettet, inkludert radiofrekvensspolene, standardiserte intervjuprosedyrer med MS-pasienter, subjektposisjonering i MR-skanneren og MR-datainnsamling.

Abstract

Det overordnede målet med denne artikkelen er å demonstrere en toppmoderne ultrahøyfelt (UHF) magnetisk resonansprotokoll (MR) av hjernen ved 7,0 Tesla hos pasienter med multippel sklerose (MS). MS er en kronisk inflammatorisk, demyeliniserende, nevrodegenerativ sykdom som er preget av hvite og grå materie lesjoner. Påvisning av romlige og tidsmessigspredte T 2-hyperintense lesjoner ved bruk av MR ved 1,5 T og 3 T representerer et avgjørende diagnostisk verktøy i klinisk praksis for å etablere nøyaktig diagnose av MS basert på den nåværende versjonen av McDonald-kriteriene for 2017. Imidlertid kan differensiering av MS-lesjoner fra hjernehvite materielesjoner av annen opprinnelse noen ganger være utfordrende på grunn av deres ligner morfologi ved lavere magnetiske feltstyrker (vanligvis 3 T). Ultrahigh field MR (UHF-MR) drar nytte av økt signal-til-støy-forhold og forbedret romlig oppløsning, både nøkkelen til overlegen bildebehandling for mer nøyaktige og definitive diagnoser av subtile lesjoner. Derfor har MR ved 7.0 T vist oppmuntrende resultater for å overvinne utfordringene ved MS-differensialdiagnose ved å gi MS-spesifikke neuroimaging markører (f.eks. sentralt veneskilt, hypointense felgstrukturer og differensiering av MS grå materielesjoner). Disse markørene og andre kan identifiseres av andre MR-kontraster annet enn T1 og T2 (T2*, fase, diffusjon) og vesentlig forbedre differensiering av MS-lesjoner fra de som forekommer i andre nevroinflammatoriske forhold som nevromyelittoptikk og Susac syndrom. I denne artikkelen beskriver vi vår nåværende tekniske tilnærming for å studere cerebral hvite og grå materielesjoner hos MS-pasienter ved 7,0 T ved hjelp av forskjellige MR-anskaffelsesmetoder. Den oppdaterte protokollen inkluderer utarbeidelse av MR-oppsettet, inkludert radiofrekvensspolene tilpasset UHF-MR, standardisert screening, sikkerhet og intervjuprosedyrer med MS-pasienter, pasientposisjonering i MR-skanneren og oppkjøp av dedikerte hjerneskanninger skreddersydd for å undersøke MS.

Introduction

Multippel sklerose (MS) er den vanligste kroniske inflammatoriske og demyeliniserende sykdommen i sentralnervesystemet (CNS) som forårsaker uttalt nevrologisk funksjonshemming hos yngre voksne og fører til langvarig funksjonshemming1,2. Det patologiske kjennetegnet på MS er akkumulering av demyeliniserende lesjoner som forekommer i hjernens grå og hvite materie og også diffus nevrodegenerasjon i hele hjernen, selv i normal utseende hvit materie (NAWM)3,4. MS-patologi antyder at betennelse driver vevsskade i alle stadier av sykdommen, selv i de progressive stadiene av sykdom5. De første kliniske manifestasjonene av MS ledsages ofte av reversible episoder av nevrologiske underskudd og referert til som et klinisk isolert syndrom (CIS), når det bare antyder MS6,7. I mangel av en klar CIS, bør det utvises forsiktighet ved å stille en MS-diagnose: diagnosen bør bekreftes ved oppfølging og initiering av langsiktige sykdomsmodifiserende terapier bør utsettes, i påvente av ytterligere bevis8.

MAGNETISK resonansavbildning (MR) er et uunnværlig verktøy for å diagnostisere MS og overvåke sykdomsprogresjon9,10,11. MR ved magnetiske feltstyrker på 1,5 T og 3 T representerer for tiden et avgjørende diagnostisk verktøy i klinisk praksis for å oppdage spin-spin avslapningstid vektet (T2) hyperintense lesjoner og etablere nøyaktig diagnose av MS basert på den nåværende versjonen av McDonald-kriteriene8 i2017 . Diagnostiske kriterier for MS understreker behovet for å demonstrere formidling av lesjoner i rom og tid, og å utelukke alternative diagnoser8,12. Kontrastforbedret MR er den eneste metoden for å vurdere akutt sykdom og akutt betennelse8,men økende bekymringer angående potensiell langsiktig gadolinium hjerneavsetning kan potensielt begrense kontrastapplikasjonen som et viktig diagnostisk verktøy13,14,17. I tillegg kan differensiering av MS-lesjoner fra hjernehvite materielesjoner av annen opprinnelse noen ganger være utfordrende på grunn av deres ligner morfologi ved lavere magnetiske feltstyrker.

Selv om MR absolutt er det beste diagnostiske verktøyet for MS-pasienter, bør MR-undersøkelser og protokoller følge retningslinjer for Magnetic Resonance Imaging i MS-gruppen (MAGNIMS) i Europa18,19 eller Consortium of Multiple Sclerosis Centers (CMSC) i Nord-Amerika20 for diagnostisering, prognose og overvåking av MS-pasienter. Standardiserte kvalitetskontrollstudier i samsvar med de nyeste retningslinjene på tvers av forskjellige sykehus og land er også avgjørende21.

MR-protokoller skreddersydd for MS-diagnose og overvåking av sykdomsprogresjon består av flere MR-kontraster, inkludert kontrast styrt av den langsgående avslapningstiden T1, spin-spin avslapningstid T2, den effektive spin-spin avslapningstiden T2*, og diffusjon vektet bildebehandling (DWI)22. Harmoniseringsinitiativer ga konsensusrapporter for MR i MS om å bevege seg mot standardiserte protokoller som letter klinisk oversettelse og sammenligning av data på tvers av områder23,24,25. T2-vektetavbildning er veletablert og brukes ofte i klinisk praksis for identifisering av hvite stoffer (WM) lesjoner, som er preget av hyperintens utseende26,27. Mens wm lesjonsbelastningen er et viktig diagnostisk kriterium for MS28, korrelerer den bare svakt med klinisk funksjonshemming, på grunn av manglende spesifisitet for lesjonsgrad og underliggende patofysiologi26,27,29. Denne observasjonen har utløst undersøkelser i parametrisk kartlegging av den tverrgående avslapningstiden T2 30. T2*-vektet bildebehandling har blitt stadig viktigere i bildebehandling MS. Det sentrale veneskiltet i T2* vektet MR anses å være en bestemt bildemarkør for MS-lesjoner27,31,32,33. T2* er følsom for jernavsetning34,35, som kan forholde seg til sykdomsvarighet, aktivitet ogalvorlighetsgrad 36,37,38. T2* ble også rapportert å reflektere hjernevevsendringer hos pasienter med mindre underskudd og tidlig MS, og kan dermed bli et verktøy for å vurdere utviklingen av MS allerede i et tidlig stadium39,40.

Forbedringer i MR-teknologi lover å bedre identifisere endringer i CNS hos MS-pasienter og å gi klinikere en bedre guide for å forbedre nøyaktigheten og hastigheten til en MS-diagnose11. Ultrahøyt felt (UHF, B0≥7,0 T) MR drar nytte av en økning i signal-til-støy-forhold (SNR) som kan investeres i forbedrede romlige eller tidsmessige oppløsninger, begge nøkkelen til overlegen avbildning for mer nøyaktige og definitive diagnoser41,42. Overføringsfelt (B1+) inhomogeneiteter som er en negativ egenskap av 1H-radiofrekvensen som brukes ved ultrahøye magnetfelt43, vil dra nytte av flerkanalsoverføring ved hjelp av parallell overføring (pTx) RF-spoler og RF-pulsdesigntilnærminger som forbedrer B1+ homogenitet og dermed letter jevn dekning av hjernen44.

Med ankomsten av 7.0 T MR, har vi oppnådd mer innsikt i demyeliniserende sykdommer som MS med hensyn til økt følsomhet og spesifisitet av lesjonsdeteksjon, sentral veneskiltidentifikasjon, leptomeningeal forbedring, og til og med med hensyn til metabolske endringer45. MS lesjoner har lenge blitt vist fra histopatologiske studier for å danne rundt årer og venules46. Den perivenøse fordelingen av lesjoner (sentralt veneskilt) kan identifiseres med T2* vektet MR46,47,48 ved 3,0 T eller 1,5 T, men kan best identifiseres med UHF-MR ved 7,0 T49,50,51,52. Bortsett fra det sentrale veneskiltet, har UHF-MR ved 7,0 T forbedret eller avdekket MS-spesifikke markører som hypointense felgstrukturer og differensiering av MS grå materielesjoner53,54,55,56. En bedre avgrensning av disse markørene med UHF-MR lover å overvinne noen av utfordringene med å differensiere MS-lesjoner fra de som forekommer i andre nevroinflammatoriske forhold som Susac syndrom53 og neuromyelitt optica54, samtidig som de identifiserer vanlige patogenetiske mekanismer under andre forhold eller varianter av MS som Balós konsentriske sklerose57,58.

Denne artikkelen beskriver vår nåværende tekniske tilnærming for å studere cerebral hvite og grå materielesjoner hos MS-pasienter ved 7,0 T ved hjelp av ulike avbildningsteknikker. Den oppdaterte protokollen inkluderer utarbeidelse av MR-oppsettet, inkludert radiofrekvensspolene (RF) skreddersydd for UHF-MR, standardisert screening, sikkerhet og intervjuprosedyrer med MS-pasienter, pasientposisjonering i MR-skanneren og oppkjøp av hjerneskanning dedikert til MS. Artikkelen er ment å veilede bildeeksperter, grunnleggende forskere, kliniske forskere, translasjonsforskere og teknologer med alle nivåer av erfaring og kompetanse som spenner fra traineer til avanserte brukere og applikasjonseksperter innen UHF-MR hos MS-pasienter, med det endelige målet om synergistisk tilkobling av teknologiutvikling og klinisk anvendelse på tvers av disiplinære domener.

Protocol

Denne protokollen er for studier som er godkjent av etikkkomiteen i Charité – Universitätsmedizin Berlin (godkjenningsnummer: EA1/222/17, 2018/01/08) og Databeskyttelsesavdelingen og corporate governance av Charité – Universitätsmedizin Berlin. Det er innhentet informert samtykke fra alle før de inngår i studien. 1. Emner MERK: Rekruttering av MS-pasienter foregår vanligvis noen dager opp til noen uker før MR-undersøkelsene ved 7,0 T. Rekrutter MS…

Representative Results

En 26 år gammel kvinne diagnostisert med relapsing remitterende MS (RRMS) ble undersøkt ved 7.0 T ved hjelp av de ovennevnte protokollene (Figur 11). Noen forvrengninger i B1+ profilen kan observeres i MR-bildene. Dette forventes ved flytting til høyere resonansfrekvenser43; de kortere bølgelengdene øker destruktive og konstruktive forstyrrelser105,<sup class="xref"…

Discussion

Protokollen som presenteres her beskriver en rekke MR-sekvenser med forskjellige kontraster som vanligvis brukes ved undersøkelse av MS-pasienter ved 7.0 T. Sammen med den fremvoksende teknologiske utviklingen gir de grunnlag for undersøkelser i mer avanserte applikasjoner innen metabolsk eller funksjonell avbildning.

Bortsett fra hjerneskader, påvirker lesjoner i ryggmargen ofte MS-pasienter som forårsaker motorisk, sensorisk og autonom dysfunksjon. Men spinalmargsavbildning, spesielt ved…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Dette prosjektet (T.N.) har blant annet fått støtte fra Det europeiske forskningsrådet (ERC) under EUs forsknings- og innovasjonsprogram Horizon 2020 under tilskuddsavtale No 743077 (ThermalMR). Forfatterne ønsker å takke lagene ved Berlin Ultrahigh Field Facility (B.U.F.F.F.), Max Delbrueck Center for Molecular Medicine i Helmholtz Association, Berlin, Tyskland; ved Det svenske nasjonale 7T-anlegget, Lund universitets bioimaging Center, Lunds universitet, Lund, Sverige og ved ECOTECH-KOMPLEKSET, Maria Curie-Skłodowska University, Lublin, Polen for teknisk og annen hjelp.

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
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Filippi, M., et al. Multiple sclerosis. Nature Reviews Disease Primers. 4 (1), 43 (2018).
  2. Krieger, S. C., Cook, K., De Nino, S., Fletcher, M. The topographical model of multiple sclerosis: A dynamic visualization of disease course. Neurology: Neuroimmunology & Neuroinflammation. 3 (5), 279 (2016).
  3. Kutzelnigg, A., et al. Cortical demyelination and diffuse white matter injury in multiple sclerosis. Brain. 128 (11), 2705-2712 (2005).
  4. Kuchling, J., Paul, F. Visualizing the Central Nervous System: Imaging Tools for Multiple Sclerosis and Neuromyelitis Optica Spectrum Disorders. Frontiers in Neurology. 11, 450 (2020).
  5. Lassmann, H. Multiple Sclerosis Pathology. Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine. 8 (3), (2018).
  6. Miller, D. H., Chard, D. T., Ciccarelli, O. Clinically isolated syndromes. The Lancet Neurology. 11 (2), 157-169 (2012).
  7. van der Vuurst de Vries, R. M., et al. Application of the 2017 Revised McDonald Criteria for Multiple Sclerosis to Patients With a Typical Clinically Isolated Syndrome. JAMA Neurologyogy. 75 (11), 1392-1398 (2018).
  8. Thompson, A. J., et al. Diagnosis of multiple sclerosis: 2017 revisions of the McDonald criteria. The Lancet Neurology. 17 (2), 162-173 (2018).
  9. Filippi, M., Preziosa, P., Rocca, M. A. Multiple sclerosis. Handbook of Clinical Neurology. 135, 399-423 (2016).
  10. Rovira, A., de Stefano, N. MRI monitoring of spinal cord changes in patients with multiple sclerosis. Current Opinion in Neurology. 29 (4), 445-452 (2016).
  11. Filippi, M., et al. Assessment of lesions on magnetic resonance imaging in multiple sclerosis: practical guidelines. Brain. , (2019).
  12. Kuhle, J., et al. Conversion from clinically isolated syndrome to multiple sclerosis: a large multicentre study. Multiple Sclerosis Journal. 21 (8), 1013-1024 (2015).
  13. El-Khatib, A. H., et al. Gadolinium in human brain sections and colocalization with other elements. Neurology: Neuroimmunology & Neuroinflammation. 6 (1), 515 (2019).
  14. McDonald, R. J., et al. Intracranial Gadolinium Deposition after Contrast-enhanced MR Imaging. Radiology. 275 (3), 772-782 (2015).
  15. McDonald, R. J., et al. Gadolinium Deposition in Human Brain Tissues after Contrast-enhanced MR Imaging in Adult Patients without Intracranial Abnormalities. Radiology. 285 (2), 546-554 (2017).
  16. Schlemm, L., et al. Gadopentetate but not gadobutrol accumulates in the dentate nucleus of multiple sclerosis patients. Multiple Sclerosis. 23 (7), 963-972 (2017).
  17. Boyken, J., Niendorf, T., Flemming, B., Seeliger, E. Gadolinium Deposition in the Brain after Contrast-enhanced MRI: Are the Data Valid. Radiology. 288 (2), 630-632 (2018).
  18. Rovira, &. #. 1. 9. 2. ;. a. l., et al. MAGNIMS consensus guidelines on the use of MRI in multiple sclerosis-clinical implementation in the diagnostic process. Nature Reviews Neurology. 11, 471 (2015).
  19. Wattjes, M. P., et al. MAGNIMS consensus guidelines on the use of MRI in multiple sclerosis-establishing disease prognosis and monitoring patients. Nature Reviews Neurology. 11 (10), 597-606 (2015).
  20. Traboulsee, A., et al. Revised Recommendations of the Consortium of MS Centers Task Force for a Standardized MRI Protocol and Clinical Guidelines for the Diagnosis and Follow-Up of Multiple Sclerosis. American Journal of Neuroradiology. 37 (3), 394-401 (2016).
  21. Sąsiadek, M., et al. Recommendations of the Polish Medical Society of Radiology and the Polish Society of Neurology for the routinely used magnetic resonance imaging protocol in patients with multiple sclerosis. Polish Journal of Radiology. 85, 272-276 (2020).
  22. Maranzano, J., et al. Comparison of multiple sclerosis cortical lesion types detected by multicontrast 3T and 7T MRI. American Journal of Neuroradiology. 40 (7), 1162-1169 (2019).
  23. Arevalo, O., Riascos, R., Rabiei, P., Kamali, A., Nelson, F. Standardizing Magnetic Resonance Imaging Protocols, Requisitions, and Reports in Multiple Sclerosis: An Update for Radiologist Based on 2017 Magnetic Resonance Imaging in Multiple Sclerosis and 2018 Consortium of Multiple Sclerosis Centers Consensus Guidelines. Journal of Computer Assisted Tomography. 43 (1), 1-12 (2019).
  24. Schmierer, K., et al. Towards a standard MRI protocol for multiple sclerosis across the UK. The British Journal of Radiology. 92 (1101), 20180926 (2019).
  25. Pereira, D. J., et al. Consensus Recommendations of the Multiple Sclerosis Study Group and the Portuguese Neuroradiological Society for the Use of Magnetic Resonance Imaging in Multiple Sclerosis in Clinical Practice: Part 2. Acta Médica Portuguesa. 33 (1), 66-75 (2020).
  26. Zivadinov, R., Bakshi, R. Role of MRI in multiple sclerosis I: inflammation and lesions. Front Biosci. 9 (665), 28 (2004).
  27. Hemond, C. C., Bakshi, R. Magnetic resonance imaging in multiple sclerosis. Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine. 8 (5), 028969 (2018).
  28. Thompson, A. J., et al. Diagnosis of multiple sclerosis: 2017 revisions of the McDonald criteria. The Lancet Neurology. 17 (2), 162-173 (2018).
  29. Neema, M., et al. T1-and T2-based MRI measures of diffuse gray matter and white matter damage in patients with multiple sclerosis. Journal of Neuroimaging. 17, 16-21 (2007).
  30. Shepherd, T. M., et al. New rapid, accurate T(2) quantification detects pathology in normal-appearing brain regions of relapsing-remitting MS patients. NeuroImage. Clinical. 14 (2), 363-370 (2017).
  31. Tallantyre, E. C., et al. A comparison of 3T and 7T in the detection of small parenchymal veins within MS lesions. Investigative Radiology. 44 (9), 491-494 (2009).
  32. Geraldes, R., et al. The current role of MRI in differentiating multiple sclerosis from its imaging mimics. Nature Reviews Neurology. 14 (4), 199 (2018).
  33. Sinnecker, T., et al. Evaluation of the Central Vein Sign as a Diagnostic Imaging Biomarker in Multiple Sclerosis. JAMA Neurology. 76 (12), 1446-1456 (2019).
  34. Bagnato, F., et al. Untangling the R2* contrast in multiple sclerosis: a combined MRI-histology study at 7.0 Tesla. Public Library of Science one. 13 (3), (2018).
  35. Walsh, A. J., et al. Multiple sclerosis: validation of MR imaging for quantification and detection of iron. Radiology. 267 (2), 531-542 (2013).
  36. Bozin, I., et al. Magnetic resonance phase alterations in multiple sclerosis patients with short and long disease duration. Public Library of Science one. 10 (7), 0128386 (2015).
  37. Ropele, S., et al. Determinants of iron accumulation in deep grey matter of multiple sclerosis patients. Multiple Sclerosis Journal. 20 (13), 1692-1698 (2014).
  38. Walsh, A. J., et al. Longitudinal MR imaging of iron in multiple sclerosis: an imaging marker of disease. Radiology. 270 (1), 186-196 (2014).
  39. Blazejewska, A. I., et al. Increase in the iron content of the substantia nigra and red nucleus in multiple sclerosis and clinically isolated syndrome: a 7 Tesla MRI study. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 41 (4), 1065-1070 (2015).
  40. Bonnier, G., et al. Advanced MRI unravels the nature of tissue alterations in early multiple sclerosis. Annals of Clinical and Translational Neurology. 1 (6), 423-432 (2014).
  41. Niendorf, T., Barth, M., Kober, F., Trattnig, S. From ultrahigh to extreme field magnetic resonance: where physics, biology and medicine meet. MAGMA. 29 (3), 309-311 (2016).
  42. Sinnecker, T., et al. Ultrahigh field MRI in clinical neuroimmunology: a potential contribution to improved diagnostics and personalised disease management. EPMA. 6 (1), 16 (2015).
  43. Vaughan, J. T., et al. 7T vs. 4T: RF power, homogeneity, and signal-to-noise comparison in head images. Magnetic Resonance in Medicine. 46 (1), 24-30 (2001).
  44. Padormo, F., Beqiri, A., Hajnal, J. V., Malik, S. J. Parallel transmission for ultrahigh-field imaging. NMR in Biomedicine. 29 (9), 1145-1161 (2016).
  45. Bruschi, N., Boffa, G., Inglese, M. Ultra-high-field 7-T MRI in multiple sclerosis and other demyelinating diseases: from pathology to clinical practice. European Radiology Experimental. 4 (1), 59 (2020).
  46. Sati, P., et al. The central vein sign and its clinical evaluation for the diagnosis of multiple sclerosis: a consensus statement from the North American Imaging in Multiple Sclerosis Cooperative. Nature Reviews Neurology. 12 (12), 714-722 (2016).
  47. Tan, I. L., et al. MR venography of multiple sclerosis. American Journal of Neuroradiology. 21 (6), 1039-1042 (2000).
  48. Maggi, P., et al. The formation of inflammatory demyelinated lesions in cerebral white matter. Annals of Neurology. 76 (4), 594-608 (2014).
  49. Tallantyre, E. C., et al. A comparison of 3T and 7T in the detection of small parenchymal veins within MS lesions. Investigative Radiology. 44 (9), 491-494 (2009).
  50. Filippi, M., et al. Assessment of lesions on magnetic resonance imaging in multiple sclerosis: practical guidelines. Brain. 142 (7), 1858-1875 (2019).
  51. Muller, K., et al. Detailing intra-lesional venous lumen shrinking in multiple sclerosis investigated by sFLAIR MRI at 7-T. Journal of Neurology. , (2014).
  52. Sinnecker, T., et al. Periventricular venous density in multiple sclerosis is inversely associated with T2 lesion count: a 7 Tesla MRI study. Multiple Sclerosis. 19 (3), 316-325 (2013).
  53. Wuerfel, J., et al. Lesion morphology at 7 Tesla MRI differentiates Susac syndrome from multiple sclerosis. Multiple Sclerosis. 18 (11), 1592-1599 (2012).
  54. Sinnecker, T., et al. Distinct lesion morphology at 7-T MRI differentiates neuromyelitis optica from multiple sclerosis. Neurology. 79 (7), 708-714 (2012).
  55. Kuchling, J., et al. Identical lesion morphology in primary progressive and relapsing-remitting MS–an ultrahigh field MRI study. Multiple Sclerosis. 20 (14), 1866-1871 (2014).
  56. Sinnecker, T., et al. Multiple sclerosis lesions and irreversible brain tissue damage: a comparative ultrahigh-field strength magnetic resonance imaging study. Archives of Neurology. 69 (6), 739-745 (2012).
  57. Behrens, J. R., et al. 7 Tesla MRI of Balo’s concentric sclerosis versus multiple sclerosis lesions. Annals of Clinical and Translational Neurology. 5 (8), 900-912 (2018).
  58. Blaabjerg, M., et al. Widespread inflammation in CLIPPERS syndrome indicated by autopsy and ultra-high-field 7T MRI. Neurology: Neuroimmunology & Neuroinflammation. 3 (3), 226 (2016).
  59. Noureddine, Y., et al. Experience with magnetic resonance imaging of human subjects with passive implants and tattoos at 7 T: a retrospective study. Magnetic Resonance Materials in Physics, Biology and Medicine. 28 (6), 577-590 (2015).
  60. Kraff, O., Quick, H. H. 7T: Physics, safety, and potential clinical applications. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 46 (6), 1573-1589 (2017).
  61. Hoff, M. N., et al. Safety Considerations of 7-T MRI in Clinical Practice. Radiology. 292 (3), 509-518 (2019).
  62. Kraff, O., Quick, H. H. Sicherheit von Implantaten im Hochfeld- und Ultrahochfeld-MRT. Der Radiologe. 59 (10), 898-905 (2019).
  63. Fagan, A. J., et al. 7T MR Safety. Journal of Magnetic Resonance Imaging. , (2020).
  64. . MR Safety Guidance, Documents and Links: MR Safety Strategies to Help You Stay Current with MR Safety Standards Available from: https://www.ismrm.org/mr-safety-links/mr-safety-resources-page/ (2020)
  65. Versluis, M. J., et al. Subject tolerance of 7 T MRI examinations. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 38 (3), 722-725 (2013).
  66. Theysohn, J. M., et al. Subjective acceptance of 7 Tesla MRI for human imaging. Magnetic Resonance Materials in Physics, Biology and Medicine. 21 (1-2), 63 (2008).
  67. Klix, S., et al. On the Subjective Acceptance during Cardiovascular Magnetic Resonance Imaging at 7.0 Tesla. PLoS One. 10 (1), 0117095 (2015).
  68. Rauschenberg, J., et al. Multicenter study of subjective acceptance during magnetic resonance imaging at 7 and 9.4 T. Investigative Radiology. 49 (5), 249-259 (2014).
  69. Zurawski, J., Lassmann, H., Bakshi, R. Use of Magnetic Resonance Imaging to Visualize Leptomeningeal Inflammation in Patients With Multiple Sclerosis: A Review. JAMA Neurologyogy. 74 (1), 100-109 (2017).
  70. Radue, E. -. W., et al. Correlation between brain volume loss and clinical and MRI outcomes in multiple sclerosis. Neurology. 84 (8), 784-793 (2015).
  71. Filippi, M., et al. A high-resolution three-dimensional T1-weighted gradient echo sequence improves the detection of disease activity in multiple sclerosis. Annals of Neurology. 40 (6), 901-907 (1996).
  72. Mugler, J. P., Brookeman, J. R. Three-dimensional magnetization-prepared rapid gradient-echo imaging (3D MP RAGE). Magnetic Resonance in Medicine. 15 (1), 152-157 (1990).
  73. Lindig, T., et al. Evaluation of multimodal segmentation based on 3D T1-, T2- and FLAIR-weighted images – the difficulty of choosing. NeuroImage. 170, 210-221 (2018).
  74. Nelson, F., Poonawalla, A., Hou, P., Wolinsky, J. S., Narayana, P. A. 3D MPRAGE improves classification of cortical lesions in multiple sclerosis. Multiple sclerosis. 14 (9), 1214-1219 (2008).
  75. Marques, J. P., et al. MP2RAGE, a self bias-field corrected sequence for improved segmentation and T1-mapping at high field. NeuroImage. 49 (2), 1271-1281 (2010).
  76. Kober, T., et al. MP2RAGE Multiple Sclerosis Magnetic Resonance Imaging at 3 T. Investigative Radiology. 47 (6), 346-352 (2012).
  77. Beck, E. S., et al. Improved Visualization of Cortical Lesions in Multiple Sclerosis Using 7T MP2RAGE. American Journal of Neuroradiology. 39 (3), 459-466 (2018).
  78. Bø, L., Vedeler, C. A., Nyland, H. I., Trapp, B. D., Mørk, S. J. Subpial Demyelination in the Cerebral Cortex of Multiple Sclerosis Patients. Journal of Neuropathology, Experimental Neurology. 62 (7), 723-732 (2003).
  79. Kilsdonk, I. D., et al. Increased cortical grey matter lesion detection in multiple sclerosis with 7 T MRI: a post-mortem verification study. Brain. 139 (5), 1472-1481 (2016).
  80. Absinta, M., et al. Gadolinium-based MRI characterization of leptomeningeal inflammation in multiple sclerosis. Neurology. 85 (1), 18-28 (2015).
  81. Titelbaum, D. S., et al. Leptomeningeal Enhancement on 3D-FLAIR MRI in Multiple Sclerosis: Systematic Observations in Clinical Practice. Journal of Neuroimaging. 30 (6), 917-929 (2020).
  82. Schmidt, P., et al. Automated segmentation of changes in FLAIR-hyperintense white matter lesions in multiple sclerosis on serial magnetic resonance imaging. NeuroImage: Clinical. 23, 101849 (2019).
  83. Coulette, S., et al. Diagnosis and Prediction of Relapses in Susac Syndrome: A New Use for MR Postcontrast FLAIR Leptomeningeal Enhancement. American Journal of Neuroradiology. 40 (7), 1184-1190 (2019).
  84. Cohen-Adad, J., et al. T2* mapping and B0 orientation-dependence at 7T reveal cyto- and myeloarchitecture organization of the human cortex. NeuroImage. 60 (2), 1006-1014 (2012).
  85. Louapre, C., et al. The association between intra- and juxta-cortical pathology and cognitive impairment in multiple sclerosis by quantitative T2* mapping at 7T MRI. NeuroImage: Clinical. 12, 879-886 (2016).
  86. Liu, S., et al. Susceptibility-weighted imaging: current status and future directions. NMR in Biomedicine. 30 (4), 3552 (2017).
  87. Haacke, E. M., Xu, Y., Cheng, Y. C., Reichenbach, J. R. Susceptibility weighted imaging (SWI). Magnetic Resonance in Medicine. 52 (3), 612-618 (2004).
  88. Haacke, E. M., et al. Characterizing iron deposition in multiple sclerosis lesions using susceptibility weighted imaging. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 29 (3), 537-544 (2009).
  89. Pitt, D., et al. Imaging Cortical Lesions in Multiple Sclerosis With Ultra-High-Field Magnetic Resonance Imaging. Archives of Neurology. 67 (7), 812-818 (2010).
  90. Li, X., et al. Magnetic susceptibility contrast variations in multiple sclerosis lesions. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 43 (2), 463-473 (2016).
  91. Dal-Bianco, A., et al. Slow expansion of multiple sclerosis iron rim lesions: pathology and 7 T magnetic resonance imaging. Acta Neuropathologica. 133 (1), 25-42 (2017).
  92. Sati, P. Diagnosis of multiple sclerosis through the lens of ultra-high-field MRI. Journal of Magnetic Resonance. 291, 101-109 (2018).
  93. Griswold, M. A., et al. Generalized autocalibrating partially parallel acquisitions (GRAPPA). Magnetic Resonance in Medicine. 47 (6), 1202-1210 (2002).
  94. Hammond, K. E., et al. Development of a robust method for generating 7.0 T multichannel phase images of the brain with application to normal volunteers and patients with neurological diseases. NeuroImage. 39 (4), 1682-1692 (2008).
  95. Haacke, E. M., et al. Quantitative susceptibility mapping: current status and future directions. Magnetic Resonance Imaging. 33 (1), 1-25 (2015).
  96. Langkammer, C., et al. Quantitative susceptibility mapping in multiple sclerosis. Radiology. 267 (2), 551-559 (2013).
  97. Eskreis-Winkler, S., et al. Multiple sclerosis lesion geometry in quantitative susceptibility mapping (QSM) and phase imaging. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 42 (1), 224-229 (2015).
  98. Chawla, S., et al. Longitudinal study of multiple sclerosis lesions using ultra-high field (7T) multiparametric MR imaging. PLOS ONE. 13 (9), 0202918 (2018).
  99. Kolasinski, J., et al. A combined post-mortem magnetic resonance imaging and quantitative histological study of multiple sclerosis pathology. Brain. 135 (10), 2938-2951 (2012).
  100. De Santis, S., et al. Evidence of early microstructural white matter abnormalities in multiple sclerosis from multi-shell diffusion MRI. NeuroImage: Clinical. 22, 101699 (2019).
  101. Filippi, M., et al. Microstructural magnetic resonance imaging of cortical lesions in multiple sclerosis. Multiple Sclerosis. 19 (4), 418-426 (2013).
  102. Granberg, T., et al. In vivo characterization of cortical and white matter neuroaxonal pathology in early multiple sclerosis. Brain: a Journal of Neurology. 140 (11), 2912-2926 (2017).
  103. Holland, D., Kuperman, J. M., Dale, A. M. Efficient correction of inhomogeneous static magnetic field-induced distortion in Echo Planar Imaging. NeuroImage. 50 (1), 175-183 (2010).
  104. In, M. -. H., Posnansky, O., Beall, E. B., Lowe, M. J., Speck, O. Distortion correction in EPI using an extended PSF method with a reversed phase gradient approach. PloS one. 10 (2), 0116320 (2015).
  105. Van de Moortele, P. F., et al. B(1) destructive interferences and spatial phase patterns at 7 T with a head transceiver array coil. Magnetic Resonance in Medicine. 54 (6), 1503-1518 (2005).
  106. Collins, C. M., Liu, W., Schreiber, W., Yang, Q. X., Smith, M. B. Central brightening due to constructive interference with, without, and despite dielectric resonance. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 21 (2), 192-196 (2005).
  107. Yang, Q. X., et al. Manipulation of image intensity distribution at 7.0 T: passive RF shimming and focusing with dielectric materials. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 24 (1), 197-202 (2006).
  108. Teeuwisse, W. M., Brink, W. M., Webb, A. G. Quantitative assessment of the effects of high-permittivity pads in 7 Tesla MRI of the brain. Magnetic Resonance in Medicine. 67 (5), 1285-1293 (2012).
  109. van Gemert, J., Brink, W., Webb, A., Remis, R. High-permittivity pad design tool for 7T neuroimaging and 3T body imaging. Magnetic Resonance in Medicine. 81 (5), 3370-3378 (2019).
  110. Vaidya, M. V., et al. Improved detection of fMRI activation in the cerebellum at 7T with dielectric pads extending the imaging region of a commercial head coil. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 48 (2), 431-440 (2018).
  111. Brink, W. M., vander Jagt, A. M., Versluis, M. J., Verbist, B. M., Webb, A. G. High permittivity dielectric pads improve high spatial resolution magnetic resonance imaging of the inner ear at 7 T. Investigative Radiology. 49 (5), 271-277 (2014).
  112. Lundkvist, M., et al. Characterization of anti-natalizumab antibodies in multiple sclerosis patients. Multiple Sclerosis. 19 (6), 757-764 (2013).
  113. Moccia, M., et al. Advances in spinal cord imaging in multiple sclerosis. Therapeutic Advances in Neurological Disorders. 12, 1756286419840593 (2019).
  114. Zhao, W., et al. Nineteen-channel receive array and four-channel transmit array coil for cervical spinal cord imaging at 7T. Magnetic Resonance in Medicine. 72 (1), 291-300 (2014).
  115. Sinnecker, T., et al. MRI phase changes in multiple sclerosis vs neuromyelitis optica lesions at 7T. Neurology: Neuroimmunology & Neuroinflammation. 3 (4), 259 (2016).
  116. Wenz, D., et al. Millimeter spatial resolution in vivo sodium MRI of the human eye at 7 T using a dedicated radiofrequency transceiver array. Magnetic Resonance in Medicine. 80 (2), 672-684 (2018).
  117. Huhn, K., Engelhorn, T., Linker, R. A., Nagel, A. M. Potential of Sodium MRI as a Biomarker for Neurodegeneration and Neuroinflammation in Multiple Sclerosis. Frontiers in Neurology. 10 (84), (2019).
  118. Bolo, N. R., et al. Brain Pharmacokinetics and Tissue Distribution In Vivo of Fluvoxamine and Fluoxetine by Fluorine Magnetic Resonance Spectroscopy. Neuropsychopharmacology. 23 (4), 428-438 (2000).
  119. Ji, Y., et al. Eight-channel transceiver RF coil array tailored for 1H/19F MR of the human knee and fluorinated drugs at 7.0 T. NMR in Biomedicine. 28 (6), 726-737 (2015).
  120. Starke, L., Pohlmann, A., Prinz, C., Niendorf, T., Waiczies, S. Performance of compressed sensing for fluorine-19 magnetic resonance imaging at low signal-to-noise ratio conditions. Magnetic Resonance in Medicine. , 1-17 (2019).

Tags

MRIMultiple Sclerosis7.0 TeslaCerebral White MatterGray MatterLesionsSpatial ResolutionSignal-to-noise RatioSensitivity GainPathologyRadiographerPulse OximeterRadio Frequency Head CoilISO CenterB0 Map3D ShimFrequency

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
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).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image