Multi-Vendor Multi-Site Novel Accelerated MRI Relaxometry (MVMS_MRI)

Die Bedeutung dieser Studie ist zweifach. Erstens ist eine typische Hürde bei der Anwendung fortschrittlicher quantitativer MRT auf klinische Protokolle die lange Akquisitionszeit. Die vorgeschlagenen neuartigen Beschleunigungstechniken werden die klinische Umsetzung der T1ρ- und T2-Bildgebung erleichtern, indem Zeit und Kosten für die Integration der Sequenzen in die klinische Standardpraxis reduziert, der Patientenkomfort erhöht und potenzielle Bewegungsartefakte reduziert werden. Zweitens ist es ein wesentlicher, aber manchmal übersehener Schritt, die Quantifizierungsvariabilität zwischen Standorten und MR-Systemen zu untersuchen, um MR-Bildgebungs-Biomarker zu validieren und die Maßnahmen in groß angelegten Multi-Vendor-Multi-Site-Studien anzuwenden. Insbesondere fehlt es an einer systematischen Bewertung der Variabilität der T1ρ-Bildgebung zwischen den Anbietern und Standorten, obwohl sie in der neuralen Bildgebung, Leberbildgebung, kardialen Bildgebung, onkologischen Bildgebung und muskuloskelettalen Bildgebung weit verbreitet ist. Darüber hinaus sind keine kommerziellen T1ρ-Phantome mit validierten Referenzwerten verfügbar. Die vorgeschlagene Studie befasst sich mit diesen erheblichen Lücken. Durch die Implementierung und Kreuzvalidierung der T1ρ- und T2-Bildgebung auf MR-Systemen verschiedener Anbieter werden die Ergebnisse der vorgeschlagenen Studie (dedizierte Kalibrierungsphantome, schnelle und standardisierte Erfassungs- und Analyseprotokolle) dem Bereich wesentliche Werkzeuge für zukünftige Multi-Vendor-Multi- Studien vor Ort, die diese quantitativen Bildgebungsverfahren verwenden. In diesem Vorschlag werden die Innovation und Entwicklung bei Patienten mit Osteoarthritis-Risiko getestet.

In dieser Studie werden neuartige beschleunigte T1ρ- und T2-Bildgebungsmethoden entwickelt, um die Variation dieser Messungen zwischen den Anbietern und den Standorten systematisch zu bewerten, wobei spezielle T1ρ- und T2-Kalibrierungsphantome (die in dieser Studie entwickelt werden sollen) und reisende Probanden verwendet werden, und um die Machbarkeit zu demonstrieren bei Patienten nach ACL-Verletzung und -Rekonstruktion, bei denen das Risiko einer posttraumatischen Arthrose besteht. Die Untersuchung hat drei spezifische Ziele:

1. - Entwicklung neuartiger Beschleunigungstechniken für schnelle 3D-T1ρ- und T2-Bildgebung. Trotz der zunehmenden Verfügbarkeit von beschleunigter morphologischer Bildgebung unter Verwendung von Compressed Sensing (CS)-Techniken sind Anwendungen von CS in der quantitativen MRT immer noch sehr begrenzt, da die Herausforderung besteht, die quantitative Genauigkeit aufrechtzuerhalten. Eine neuartige konvexe, modellbasierte CS-Technik wird entwickelt, um die Vorteile des bekannten Modells für den T1ρ- und T2-Zerfall voll auszuschöpfen.
2. - Entwicklung eines Kalibrierungsphantoms, das für die Standardisierung von T1ρ- und T2-Messungen geeignet ist, und Implementierung von Beschleunigungstechniken auf MR-Systemen von drei großen Anbietern (Siemens, GE und Philips). Die Entwicklung des Phantoms und die Referenzmessungen erfolgen in Zusammenarbeit mit dem National Institute of Standards and Technology (NIST). Die beschleunigten T1ρ- und T2-Sequenzen werden auf sechs MR-Systemen an vier Standorten von drei Anbietern implementiert. Die Schwankungen von T1ρ und T2 zwischen Standorten und Anbietern werden bei Phantomen und reisenden menschlichen Probanden quantifiziert.
3. - Demonstrieren Sie die Fähigkeit der neu entwickelten Beschleunigungstechniken, die Knorpeldegeneration in einer Umgebung mit mehreren Anbietern in Längsrichtung zu quantifizieren. Probanden mit akuten Rissen des vorderen Kreuzbands (ACL), einem etablierten „frühen OA“-Modell, werden zusammen mit alters-, geschlechts- und BMI-abgestimmten Kontrollen auf drei MR-Systemen unter Verwendung von Standard- und beschleunigten T1ρ- und T2-Protokollen zu Studienbeginn und gescannt ein Jahr. Eine neuartige atlasbasierte voxelbasierte Relaxometrie (VBR)-Analyse wird angewendet. Querschnitts- und Längsmessungen werden zwischen Standard- und beschleunigten T1ρ- und T2-Protokollen verglichen.

Für die Studie werden am CCF vier Probandengruppen rekrutiert.

Gruppe I: 30 Freiwillige (für Ziel 1) Die 30 Freiwilligen aus Gruppe I werden am CCF rekrutiert, um die Unterschiede zwischen der standardmäßigen T1rho- und T2-Bildgebung im Vergleich zu beschleunigten T1rho- und T2-Bildgebungstechniken zu bewerten, die aus dieser Studie entwickelt werden.

Gruppe II: 8 reisende Freiwillige (für Ziel 2) Die 8 reisenden Freiwilligen in Gruppe II werden beim CCF rekrutiert und beim CCF, der University of California San Francisco, der University of Kentucky und dem Albert Einstein College of Medicine gescannt.

Gruppe III: 30 Patienten mit akuten Kreuzbandrissen (für Ziel 3) Gruppe IV: 12 Kontrollen, die mit Patienten der Gruppe III nach Alter, Geschlecht und BMI abgeglichen werden (für Ziel 3) Probanden in Gruppe III und IV werden bei CCF rekrutiert und gescannt zu Studienbeginn und 1 Jahr bei allen drei MR-Systemen bei CCF (Siemens, GE, Philips).

Probanden der Gruppe I werden im 1. und 2. Jahr rekrutiert; Gruppe II wird in den Jahren 2 und 3 rekrutiert, und Gruppe III und IV werden in den Jahren 3-5 rekrutiert. Gruppe II und IV haben die gleichen Einschluss- und Ausschlusskriterien, daher können Probanden an der Studie teilnehmen und als Probanden in beiden Gruppen dienen.

An zwei anderen an der Studie beteiligten Standorten, der University of California San Francisco (UCSF) und dem Albert Einstein College of Medicine in New York, werden 20 lokale Freiwillige für die Sequenzentwicklung in den Jahren 1 und 2 rekrutiert.