Vurdere Kortikale Cerebral Microinfarcts på High Resolution MR-bilder

Summary

En høy oppløsning ex vivo 7T MR-protokollen er presentert, til å utføre MR-guidet histopatologiske validering av mikrovaskulær patologi i post-mortem menneskelig hjernevev. Videre er retningslinjene gitt for vurderingen av kortikale microinfarcts på in vivo 7T samt 3T MR-bilder.

Abstract

Cerebral microinfarcts er hyppige funn i obduksjons menneskelige hjerne, og er relatert til kognitiv svikt og demens. På grunn av sine små størrelser er det utfordrende å studere dem på kliniske MR. Det ble nylig demonstrert at kortikale microinfarcts kan være avbildet med MRI-skannere som bruker høye magnetiske feltstyrker (7T). Basert på denne erfaringen, er en del av disse lesjonene også synlig på lavere oppløsning 3T MR. Disse funnene ble bekreftet med ex vivo avbildning av post-mortem menneskelig hjernevev, ledsaget av histopatologiske verifisering av mulige kortikale microinfarcts.

Her en ex vivo avbildning protokoll er presentert, i den hensikt å validere MR observert cerebral mikrovaskulær patologi med histologisk evaluering. Videre er retningslinjene gitt for vurderingen av kortikale microinfarcts på begge in vivo 7T og 3T MR-bilder. Disse retningslinjene gir forskerne wed et verktøy for å rangere kortikale microinfarcts på in vivo bilder av større pasientprøver, for ytterligere å rakne deres kliniske relevansen i kognitiv svikt og demens, og etablere disse lesjoner som en roman biomarkør av cerebral liten kar sykdom.

Introduction

Anvendelsen av ultra-high felt 7 Tesla (T) MR i pasientstudier er raskt utvikle ^en. Dette papiret introduserer en representativ anvendelse av 7T MR i sammenheng med cerebrovaskulær sykdom i den aldrende menneskelige hjerne. Cerebrovaskulær sykdom er en viktig årsak til kognitiv svikt og demens. Dette bidraget til vaskulær demens innebærer ofte de små kar i hjernen, slik som arterioler, små vener og kapillærer. Derfor er det referert til som cerebral småkarssykdom (SVD) ^2. Fordi de cerebrale små kar er for små til å fange opp med konvensjonell MRI, bare konsekvenser av SVD – det vil si, den resulterende vevsskade – kan visualiseres. Dette inkluderer hvit substans hyperintensities, cerebrale microbleeds, og lakunære infarkter ^3.

Andre viktige manifestasjoner av SVD er cerebrale microinfarcts (CMIS) ^4. Obduksjon studier rapporterer høy forekomst av CMIS i VASCular demens og Alzheimers sykdom ^5. Men på grunn av deres små størrelser (i området fra 50 um til noen få mm) de unnslippe deteksjon på konvensjonell MRI ^4,5. 7T MR gir bilder med høy oppløsning med forbedret signal-til-støy-forhold og kontrast, noe som muliggjør deteksjon av visse konstruksjoner og lesjoner utover påvisningsgrensen for konvensjonell MRI. Denne teknikken ble derfor anvendt for å detektere CMIS. For å identifisere mulige CMIS, mange in vivo 7T MR ble tidligere screenet for lesjoner med størrelser <5 mm og bildeegenskaper på iskemisk egenskaper. Slike skader kan pålitelig identifiseres i cortex. Disse fokale langstrakte lesjoner var hyperintense på 7T FLAIR (0,8 mm isotrop voxel), begrenset til hjernebarken og så ut til å strekke seg fra kortikale overflaten, hyperintense på T2 (0,7 mm isotrope voxels), og hypointense på T1 (1,0 mm isotrope voxels). Det ble bekreftet at disse lesjonene var kortikale CMIS ved hjelp av enMR-veiledet histopatologi tilnærming i post-mortem menneskelig hjernevev ^6,7.

Her blir ex vivo MRI-protokoll presentert som ble anvendt i tidligere studier for histopatologisk bekreftelse av kortikale CMIS. Dernest er retningslinjer gitt for vurdering av kortikale CMIS på in vivo 7T MR. Endelig har vurderingen av kortikale CMIS på 7T er oversatt til mer allment tilgjengelig 3T MR, og retningslinjene er gitt hvordan å identifisere kortikale CMIS på 3T MR.

Protocol

Bruken av obduksjonsprøver og in vivo MR-bilder for denne protokollen var i samsvar med lokale forskrifter og godkjent av den lokale Institutional Review Board ved University Medical Center Utrecht (UMCU). 1. MR-guidet Histopatologisk Validering av Kortikal Microinfarcts Ex vivo MR Ved håndtering av hjernevev, alltid hansker og verneklær. Basert på problemstillingen, velge hensiktsmessige, fortrinnsvis 10 mm tykke, formalinfiksert hjerne pl…

Representative Results

Et inntrykk av høy oppløsning og høy bildekvalitet av en ex vivo sekvens kjøpt 7T er gitt her (figur 4). Dette er en 3D-T2 * vektet ex vivo scan, med en isotrop oppløsning på 0,18 mm. Vev ble avledet fra en 84 år gammel dement kvinne med patologisk påvist Alzheimers sykdom og alvorlig cerebral amyloid angiopati (CAA). Den detalj av bildet gjør det mulig for identifisering av kortikale mikrovaskulæ…

Discussion

CMIS har tiltrukket seg økende oppmerksomhet de siste årene. En voksende mengde bevis hentet fra obduksjons studier har identifisert CMIS som viktige bidragsytere til aldersrelatert kognitiv svikt og demens ^4,5. CMIS er nå påvisbare på 7T og også 3T MR. Optimalisering og standardisering av vurderingsprotokoller for disse lesjoner vil støtte rask implementering av robuste og gyldig CMI deteksjon i kohortstudier hele verden. Dette vil muliggjøre en utbredt evaluering av den kliniske relevansen av CMIS i…

Materials

Fomblin / Galden PFPE	Solvay Solexis, Bollate, Italy
7T MR system	Philips Healthcare, Cleveland, OH, USA
32-channel receive head coil	Nova Medical, Wilmington, MA, USA
MeVisLab	MeVis Medical Solutions AG, Bremen, Germany