Aqui, apresentamos um protocolo para adquirir imagens de ressonância magnética (MR) de cérebros de pacientes de esclerose múltipla (EM) a 7.0 Tesla. O protocolo inclui a preparação da configuração, incluindo as bobinas de radiofrequência, procedimentos padronizados de entrevista com pacientes de ESM, posicionamento do sujeito no scanner de Ressonância Magnética e aquisição de dados de Mr.
O objetivo geral deste artigo é demonstrar um protocolo de ressonância magnética (MR) de campo ultra-alto (UHF) de última geração do cérebro em 7,0 Tesla em pacientes com esclerose múltipla (EM). A ESM é uma doença inflamatória crônica, desmielinizante e neurodegenerativa caracterizada por lesões de matéria branca e cinza. A detecção de lesões T2-hiperintenses disseminadas espacial e temporalmente pelo uso de Ressonância Magnética em 1,5 T e 3 T representa uma ferramenta de diagnóstico crucial na prática clínica para estabelecer um diagnóstico preciso da ESM com base na versão atual dos critérios do McDonald 2017. No entanto, a diferenciação das lesões de ESM das lesões de matéria branca cerebral de outras origens pode às vezes ser desafiadora devido à sua morfologia semelhante em forças de campo magnético mais baixas (tipicamente 3 T). O MR de campo ultra-alto (UHF-MR) beneficia-se do aumento da relação sinal-ruído e da maior resolução espacial, tanto fundamental para imagens superiores para diagnósticos mais precisos e definitivos de lesões sutis. Assim, a ressonância magnética em 7.0 T tem mostrado resultados encorajadores para superar os desafios do diagnóstico diferencial de ESM, fornecendo marcadores neuroimagem específicos de MS (por exemplo, sinal de veia central, estruturas de aro hipointense e diferenciação de lesões de matéria cinzenta de MS). Esses marcadores e outros podem ser identificados por outros contrastes de RM que não sejam T1 e T2 (T2*, fase, difusão) e melhorem substancialmente a diferenciação das lesões de ESM daquelas que ocorrem em outras condições neuroinflamatórias, como neuromielite optica e síndrome de Susac. Neste artigo, descrevemos nossa abordagem técnica atual para estudar lesões de matéria branca e cinza cerebrais em pacientes com ES A 7,0 T utilizando diferentes métodos de aquisição de MR. O protocolo atualizado inclui a preparação da configuração de Mr, incluindo as bobinas de radiofrequência personalizadas para UHF-MR, procedimentos padronizados de triagem, segurança e entrevista com pacientes em MS, posicionamento do paciente no scanner de Ressonância Magnética e aquisição de exames cerebrais dedicados sob medida para análise de ESM.
A esclerose múltipla (EM) é a doença inflamatória crônica mais comum e desmielinização do sistema nervoso central (SNC) que causa incapacidade neurológica pronunciada em adultos mais jovens e leva à incapacidade de longo prazo1,2. A marca patológica da EM é o acúmulo de lesões desmielinizantes que ocorrem na matéria cinza e branca do cérebro e também a neurodegeneração difusa em todo o cérebro, mesmo em matéria branca de aparecimento normal (NAWM)3,4. A patologia da ESM sugere que a inflamação impulsiona a lesão tecidual em todos os estágios da doença, mesmo durante os estágios progressivos da doença5. As primeiras manifestações clínicas de ESM são comumente acompanhadas por episódios reversíveis de déficits neurológicos e referidas como síndrome clinicamente isolada (EEI), quando apenas sugestivas deESM 6,7. Na ausência de uma CEI de corte claro, deve-se ter cuidado para fazer um diagnóstico de ESM: o diagnóstico deve ser confirmado pelo acompanhamento e início de terapias modificadoras de doenças de longo prazo devem ser adiados, aguardando evidências adicionais8.
A ressonância magnética (RM) é uma ferramenta indispensável no diagnóstico da ESM e no monitoramento da progressão da doença9,10,11. A ressonância magnética em forças de campo magnético de 1,5 T e 3 T representa atualmente uma ferramenta de diagnóstico crucial na prática clínica para detectar o tempo de relaxamento do spin-spin ponderado (T2) lesões hiperintenciadas e estabelecer um diagnóstico preciso da ESM com base na versão atual do McDonald criteria8 de2017 . Os critérios diagnósticos para ESM enfatizam a necessidade de demonstrar disseminação de lesões no espaço e no tempo, e para excluir diagnósticos alternativos8,12. A ressonância magnética aprimorada por contraste é o único método para avaliar a doença aguda e a inflamação aguda8,mas preocupações crescentes com a deposição cerebral potencial de longo prazo poderiam potencialmente restringir a aplicação do contraste como uma importante ferramenta de diagnóstico13,14,17. Além disso, a diferenciação das lesões de ESM das lesões de matéria branca cerebral de outras origens pode, por vezes, ser desafiadora devido à sua morfologia semelhante em forças de campo magnético mais baixas.
Embora a Ressonância Magnética seja certamente a melhor ferramenta de diagnóstico para pacientes com EM, exames e protocolos de Ressonância Magnética devem seguir as diretrizes do Grupo de Ressonância Magnética em MS (MAGNIMS) na Europa18,19 ou o Consórcio de Centros de Esclerose Múltipla (CMSC) na América do Norte20 para o diagnóstico, prognóstico e acompanhamento de pacientes em ESM. Estudos padronizados de controle de qualidade de acordo com as últimas diretrizes em diferentes hospitais e países também são cruciais21.
Os protocolos de ressonância magnética adaptados para o diagnóstico de EM e o monitoramento da progressão da doença compreendem múltiplos contrastes de ressonância magnética,incluindo contraste regido pelo tempo de relaxamento longitudinal T1, o tempo de relaxamento spin-spin T2, e a imagem ponderada por difusão (DWI)22. As iniciativas de harmonização forneceram relatórios de consenso para a Ressonância Magnética em MS para avançar em direção a protocolos padronizados que facilitam a tradução clínica e a comparação de dados entre os locais23,24,25. A imagem ponderada T2é bem estabelecida e frequentemente utilizada na prática clínica para identificação de lesões de matéria branca (MM), caracterizadas pelo aparecimento hiperintense26,27. Embora seja um importante critério diagnóstico para a ESM28,a carga da lesão de MS correlaciona-se apenas fracamente com a incapacidade clínica, devido à sua falta de especificidade para a gravidade da lesão e a fisiopatologia subjacente26,27,29. Esta observação desencadeou explorações em mapeamento paramétrico do tempo de relaxamento transversal T2 30. T2*-ponderado imagem tornou-se cada vez mais importante em imagem MS. O sinal da veia central em T2* ressonância magnética ponderada é considerado um marcador de imagem específico para lesõesde ESM 27,31,32,33. T2* é sensível à deposição de ferro34,35, que pode estar relacionada à duração da doença, atividade e gravidade36,37,38. T2* também foi relatado para refletir alterações no tecido cerebral em pacientes com déficits menores e esclerose múltipla precoce, podendo, assim, se tornar uma ferramenta para avaliar o desenvolvimento da ESM já em estágio inicial39,40.
Melhorias na tecnologia de Ressonância Magnética prometem identificar melhor as mudanças no CNS dos pacientes em MS e fornecer aos médicos um melhor guia para melhorar a precisão e a velocidade de um diagnóstico deESM 11. O campo ultra-alto (UHF, B0≥7,0 T) se beneficia de um aumento na relação sinal-ruído (SNR) que pode ser investido em resoluções espaciais ou temporais aprimoradas, tanto chave para imagens superiores para diagnósticos mais precisos e definitivos41,42. Campo de transmissão (B1+) inhomogeneidades que são um atributo adverso da radiofrequência de 1H utilizada nos campos magnéticos ultra-altos43 beneficiaria da transmissão multicanal utilizando bobinas rf de transmissão paralela (pTx) e abordagens de desenho de pulso RF que melhoram a homogeneidade B1+ e, assim, facilitariam a cobertura uniforme do cérebro44.
Com o advento da Ressonância Magnética 7.0 T, temos conseguido mais discernimento sobre doenças desmielinizantes como a ESM no que diz respeito ao aumento da sensibilidade e especificidade da detecção da lesão, identificação de sinais de veia central, aprimoramento leptomeningeal e até mesmo no que diz respeito às alterações metabólicas45. Lesões em ESM têm sido demonstradas há muito tempo a partir de estudos histopatológicos para se formar em torno de veias e venules46. A distribuição perivena das lesões (sinal da veia central) pode ser identificada com T2* ressonância magnética ponderada46,47,48 a 3,0 T ou 1,5 T, mas pode ser melhor identificada com UHF-MRI em 7,0 T49,50,51,52. Além do sinal da veia central, o UHF-MRI em 7.0 T melhorou ou descobriu marcadores específicos de MS, como estruturas de aro hipointense e diferenciação das lesões de matéria cinzenta de MS53,54,55,56. Um melhor delineamento desses marcadores com UHF-RM promete superar alguns dos desafios da diferenciação de lesões de ESM daquelas que ocorrem em outras condições neuroinflamatórias, como a síndrome de Susac53 e a neuromielite optica54,ao mesmo tempo em que identifica mecanismos patogênicos comuns em outras condições ou variantes da ESM, como a esclerose concêntrica de Baló57,58.
Reconhecendo os desafios e oportunidades da UHF-MRI para a detecção e diferenciação das lesões de ESM, este artigo descreve nossa abordagem técnica atual para estudar lesões de matéria branca e cinza cerebrais em pacientes com ESM a 7,0 T utilizando diferentes técnicas de imagem. O protocolo atualizado inclui a preparação da configuração de Mr, incluindo as bobinas de radiofrequência (RF) adaptadas ao UHF-MR, procedimentos padronizados de triagem, segurança e entrevista com pacientes em MS, posicionamento do paciente no scanner de Ressonância Magnética e aquisição de tomografias cerebrais dedicadas à ESM. O artigo tem como objetivo orientar especialistas em imagem, pesquisadores básicos, cientistas clínicos, pesquisadores translacionais e tecnólogos com todos os níveis de experiência e experiência que vão desde estagiários até usuários avançados e especialistas em aplicações para o campo da UHF-MRI em pacientes com ESM, com o objetivo final de conectar sinérgicamente desenvolvimento de tecnologia e aplicação clínica em domínios disciplinares.
O protocolo aqui apresentado descreve uma série de sequências de ressonância magnética com diferentes contrastes que são tipicamente utilizados ao examinar pacientes com ESM a 7,0 T. Juntamente com os desenvolvimentos tecnológicos emergentes, eles fornecem a base para explorações em aplicações mais avançadas em imagens metabólicas ou funcionais.
Além das lesões cerebrais, as lesões na medula espinhal frequentemente afetam pacientes com ESM causando disfunção motora, sensorial …
The authors have nothing to disclose.
Este projeto (T.N.) recebeu financiamento em parte do Conselho Europeu de Pesquisa (ERC) no âmbito do programa de pesquisa e inovação Horizon 2020 da União Europeia sob o acordo de subvenção No 743077 (ThermalMR). Os autores desejam agradecer às equipes do Berlin Ultrahigh Field Facility (B.U.F.F.), Max Delbrueck Center for Molecular Medicine na Associação Helmholtz, Berlim, Alemanha; no Centro Nacional sueco de Bioimagem 7T, Centro de Bioimagem da Universidade de Lund, Universidade de Lund, Lund, Suécia e no ECOTECH-COMPLEX, Universidade Maria Curie-Skłodowska, Lublin, Polônia para assistência técnica e outras.
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 |