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客观的大脑皮层灰质病变在多发性硬化症(MS)是常见的,但通常在MRI未见。作者的性能相比双反转恢复(DIR,目前被认为最好的成像序列检测皮质病变)与相敏反转恢复序列(PSIR,允许更高的分辨率扫描获得临床可行的时间)。
方法60 MS患者和30名健康对照进行了核磁共振扫描在3特斯拉扫描仪。相比作者皮层(IC)和leucocortical (LC)获得病灶计数标准DIR序列(1×1×3毫米分辨率,获得的4分钟)和PSIR序列(0.5×0.5×2毫米,11分钟)。DIR和PSIR扫描病变是分开。
结果女士在整个队列,皮质病变被认为在高分辨率的PSIR DIR扫描(IC平均数±标准差:18.1±9.8 vs 5.9±4.5, p < 0.001;LC平均数±标准差:13.4±12.9 vs 7.3±8.0, p < 0.001)。PSIR,≥1 IC病变在60/60 1/30 MS患者和控制,和≥1 LC病变在60/60病人和6/30的控制。DIR,≥1 IC病变在50/60的病人以及0/30控制,和≥1 LC病变在60/60病人和5/30 (s)控制。
结论与DIR相比,使用PSIR作者能够检测出明显更多的大脑皮层灰质病变。的存在至少一个IC病变女士在每一个病人,但是很少有健康对照组,表明它可能是一个有用的辅助常规MRI诊断的MS时怀疑但没有证实。
- 多发性硬化症
- 核磁共振成像
- 皮质病变
- 灰质
- 神经病理学
- 神经放射学
来自Altmetric.com的统计
介绍
大脑皮层灰质损伤是一种常见的神经病理学研究中发现的多发性硬化症(MS)、1 - 4在一些研究更广泛的白质病变。然而,传统的使用t2加权MRI,或fluid-attenuated反转恢复序列(天赋),揭示了一些皮质病变,并大大减少敏感皮质白质病变。2,5,6敏感的方法来检测皮质损伤体内可能帮助女士的诊断和监测提供一种新的方法及其修改女士治疗的进程。
双反转恢复(DIR),一系列旨在抑制信号从白质和脑脊髓液,检测皮质病变比天赋序列。2,5,7,8几项研究已经证明了协会的皮质病变负载DIR物理和认知障碍,1,2,9-14这表明他们是临床相关。然而,DIR成像前瞻性地发现只有18%的病理证实皮质病变。5,15此外,DIR序列受限于低信噪比(信噪比)和图像强度、不均匀性和血液流动工件可能被误解为病变。
DIR扫描可以读取与另一个图像相结合以提高准确性和灵敏度。9相敏反转恢复(PSIR)与相敏t1序列重建提供更大范围的信号强度比传统t1反转恢复序列分析结合正面和负面的纵向磁化的形象。10它提供了更好的灰色matter-white物质比其他t1序列对比,16取得了在同一分辨率DIR,有用在确认女士皮质病变的存在,避免“假阳性”。10
高信噪比和对比度的结合促进了开发3特斯拉扫描仪的二维(2 d) PSIR序列,在0.5×0.5毫米2平面和2毫米片厚度(相当于0.5毫米的体素的大小3),提供6倍分辨率比2 d DIR收购了一个典型的分辨率1×1毫米的平面片和3毫米厚度2,17(体素3毫米大小3),2 - 4倍比之前报道的3 d DIR序列(与体素的大小介于1和2毫米3)。5,18 - 20除了在超高磁场强度(如7特斯拉20.),sub-millimetre体素的大小无法使用DIR获取序列没有非常长时间扫描,但可以使用PSIR序列在临床可接受的时期(在这项研究中,11分钟)。的高分辨率PSIR改善大脑皮层的定义及其周边地区,并且应该促进灰质损伤的检测。
我们研究的主要目的是比较高分辨率PSIR与标准分辨率DIR序列独立使用时发现皮质病变。2作为比较,我们选择了一个2 d DIR序列数量女士一直得到广泛的研究。2此外,我们调查:(1)频率的皮质病变患者和健康对照组女士去探索他们的特异性为女士和女士(2)皮质病变临床亚组,及其对临床措施。
材料和方法
参与者
六十临床上患者18 - 65岁的女士,21和30名健康对照组没有已知的神经系统疾病(3与MS)一级亲属参加这项研究。所有的参与者给书面知情同意。本研究从我们当地的机构伦理委员会批准。三十患者复发汇款女士,和15每个主要和次要进步的女士。22疾病持续时间和以前或现在修改指出药物治疗疾病。临床状态评估使用扩展残疾状态,23女士功能组合规模和其3组件(9洞桩测试25英尺时间步行测试和节奏的听觉串行测试),24和符号数字模式测试。25,26
图像采集
大脑核磁共振进行3 t阿奇沃TX系统(飞利浦医疗保健、最好、荷兰)使用32路线圈。双重回音t2加权涡轮自旋回波,涡轮天赋,DIR和PSIR序列(序列给出细节表1)。
图像分析
皮质病变是独立DIR和PSIR扫描,使用t2加权像天赋和参考。病变局限于皮层被称为皮层(IC)。病变,包括,皮质和白质juxtacortical,被称为leucocortical (LC)。
吉姆使用版本6.0 (Xinapse系统,Northants),病变标记是由两名有经验的观察者在共识(VS特区),和监督由有经验neuroradiologist (TY),主体身份的蒙蔽。独立评估病变检测在每个扫描类型,他们分别标记DIR和PSIR序列。直接考虑不进行比较。
皮质损伤识别在DIR扫描使用共识推荐发表。1,2,8病变必须清楚hyperintense,覆盖至少3体素(基于1毫米2平面分辨率)。小心被注意避免工件前颞叶等地区普遍观察到,枕叶、岛叶和内侧额叶。片毗邻疑似病灶被从这个帮助排除皮质血管被错误地算作病变。
提出了比以往任何指导方针对于识别PSIR独立皮质病变,我们开发了一套规则的指导下有经验的neuroradiologist(泰;看到表2)。在以前的报告中,“蠕虫”病变后曲线出现一个或多个皮质脑回被报道在25%的受试者女士使用DIR。2探讨特征他们可能是女士,我们注意到受试者的数量至少有一个这样的曲线PSIR病变和DIR扫描(见例子图1)。
相应的t2加权(A)天赋(B)、DIR (C)和PSIR (D)图像。皮层(实心箭头)的例子,leucocortical(开放箭头)和曲线病变(固体雪佛龙)标记所有扫描,和更明显的比DIR PSIR,天赋/ T2;虚拟现实空间的例子(实心三角形)患者spm (E)和一个健康的控制(F);雪佛龙juxtacortical病变(打开)出现在相应的DIR (G)和PSIR (H)图像。注意病变更显眼PSIR DIR。
白质病变是指望PSIR和t2加权扫描。在PSIR,他们被列为juxtacortical (JC;接触但不进入皮层)或其他(图1)。JC病变是差异化的LC损伤保护的基础上正常皮质轮廓和没有hypointensity邻皮质。JC病变不能令人信服地分开使用DIR和LC病变,因此,不列为这个序列。
PSIR评估两分的再现性的病变,10个随机选择的扫描是由三个独立评估评级机构(NM, VS)使用指南中描述表2。评估intra-rater再现性,这10个病人的扫描都由一个评定等级的三倍(VS)(补充表2)。
评估contrast-to-noise灰质和白质之间的比率,我们随机选择10健康对照组,共有12个0.78毫米2感兴趣的区域(ROI)在三个独立的部分,在区域的正常大脑皮层灰质(的顶点,岛叶和颞极)和邻近正常白质。ROI的大小被选为样本足够大的灰质信号,但小到可以完全包含在每个主题的灰质。roi被放置在相同的位置为每个控制DIR和PSIR图像。平均绝对信号值指出,相对对比灰质和白质两序列基于Mainero描述的公式计算等。29日
统计数据
病变分布测试正常使用Kolmogorov-Smirnov测试。发现病变的分布并不是正常的,非参数测试被用于进一步分析。Wilcoxon符号秩测试是用来比较PSIR女士队列和DIR病变数量,和斯皮尔曼等级相关系数来确定其与临床和认知变量。病灶计数差异女士临床Mann-Whitney测试子组进行调查。SPSS(版本20)被用来执行统计分析,p < 0.05被认为是显著的。内部类相关系数(ICC)计算为intra-rater和两分PSIR病变。
结果
人口统计学和临床提供了详细信息表3。复发汇款MS患者年龄从控件之间没有显著性差异,但两者,二级和初级进步医学患者,明显老了。患者二次进步比两个女士有一个长期的疾病,复发汇款和初级进步女士(p < 0.001)。那些复发汇款女士扩大残疾状态量表分数较低比进步团体(主要和次要进步,p < 0.001)。
Virchow-Robin空间,这可能会被误认为是皮质病变,PSIR一被发现,特别是在颞叶皮层和脑岛。是注意不包括这些皮质病变。
确定的高分辨率PSIR IC病变约三倍低分辨率DIR女士在整个组(p < 0.001;表4)。PSIR还发现了比DIR LC病变(p < 0.001);增加也大约三倍从PSIR JC和LC病变时被统计在一起,回忆,我们不能单独使用DIR JC和LC病变。PSIR IC病灶计数与DIR IC (r年代= 0.604,p < 0.001),与DIR LC PSIR LC (r年代= 0.651,p < 0.001)。
PSIR,≥1 IC病变(s)在60/60 1/30 MS患者和控制,和≥1 LC病变在60/60病人和6/30 (s)控制。DIR,≥1 IC病变在50/60病人和0/30 (s)被控制,和≥1 LC病变在60/60病人和5/30 (s)控制。
旋转的曲线轮廓后皮质病变和沟的褶皱被认为在36%的病人使用DIR,和85%的患者使用PSIR (图1)。这种病变未见的健康对照组。
PSIR,复发汇款和次要进步MS患者类似的IC病灶计数,但主要进步MS患者显著降低计数与两个相比,复发汇款(p = 0.023)和次要进步(p = 0.029)。次要进步医学患者LC病变数量也显著高于主要进步(p = 0.023)和复发汇款(p = 0.008)患者(表4)。
DIR,复发汇款和次要进步MS患者相似的IC病灶计数;主要进步MS患者显著降低集成电路比复发病灶计数汇款患者(p = 0.015)。二次进步医学患者LC病变数量也显著高于复发汇款(p = 0.003)。
所有患者女士白质病变T2和PSIR扫描,与类似的整体意思病灶计数(表4),这两个指标之间有密切的相关性(r年代= 0.965,p < 0.001)。T2病灶数也与DIR LC (r年代= 0.558,p < 0.001)和PSIR IC和LC (r年代r = 0.331, p < 0.05年代= 0.0647,p < 0.001)病变。没有相关的皮质病灶计数与疾病持续时间。
临床指标之间的相关性和皮质病变数量(补充表1)仅限于relapse-onset(即复发汇款和次要进步)队列。当考虑复发发作组作为一个整体,最一致的DIR IC病灶计数之间的关系和9洞桩测试(r年代= 0.436,p = 0.003)和PSIR LC计数符号数字形态测试(r年代=−0.440,p = 0.003)。没有六个控制与皮质病变(s)在PSIR认知异常。
国际刑事法院为两分的变化总皮质病灶计数(IC和LC)为0.955 (p < 0.001), intra-rater可变性是0.995 (p < 0.001)。分别IC和LC病变,国际刑事法庭两分的可变性是0.681对IC (p < 0.05)和0.955 (p < 0.001), LC计数,分别。Intra-rater ICC是0.990和0.984 IC和LC病变(p < 0.001)。
有明显高于灰色matter-white对比(Cgm-wm比DIR) PSIR图像(= 1.48,SD = 0.71和平均= 0.05,SD = 0.03;p < 0.05配对样本t检验)。
讨论
我们发现使用高分辨率的PSIR皮质病变明显多于低分辨率DIR扫描,扫描在临床可行的时期被收购。我们还发现IC在健康对照组病变非常罕见但在所有患者女士有限关联的皮质病变观察数与临床措施。
IC患者病变在DIR女士的比例(83%)报告类似于其他大型军团女士,2,8表明我们的队列和DIR序列具有可比性。然而,与DIR相比,我们发现更多IC使用PSIR病变。至少在一定程度上,这是由于PSIR序列的高分辨率;一项研究使用相同的分辨率PSIR DIR没有更大的损伤检测报告,但指出PSIR帮助排除假阳性的皮质病变出现在DIR。10我们高分辨率PSIR序列获得的只有11分,这在临床上是可行的,描绘了皮质解剖学比DIR (图1、补充图1)。
IC女士所有患者病变的检测表明,PSIR序列会更敏感比DIR寻求皮质病变的证据,例如,在可疑的情况下女士PSIR序列曲线病变尤其明显,被发现在85%的受试者女士DIR和36%。外表符合“worm-shape”病变之前的DIR看到大约25%的女士。2
11的患者复发汇款女士包括在这项研究的疾病持续时间5年或更少,和所有对PSIR IC病变(s)可见。最近的一项研究获得的活检标本的人随后女士找到了一个高频的脱髓鞘皮质病变,30.表明他们是一个共同的特点在临床孤立综合征患者早期女士另一项研究发现IC DIR三分之一的患者病变,以及他们包含在成像诊断标准提高特异性。31日研究临床孤立综合征患者使用一个高分辨率PSIR序列会感兴趣的。
集成电路的频率复发病灶数量汇款和次要进步女士相似,可能表明,像T2-visible白质病变,集成电路的发展病灶复发汇款阶段中更常见。LC病变的高频率二次进步女士可能是由于IC病变演变成为LC病变。然而,纵向研究需要理解进化的皮质病变之间的显著相关性也指出女士皮质病变指望PSIR和T2白质病变,这可能反映了常见的皮质和白质病变发病机制方面。然而,皮质病变早期女士也与脑膜的炎症有关2,4,30.,32和很少显示钆增强,表明部分不同的致病机制。系列研究将阐明是否组合计数的钆增强白质病变和PSIR-detected新皮质病变是一个有用的概念验证临床试验中的结果复发汇款。5,6,33
我们没有看到只单纯IC病变,尽管一些涉及单纯和深入皮层(补充图1)。单纯病灶通常观察到在病理研究中,特别是在进步的女士,5,9,32,34,357日和高分辨率成像和9.4 t MRI检测。1,2,10,11,13,14,29日,36有限的检测单纯病灶可能无关紧要皮质损伤检测本身时可能会证明有用的诊断,但相关监测发展的病理,尤其是在进步的女士。
虚拟的IC病变在健康对照组与以前的工作使用DIR 1.5特斯拉的情况相符2,5,10,14,16,37然而,LC病变被认为在∼20%的控制,指示,和附带的白质lesions-they在健康个体并不罕见。IC病变女士因此显得更具体的高分辨率PSIR序列也帮助区分IC和LC和LC JC病变;这些区别之前指出使用DIR是困难的。2,5,10,19,20.确定PSIR-detected IC的特异性病变(和他们的潜在的诊断效用),进一步的研究应采取其他中枢神经系统疾病患者,可能很难区分。
女士在复发发作(即复发汇款和次要进步MS合并),有有限的相关性皮质病变数量与功能的措施,PSIR病灶计数与测试相关的认知功能障碍和DIR病灶计数与运动功能障碍的一个测试。更好的理解这些发现可能会出现当PSIR区域病灶计数比较,DIR序列,或者当病灶体积,而不是数量。8,17,37,38
患者的主要进步女士,皮质病变数量小于与复发发生在那些女士这镜子通常报道T2白质病变。更大的群体,研究和评价区域病变,可能更好的澄清皮质病变的影响主要进步的女士。
PSIR序列也描绘白质病变(表4)。而一些女士成像协议可能会添加两个,DIR和天赋标准t2加权扫描改善检测皮质和白质病变,分别单独PSIR序列可能是一个有用的替代附加序列,时间是有限的。
区别与非病理性的区域的皮质病变女士改变了信号强度可以用DIR或PSIR是困难的。我们使用DIR共识指南定义损伤,1,5,10,19PSIR序列,我们开发了基于专家neuroradiological审查的规则的图像。Virchow-Robin空间的特征27,28对PSIR被确定,尤其是他们频繁地发生在颞叶皮层和脑岛。审查的天赋和T2扫描结合PSIR扫描也有用:尽管潜在的回顾这些扫描在隔离很少发现皮质病变,回顾证据的一个微妙的信号hyperintensity PSIR-suspected病变的位置提供确认。我们发现一般国际米兰——评定等级和intra-rater皮质损伤识别的共识,尽管两分的IC病变分类不一致的。未来的研究需要确定在多大程度上PSIR-detected皮质异常与组织病理学损伤。
尽管我们的2 d DIR序列类似决议在女士先前发表的研究中,2,5,月19 - 21日,37体素的大小是6倍的PSIR序列。提高分辨率的2 d DIR序列匹配的PSIR图像,扫描时间会增加非常信噪比的平方根成正比扫描的数量平均水平。DIR成像的另一个方法是使用3 d序列。这些取得了1.6 - -1.9毫米的决议31.5特斯拉,5,月19 - 21日和0.8毫米37点特斯拉。2,21然而,这些决议∼2 - 4倍低于我们PSIR序列(0.5毫米3在3特斯拉)。在将来的研究中可能存在范围开发更高效的3 d DIR序列检测皮质病变。22,39
结论
PSIR序列使我们能够获得高分辨率扫描比可以通过使用DIR更迅速。使用一个高分辨率PSIR序列中获得临床可行的时间在3特斯拉先生扫描仪时,我们发现更多大脑皮层灰质MS病灶而DIR。
引用
脚注
披露:核磁共振研究单位支持的女士大不列颠及北爱尔兰协会和UCL UCLH综合生物医学研究中心。Sethi V收到生原体研究支持Idec和诺华。Yousry助教担任编辑欧洲放射学杂志》和已经收到酬金(董事会成员)的联合,百时美施贵宝,Idec,和赠款(π或Co-PI协调员)从NIHR银监会,MRC,女士的社会,PSP,中风,BHF银行,威康信托基金会,葛兰素史克,Idec,诺华;Muhlert N报告没有披露。罗恩·M报告没有披露。戈利X作为顾问为飞利浦医疗保健有关的实现我们的手语序列在他们的产品。Wheeler-Kingshott CA的顾问委员会BG12(生原体)。米勒DH DHM已收到酬金从Idec,诺华,葛兰素史克公司,拜耳先灵葆雅,和研究资助支持做核磁共振分析多发性硬化试验由葛兰素史克,生原体Idec和诺华。甜菜DT,接收来自多发性硬化症研究支持社会大不列颠及北爱尔兰和葛兰素史克公司的股票。
统计分析完成:Sethi V, NMR研究单位、部门Neuro-inflammation,伦敦大学学院的神经学学院。半岛投注体育官网
资金NMR研究单位支持的女士大不列颠及北爱尔兰协会和UCL UCLH综合生物医学研究中心。大不列颠及北爱尔兰的社会女士提供了金融支持人员和研究成本。(批准号917 - 09年)。
相互竞争的利益一个也没有。
病人的同意知情同意的形式通过当地伦理委员会(伦敦女王平方R.E.C)被用于这个项目,每个参与者签署的。
伦理批准伦敦女王广场休闲。
出处和同行评议不是委托;外部同行评议。