Magnetresonanztomographie von intrakraniellen Vaskulopathien (VWI)

Die Magnetresonanztomographie (MRT) ist eine nicht-invasive Diagnosetechnik, die es den Ermittlern ermöglicht, ohne Operation oder ionisierende Strahlung (d. h. Röntgenstrahlen) buchstäblich in den Körper "hineinzuschauen". Der MRT-Scanner verwendet ein Magnetfeld und Radiowellen, um ein Bild der menschlichen Anatomie zu erzeugen. Magnetresonanztomographieverfahren werden ständig weiterentwickelt und optimiert, um die Aufnahmegeschwindigkeit zu erhöhen und den Informationsgehalt der resultierenden Bilder und Spektren zu erweitern. Solche Entwicklungen werden typischerweise durch Fortschritte in der Maschinenhardware und Computersoftware ermöglicht. Verbesserte Softwareoptionen des MR-Systems erfordern eine Bewertung, um zu bestimmen, wie sie am besten auf Forschungsstudien angewendet werden können, die die Ausrüstung verwenden. MR-Software wird zunächst mit unbelebten Testphantomen evaluiert. Versuche am Menschen sind ein notwendiger Schritt bei der Entwicklung neuer MR-Software, da Testphantome oft nicht ausreichen, um reale Bedingungen zu simulieren. Beispielsweise können Testphantome nicht verwendet werden, um subtile Veränderungen im Gewebekontrast sichtbar zu machen oder die Auswirkungen freiwilliger Patientenbewegungen, Atmung oder Blutfluss zu bewerten. Daher sind begrenzte Tests am Menschen erforderlich, um die Leistung der MR-Software zu bewerten und zu optimieren. Dies beinhaltet das Variieren der MR-Pulssequenzparameter und das Bewerten spezifischer Bildqualitätsmaße wie Gewebekontrast, Bildartefaktpegel und Signal-Rausch-Verhältnis. Untersuchungssoftware kann Pulssequenzen und Rekonstruktionssoftware umfassen. Impulssequenzen sind Softwaremodule, die das Timing des Stroms durch die verschiedenen Spulen des Imagers steuern. Nach Empfang und Digitalisierung des Hochfrequenzsignals erstellt eine Rekonstruktionssoftware digitale Bilder, die auf einem Videomonitor angezeigt werden. Diese Software entspricht der FDA-Definition eines nicht signifikanten Risikos.

Die Ziele dieser Studie sind die Optimierung von MR-Bildgebungs- und MR-Angiographiesequenzen und Bildrekonstruktion für das 3T-Magnetresonanztomographiesystem für Probanden mit oder mit Verdacht auf ZNS-Vaskulitis.

Fünfzig (50) erwachsene Probanden mit oder mit Verdacht auf intrakranielle Vaskulopathie werden aufgenommen. Diese Patienten werden von Fachärzten rekrutiert.

Die Eignung wird durch ein Screening-Interview festgestellt. Der behandelnde Arzt wird die Studie nur dem potenziellen Probanden vorstellen und nicht versuchen, eine Zustimmung von ihm zu erhalten, um einen möglichen Zwang zu vermeiden. Der behandelnde Arzt wird auch versuchen, sein Einverständnis zur telefonischen Kontaktaufnahme zur näheren Studienbesprechung einzuholen.

Ein Forscher wird später die potenziellen Probanden nennen und erklären, worum es in der Studie geht. Für den Fall, dass ein Nichtarzt den Anruf tätigt, wird ein vom IRB genehmigtes Telefonskript verwendet.

Die meisten Probanden werden voraussichtlich aus den Kliniken rekrutiert. Und wie oben beschrieben, werden diese behandelnden Ärzte aus den Kliniken nur die Studie vorstellen und die Zustimmung der Probanden einholen, um für eine detailliertere Besprechung telefonisch kontaktiert zu werden. Es werden keine Probanden aufgerufen, wenn keine vorherige Genehmigung oder kein Interesse eingeholt wurde.

Da dies eine Untersuchung der tatsächlich erzeugten MRI-Bilder und -Spektren und nicht der intrakraniellen Pathologie der Patienten ist, ist es manchmal optimal, dieselbe Person mehr als einmal für einen direkten Bildvergleich zu scannen. Dies ermöglicht den besten Vergleich des Bildes und eliminiert die Variabilität zwischen Motiven. Daher werden die Ermittler die Probanden fragen, ob sie für eine zusätzliche MRT-Sitzung zurückkehren möchten. Sie sind nicht verpflichtet, sie zurückzugeben oder ein zweites Mal scannen zu lassen, sondern haben die Wahl. Wenn die Ermittler dasselbe Subjekt ein zweites Mal scannen, erhalten die Ermittler eine neue Zustimmung für die zweite Scan-Sitzung. Obwohl diese Studie als risikoarm eingestuft wird, werden erwachsene Probanden für diese Studie insgesamt auf zwei MRT-Scans beschränkt.

MR-Bildgebung – MR-Bilder werden mit den 3-Tesla-Scannern erfasst. Vor dem Scannen werden die Probanden gebeten, Metall (einschließlich Schmuck usw.) von ihrer Kleidung und ihrem Körper zu entfernen. Die Probanden tragen während des Scannens Ohrstöpsel als Gehörschutz. Die Probanden liegen für die Dauer der Studie ruhig im Scanner, wobei ihr Kopf bequem auf einem Kissen positioniert ist. Die Probanden kommunizieren während der Bildgebungsstudie jederzeit über die Zwei-Wege-Sprechanlage mit den Ermittlern. Die Probanden werden ermutigt, dem Ermittler etwaige Gefühle von Unbehagen unverzüglich mitzuteilen. Während der Dauer der MRT-Untersuchung bestätigen die Ermittler regelmäßig, dass sich der Proband wohl fühlt und fortfahren möchte. Die gesamte Bildgebungssitzung dauert 1-2 Stunden. Es werden mehrere anatomische oder funktionelle Bildgebungssequenzen durchgeführt, um bestimmte Bildqualitätsmaße zu bewerten.

Dieselben anatomischen Scans werden wiederholt, wobei ein begrenzter Bereich von Pulssequenzparametern variiert wird, um ihre Wirkung auf den Bildkontrast, Bildartefakte und das Signal-Rausch-Verhältnis zu bewerten. Parameter, die variiert werden, können die Wiederholungszeit der MR-Erfassung (TR), die Echozeit der Erfassung (TE), das Vorhandensein von Inversionsimpulsen vor der Erfassung, das Zeitintervall zwischen dem Inversionsimpuls vor der Erfassung und der Erregung umfassen Puls, das räumliche Profil des Hochfrequenz-Anregungspulses, das spektrale Profil des Voranregungs-Fettsättigungspulses, das Timing, wenn die räumliche Kodierung innerhalb der Wiederholungszeit der Sequenz auftritt, die Bandbreite des Signaldigitalisierers, die Amplitude des Auslesekodierungsgradient, Form der Auslesegradientenwellenform, Dauer und Amplitude von Diffusionsgewichtungsgradienten, räumliche Auflösung der MR-Bilder, Anzahl der pro Anregung erfassten Spinechos und Spitzenwinkel der HF-Anregung. Die obigen Parameter werden auch in Pulssequenzen ausgewertet, die Parameter erfassen, die bei der Rekonstruktion der MR-Bilder verwendet werden. Der Bereich dieser Parameter wird innerhalb der FDA-Kriterien für nicht signifikante Risiken gehalten, wie durch die vom Scannerhersteller eingerichteten Software- und Hardware-Sperren sichergestellt wird. Die anatomische Bildgebungssequenz kann mit unterschiedlichen MR-Spulenkonfigurationen wiederholt werden, um die Leistung dieser Spulen zu vergleichen. Diese Spulen umfassen Volumenkopfspulen, Sende- und Empfangsoberflächenspulen und Nur-Empfangs-Phased-Array-Spulen.

Bildauswertung – Bilder werden ausgewertet, um die Wirkung von Pulssequenzparametern und/oder Hardwarekonfiguration auf das Kontrast-Rausch-Verhältnis des Bildes, das Signal-Rausch-Verhältnis und spezifische Bildartefakte wie den Nyquist-Geisterpegel zu bestimmen. Die Bilder, die mit unterschiedlichen Pulssequenzparametern oder MR-Hardwarekonfigurationen aufgenommen wurden, werden verglichen. Der Vergleich der MR-Bilder beinhaltet den Vergleich des Ergebnisses spezifischer Bildqualitätsmaße wie Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) und Kontrast-Rausch-Verhältnis (CNR) sowie des Pegels von Bildartefakten wie Nyquist-Ghost-Pegeln. Die Messung mehrerer dieser Größen wurde von der National Electronics Manufacturers Association (NEMA) standardisiert. Die NEMA-Standards wurden von der FDA als Standards zur Verwendung bei der Bewertung von Zulassungsanträgen für Medizinprodukte übernommen (siehe „FDA Modernization Act of 1997: Guidance for the Recognition and Use of Consensus Standards; Availability“, Federal Register Vol. 63 Nr. 37 Seite 9561). Die Ermittler werden diese Standardmessungen gegebenenfalls verwenden.

In Fällen, in denen eine Standardmessung nicht verfügbar oder angemessen ist, verwenden die Ermittler Standardmethoden, die in der Praxis gebräuchlich sind. Beispielsweise beinhaltet die Messung von Nyquist-Ghost-Pegeln die Messung der mittleren Bildintensität in einem interessierenden Bereich, der das Geisterartefakt, aber nicht das Bild enthält, und die Angabe als Prozentsatz der mittleren Objektintensität über einen großen interessierenden Bereich (ROI) hinweg das Objekt.

Die Messung des Kontrast-zu-Rausch-Verhältnisses vergleicht die Bildintensitätsdifferenz, die aus interessierenden Bereichen bestimmt wurde, die in den zwei Arten von interessierenden Gewebebereichen (z. B. graue Substanz und weiße Substanz) gezeichnet wurden, mit dem Mittelwert des Rauschens in dem korrigierten Größenbild die Größennatur des Bildes unter Verwendung des Korrekturfaktors, der im NEMA-Signal-Rausch-Verhältnis-Messstandard beschrieben ist. Obwohl diese Messungen etwas subjektiv sind, wenn der Forscher die ROIs platziert, werden sie in den Augen der meisten MR-Wissenschaftler nicht als subjektiv genug empfunden, um eine verblindete Studie zu erfordern. Daher werden die Ergebnisse der Messungen von den Untersuchern der Studie unverblindet verglichen.

In dieser Studie werden die Ermittler einen MR-Bilderfassungsparameter variieren und den Wert einer MR-Metrik (wie etwa SNR, CNR und oben beschriebene Bildartefaktmessungen) als eine Funktion des MR-Bilderfassungsparameterwerts darstellen. Die Bildqualitätsmetrik wird bei vier bis zehn Werten des MR-Erfassungsparameters gemessen. Für Studien wie HF-Spulenvergleiche ist nur eine einzige Messung für jede HF-Spule erforderlich, und der Vergleich erfordert nur den Vergleich der Bildqualitätsmetriken oder Bildartefaktmetriken, um zu bestimmen, welche Spule wünschenswerter ist. In Fällen, in denen ein kontinuierlicher Parameter optimiert werden soll, wird der Bereich, über den der zu variierende Parameter variiert werden soll, zunächst anhand dessen bestimmt, was mit dem Scanner durch Hardware-Timing und/oder Amplitudengrenzen und durch die Sicherheitsgrenzen, wie in definiert, durchgeführt werden kann die nicht signifikanten Risikokriterien der FDA. Diese Grenzen werden in Phantomstudien vor den Studien am Menschen bestimmt. Die Bereichsgrenzen der Studien am Menschen werden auch unter Verwendung der verfügbaren Informationen aus der Literatur eingeengt, die ähnliche Studien und Kenntnisse auf der Grundlage von Modellen in der Literatur und früheren Studien und Erfahrungen der Untersucher mit der Abhängigkeit des MR-Signals von dem fraglichen Sequenzparameter beschreibt.

Der Graph der MR-Qualitätsmetrik gegenüber dem Parameterwert wird von den Ermittlern überprüft, um zu bestimmen, ob eine Teilmenge der Parameterwerte eine genauere Suche verdient. Wenn der Bereich des Diagramms einen Faktor von 5 % mal die Anzahl der Punkte überschreitet, wird eine feinere Suche durchgeführt, um zu versuchen, das Maximum innerhalb des 5 %-Genauigkeitskriteriums zu bestimmen. Es wird eine standardmäßige binäre Suchstrategie verwendet. Liegen die beiden höchsten Punkte nebeneinander, wird der Bereich dazwischen mit weiteren 3-10 Messungen abgetastet. Das Verfahren gilt als konvergiert, wenn die Spannweite der Datenpunkte weniger als 5 % mal die Anzahl der Datenpunkte beträgt. Wenn das Diagramm Hinweise auf mehrere Maxima zeigt (die höchsten Punkte liegen nicht nebeneinander), werden die mehreren Regionen mit zusätzlichen Messungen untersucht. Die Erfahrung zeigt, dass mehr als 2 Maximum unwahrscheinlich sind, wenn MR-Erfassungsparameter über einen Bereich optimiert werden, der mit Vorwissen (wie Phantomstudien oder theoretische Analyse) bestimmt wurde. Wenn der Graph monoton steigend oder fallend ist, werden die Grenzen nach Möglichkeit in die entsprechende Richtung erweitert. Wenn die Grenzen nicht mehr erweitert werden können oder sich bei der Erweiterung kein Maximum zeigt, wird der Bereich nahe der Reichweitengrenze in 3-10 zusätzlichen Messungen untersucht, um zu überprüfen, ob die Grenze an der Einschränkung liegt, und um den potenziellen Wert der Bemühungen zu bestimmen um das verfügbare Limit durch Hardwareentwicklung oder andere Kompromisse innerhalb der Impulssequenz zu erhöhen.