JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Automatic Translation
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Medicine

7.0 Tesla'da Multipl Sklerozun Manyetik Rezonans Görüntülemesi

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

Burada, 7.0 Tesla’da multipl skleroz (MS) hasta beyinlerinin manyetik rezonans (MR) görüntülerini elde etmek için bir protokol sunuyoruz. Protokol, radyo frekans bobinleri, MS hastalarıyla standartlaştırılmış görüşme prosedürleri, MR tarayıcısında konu konumlandırması ve MR veri toplama dahil olmak üzere kurulumun hazırlanmasını içerir.

Abstract

Bu makalenin genel amacı multipl skleroz (MS) hastalarında 7.0 Tesla’da beynin son teknoloji ultra yüksek alan (UHF) manyetik rezonans (MR) protokolünü göstermektir. MS, beyaz ve gri madde lezyonları ile karakterize kronik inflamatuar, demyelineratif, nörodejeneratif bir hastalıktır. 1.5 T ve 3 T’de MRI kullanılarak mekansal ve zamansal olarak yayılan T2-hiperintense lezyonlarının tespiti, 2017 McDonald kriterlerinin mevcut sürümüne dayanarak MS’in doğru tanısını belirlemek için klinik uygulamada çok önemli bir tanı aracını temsil eder. Bununla birlikte, MS lezyonlarının diğer kökenlerden beyin beyazı madde lezyonlarından farklılaşması, bazen daha düşük manyetik alan güçlerinde morfolojiye benzemeleri nedeniyle zor olabilir (tipik olarak 3 T). Ultra yüksek alan MR ‘ı (UHF-MR), ince lezyonların daha doğru ve kesin tanıları için üstün görüntülemenin anahtarı olan sinyal-gürültü oranının artmasından ve gelişmiş mekansal çözünürlükten yararlanır. Bu nedenle, 7.0 T’deki MRG, MS’e özgü nörogörüntürleştirici belirteçler (örneğin, merkezi damar işareti, hypointense jant yapıları ve MS gri madde lezyonlarının farklılaşması) sağlayarak MS ayırıcı tanının zorluklarının üstesinden gelmek için cesaret verici sonuçlar göstermiştir. Bu belirteçler ve diğerleri T 1 ve T2 (T2 *, faz, difüzyon) dışındaki diğer MR kontrastları ile tanımlanabilir ve MS lezyonlarının nöromiyelit optik ve Susac sendromu gibi diğer nöroinflamatuar durumlarda meydana gelenlerden farklılaşmasını önemli ölçüde iyileştirebilir. Bu yazıda MS hastalarında serebral beyaz ve gri madde lezyonlarını 7.0 T’de farklı MR alma yöntemleri kullanarak incelemek için mevcut teknik yaklaşımımızı açıklıyoruz. Güncel protokol, UHF-MR için özelleştirilmiş radyo frekanslı bobinler, standart tarama, MS hastalarıyla güvenlik ve görüşme prosedürleri, MR tarayıcısında hasta konumlandırması ve MS’i incelemek için özel beyin taramalarının alınması dahil olmak üzere MR kurulumunun hazırlanmasını içerir.

Introduction

Multipl skleroz (MS), genç erişkinlerde belirgin nörolojik sakatlığa neden olan ve uzun süreli sakatlığa yol açan merkezi sinir sisteminin (CNS) en sık görülen kronik inflamatuar ve demyeliner hastalığıdır1,2. MS’in patolojik ayırt edici özelliği, beynin gri ve beyaz maddesinde meydana gelen demiyelinerasyon lezyonlarının birikmesi ve ayrıca normal görünen beyaz maddede bile tüm beyinde yaygınlaşan nörodejenerasyon birikimidir (NAWM)3,4. MS patolojisi, iltihabın hastalığın tüm aşamalarında, hatta hastalığın ilerleyici aşamalarında bile doku yaralanmasını tetiklediğini göstermektedir5. MS’in ilk klinik bulgularına genellikle nörolojik açıkların geri dönüşümlü atakları eşlik eder ve sadece MS6,7’yidüşündürücü olduğunda klinik olarak izole edilmiş bir sendrom (BDT) olarak adlandırılır. Net bir BDT’nin yokluğunda, MS tanısı koymada dikkatli olunmalıdır: tanı takip edilerek doğrulanmalı ve uzun süreli hastalık değiştiren tedavilerin başlatılması ertelenmeli, ek kanıt beklenmelidir8.

Manyetik rezonans görüntüleme (MRG), MS tanısı koymada ve hastalığın ilerlemesini izlemede vazgeçilmez bir araçtır9,10,11. 1.5 T ve 3 T manyetik alan güçlerinde MRI şu anda klinik uygulamada spin-spin gevşeme süresi ağırlıklı (T2)hiperintense lezyonlarını tespit etmek ve 2017 McDonald kriterlerinin mevcut sürümüne dayanarak MS’in doğru tanısını belirlemek için çok önemli bir tanı aracını temsil etmektedir8. MS için tanı kriterleri, lezyonların uzay ve zamanda yayılmasını gösterme ve alternatif tanıları dışlama ihtiyacını vurgulamaktadır8,12. Kontrast gelişmiş MRG akut hastalık ve akut inflamasyon değerlendirmek için tek yöntemdir8ancak potansiyel uzun süreli gadolinyum beyin birikimi ile ilgili artan endişeler potansiyel olarak kontrast uygulamasını önemli bir tanı aracı olarak kısıtlayabilir13,14,17. Ek olarak, MS lezyonlarının diğer kökenlerden beyin beyazı madde lezyonlarından farklılaşması, bazen daha düşük manyetik alan güçlerindeki morfolojiye benzemeleri nedeniyle zor olabilir.

MRI kesinlikle MS hastaları için en iyi tanı aracı olmakla birlikte, MR muayeneleri ve protokolleri MS hastalarının tanı, prognoz ve takibi için Avrupa18,19’da MS grubunda (MAGNIMS) manyetik rezonans görüntüleme veya Kuzey Amerika’da Multipl Skleroz Merkezleri Konsorsiyumu (CMSC)20 kılavuzunu izlemelidir. Farklı hastane ve ülkelerdeki en son yönergelere uygun standartlaştırılmış kalite kontrol çalışmaları da çok önemlidir21.

MS tanı ve hastalık ilerleme izleme için özel olarak uyarlanmış MRI protokolleri, boyuna gevşeme süresi T1,spin-spin gevşeme süresi T2, etkili spin-spin gevşeme süresi T 2 * ve difüzyon ağırlıklı görüntüleme (DWI)22ile yönetilen kontrast dahil olmak üzere birden fazla MRI kontrastını içerir. Uyum girişimleri, MS’teki MRI’ın klinik çeviriyi ve23, 24, 25sitelerinde verilerin karşılaştırılmasını kolaylaştıran standartlaştırılmış protokollere doğru ilerlemesi için konsensüs raporlarısağlamıştır. T2ağırlıklı görüntüleme, hiperintense görünümü ile karakterize olan beyaz madde (WM) lezyonlarının tanımlanması için klinik uygulamada iyi kurulmuş ve sıklıkla kullanılmaktadır26,27. MS28için önemli bir tanı kriteri olmakla birlikte, WM lezyon yükü, lezyon şiddeti için özgüllük eksikliği ve alttaki patofizyoloji26 , 27,29nedeniyle klinik engellilikle sadece zayıf bir şekilde ilişkilidir. Bu gözlem, enine gevşeme süresi T2 30’unparametrik haritalandırılmasına yönelik keşifleri tetiklemiştir. T2*ağırlıklı görüntüleme MS görüntülemede giderek daha önemli hale gelmiştir. T2* ağırlıklı MRG’deki merkezi damar işareti MS lezyonları 27,31 ,32,33için spesifik bir görüntüleme belirteci olarak kabuledilir. T2* demir birikimine duyarlıdır34,35, hastalık süresi, aktivitesi ve şiddeti ile ilgili olabilir36,37,38. T2* ayrıca küçük açıkları ve erken MS’li hastalarda beyin dokusu değişikliklerini yansıttığı bildirilmiştir ve bu nedenle ms gelişimini değerlendirmek için bir araç haline gelebilir zaten erken bir aşamada39,40.

MRI teknolojisindeki iyileştirmeler, MS hastalarının CNS’s’slerindeki değişiklikleri daha iyi belirlemeyi ve klinisyenlere MS tanısının doğruluğunu ve hızını artırmak için daha iyi bir kılavuz sunmayı vaat eder11. Ultra yüksek alan (UHF, B0≥7.0 T) MRG, daha doğru ve kesin tanılar için üstün görüntülemenin anahtarı olan gelişmiş mekansal veya zamansal çözünürlüklere yatırılabilen sinyal-gürültü oranındaki (SNR) artıştan yararlanır41,42. Ultra yüksek manyetik alanlarda kullanılan1H radyo frekansının olumsuz bir özelliği olan iletim alanı (B 1+) inhomogeneities43, B1+ homojenliği artıran ve böylece beynin düzgün kapsamasını kolaylaştıran paralel iletim (pTx) RF bobinleri ve RF darbe tasarım yaklaşımları kullanılarak çok kanallı iletimden yararlanacaktır44.

7.0 T MRG’nin ortaya çıkmasıyla, lezyon tespitinin artan duyarlılığı ve özgüllüğü, merkezi damar işareti tanımlaması, leptömeningeal geliştirme ve hatta metabolik değişikliklerle ilgili olarak MS gibi demiyelinizan hastalıklar hakkında daha fazla fikir edindik45. MS lezyonları uzun zamandır histopatolojik çalışmalardan damarlar ve venüles etrafında oluştuğu gösterilmiştir46. Lezyonların perivenöz dağılımı (merkezi ven işareti) T2* ağırlıklı MRI46,47,48 at 3.0 T veya 1.5 T ile tanımlanabilir, ancak en iyi 7.0 T49,50 , 51,52’deUHF-MR ile tanımlanabilir. Merkezi damar işareti dışında, 7.0 T’deki UHF-MRG, hypointense jant yapıları ve MS gri madde lezyonlarının farklılaşması gibi MS’e özgü belirteçleri geliştirdi veya ortaya çıkardı53,54,55,56. Uhf-MRI ile bu belirteçlerin daha iyi tanımlanması, MS lezyonlarının Susac sendromu53 ve nöromiyelit optica54gibi diğer nöroinflamatuar durumlarda meydana gelenlerden ayırt edilmesindeki bazı zorlukların üstesinden gelmeyi vaat ederken, Baló’nun eşmerkezli sklerozu57,58gibi MS’in diğer koşullarında veya varyantlarında yaygın patogenetik mekanizmaları tanımlamayı vaat eder.

MS lezyonlarının tespiti ve farklılaşması için UHF-MRG’nin zorluklarını ve fırsatlarını fark eden bu makalede, MS hastalarında serebral beyaz ve gri madde lezyonlarını farklı görüntüleme teknikleri kullanarak 7.0 T’de incelemek için mevcut teknik yaklaşımımız açıklanmaktadır. Güncel protokol, UHF-MR’a özel radyofrekans (RF) bobinleri, MS hastalarıyla standart tarama, güvenlik ve görüşme prosedürleri, MR tarayıcısında hasta konumlandırması ve MS’e adanmış beyin taramalarının alınması dahil olmak üzere MR kurulumunun hazırlanmasını içerir. Makale, teknoloji geliştirme ve klinik uygulamayı disiplin etki alanlarına sinerjik olarak bağlamak amacıyla, görüntüleme uzmanlarına, temel araştırmacılara, klinik bilimcilere, çeviri araştırmacılarına ve teknoloji uzmanlarına, kursiyerlerden ileri düzey kullanıcılara ve uygulama uzmanlarına kadar her düzeyde deneyim ve uzmanlığa sahip MS hastalarında UHF-MRI alanına rehberlik etmeyi amaçlamıştır.

Protocol

Bu protokol, Charité – Universitätsmedizin Berlin etik komitesi (onay numarası: EA1/222/17, 2018/01/08) ve Charité – Universitätsmedizin Berlin Veri Koruma Bölümü ve Kurumsal Yönetim tarafından onaylanan çalışmalar içindir. Çalışmaya dahil edilmeden önce tüm konulardan bilgilendirilmiş onay alınmıştır. 1. Konular NOT: MS hastalarının işe alımı genellikle MR araştırmalarından birkaç hafta öncesine kadar birkaç gün içinde 7.0 T’de ge…

Representative Results

Nüks ms (RRMS) nüks tanısı konan 26 yaşındaki bir kadın yukarıdaki protokoller kullanılarak 7.0 T’de incelendi (Şekil 11). MR görüntülerinde B1+ profilinde bazı bozulmalar gözlenebilir. Bu, daha yüksek rezonans frekanslarına geçerken tahmin edilir43; daha kısa dalga boyları yıkıcı ve yapıcı parazitleri arttırır105,106. M…

Discussion

Burada sunulan protokol, MS hastalarını 7.0 T’de incelerken tipik olarak kullanılan farklı kontrastlara sahip bir dizi MRI dizisini açıklar.

Beyin lezyonlarının yanı sıra, omurilikteki lezyonlar sıklıkla motor, duyusal ve otonomik disfonksiyona neden olan MS hastalarını etkiler. Bununla birlikte, özellikle 7.0 T’de omurilik görüntüleme teknik olarak113 ‘emeydan okuyor. Çarpık B1 alan profillerinin engellerini aşmak için paralel …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Bu proje (T.N.), Avrupa Birliği’nin Horizon 2020 araştırma ve inovasyon programı kapsamında Avrupa Araştırma Konseyi’nden (ERC) 743077 No 743077 (ThermalMR) hibe anlaşması kapsamında kısmen fon almıştır. Yazarlar, Helmholtz Derneği, Berlin, Almanya’daki Berlin Ultrahigh Saha Tesisi (B.U.F.F.), Max Delbrueck Moleküler Tıp Merkezi’ndeki ekiplere teşekkür etmek istiyor; İsveç Ulusal 7T Tesisi, Lund Üniversitesi Biyogörüntüleme Merkezi, Lund Üniversitesi, Lund, İsveç ve ECOTECH-COMPLEX, Maria Curie-Skłodowska Üniversitesi, Lublin, Polonya’da teknik ve diğer yardımlar için.

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