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Medicine

Ressonância Magnética De Esclerose Múltipla em 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

Aqui, apresentamos um protocolo para adquirir imagens de ressonância magnética (MR) de cérebros de pacientes de esclerose múltipla (EM) a 7.0 Tesla. O protocolo inclui a preparação da configuração, incluindo as bobinas de radiofrequência, procedimentos padronizados de entrevista com pacientes de ESM, posicionamento do sujeito no scanner de Ressonância Magnética e aquisição de dados de Mr.

Abstract

O objetivo geral deste artigo é demonstrar um protocolo de ressonância magnética (MR) de campo ultra-alto (UHF) de última geração do cérebro em 7,0 Tesla em pacientes com esclerose múltipla (EM). A ESM é uma doença inflamatória crônica, desmielinizante e neurodegenerativa caracterizada por lesões de matéria branca e cinza. A detecção de lesões T2-hiperintenses disseminadas espacial e temporalmente pelo uso de Ressonância Magnética em 1,5 T e 3 T representa uma ferramenta de diagnóstico crucial na prática clínica para estabelecer um diagnóstico preciso da ESM com base na versão atual dos critérios do McDonald 2017. No entanto, a diferenciação das lesões de ESM das lesões de matéria branca cerebral de outras origens pode às vezes ser desafiadora devido à sua morfologia semelhante em forças de campo magnético mais baixas (tipicamente 3 T). O MR de campo ultra-alto (UHF-MR) beneficia-se do aumento da relação sinal-ruído e da maior resolução espacial, tanto fundamental para imagens superiores para diagnósticos mais precisos e definitivos de lesões sutis. Assim, a ressonância magnética em 7.0 T tem mostrado resultados encorajadores para superar os desafios do diagnóstico diferencial de ESM, fornecendo marcadores neuroimagem específicos de MS (por exemplo, sinal de veia central, estruturas de aro hipointense e diferenciação de lesões de matéria cinzenta de MS). Esses marcadores e outros podem ser identificados por outros contrastes de RM que não sejam T1 e T2 (T2*, fase, difusão) e melhorem substancialmente a diferenciação das lesões de ESM daquelas que ocorrem em outras condições neuroinflamatórias, como neuromielite optica e síndrome de Susac. Neste artigo, descrevemos nossa abordagem técnica atual para estudar lesões de matéria branca e cinza cerebrais em pacientes com ES A 7,0 T utilizando diferentes métodos de aquisição de MR. O protocolo atualizado inclui a preparação da configuração de Mr, incluindo as bobinas de radiofrequência personalizadas para UHF-MR, procedimentos padronizados de triagem, segurança e entrevista com pacientes em MS, posicionamento do paciente no scanner de Ressonância Magnética e aquisição de exames cerebrais dedicados sob medida para análise de ESM.

Introduction

A esclerose múltipla (EM) é a doença inflamatória crônica mais comum e desmielinização do sistema nervoso central (SNC) que causa incapacidade neurológica pronunciada em adultos mais jovens e leva à incapacidade de longo prazo1,2. A marca patológica da EM é o acúmulo de lesões desmielinizantes que ocorrem na matéria cinza e branca do cérebro e também a neurodegeneração difusa em todo o cérebro, mesmo em matéria branca de aparecimento normal (NAWM)3,4. A patologia da ESM sugere que a inflamação impulsiona a lesão tecidual em todos os estágios da doença, mesmo durante os estágios progressivos da doença5. As primeiras manifestações clínicas de ESM são comumente acompanhadas por episódios reversíveis de déficits neurológicos e referidas como síndrome clinicamente isolada (EEI), quando apenas sugestivas deESM 6,7. Na ausência de uma CEI de corte claro, deve-se ter cuidado para fazer um diagnóstico de ESM: o diagnóstico deve ser confirmado pelo acompanhamento e início de terapias modificadoras de doenças de longo prazo devem ser adiados, aguardando evidências adicionais8.

A ressonância magnética (RM) é uma ferramenta indispensável no diagnóstico da ESM e no monitoramento da progressão da doença9,10,11. A ressonância magnética em forças de campo magnético de 1,5 T e 3 T representa atualmente uma ferramenta de diagnóstico crucial na prática clínica para detectar o tempo de relaxamento do spin-spin ponderado (T2) lesões hiperintenciadas e estabelecer um diagnóstico preciso da ESM com base na versão atual do McDonald criteria8 de2017 . Os critérios diagnósticos para ESM enfatizam a necessidade de demonstrar disseminação de lesões no espaço e no tempo, e para excluir diagnósticos alternativos8,12. A ressonância magnética aprimorada por contraste é o único método para avaliar a doença aguda e a inflamação aguda8,mas preocupações crescentes com a deposição cerebral potencial de longo prazo poderiam potencialmente restringir a aplicação do contraste como uma importante ferramenta de diagnóstico13,14,17. Além disso, a diferenciação das lesões de ESM das lesões de matéria branca cerebral de outras origens pode, por vezes, ser desafiadora devido à sua morfologia semelhante em forças de campo magnético mais baixas.

Embora a Ressonância Magnética seja certamente a melhor ferramenta de diagnóstico para pacientes com EM, exames e protocolos de Ressonância Magnética devem seguir as diretrizes do Grupo de Ressonância Magnética em MS (MAGNIMS) na Europa18,19 ou o Consórcio de Centros de Esclerose Múltipla (CMSC) na América do Norte20 para o diagnóstico, prognóstico e acompanhamento de pacientes em ESM. Estudos padronizados de controle de qualidade de acordo com as últimas diretrizes em diferentes hospitais e países também são cruciais21.

Os protocolos de ressonância magnética adaptados para o diagnóstico de EM e o monitoramento da progressão da doença compreendem múltiplos contrastes de ressonância magnética,incluindo contraste regido pelo tempo de relaxamento longitudinal T1, o tempo de relaxamento spin-spin T2, e a imagem ponderada por difusão (DWI)22. As iniciativas de harmonização forneceram relatórios de consenso para a Ressonância Magnética em MS para avançar em direção a protocolos padronizados que facilitam a tradução clínica e a comparação de dados entre os locais23,24,25. A imagem ponderada T2é bem estabelecida e frequentemente utilizada na prática clínica para identificação de lesões de matéria branca (MM), caracterizadas pelo aparecimento hiperintense26,27. Embora seja um importante critério diagnóstico para a ESM28,a carga da lesão de MS correlaciona-se apenas fracamente com a incapacidade clínica, devido à sua falta de especificidade para a gravidade da lesão e a fisiopatologia subjacente26,27,29. Esta observação desencadeou explorações em mapeamento paramétrico do tempo de relaxamento transversal T2 30. T2*-ponderado imagem tornou-se cada vez mais importante em imagem MS. O sinal da veia central em T2* ressonância magnética ponderada é considerado um marcador de imagem específico para lesõesde ESM 27,31,32,33. T2* é sensível à deposição de ferro34,35, que pode estar relacionada à duração da doença, atividade e gravidade36,37,38. T2* também foi relatado para refletir alterações no tecido cerebral em pacientes com déficits menores e esclerose múltipla precoce, podendo, assim, se tornar uma ferramenta para avaliar o desenvolvimento da ESM já em estágio inicial39,40.

Melhorias na tecnologia de Ressonância Magnética prometem identificar melhor as mudanças no CNS dos pacientes em MS e fornecer aos médicos um melhor guia para melhorar a precisão e a velocidade de um diagnóstico deESM 11. O campo ultra-alto (UHF, B0≥7,0 T) se beneficia de um aumento na relação sinal-ruído (SNR) que pode ser investido em resoluções espaciais ou temporais aprimoradas, tanto chave para imagens superiores para diagnósticos mais precisos e definitivos41,42. Campo de transmissão (B1+) inhomogeneidades que são um atributo adverso da radiofrequência de 1H utilizada nos campos magnéticos ultra-altos43 beneficiaria da transmissão multicanal utilizando bobinas rf de transmissão paralela (pTx) e abordagens de desenho de pulso RF que melhoram a homogeneidade B1+ e, assim, facilitariam a cobertura uniforme do cérebro44.

Com o advento da Ressonância Magnética 7.0 T, temos conseguido mais discernimento sobre doenças desmielinizantes como a ESM no que diz respeito ao aumento da sensibilidade e especificidade da detecção da lesão, identificação de sinais de veia central, aprimoramento leptomeningeal e até mesmo no que diz respeito às alterações metabólicas45. Lesões em ESM têm sido demonstradas há muito tempo a partir de estudos histopatológicos para se formar em torno de veias e venules46. A distribuição perivena das lesões (sinal da veia central) pode ser identificada com T2* ressonância magnética ponderada46,47,48 a 3,0 T ou 1,5 T, mas pode ser melhor identificada com UHF-MRI em 7,0 T49,50,51,52. Além do sinal da veia central, o UHF-MRI em 7.0 T melhorou ou descobriu marcadores específicos de MS, como estruturas de aro hipointense e diferenciação das lesões de matéria cinzenta de MS53,54,55,56. Um melhor delineamento desses marcadores com UHF-RM promete superar alguns dos desafios da diferenciação de lesões de ESM daquelas que ocorrem em outras condições neuroinflamatórias, como a síndrome de Susac53 e a neuromielite optica54,ao mesmo tempo em que identifica mecanismos patogênicos comuns em outras condições ou variantes da ESM, como a esclerose concêntrica de Baló57,58.

Reconhecendo os desafios e oportunidades da UHF-MRI para a detecção e diferenciação das lesões de ESM, este artigo descreve nossa abordagem técnica atual para estudar lesões de matéria branca e cinza cerebrais em pacientes com ESM a 7,0 T utilizando diferentes técnicas de imagem. O protocolo atualizado inclui a preparação da configuração de Mr, incluindo as bobinas de radiofrequência (RF) adaptadas ao UHF-MR, procedimentos padronizados de triagem, segurança e entrevista com pacientes em MS, posicionamento do paciente no scanner de Ressonância Magnética e aquisição de tomografias cerebrais dedicadas à ESM. O artigo tem como objetivo orientar especialistas em imagem, pesquisadores básicos, cientistas clínicos, pesquisadores translacionais e tecnólogos com todos os níveis de experiência e experiência que vão desde estagiários até usuários avançados e especialistas em aplicações para o campo da UHF-MRI em pacientes com ESM, com o objetivo final de conectar sinérgicamente desenvolvimento de tecnologia e aplicação clínica em domínios disciplinares.

Protocol

Este protocolo é para estudos aprovados pelo comitê de ética da Charité – Universitätsmedizin Berlin (número de aprovação: EA1/222/17, 2018/01/08) e pela Divisão de Proteção de Dados e Governança Corporativa do Charité – Universitätsmedizin Berlin. O consentimento informado foi obtido de todos os sujeitos antes de ser incluído no estudo. 1. Assuntos NOTA: O recrutamento de pacientes em ESM geralmente ocorre em poucos dias até algumas semanas antes das …

Representative Results

Uma mulher de 26 anos diagnosticada com ESM (Remissão) foi examinada a 7,0 T utilizando os protocolos acima(Figura 11). Algumas distorções no perfil B1+ podem ser observadas nas imagens de MR. Isso é previsto quando se move para frequências de ressonância mais altas43; os comprimentos de onda mais curtos aumentam as interferências destrutivas e construtivas105,<su…

Discussion

O protocolo aqui apresentado descreve uma série de sequências de ressonância magnética com diferentes contrastes que são tipicamente utilizados ao examinar pacientes com ESM a 7,0 T. Juntamente com os desenvolvimentos tecnológicos emergentes, eles fornecem a base para explorações em aplicações mais avançadas em imagens metabólicas ou funcionais.

Além das lesões cerebrais, as lesões na medula espinhal frequentemente afetam pacientes com ESM causando disfunção motora, sensorial …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este projeto (T.N.) recebeu financiamento em parte do Conselho Europeu de Pesquisa (ERC) no âmbito do programa de pesquisa e inovação Horizon 2020 da União Europeia sob o acordo de subvenção No 743077 (ThermalMR). Os autores desejam agradecer às equipes do Berlin Ultrahigh Field Facility (B.U.F.F.), Max Delbrueck Center for Molecular Medicine na Associação Helmholtz, Berlim, Alemanha; no Centro Nacional sueco de Bioimagem 7T, Centro de Bioimagem da Universidade de Lund, Universidade de Lund, Lund, Suécia e no ECOTECH-COMPLEX, Universidade Maria Curie-Skłodowska, Lublin, Polônia para assistência técnica e outras.

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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