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Medicine

Imagerie par résonance magnétique de la sclérose en plaques à 7,0 Tesla

Published: February 19, 2021 doi: 10.3791/62142
Automatic Translation
*1, *1, *2,3,4, 5, 6,7, 8, 1, 2,3, 4,9, 2,3,4, 1,2,8
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
* These authors contributed equally

Summary

Ici, nous présentons un protocole pour acquérir des images par résonance magnétique (RM) du cerveau des patients atteints de sclérose en plaques (SEP) à 7,0 Tesla. Le protocole comprend la préparation de l’installation, y compris les bobines de radiofréquence, les procédures d’entrevue normalisées avec les patients atteints de SEP, le positionnement du sujet dans le scanner IRM et l’acquisition de données MR.

Abstract

L’objectif global de cet article est de démontrer un protocole de résonance magnétique (RM) à ultra-haut champ (UHF) de pointe du cerveau à 7,0 Tesla chez les patients atteints de sclérose en plaques (SEP). La SEP est une maladie inflammatoire chronique, démyélinisante et neurodégénérative caractérisée par des lésions de la matière blanche et grise. La détection des lésions hyperintesT2disséminées spatialement et temporellement par l’utilisation de l’IRM à 1,5 T et 3 T représente un outil de diagnostic crucial dans la pratique clinique pour établir un diagnostic précis de la SEP basé sur la version actuelle des critères McDonald 2017. Cependant, la différenciation des lésions de SEP des lésions de la substance blanche cérébrale d’autres origines peut parfois être difficile en raison de leur morphologie ressemblant à des intensités de champ magnétique plus faibles (généralement 3 T). L’IRM à très haut champ (UHF-MR) bénéficie d’un rapport signal/bruit accru et d’une résolution spatiale améliorée, deux éléments clés d’une imagerie supérieure pour des diagnostics plus précis et définitifs des lésions subtiles. Par conséquent, l’IRM à 7,0 T a montré des résultats encourageants pour surmonter les défis du diagnostic différentiel de la SEP en fournissant des marqueurs de neuroimagerie spécifiques à la SEP (par exemple, le signe veineux central, les structures du bord hypointense et la différenciation des lésions de la matière grise de la SEP). Ces marqueurs et d’autres peuvent être identifiés par d’autres contrastes MR autres que T1 et T2 (T2*,phase, diffusion) et améliorer considérablement la différenciation des lésions de SEP de celles survenant dans d’autres affections neuro-inflammatoires telles que la neuromyélite optique et le syndrome de Susac. Dans cet article, nous décrivons notre approche technique actuelle pour étudier les lésions cérébrales de la matière blanche et grise chez les patients atteints de SEP à 7,0 T en utilisant différentes méthodes d’acquisition par résonance automatique. Le protocole à jour comprend la préparation de la configuration MR, y compris les bobines de radiofréquence personnalisées pour UHF-MR, le dépistage standardisé, la sécurité et les procédures d’entrevue avec les patients atteints de SEP, le positionnement du patient dans le scanner MR et l’acquisition de scanners cérébraux dédiés adaptés à l’examen de la SEP.

Introduction

La sclérose en plaques (SEP) est la maladie inflammatoire chronique et démyélinisante la plus courante du système nerveux central (SNC) qui provoque une invalidité neurologique prononcée chez les jeunes adultes et entraîne une invalidité à long terme1,2. La caractéristique pathologique de la SEP est l’accumulation de lésions démyélinisantes qui se produisent dans la substance grise et blanche du cerveau et aussi la neurodégénérescence diffuse dans l’ensemble du cerveau, même dans la substance blanche d’apparence normale (NAWM)3,4. La pathologie de la SEP suggère que l’inflammation entraîne des lésions tissulaires à tous les stades de la maladie, même pendant les stades progressifs de la maladie5. Les premières manifestations cliniques de la SEP sont généralement accompagnées d’épisodes réversibles de déficits neurologiques et appelées syndrome cliniquement isolé (SIC), lorsqu’elles ne suggèrent que la SEP6,7. En l’absence d’un SIC clair, il convient de faire preuve de prudence lors du diagnostic de SEP: le diagnostic doit être confirmé par un suivi et l’initiation de traitements modificateurs de la maladie à long terme doit être reportée, dans l’attente de preuves supplémentaires8.

L’imagerie par résonance magnétique (IRM) est un outil indispensable pour diagnostiquer la SEP et surveiller la progression de la maladie9,10,11. L’IRM à des intensités de champ magnétique de 1,5 T et 3 T représente actuellement un outil de diagnostic crucial dans la pratique clinique pour détecter les lésions hyperintes pondérées en fonction du temps de relaxation spin-spin (T2)et établir un diagnostic précis de la SEP basé sur la version actuelle des critères McDonald 20178. Les critères diagnostiques de la SEP soulignent la nécessité de démontrer la dissémination des lésions dans l’espace et le temps, et d’exclure d’autres diagnostics8,12. L’IRM améliorée par contraste est la seule méthode permettant d’évaluer la maladie aiguë et l’inflammation aiguë8,mais les préoccupations croissantes concernant les dépôts cérébraux potentiels de gadolinium à long terme pourraient potentiellement restreindre l’application du contraste en tant qu’outil de diagnostic important13,14,17. De plus, la différenciation des lésions de SEP des lésions de la substance blanche cérébrale d’autres origines peut parfois être difficile en raison de leur morphologie ressemblant à des intensités de champ magnétique plus faibles.

Bien que l’IRM soit certainement le meilleur outil de diagnostic pour les patients atteints de SEP, les examens et les protocoles d’IRM doivent suivre les directives du groupe Imagerie par résonance magnétique dans la SEP (MAGNIMS) en Europe18,19 ou du Consortium of Multiple Sclerosis Centers (CMSC) en Amérique du Nord20 pour le diagnostic, le pronostic et le suivi des patients atteints de SEP. Des études de contrôle de la qualité standardisées conformément aux dernières directives dans différents hôpitaux et pays sont également cruciales21.

Les protocoles d’IRM adaptés au diagnostic de la SEP et à la surveillance de la progression de la maladie comprennent de multiples contrastes IRM, y compris le contraste régi par le temps de relaxation longitudinalE T1,le temps de relaxation spin-spin T2, le temps de relaxation spin-spin efficace T2* et l’imagerie pondérée par diffusion (DWI)22. Les initiatives d’harmonisation ont fourni des rapports consensuels pour que l’IRM dans la SEP évolue vers des protocoles normalisés qui facilitent l’application clinique et la comparaison des données entre les sites23,24,25. L’imagerie pondérée enT2est bien établie et fréquemment utilisée dans la pratique clinique pour l’identification des lésions de la substance blanche (WM), caractérisées par une apparence hyperinspécente26,27. Bien qu’étant un critère diagnostique important pour MS28,la charge lésionuse WM n’est que faiblement corrélée avec l’incapacité clinique, en raison de son manque de spécificité pour la gravité de la lésion et la physiopathologie sous-jacente26,27,29. Cette observation a déclenché des explorations dans la cartographie paramétrique du temps de relaxation transversale T2 30. L’imagerie pondérée T2* est devenue de plus en plus importante dans l’imagerie de la SEP. Le signe veineux central dans l’IRM pondérée T2* est considéré comme un marqueur d’imagerie spécifique pour les lésions de SEP27,31,32,33. T2* est sensible aux dépôts de fer34,35, qui peuvent être liés à la durée, à l’activité et à la gravité de la maladie36,37,38. T2* a également été rapporté pour refléter les changements du tissu cérébral chez les patients présentant des déficits mineurs et une SEP précoce, et peut donc devenir un outil pour évaluer le développement de la SEP déjà à un stade précoce39,40.

Les améliorations apportées à la technologie de l’IRM promettent de mieux identifier les changements dans le SNC des patients atteints de SEP et de fournir aux cliniciens un meilleur guide pour améliorer la précision et la rapidité d’un diagnostic de SEP11. L’IRM à très haut champ (UHF, B0≥7,0 T) bénéficie d’une augmentation du rapport signal/bruit (SNR) qui peut être investie dans des résolutions spatiales ou temporelles améliorées, deux clés pour une imagerie supérieure pour des diagnostics plus précis et définitifs41,42. Les inhomogénéités de champ de transmission (B1+) qui sont un attribut défavorable de la radiofréquence 1H utilisée à des champs magnétiques ultra-élevés43 bénéficieraient d’une transmission multicanal utilisant des bobines RF à transmission parallèle (pTx) et des approches de conception d’impulsions RF qui améliorent l’homogénéité B1+ et facilitent ainsi une couverture uniforme du cerveau44.

Avec l’avènement de l’IRM 7,0 T, nous avons obtenu plus de connaissances sur les maladies démyélinisantes telles que la SEP en ce qui concerne la sensibilité accrue et la spécificité de la détection des lésions, l’identification des signes veineux centraux, l’amélioration leptoméningée et même en ce qui concerne les changements métaboliques45. Des études histopathologiques ont montré depuis longtemps que des lésions de SEP se forment autour des veines et des veinules46. La distribution périnés des lésions (signe veineux central) peut être identifiée avec L’IRM pondérée T2*46,47,48 à 3,0 T ou 1,5 T, mais peut être mieux identifiée avec l’IRM UHF à 7,0 T49,50,51,52. Outre le signe veineux central, l’IRM UHF à 7,0 T a amélioré ou découvert des marqueurs spécifiques à la SEP tels que les structures de jante hypointense et la différenciation des lésions de la matière grise MS53,54,55,56. Une meilleure délimitation de ces marqueurs avec UHF-IRM promet de surmonter certains des défis liés à la différenciation des lésions de SEP de celles survenant dans d’autres affections neuro-inflammatoires telles que le syndrome de Susac53 et la neuromyélite optique54, tout en identifiant des mécanismes pathogénétiques communs dans d’autres conditions ou variantes de la SEP telles que la sclérose concentrique de Baló57,58.

Reconnaissant les défis et les opportunités de l’IRM UHF pour la détection et la différenciation des lésions de SEP, cet article décrit notre approche technique actuelle pour étudier les lésions cérébrales de la matière blanche et grise chez les patients atteints de SEP à 7,0 T en utilisant différentes techniques d’imagerie. Le protocole à jour comprend la préparation de la configuration DE RM, y compris les bobines de radiofréquence (RF) adaptées à l’UHF-MR, les procédures normalisées de dépistage, de sécurité et d’entrevue avec les patients atteints de SEP, le positionnement du patient dans le scanner IRM et l’acquisition de scanners cérébraux dédiés à la SEP. L’article est destiné à guider les experts en imagerie, les chercheurs fondamentaux, les scientifiques cliniques, les chercheurs translationnels et les technologues avec tous les niveaux d’expérience et d’expertise allant des stagiaires aux utilisateurs avancés et aux experts en applications dans le domaine de l’IRM UHF chez les patients atteints de SEP, dans le but ultime de relier de manière synergique le développement technologique et l’application clinique dans tous les domaines disciplinaires.

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Protocol

Ce protocole est destiné aux études approuvées par le comité d’éthique de la Charité - Universitätsmedizin Berlin (numéro d’approbation: EA1/222/17, 2018/01/08) et la division de la protection des données et la gouvernance d’entreprise de la Charité - Universitätsmedizin Berlin. Le consentement éclairé a été obtenu de tous les sujets avant d’être inclus dans l’étude.

1. Sujets

REMARQUE: Le recrutement des patients atteints de SEP a généralement lieu de quelques jours à quelques semaines avant les examens IRM à 7,0 T.

  1. Recruter des patients atteints de SEP par des neurologues de la clinique ambulatoire sur la base de critères d’inclusion (en fonction de la question neuroimmunologique) et de critères d’exclusion (y compris par exemple des dispositifs médicaux implantables tels que des pompes à insuline ou des stimulateurs cardiaques ou la grossesse).
  2. Au cours de la visite ambulatoire, donnez aux patients atteints de SEP un bref résumé de l’investigation MR à 7,0 T ainsi qu’une explication des mesures de sécurité associées à un examen MR 7,0 T.
    1. Bien que des mesures de précaution, en particulier à 7,0 T, devraient être prises et qu’une liste de contre-indications (p. ex., tableau 1)devrait être mise à la disposition de tous, tenez-vous bien informé des nouvelles connaissances sur les considérations de sécurité et les processus décisionnels, en particulier avec le large éventail d’implants disponibles, provenant de sources documentaires fiables59,60,61,62,63 . L’International Society for Magnetic Resonance in Medicine (ISMRM) et la Society for MR Radiographers, Technologists (SMRT) fournissent des conseils de sécurité concernant les stratégies et les normes de sécurité MR pour les implants et les dispositifs 64.
    2. En collaboration avec le responsable de la santé, de la sécurité et du personnel médical, soyez bien informé des dangers possibles, des précautions et des solutions disponibles. Le type de bobine RF locale utilisée pour l’examen est un facteur clé, ainsi que la position et le type de l’implant59.
    3. Faites une évaluation des risques et des avantages conforme aux considérations éthiques locales63 chez les sujets ayant des implants, des dispositifs ou des tatouages et tenez compte des gains perdus lorsque les restrictions sont trop conservatrices.
  3. Donnez aux sujets un rendez-vous pour l’examen au scanner MR 7.0 T une semaine avant les enquêtes MR. Contactez les patients ayant des problèmes de mobilité ou ceux qui visitent une autre ville plus tôt que celle-ci. Parallèlement à l’attribution des rendez-vous, donnez aux sujets des informations importantes par courrier électronique: cela inclut les documents et formulaires de consentement éclairé ainsi que des informations de sécurité, y compris une liste de contre-indications (Tableau 1). Cela sert de préparation à la discussion abordée aux étapes 1.9 à 1.14.
  4. Une fois que le sujet a été admis dans le bâtiment ou l’unité UHF-MR et confirmé l’identification, évaluez sa conscience des dangers potentiels liés aux champs magnétiques UHF. Une attention particulière est nécessaire dans les cas d’implants à conduction passive et pour les dispositifs médicaux implantables (par exemple, les stimulateurs cardiaques et les pompes à insuline).
  5. Demander à chaque sujet de remplir un formulaire de confirmation concernant les exigences de sécurité pour entrer dans la zone de 5 Gauss (0,5 mT), qui est considérée comme le niveau « sûr » d’exposition au champ magnétique statique pour le grand public. Cette zone de sécurité autour du périmètre de l’aimant principal du scanner MR est spécifiée par la distance à laquelle le champ magnétique parasite est équivalent à 5 Gauss. La ligne 5 Gauss est couramment mise en évidence sur le sol. En raison de la longue portée du champ magnétique parasite d’un scanner MR 7,0 T à blindage passif dans notre cas, utilisez les murs extérieurs du bâtiment pour spécifier la zone de sécurité au lieu de la ligne 5 Gauss.
    NOTE: Au moment où cet enregistrement a été réalisé, le monde subissait la pandémie de coronavirus de 2020 et chaque sujet devait suivre les directives correspondantes qui comprenaient la règle de distanciation de 1,5 m, la protection de la bouche et du nez ainsi que la désinfection des mains.
  6. Informez les sujets de la disponibilité de casiers près de l’entrée du bâtiment MR, où ils peuvent ranger en toute sécurité leurs objets de valeur. Informer les sujets que certains de leurs effets personnels (montres mécaniques, cartes bancaires à bandes magnétiques) constituent un danger potentiel pour la sécurité et/ou pourraient être endommagés à proximité des aimants après une certaine période.
  7. Accompagnez le sujet jusqu’à la salle de préparation où il sera examiné par le médecin, le neurologue ou l’infirmière de l’étude.
  8. Requête sur l’état de santé et la prise de médicaments. Document dans le formulaire de rapport de cas (CRF).
  9. Avant toutes les mesures d’investigation, renseignez-vous sur les contre-indications potentielles de l’IRM (grossesse, toutes les chirurgies antérieures potentielles avec des corps étrangers potentiels, blessures antérieures avec des objets métalliques, piercings, tatouages, appareils auditifs, claustrophobie, problèmes musculo-squelettiques, réalisation passive ou active d’implants, y compris les implants dentaires, dispositifs médicaux tels que les stimulateurs cardiaques et les pompes à insuline).
  10. Discutez des détails sur le contexte et les objectifs de l’étude (informations envoyées à l’avance par e-mail). S’il y a lieu, donnez de l’information sur les sources de l’étude (p. ex., si l’étude est initiée par un chercheur, initiée par l’industrie ou parrainée par l’industrie). Liens institutionnels avec l’État et conflits d’intérêts potentiels. Le sujet doit être capable de comprendre le but de l’étude et ses implications. Le sujet a le droit d’accéder à ses propres données, sur demande. Un an après la fin de l’étude, un rapport ou une publication sera disponible gratuitement.
  11. Discutez de la protection des données et des informations relatives à l’assurance. Toutes les données sont pseudonymisons avant le début de l’étude. Enregistrez les données personnelles des sujets (y compris le nom, la date de naissance, les adresses, les numéros de contact et l’identifiant de pseudonymisation) dans une liste d’identification dans le dossier du site de l’enquêteur (ISF) et enfermez-les dans une armoire dédiée.
    1. Conserver les données pendant une période maximale de 10 ans. Seules les personnes autorisées définies dans l’approbation éthique de l’étude ont un accès protégé par mot de passe aux données. Les informations relatives à l’assurance comprennent les modalités de traitement et/ou d’indemnisation en cas de dommages dus à la participation à l’étude. Ces informations sont envoyées à l’avance par e-mail.
  12. Décrivez les mesures des paramètres médicaux de l’étude (p. ex., la pression artérielle, la fréquence cardiaque, le poids corporel, la taille corporelle, la température corporelle, le test de grossesse dans le cas des femmes en âge de procréer). Ces informations sont également envoyées à l’avance par e-mail.
  13. Décrivez l’examen IRM. Informer chaque sujet des avantages potentiels, mais aussi des risques potentiels de subir un examen IRM au champ magnétique UHF avant d’entrer dans la zone de sécurité IRM. Ces informations sont également envoyées à l’avance par e-mail.
  14. Assurer l’intégrité éthique, attester que l’étude a été approuvée par le comité d’éthique et rassurer les patients en ce qui concerne la participation à l’étude. Informer le sujet que la participation à l’examen est volontaire et qu’il peut toujours avorter l’examen à tout moment, sans justification supplémentaire ni conséquences négatives.
  15. Obtenez le consentement éclairé, oral et écrit.
  16. Après consentement, un identifiant pseudonymisé sera attribué au sujet et toutes les données seront enregistrées et stockées sous ce pseudonyme.

2. Préparation de l’installation MR

REMARQUE: Ce qui suit est effectué avant que le sujet n’arrive au bâtiment UHF-MR.

  1. Allumez le logiciel d’acquisition MR. L’aimant est toujours allumé.
    1. Pour certains scanners (par exemple, le système SIEMENS MR utilisé pour obtenir les résultats représentatifs dans ce protocole), un boîtier de commutation dans la salle des opérateurs(Figure 1)lance le système MR (dégradés et logiciels) : Tournez la touche dans le sens des aiguilles d’une montre, appuyez sur le bouton bleu System on pour démarrer le logiciel (syngo). Une fenêtre s’affiche sur le PC scanner nécessitant une confirmation du mot de passe.
  2. Connectez une bobine RF dédiée à l’IRM de la tête au système MR. Sur un Siemens 7.0 T, il s’agit généralement d’une bobine RF polarisée circulaire (CP) à 1 canal (1Tx (CP)), d’une bobine RF de réception à 24 canaux(24Rx) (Figure 2)ou d’une bobine RF 1Tx (CP)/32Rx. Ces bobines RF sont connectées via 4 fiches à la table du patient (étiquetées X1 - X4).
    REMARQUE: Sur un système Philips ou General Electric (GE) 7.0 T MR, une bobine de tête typique serait une bobine RF 2Tx (CP) / 32Rx. Cette bobine RF est connectée via 3 fiches et boîtiers d’interface à la table du patient. Toutes ces bobines RF ne nécessitent pas de réglage et d’appariement spécifiques au patient.
  3. Pour les petites bobines RF, utilisez des bouchons d’oreilles au lieu d’écouteurs comme protection auditive.
  4. Préparez le lit du patient. Ayez des bouchons d’oreilles, des oreillers moelleux, un coussin de jambe, une couverture et un drap de couvre-lit facilement disponibles, à proximité du scanner MR.
  5. Le lit du patient doit être en position rétractable, prêt pour le sujet.

3. Préparation du sujet

  1. Guidez le sujet jusqu’au vestiaire et demandez au sujet de se changer en gommages. Seuls les sous-vêtements exempts de métal et de puces d’identification par radiofréquence doivent être portés. Assurez-vous une fois de plus que tous les objets métalliques tels que les lunettes, les bijoux, les téléphones portables n’entrent pas dans la salle de l’opérateur et du scanner 7.0 T MR.
  2. Effectuer toutes les mesures préparatoires mentionnées à l’étape 1.11.
  3. Demandez aux sujets de vider leur vessie avant les mesures IRM. Effectuer des tests de grossesse chez les sujets féminins en âge de procréer.
  4. Accompagnez le volontaire jusqu’à la salle des scanners MR 7.0 T via la salle des opérateurs. Avant d’entrer dans la salle du scanner MR 7.0 T, assurez-vous une fois de plus qu’aucun objet métallique n’est présent.
  5. Marchez lentement jusqu’à la table d’examen de 7,0 T. Les aimants protégés passivement ont une plus grande taille du champ de franges magnétiques que ceux activement blindés. Les petits objets ferreux pouvaient déjà subir des forces /couples attrayants à la porte de la pièce contenant un aimant protégé passivement.
  6. Demandez au sujet de s’allonger sur la table et de le rendre aussi confortable que possible. Offrez de petits oreillers de confort pour la tête et les bras ainsi qu’un coussin pour les jambes ainsi qu’une couverture pour éviter que le sujet ne refroidisse.
  7. Connectez un oxymètre de pouls sans danger pour l’IRM au sujet pour surveiller la saturation en oxygène (SpO2),les lectures de fréquence cardiaque et les signes vitaux du sujet pendant la procédure d’IRM.
  8. Fournir des bouchons d’oreilles et une balle de compression portative (alarme) à utiliser lors de l’examen IRM en cas d’urgence. Demandez au sujet d’appuyer sur la balle de compression pour confirmer qu’elle fonctionne correctement.
  9. Demandez au sujet de se rapprocher de la bobine de tête RF (Figure 2). Déplacez la partie TX-Part et la partie supérieure RX-coil de la bobine RF vers l’extrémité de service pour positionner la tête du sujet (Figure 2). Allumez le dispositif de positionnement isocentrique.
    1. Dans certains scanners MR (par exemple, les systèmes Siemens et GE MR), utilisez un laser. Déplacez la table d’objet très lentement afin que le positionnement laser soit en plein alignement avec la croix de marqueur sur le dessus de la bobine RF. Enregistrez cette position. Pendant le positionnement laser, demandez au sujet de fermer les yeux. D’autres fournisseurs UHF-MR ont d’autres systèmes de positionnement. Dans tous les cas, assurez-vous que la marque sur la bobine RF est alignée sur le dispositif de positionnement isocentrique.
  10. Assurez-vous que la tête est positionnée avec soin et assurez-vous que le sujet est à l’aise.
  11. Déplacez très lentement la table des sujets vers l’isocentre du scanner MR. À 7,0 T, il est particulièrement important de déplacer la table lentement pour éviter et réduire les effets secondaires tels que le goût métallique, les vertiges, les vertiges causés par les courants d’induction65,66,67. Pour répondre à cette exigence, ajustez le profil de vitesse du mouvement de la table à B0* (grad (B0)) par certains fournisseurs. Il est recommandé que le mouvement de la table du patient soit réglé à un niveau inférieur à 0,66 T/s 67.
  12. Communiquez avec le sujet tout en conduisant la table et expliquez que tout effet secondaire potentiel disparaîtra dès que la table s’arrêtera. Le sujet peut encore se sentir étourdi ou éprouver un goût métallique en déplaçant la table vers le centre de l’aimant. D’après notre expérience, ces effets sont mineurs et complètement réversibles67,68.
  13. Avant de quitter la salle du scanner, assurez-vous que le sujet est à l’aise et disposé à commencer l’examen MR.
  14. Utilisez l’interphone pour vérifier la bonne communication avec le sujet après avoir quitté la salle du scanner. Le sujet peut contacter le personnel de l’étude à tout moment.
  15. Continuez à surveiller l’état du sujet et vérifiez si le sujet est toujours à l’aise tout au long de l’examen, y compris toutes les prochaines étapes jusqu’à la fin de l’étude.

4. Acquisition de données

REMARQUE: Dans ce qui suit, certaines des références à des actions de l’interface utilisateur ou à des procédures d’analyse spécifiques peuvent n’être valides que pour un système MR spécifique (7.0T Magnetom, Siemens healthineers, Erlangen, Allemagne). Les commandes et les procédures varient selon les fournisseurs et les versions de logiciels. Le protocole suivant suit les directives du groupe Imagerie par résonance magnétique dans la SEP (MAGNIMS) en Europe18,19 et du Consortium of Multiple Sclerosis Centers (CMSC) en Amérique du Nord20 pour le diagnostic, le pronostic et la surveillance des patients atteints de SEP.

  1. Entrez les détails requis de l’étude et du sujet (numéro de projet, pièce d’identité pseudonymisée, date de naissance, taille, poids, position du sujet (c.-à-d. position tête première et couchée), nom de l’investigateur). Les étapes varient entre les systèmes MR 7.0 T de différents fournisseurs. Dans tous les cas, assurez-vous que le bon protocole d’étude est chargé.
    1. Pour les scanners Siemens, cliquez sur la barre supérieure de l’écran (Patient | Enregistrement) dans le logiciel syngo. Tapez les informations sur le patient, sélectionnez le protocole de l’étude et cliquez sur Examen. Le protocole d’étude sélectionné est chargé et la fenêtre d’examen s’ouvre. Sur le côté droit de cette fenêtre, toutes les séquences d’imagerie enregistrées pour le protocole d’étude sélectionné apparaîtront.
  2. Exécutez des séquences d’imagerie dans l’ordre indiqué dans le protocole d’étude sélectionné. Les paramètres de ces séquences d’imagerie doivent être planifiés avant les investigations des patients et sauvegardés conformément aux directives CMSC et MAGNIMS ci-dessus pour le diagnostic18 ainsi que le pronostic et le suivi des patients atteints de SEP19.
  3. Ajustements et images scoutes
    1. Avant l’acquisition des données de l’examen de la SEP, effectuez les ajustements nécessaires à l’aide de la séquence Localizer (également appelée séquence scoute). Il s’agit généralement d’une séquence d’écho de gradient (GRE) et contient les protocoles d’ajustement qui doivent être effectués avant la numérisation.
      REMARQUE: Les ajustements comprennent une correction (chatoitage) du champ magnétique statique inhomogène (B0). Les inhomogénéités B0 se produisent en raison du grand aimant et en raison des susceptibilités dans le corps (par exemple, l’air, les os, le sang) et de leur distribution. Les inhomogénéités élargissent la distribution de fréquence des spins et peuvent également provoquer un déphasage intravoxel important; ce n’est pas un problème dans les séquences RF recentrées (spin-echo), mais peut réduire considérablement l’amplitude du signal dans la plupart des séquences suivantes, en particulier les acquisitions pondérées T2*. Les ajustements sont effectués automatiquement sur les scanners IRM cliniques (appareils avec des forces de champ B0≤7,0 T). Sur certains scanners (par exemple, les scanners Siemens 7.0 T MR), les réglages sont généralement activement démarrés par l’opérateur. Pour plus de détails sur la façon de sélectionner et d’utiliser les séquences, reportez-vous au manuel de l’opérateur spécifique à la configuration du système.
    2. Sélectionnez le Localisateur. Sur les scanners Siemens, marquez la séquence sur le côté droit de la fenêtre et cliquez sur la flèche gauche pour déplacer la séquence vers le côté gauche de la fenêtre afin de la mettre en file d’attente dans le flux de travail. Assurez-vous que tous les canaux sont sélectionnés pour la bobine RF utilisée. La séquence Localizer est également importante pour planifier l’orientation des tranches d’imagerie dans les séquences suivantes. À ce stade, aucune image n’est disponible, de sorte que le volume de réglage ne peut pas être modifié.
    3. Exécutez les réglages requis pour le système MR spécifique (reportez-vous au manuel de l’opérateur). Sur les scanners Siemens, cela inclut des réglages de fréquence et d’émetteur pour régler la fréquence de base et la tension requises pour la bobine RF et la puissance de l’amplificateur utilisée, ainsi que le scintillement 3D pour corriger l’inhomogénéité du champ magnétique statique(Figure 3):
    4. Choisissez options | Ajustements. Les onglets Fréquence, Transmetteur, Shim 3D et autres apparaîtront dans la barre inférieure de la fenêtre. Sous Fréquence, sélectionnez Aller jusqu’à ce que la fréquence de base soit centrée et que Oui s’affiche. Sous Transmetteur, réglez la tension en fonction de la bobine RF et de la puissance de l’amplificateur utilisée (pour la bobine de tête RF Rx de réception à 24 canaux, nous utilisons 300 V) et appliquez.
    5. Sous Shim 3D, sélectionnez Mesurer et lorsque la carte B0 est générée, appuyez sur Calculer pour acquérir les valeurs de shim. Répétez les réglages de fréquence et de cale 3D au moins deux fois jusqu’à ce que les valeurs de cale soient cohérentes avec les précédentes. Appuyez sur Appliquer et fermer. Sur les scanners Philips et GE 7.0 T, effectuez des réglages en arrière-plan avant chaque séquence (un retour d’information est requis de l’opérateur pour le contrôle du réglage).
    6. Exécutez la séquence Localizer en 3 orientations. Paramètres de séquence : Temps d’acquisition (AT) = 160 ms. Comme aucune image n’est encore disponible, réglez la position à l’isocentre, rotation = 0 °. Autres paramètres: matrice = 256×256, FOV = 250 mm, épaisseur de tranche = 7,0 mm, écart de tranche = 7,0 mm (100 %), TR = 7,0 ms, TE = 3,03 ms, Moyennes (moyenne) = 1, Angle de retournement (FA) = 2 °, pas de suppression de graisse ou d’eau. Groupe de tranches 1 (orientation sagittale, direction de codage de phase A>P), groupe de tranches 2 (orientation transversale, direction de codage de phase (PE) A>P), groupe de tranches 3 (orientation coronale, direction de codage de phase R>L). Trois tranches sont acquises pour tous les groupes de tranches. À ce stade, aucune modification n’est apportée à la géométrie.
    7. Acquérir les images scoutes.
    8. Vérifiez si le volume de réglage a été réglé correctement à l’aide des images Localizer MR. Alignez le volume de réglage avec le champ de vision et aligné au centre avec la tête du sujet. S’il n’est pas aligné, alignez-le correctement et effectuez à nouveau les ajustements.
    9. Important : Chaque fois que le volume de réglage ou le nombre de canaux RF utilisés est modifié, effectuez à nouveau des ajustements.
      1. Sur les systèmes Siemens, évitez cela en copiant le volume de réglage à partir du dernier localisateur où le volume de réglage a été correctement réglé : Sélectionnez le dernier scan avec le réglage correct, cliquez avec le bouton droit sur Copier le paramètre, puis sélectionnez Ajuster le volume dans la fenêtre ouverte. Les circonstances où d’autres ajustements sont nécessaires comprennent des séquences d’imagerie spéciales qui nécessitent des techniques de calage plus intensives (p. ex., imagerie planaire d’écho (EPI)).
  4. Acquisition de séquences d’imagerie MR dédiées
    1. Plusieurs séquences avec des contrastes différents (T1,T2,T2*,phase, QSM, diffusion) existent pour étudier la pathologie de la SEP(Figure 11). Ceux qui conviennent le mieux aux besoins cliniques ou aux questions de recherche peuvent être sélectionnés et organisés dans le cadre de protocoles d’étude sur le système d’IRM pour une utilisation au cours des projets de recherche ou des études cliniques pertinents spécifiques. Plusieurs guides pratiques et revues existent pour étudier, détecter et définir les lésions de la sclérose en plaques sur IRM 8,50,69. Chaque système MR aura des procédures opérationnelles et une interface utilisateur différentes pour l’acquisition des séquences MR dédiées (Figure 4). Sur les systèmes Siemens, affichez la liste des méthodes MR (séquences) à droite pour chaque protocole d’étude et file d’attente dans la liste des séquences de la fenêtre d’examen (à gauche). Vous trouverez ci-dessous quelques séquences que nous utilisons sur un scanner Siemens 7.0 T MR pour étudier la pathologie de la SEP. Lorsque vous planifiez des positionnements de séquence, assurez-vous de répéter les ajustements si nécessaire.
  5. Préparation à la magnétisation - RApid Acquisition Gradient Echo (MPRAGE)
    1. MPRAGE est une séquence GRE gâtée préparée par récupération d’inversion sagittale 3D pondérée en T1pour une résolution spatiale élevée et un contraste T1. Son but est typiquement anatomique, et il est utile d’évaluer la perte de volume dans MS70. Il a d’abord été appliqué chez les patients atteints de SEP pour améliorer la détection des lésions à contraste accru (CEL)71. MPRAGE offre un excellent contraste dépendant de T1entre la matière grise (GM), la substance blanche (WM) et le liquide céphalorachidien (LCR), même sans agent de contraste72. En combinaison avec une séquence pondérée T2telle que FLAIR (voir ci-dessous), il s’agit d’une technique pondérée T1largement utilisée dans les approches de segmentation multimodale et la morphométrie à base de voxel73. La détection et la classification des lésions corticales MS à l’aide de MPRAGE sont considérablement améliorées par de meilleures performances d’imagerie parallèle et une résolution SNR et spatiale croissante disponible à 7,0 T 74.
    2. Utilisez les paramètres de séquence MPRAGE suivants : TA = 5 min 3 s, mode 3D, résolution isotrope = [1,0×1,0×1,0]mm³, matrice = 256×256×256, FOV = 256 mm, orientation sagittale, direction PE A>P, tranches par dalle = 192, épaisseur de tranche = 1,0 mm, écart de tranche = 0,5 mm, TR = 2300 ms, TE = 2,98 ms, moyenne = 1, concaténations = 1, pas de filtre, temps d’évolution de récupération par inversion TI = 900 ms, FA = 5 °, pas de suppression de graisse ou d’eau, résolution de base = 256, imagerie parallèle avec GRAPPA, AFPE = 2 (Figure 4A).
    3. Acquérir en orientation sagittale qui est en alignement avec la fissure interhémisphérique. Étant donné que MPRAGE est une séquence 3D, les images peuvent toujours être enregistrées sur le scan de base à la fin de l’étude.
  6. Préparation à l’aimantation 2 - Écho à gradient d’acquisition rapide (MP2RAGE)
    1. Il s’agit d’une séquence 3D pondérée en T1avec cartographie simultanée T1 ; une séquence d’écho à gradient rapide préparée par magnétisation à deux contrastes d’inversion pour des mesures robustes du volume des lésions de la substance blanche75. La séquence MP2RAGE produit des images avec des contrastes différents, par exemple, deux images d’écho dégradé avec des temps d’inversion et des angles de retournement différents, une image T1w sans arrière-plan bruyant et une carte T1. La cartographie quantitative T1 fournit des informations diagnostiques supplémentaires chez les patients atteints de SEP afin de mieux discriminer les sous-types de lésions et de permettre une stadification plus rapide de l’activité de la maladie76. Il a récemment été démontré que MP2RAGE améliore la visualisation des lésions intracorticales sous-piales(Figure 13A)77, qui sont associées à une inflammation méningée dans MS78 et sont largement difficiles à détecter, même avec des forces de champ plus élevées et des méthodes avancées. Le code MP2RAGE open-source est disponible auprès du développeur : https://:github.com/JosePMarques/MP2RAGE-related-scripts
    2. Utilisez les paramètres de séquence MP2RAGE suivants : TA = 11 min 37 s, dimension 3D, orientation sagittale, direction PE A>P, résolution spatiale = [1.01.0]mm², matrice = 256×256, FOV = 256 mm, phase FOV = 93,75 %, dalles = 1, tranches par dalle = 176, épaisseur de tranche = 1,0 mm, écart de tranche = 0,5 mm, TR = 5000 ms, TE = 3,18 ms, moyenne = 1, concaténations = 1, TI 1 = 700 ms, TI 2 = 2500 ms, FA 1 = 4 °, FA 2 = 5°, pas de suppression de graisse ou d’eau, résolution de base = 320, imagerie parallèle avec GRAPPA, AFPE = 3 (Figure 5).
    3. Exécutez le MP2RAGE avec la même orientation et le même positionnement que le MPRAGE.
  7. Récupération par inversion atténuée par fluide (FLAIR)
    1. FLAIR est une séquence 3D qui utilise la récupération d’inversion atténuée par fluide pondérée T2(FLAIR) avec suppression du signal CSF pour évaluer la dissémination de nouvelles lésions MS au fil du temps ( sur lesscanners Siemens, elle est utilisée en conjonction avec SPACE (Sampling Perfection with Application-optimized Contrasts using different flip angle Evolutions, module d’imagerie ). Les avantages de cette séquence comprennent une résolution isotrope élevée, un DAS faible, une possibilité d’imagerie parallèle, la suppression du LCR et donc une meilleure détection des lésions aux limites parenchymateuses du cerveau. FLAIR est particulièrement bénéfique pour identifier les lésions corticales(Figure 13B)79 et les améliorations leptoméningées (LME) post-contraste dans le cerveau de la SEP80. Fait intéressant, la détection du LME chez les patients atteints de SEP à 1,5 T était significativement plus élevée lors de l’utilisation de FLAIR CUBE (module d’imagerie pour les systèmes GE MR) par rapport à FLAIR SPACE (Siemens)81. 3D FLAIR SPACE s’est avéré être une séquence attrayante pondérée en T2complétant la séquence MP2RAGE pondérée en T1ci-dessus pour la détection des lésions chez les patients atteints de SEP76. En règle générale, les deux séquences sont co-enregistrées avec des segmentations de lésions transversales pour rendre les cartes de lésions MS articulaires82. Récemment, FLAIR (sur un système d’IRM Philips de 3,0 T) a identifié que les patients atteints du syndrome de Susac étaient significativement plus susceptibles de présenter un LME que les patients atteints deSEP 83.
    2. Utilisez les paramètres de séquence FLAIR suivants : TA = 6 min 16 s, modèle 3D, orientation sagittale, direction PE A>P, résolution isotrope = [0,8×0,8×0,8]mm³, matrice = 320×320×320, FOV = 256 mm, dalles = 1, suréchantillonnage de tranches = 18,2 %, tranches par dalle = 176, phase FOV = 87,5 %, épaisseur de tranche = 0,80 mm, TR = 8000 ms, TE = 398 ms, moyenne = 1, concaténations = 1, filtre brut et image, TI = 2150 ms, pas de suppression de graisse ou d’eau, facteur d’accélération le long de la direction de codage de phase AFPE = 4 (Figure 6).
    3. Exécutez la séquence en orientation sagittale, comme les séquences MPRAGE et MP2RAGE.
    4. Augmentez la phase FOV dans la carte des paramètres de séquence à 100% si le nez est en dehors du cadre jaune. Cela change le TA à 6 min 56 s.
  8. Prise de vue rapide à faible angle multi-écho (FLASH-ME)
    1. FLASH-ME est une séquence GRE pondérée2DT 2 * acquérant plusieurs échos avec des temps d’écho différents. Une séquence similaire a été utilisée précédemment à 7,0 T comme outil quantitatif pour estimer les taux de relaxation T2*, pour étudier les modèles d’organisation cytoarchitecturale dans l’ensemble du cortex dans les contrôles de santé 84. Plus récemment, la cartographie quantitative de la T2* a été utilisée pour étudier l’intégrité des tissus corticaux chez les patients atteints de SEP, et il a été démontré que les troubles cognitifs étaient en corrélation avec l’augmentation de la T2*, indépendamment de l’épaisseur corticale ou de la présence de lésions85. En utilisant uniquement le temps d’écho le plus long, la séquence est utilisée pour délimiter les lésions de la substance blanche MS qui sont centrées autour d’un petit vaisseau veineux (signe veineux central, Figure 12),en particulier celles proches des ventricules (Figure 14a)42,55.
    2. Utilisez les paramètres de séquence FLASH-ME suivants : TA = 12 min 10 s, mode 2D, orientation transversale, en résolution plane = [0,47×0,47]mm², matrice = 512×512, FOV = 238 mm, tranches = 52, épaisseur de tranche = 2,0 mm, pas d’espace de tranche, direction PE R>L, TR = 1820 ms, TE1-8 = 4,08 ms, 7,14 ms, 10,20 ms, 13,26 ms, 16,32 ms, 19,37 ms, 22,43 ms, 25,49 ms (assurez-vous que l’incrément du temps d’écho est un multiple du décalage graisse-eau de 3,5 ppm), moyenne = 1, concaténations = 1, FA = 35 °, pas de suppression de graisse (Figure 7).
    3. Utilisez le MPRAGE 3D et les images du localisateur coronal et transversal pour planifier la géométrie du scan FLASH-ME 2D.
    4. Ajustez le champ de vision et les tranches de manière à ce que toute la tête soit au milieu (voir ci-dessus).
    5. Déplacez et inclinez le champ de vision FLASH-ME 2D à l’aide de l’outil de zoom et de panoramique sur les images MPRAGE sagnitales de sorte que la limite inférieure du champ de vision (cadre jaune) soit alignée sur la ligne inférieure du corps calleux(plan sous-calleux).
    6. Déplacez toute la pile après l’angulation, de sorte que la couche supérieure se termine par la calotte crânienne. La pile ne couvre pas tout le cerveau. Des piles plus grandes augmentent le temps de mesure et introduisent des artefacts de susceptibilité magnétique de la cavité nasale-auditive.
    7. Modifiez le volume de réglage s’il n’est plus aligné sur le volume de la géométrie. Si nécessaire, répétez les ajustements (voir ci-dessus).
  9. Imagerie pondérée en susceptibilité (SWI)
    1. Pour SWI, utilisez les données de magnitude et de phase d’une séquence GRE 3D T2*entièrement compensée en flux. Pour améliorer le contraste de susceptibilité, des masques de pondération sont générés à partir de données de phase et multipliés par des images de magnitude dans SWI86. SWI améliore le contraste entre les veines et les tissus environnants87, et identifie également le dépôt de fer chez les patients atteints deSEP 88. Un dépôt de macrophages chargés de fer se produit aux bords des lésions chroniques de SEP démyélinisé89, et cela se présente comme un signal hyperintense à la limite de la lésion sur les images de phase89,90 et un signal diminué (bord hypointense) sur T2*images pondérées post-traitées à l’aide de SWI in vivo et post mortem91 ( Figure14b ). L’encodage 3D permet des TR plus courts et des angles de retournement plus bas, permettant ainsi une couverture cérébrale complète, réduisant le temps d’acquisition et réduisant la sensibilité aux perturbations de champ B1+ 92. L’imagerie parallèle réduit également le temps d’acquisition; L’imagerie parallèle GRAPPA (generalized autocalibrating partially parallel acquisition) reconstruit les images de magnitude et de phase pour chaque canal et les combine pour générer les images finales93,94.
    2. Utilisez les paramètres de séquence SWI suivants : TA = 9 min 26 s, mode 2D, résolution spatiale : [0,30,3]mm², matrice = 768×768, lecture FOV = 256 mm, phase FOV = 68,75 %, dalles = 1, tranches par dalle = 120, épaisseur de tranche = 1,0 mm, écart de tranche = 0,2 mm, forte orientation transversale, direction PE R>L, TR = 30 ms, TE = 15,3 ms, moyenne = 1, concaténations = 1, FA = 30 °, pas de suppression de graisse ou d’eau, résolution de base = 768, résolution de phase = 100 %, résolution de tranche = 100 %, phase partielle de Fourier = 6/8, tranche partielle de Fourier = 6/8, imagerie parallèle avec GRAPPA, AFPE = 2 (Figure 8).
    3. Acquérir en orientation transversale et ne pas introduire d’angulation car cela rend le post-traitement plus difficile.
    4. Déplacez la dalle de tranche dans la direction crânienne de sorte que la bordure supérieure soit alignée avec la calotte crânienne. Déplacez la dalle dans la direction ventrale ou dorsale, de sorte que le cerveau soit complètement au milieu du champ de vision.
  10. Cartographie quantitative de la susceptibilité (QSM)
    1. Pour QSM, utilisez une séquence GRE pondérée2DT 2 * (en utilisant six temps d’écho avec compensation de débit pour le premier écho). QSM est un successeur de SWI et l’idée derrière elle est de fournir une estimation voxel par voxel de la distribution de susceptibilité95. QSM utilise des images de phase et génère une distribution de susceptibilité 3D. L’intensité du voxel est linéairement proportionnelle à la susceptibilité magnétique apparente du tissu sous-jacent. Lors de l’étude de la pathologie de la SEP, QSM fournit des informations importantes sur la composition tissulaire et la microstructure telles que la teneur en myéline dans la substance blanche et le dépôt de fer dans la matière grise95. Les différents processus physiopathologiques de la SEP qui contribuent aux changements de signal mesurables par RM sont complexes, de sorte qu’une combinaison de différentes méthodes de RM est bénéfique: alors que le QSM est plus sensible aux changements tissulaires liés à la SEP, il montre également un effet additif d’accumulation de fer et de démyélinisation (les deux favorisent la susceptibilité magnétique), ce qui contraste avec la cartographie T2*, dans laquelle les deux processus physiopathologiques dans la SEP exerceront des effets opposés: la démyélinisation augmente le taux deT2* tandis que le dépôt de fer diminue T2*96. QSM résout avec précision le motif spatial de susceptibilité magnétique par rapport aux images de phase et représente donc les motifs de susceptibilité solides et de bord plus précisément et de manière fiable97. En combinant des images pondérées en T2* avec SWI et QSM, il est également possible d’étudier les changements dans la teneur en fer dans les lésions au cours de la progression de la maladie dans la SEP : alors que les lésions non chargées de fer sont hyperintenses dans toutes les séquences, les lésions chargées de fer sont hypointense dans T2* et SWI mais pas QSM 98.
    2. Utilisez les paramètres de séquence QSM suivants : TA = 7 min 43 s, mode 2D, dalles = 1, direction PE A>P, en résolution plane = [0,49×0,49]mm², matrice = 448×448, FOV read = 220 mm, phase FOV = 90,6 %, tranches par dalle = 96, épaisseur de tranche = 1,0 mm, suréchantillonnage de tranche = 8,3 %, TR = 36 ms, TE1-6 = 6,15 ms, 11,22 ms, 16,32 ms, 21,42 ms, 26,52 ms, 31,62 ms, moyenne = 1, concaténations = 1, filtre d’image, FA = 30 °, pas de suppression de graisse ou d’eau, résolution de base = 448, phase partielle de Fourier = 6/8, tranche partielle de Fourier = 6/8, imagerie parallèle avec GRAPPA, AFPE = 2 (Figure 9).
    3. Déplacez et inclinez le champ de vision à l’aide de l’outil de zoom et de panoramique sur les images MPRAGE sagittales de sorte que la limite inférieure du champ de vision (cadre jaune) soit alignée sur la ligne de callosité du corps inférieur(plan sous-calleux).
    4. Déplacez la pile de tranches crâniennement afin que la couche supérieure soit alignée avec la calotte crânienne.
  11. Imagerie écho-planaire pondérée par diffusion (DW-EPI)
    1. Pour l’imagerie DW, utilisez une séquence EPI 2D avec 64 directions de codage de diffusion différentes à la valeur b b = 0 s/mm2 et b = 1000 s/mm2. L’imagerie DW détecte des changements discrets dans la microstructure tissulaire, y compris la neurodégénérescence diffuse et la démyélinisation dans la NAWM dans la SEP à un stade précoce qui est souvent manquée sur l’IRM conventionnelle99,100. Des études de diffusion antérieures dans la SEP ont rapporté une diffusion moyenne accrue dans les lésions corticales101. Une étude plus récente à 7,0 T a révélé des résultats similaires, mais aussi une fraction de volume intracellulaire plus faible dans la SEP à un stade précoce; le compartiment intracellulaire a été séparé de la fraction volumique isotrope (œdème ou LCR) et de l’espace extracellulaire en ajustant un modèle tissulaire à trois compartiments aux images DW 102. Une réduction de la fraction volumique intracellulaire a été rapportée non seulement dans les lésions corticales et WM, mais aussi dans le NAWM, par rapport à WM des témoins102. Dans les lésions WM, la réduction du compartiment intracellulaire s’est accompagnée d’une diffusion moyenne accrue et d’une anisotropie fractionnée, indiquant une démyélinisation et une perte axonale102. DW-EPI est généralement associé à des distorsions géométriques qui apparaissent sous forme de pixels étirés ou compressés dans l’image acquise. Afin de compenser cela, des approches de gradient de phase inversé ont été introduites, dans lesquelles la même tranche est acquise deux fois en utilisant des polarités de codage de phase opposée (PE) 103,104. Les modèles de distorsion spatiale opposés peuvent être alignés et les images combinées à l’aide d’outils d’enregistrement. Pour la correction de distorsion, la même image est acquise avec une direction PE inversée mais sans pondération de diffusion, d’où une réduction du temps d’acquisition.
    2. Utilisez les paramètres de séquence DW-EPI suivants : TA = 14 min 02 s, dimension 2D, orientation transversale, direction A>P PE, résolution spatiale = [1,951,95]mm², matrice = 256×256, lecture FOV = 500 mm, tranches = 30, phase FOV = 100,0 %, épaisseur de tranche = 2,0 mm, écart de tranche = 2,0 mm, TR = 12000 ms, TE = 115 ms, moyenne = 1, concaténations = 1, suppression de la graisse, résolution de base = 256, résolution de phase = 100 %, phase partielle de Fourier = 6/8, imagerie parallèle avec GRAPPA, AFPE = 3, mode de diffusion = MDDW, 2 pondérations de diffusion : valeur b 1 = 0 s/mm², valeur b 2 = 1000 s/mm², directions de diffusion = 64 (Figure 10).
    3. Acquérir en orientation transversale et ne pas introduire d’angulation car cela rend le post-traitement plus difficile.
    4. Déplacez le champ de vision de sorte que la ligne supérieure du bloc de calque soit alignée avec la calotte crânienne. Décalez dorsalement de sorte que le cerveau soit exactement au milieu du champ de vision.
    5. Acquérir la séquence en deux polarités inversées de la direction d’encodage de phase (PE) pour annuler les artefacts de distorsion pendant le post-traitement. Pour exécuter la séquence de polarité inversée, répétez à nouveau la séquence EPI 2D, en sélectionnant maintenant la version de la séquence avec la direction PE en P>A. Paramètres de séquence modifiés: TA = 1 min 14 s, direction P>A PE, pondération de diffusion : valeur b = 0 s/mm².
    6. Exécutez cette séquence avec la même orientation et le même positionnement que la séquence EPI 2D précédente.
    7. Vérifiez que la direction de codage de phase est définie sur P>A dans l’onglet de paramètre Routine. Si ce n’est pas le cas, changez en entrant 180°.
    8. Dès que la dernière séquence est terminée et reconstruite, l’examen IRM est prêt.
    9. Documentez toutes les séquences acquises et leurs descriptions associées dans le CRF.

5. Conclusion de l’examen MR

  1. Entrez dans la salle du scanner MR et éloignez lentement la table des sujets de l’isocentre.
  2. Évaluez l’état du sujet et interrogez les effets secondaires possibles avant, pendant ou après les mesures. Interrogez spécifiquement sur les étourdissements, les flashs lumineux, la sensation de chaleur ou de froid, l’inconfort général, les contractions musculaires, le goût métallique ou tout autre effet.
  3. Documenter toutes les observations (y compris les effets secondaires) dans le CRF.
  4. Après une dernière consultation, le sujet est accompagné au vestiaire, puis au casier pour récupérer les objets de valeur qui y sont entreposés et ensuite à la sortie du bâtiment. Comme mesure de sécurité toujours accompagner les sujets de visite.
  5. Classez tous les documents écrits (CRF, liste d’identification du sujet, formulaires de consentement à l’étude) dans le dossier du site de l’investigateur et verrouillez-les dans un endroit sûr. La durée de conservation est d’au moins 10 ans.

6. Sauvegarde des données

REMARQUE: Chaque centre MR suit ses propres directives pour enregistrer et sauvegarder en toute sécurité les données MR. Les données MR numériques doivent être stockées sur un serveur protégé par mot de passe. La procédure ci-dessous est typique d’un système Siemens 7.0 T MR.

  1. Sélectionnez le numéro d’identification du participant dans le navigateur du patient et sélectionnez Transférer.
  2. Sélectionnez Exporter vers Hors ligne et entrez le chemin d’accès d’un dossier local (par exemple, C:\temp).
  3. Vérifiez si le processus est terminé (à partir de Transfert | Statut de l’emploi local).
  4. Sélectionnez Utilisateur avancé (Ctrl + Échap) et déverrouillez en entrant le mot de passe administratif.
  5. Une fois l’utilisateur avancé activé, accédez à l’Explorateur Windows (Ctrl + Échap).
  6. Déplacez les données Dicom du dossier local vers un dossier d’étude de données Dicom sécurisé sur le serveur protégé par mot de passe.

7. Arrêt du système

  1. Arrêtez le système en fonction des exigences du système. Pour les scanners Siemens, utilisez la barre supérieure du logiciel syngo pour arrêter le logiciel. Éteignez le système MR (bouton bleu sur les scanners Siemens) uniquement après l’arrêt du logiciel. Tournez la clé vers la gauche.

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Representative Results

Une femme de 26 ans ayant reçu un diagnostic de SP rémittente récurrente (SEP-0) a été examinée à 7,0 T à l’aide des protocoles ci-dessus(figure 11). Certaines distorsions dans le profil B1+ peuvent être observées dans les images MR. Ceci est anticipé lors du passage à des fréquences de résonance plus élevées43; les longueurs d’onde plus courtes augmentent les interférences destructrices et constructives105,106. Pour acquérir les images MR (Figure 11, Figure 12, Figure 13, Figure 14), nous avons utilisé une bobine de volume de transmission à canal unique sur un système Siemens 7.0 T MR dans lequel un réglage manuel de la phase et de l’amplitude n’était pas possible pour compenser les inhomogénéités B1+. Les technologies multi-transmission offrent les degrés de liberté de transmission parallèle nécessaires pour moduler dynamiquement la distribution de champ B1+ 44. Bien que le motif B1+ ne puisse pas être modifié pour un seul élément de transmission d’une bobine donnée, les propriétés électromagnétiques de l’environnement environnant peuvent être altérées, comme cela a été démontré avec un rembourrage diélectrique rempli d’eau107 ou des suspensions de titanate de calcium108 utilisées à 7,0 T. Des coussinets diélectriques géométriquement adaptés se sont révélés efficaces pour l’imagerie du cerveau 109, 110 et en particulier l’oreille interne111, un endroit difficile à imager en raison des inhomogénéités des différences de susceptibilité entre les fluides de l’oreille interne et les os.

La figure 11 montre des vues sagittales et transversales du cerveau du patient utilisant différents protocoles offrant différents contrastes. Quatre ans et demi avant l’examen IRM de 7,0 T, le patient présentait une diplopie et une vision floue. Le diagnostic a été initialement établi, sur la base du critère McDonald8 de 2017 en raison de la distribution des lésions IRM périventriculaires, juxtacorticales et infratentorielles et sur la base de la présence de lésions améliorant et non améliorant le gadolinium à 3,0 T. Les résultats du LCR étaient dans les limites normales. Des médicaments avec le natalizumab (NTZ) ont ensuite été initiés. Le diagnostic de SEP a par la suite été remis en question en raison d’une augmentation des lésions T2 et de multiples rechutes cliniques avec une rémission incomplète malgré le traitement très efficace de la NTZ. Cependant, l’IRM 7,0 T a soutenu le diagnostic de SEP en révélant le signe veineux central dans la majorité des lésions périventriculaires et juxtacorticales (Figure 12). Le diagnostic de SEP a ensuite été corroboré par une pathologie corticale (Figure 13) et des structures de jante hypointense entourant un sous-ensemble de lésions hyperintes T2 (Figure 14). La réévaluation diagnostique comprenait également une recherche d’autres troubles auto-immuns, infectieux et métaboliques, mais n’a pas révélé d’autres résultats anormaux. Finalement, le patient a été testé positif pour les anticorps contre NTZ, indiquant une neutralisation médiée par les anticorps et expliquant la réponse insuffisante au traitement vers NTZ 112. Par conséquent, un diagnostic de SEP avec une absence de réponse au traitement par NTZ a été conclu chez ce patient. Le médicament a été transféré de NTZ à Ocrelizumab et le patient a été sans rechute au cours des étapes suivantes.

Figure 1
Graphique 1. Boîte de commutation du scanner Siemens MR Veuillez cliquer ici pour afficher une version agrandie de cette figure.

Figure 2
Graphique 2. Connexion d’une bobine RF dédiée au système MR. (a) Bobine de tête de radiofréquence d’émission (Tx), de réception à 24 ou 32 canaux (Rx) adaptée à l’IRM cérébrale à 7,0 T (b) Demandez au sujet de se rapprocher de la bobine de tête RF et de positionner la tête du sujet sur la bobine RX inférieure et sous la bobine RX supérieure (panneau de gauche). Ensuite, déplacez la partie TX de la bobine de tête RF sur la bobine RX (en bas à droite). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 3
Graphique 3. Réglages en cours d’exécution (système Siemens). (a) Réglage de la fréquence de base, (b) Réglage de la tension de l’émetteur, (c) Génération de B0 Map et de shimming 3D. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 4
Graphique 4. Planification de séquences MR sur des systèmes MR 7.0 T de différents fournisseurs. (a) Siemens, (b) Philips et (c) General Electric. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 5
Graphique 5. Planification de la séquence d’imagerie 3D MP2RAGE Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 6
Graphique 6. Planification de la séquence d’imagerie 3D SPACE-FLAIR Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 7
Graphique 7. Planification de la séquence d’imagerie FLASH-ME 2D Veuillez cliquer ici pour afficher une version agrandie de cette figure.

Figure 8
Graphique 8. Planification de la séquence d’imagerie pondérée en fonction de la susceptibilité 3D Veuillez cliquer ici pour afficher une version agrandie de cette figure.

Figure 9
Graphique 9. Planification QSM-FC Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 10
Graphique 10. Planification d’une séquence d’imagerie écho-planaire pondérée par diffusion Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 11
Graphique 11. Résultats représentatifs de l’IRM cérébrale à haute résolution d’un patient atteint de SEP-R Panneau supérieur de gauche à droite: (a) vue sagittale d’une séquence GRE gâtée préparée par récupération d’inversion T1w (MPRAGE), (b) vue transversale de T1w MPRAGE 3D, (c) vue transversale de la séquence FLASH T2* w 2D avec lecture multi-écho (FLASH-ME), ( d ) vue transversaled’unT2 w récupération d’inversion atténuée par fluide en utilisant la perfection de l’échantillonnage avec des contrastes optimisés pour l’application en utilisant différentes évolutions d’angle de retournement (SPACE-FLAIR), (e) vue transversale de la cartographie quantitative de la susceptibilité compensée par le flux (QSM-FC). Panneau inférieur de gauche à droite: (f) vue sagittale d’une séquence d’écho à gradient rapide préparée par magnétisation 3D T1w (MP2RAGE), (g) vue transversale de T1w 3D MP2RAGE, (h) vue transversale de l’imagerie pondérée en fonction de la susceptibilité 3D (SWI) utilisant les données de magnitude et de phase d’une séquence GE entièrement compensée en flux, ( i ) carted’anisotropiefractionnaire combinée et carte directionnelle d’une séquence d’imagerie pondérée en diffusion écho-planaire (EPI 2D), (j) vue transversale de l’imagerie d’écho de gradient T2*w avec compensation d’écoulement (GRE-FC). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 12
Graphique 12. Lésions représentatives de la SEP de la substance blanche avec signe veineux central (a et b) Vue transversale de la séquence FLASH T2* w 2D avec lecture multi-écho (FLASH-ME) révèle un signe veineux central hautement spécifique de la SEP (flèche rouge) dans des lésions périventriculaires exemplaires, (c) une lésion thalamique hémisphérique droite (d), et une lésion juxtacorticale pariétale, justifiant le diagnostic de SEP du patient. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 13
Graphique 13. Lésion corticale représentative de la SEP. (a) La vue sagittale d’une séquence d’écho à gradient rapide préparée par magnétisation 3D T1w (MP2RAGE) délimite une lésion corticale sous-pidale (têtes de flèche rouge) dans le cortex pariétal (b) avec une hyperintensité correspondante dans la vue transversale d’une récupération d’inversion atténuée par le liquide T2w (SPACE-FLAIR), indiquant l’apparition d’une pathologie corticale de SEP chez le patient atteint de SEP récurrente-rémittente. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 14
Graphique 14. Structures de jante hypointense représentatives. (a) La vue transversale de la séquence FLASH T2*w 2D avec lecture multi-écho (FLASH-ME) révèle une lésion de SEP périventriculaire ovoïde, et (b) la vue transversale de l’imagerie pondérée en fonction de la susceptibilité 3D (SWI) délimite une structure de bord hypointense autour de la lésion, suggérant que des macrophages chargés de fer sont présents comme substitut potentiel de l’activité de la lésion MS. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Implants métalliques (peuvent mal fonctionner en raison de champs magnétiques ou causer des blessures)
Appareils électroniques, p. ex. stimulateurs cardiaques, défibrillateurs, pompe à insuline, stimulateurs nerveux
Anévrisme et clips hémostatiques, valves cardiaques prothétiques
Implants cochléaires et otologiques
Dispositifs de perfusion de médicaments
Électrodes de stimulation cérébrale profonde
Fils d’électrocardiogramme de plomb
Autres contre-indications (risque de brûlures cutanées, d’enflure ou de dommages par effets de champ magnétique)
Quelques patchs médicamenteux
Corps étrangers métalliques, par exemple éclats d’obus ou autres fragments métalliques minuscules dans l’œil
Quelques tatouages et cosmétiques (maquillage permanent)
Bijoux de perçage corporel
Grossesse (effets biologiques indésirables possibles des champs magnétiques)
Claustrophobie connue

Tableau 1. Principales contre-indications d’un examen IRM. Les contre-indications les plus courantes sont les implants métalliques. Les implants deviennent de plus en plus sûrs pour la RM (IRM-conditionnelle) mais restent une préoccupation majeure.

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Discussion

Le protocole présenté ici décrit une série de séquences IRM avec différents contrastes qui sont généralement utilisées lors de l’examen des patients atteints de SEP à 7,0 T. Avec les développements technologiques émergents, ils fournissent la base pour des explorations dans des applications plus avancées en imagerie métabolique ou fonctionnelle.

Outre les lésions cérébrales, les lésions de la moelle épinière affectent fréquemment les patients atteints de SEP provoquant un dysfonctionnement moteur, sensoriel et autonome. Cependant, l’imagerie de la moelle épinière, en particulier à 7,0 T, est techniquement difficile113. D’autres développements en matière de transmission parallèle et d’imagerie parallèle sont justifiés pour surmonter les obstacles des profils de champ B1 déformés 114.

L’objectif de ce protocole est de diffuser et de relier en synergie les développements technologiques et les applications cliniques dans tous les domaines disciplinaires. Outre les améliorations attendues de la résolution spatiale et temporelle, les opportunités des caractéristiques physiques changeantes des champs magnétiques plus élevés comprennent de meilleurs contrastes dans les techniques d’imagerie pondérée en fonction de la susceptibilité (SWI) et de contraste de phase115,ainsique l’imagerie des noyaux X tels que le sodium116 ,117et lefluor 118,119 , 120 pour une évaluation plus approfondie de la pathologie ainsi qu’une surveillance thérapeutique.

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Disclosures

Il n’y a pas d’intérêts financiers concurrents à déclarer.

Acknowledgments

Ce projet (T.N.) a reçu un financement en partie du Conseil européen de la recherche (CER) dans le cadre du programme de recherche et d’innovation Horizon 2020 de l’Union européenne dans le cadre de la convention de subvention n° 743077 (ThermalMR). Les auteurs souhaitent remercier les équipes du Berlin Ultrahigh Field Facility (B.U.F.F.), Max Delbrueck Center for Molecular Medicine de l’Association Helmholtz, Berlin, Allemagne; au Swedish National 7T Facility, Lund University Bioimaging Center, Lund University, Lund, Suède et à l’ECOTECH-COMPLEX, Maria Curie-Skłodowska University, Lublin, Pologne pour une assistance technique et autre.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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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Médecine numéro 168
Imagerie par résonance magnétique de la sclérose en plaques à 7,0 Tesla
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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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