Ultra High Field MRI fokaalista lasten epilepsiasta

1. Abstrakti Epilepsia vaikuttaa huomattavaan määrään lapsia Yhdysvalloissa. Suurin osa potilaista saavuttaa kohtauksensa hallinnassa tavanomaisilla hoitostrategioilla, mukaan lukien lääkkeet. Kolmannes potilaista ei kuitenkaan saavuta tyydyttävää kohtausten hallintaa pelkillä lääkkeillä. Ketogeenistä ruokavaliota ja elämäntapojen muutoksia voidaan myös kokeilla. Joillakin näistä lapsista kohtausfokus voi lokalisoitua yhdelle aivoalueelle ja kohtaukset kestävät konservatiivisia hoitostrategioita. Näillä lapsilla voi olla hienovaraisia ​​rakenteellisia/kehityshäiriöitä aivoissaan, joista yleisin on fokaalinen aivokuoren dysplasia. Nämä ovat paikallisia aivokuoren epänormaalin laminoitumisen alueita, jotka voivat olla äärimmäisen hienovaraisia ​​ja vaikeasti havaittavia jopa huipputekniikan magneettikuvauksella (MRI). Vielä tärkeämpää on, että nämä vauriot voivat olla soveltuvia kirurgiseen resektioon, mikä johtaa kohtausten esiintymistiheyden huomattavaan vähenemiseen tai jopa paranemiseen.

   MRI on noninvasiivinen kuvantamismenetelmä ilman ionisoivaa säteilyä, jolla on ollut keskeinen rooli epilepsiaa sairastavien lasten anatomian, fysiologian/patofysiologian arvioinnissa. Se on erityisen hyödyllinen lapsille, joilla on refraktorinen fokaalinen epilepsia. Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että aivojen korkearesoluutioinen, korkean kentän (3T) MR-kuvaus auttaa joillakin potilailla tunnistamaan hienovaraisia ​​fokaalisia epileptogeenisiä poikkeavuuksia, mukaan lukien fokaalinen aivokuoren dysplasia. On kuitenkin niukasti tietoa, joka vertaa suoraan ultrakorkean kentän (7T) MRI:n suorituskykyä, joka tällä hetkellä on tutkimustekniikka, joka tarjoaa optimoidut kontrasti- ja signaali-kohinasuhteet ja erinomaisen spatiaalisen resoluution, kliinisesti saatavilla olevaan 3T MR-kuvaukseen.

   Tämän tutkimuksen tarkoituksena on arvioida, parantaako ultrahigh-field (7T) MR-kuvaus hienovaraisten rakenteellisten epileptogeenisten poikkeavuuksien havaitsemista ja karakterisointia lapsilla, joilla on fokaalinen epilepsia.

   Tämän tutkimuksen merkitys on, että fokaalisen epileptogeenisen leesion tunnistamisella refraktorista epilepsiaa sairastavilla lapsilla on perustavanlaatuisia hoitovaikutuksia, koska tällaisen leesion kirurginen poistaminen voi parantaa dramaattisesti tuloksia ja kouristusvapauden mahdollisuutta.

2. Tavoitteet (sisältää kaikki ensisijaiset ja toissijaiset tavoitteet)

   Tutkijoiden hankkeen tavoitteet ovat:

   Arvioida 7T MRI:n suorituskykyä rakenteellisten poikkeavuuksien havaitsemisessa lapsilla, joilla on ollut 3T MRI-negatiivinen fokaalinen epilepsia.

   Luonnehditaan epileptogeenisten leesioiden, kuten aivokuoren dysplasioiden ja neurogliakasvaimien, tavanomaisia ​​ja edistyneitä neurokuvantamispiirteitä 7T MRI:ssä.

3. Tausta Korkearesoluutioinen aivojen MRI on tällä hetkellä olennainen osa fokaalista epilepsiaa sairastavien lasten diagnostisessa arvioinnissa. Kun havaitaan fokaalisia epileptogeenisiä poikkeavuuksia, kuten aivokuoren dysplasia, hoitostrategia sisältää mahdollisen kirurgisen resektion arvioinnin, mikä voi parantaa merkittävästi tulosta. Nykyisellä 3T MRI:n kliinisellä tekniikalla on ylivoimainen herkkyys verrattuna perinteiseen 1,5 T MRI:hen. Fokaalinen aivokuoren dysplasia on kuitenkin edelleen yksi yleisimmistä patologisista diagnooseista lasten epilepsialeikkauksen jälkeen, vaikka sitä ei olisi havaittu nykyisissä MRI-tutkimuksissa.

4. Tutkimusmenettelyt

   1. Opintojen suunnittelu, mukaan lukien opintojen järjestys ja ajoitus. Tutkijat suunnittelevat tekevänsä 7T-aivojen magneettikuvauksen lapsille, joilla on epilepsiadiagnoosi ja EEG-löydökset, jotka viittaavat fokaaliseen rakenteelliseen poikkeamaan. 7T MRI-tutkimukset suoritetaan Kennedy Krieger Institutessa (KKI) osana niiden avohoitoarviointia. Tutkijat suunnittelevat keräävänsä noin 50 osallistujaa.

      Ennen epilepsiaa sairastavien lasten rekrytointia rekrytoidaan noin 2-10 tervettä aikuista vapaaehtoista kuvantamisprotokollan optimointia varten. Näille aikuisille annetaan suostumus erillisellä suostumuslomakkeella, joka on myös tämän hakemuksen liitteenä.

      Lapset ovat tukikelpoisia, jos he ovat jo käyneet 3T magneettikuvauksessa eikä heillä ole vasta-aiheita magneettikuvaukseen. Potilaan vanhemman/lakimiehen allekirjoittama suostumuslomake tarvitaan tutkimukseen osallistumisen osoittamiseksi. Lisäksi vaaditaan potilaan allekirjoittama suostumuslomake (jos on yli 15-vuotias) tai potilaan allekirjoittama suostumuslomake (jos 8-15-vuotias). Potilaskartat tarkistetaan historian ja diagnoosin varalta.

   2. Tutkimuksen kesto ja tutkimukseen osallistuvilta vaadittavien opintokäyntien määrä. Tämän tutkimuksen arvioitu kesto on 2-5 vuotta huhtikuusta 2017 alkaen. 7T MRI-tutkimus tehdään yhdellä käynnillä. Tämä projekti voi sisältää yhden ylimääräisen matkan sairaalaan potilaille.

   3. Sokkouttaminen, mukaan lukien perustelut oikeudenkäynnin sokeuttamiselle tai sokeuttamatta jättämiselle, jos mahdollista.

      Ei käytössä

   4. Perustelut sille, miksi osallistujat eivät saa rutiinihoitoa tai he lopettavat nykyisen hoidon.

      Ei käytössä

   5. Perustelu lumelääkkeen tai ei-hoitoa saavan ryhmän sisällyttämiselle. Ei käytössä
   6. Hoidon epäonnistumisen tai osallistujan poistamisen kriteerit. Poistokriteerit määritellään osallistujiksi, jotka eivät kestä MR-menettelyä aiemmin tuntemattoman klaustrofobian, kyvyttömyyden sietää paikallaan makaamista tutkimusjakson aikana tai kuvantamista estävän ferromagneettisten implanttien vuoksi.
   7. Kuvaus siitä, mitä terapiaa saaville osallistujille tapahtuu, kun tutkimus päättyy tai jos osallistujan osallistuminen tutkimukseen päättyy ennenaikaisesti.

Ei sovellettavissa. Tämä ei ole hoitotutkimus.

Tietojen kerääminen ja hallinta toteutetaan seuraavien ohjeiden mukaisesti niiden luottamuksellisuuden ja turvallisuuden varmistamiseksi:

1. Tietojen luottamuksellisuus: Tietojen luottamuksellisuuden säilyttämiseksi käytetään pääluetteloa, joka on erillinen tietolomakkeista, joissa on vain tutkimusnumero.
2. Suojaus: Pääluettelo ja varmuuskopio säilytetään vain suojatuissa Johns Hopkins -tietokoneissa. Vain tunnistamattomat tiedot tallennetaan muuhun kuin Johns Hopkinsin henkilökohtaiseen tietokoneeseen.
3. Anonymisointi: Tunnisteet tuhotaan julkaisemisen jälkeen. Muut tiedot säilytetään kolme vuotta.
4. Luottamuksellisuus: Kaikki tämän tutkimuksen aikana luodut tiedot ja tietueet pidetään luottamuksellisina tutkimushenkilöiden yksityisyyttä koskevien instituutioiden käytäntöjen ja HIPAA:n mukaisesti ja että tutkija ja muu sivuston henkilökunta ei käytä tällaisia ​​tietoja ja tietueita mihinkään muuhun tarkoitukseen kuin tutkimuksen suorittamiseen. Suojatoimenpiteet on kuvattu kohdassa Tiedonkeruu ja -hallinta.

5. Sisällyttämis-/poissulkemiskriteerit

   a. Osallistumiskriteerit i. 6–21-vuotiaat mies- tai naislapset, joille tehdään magneettikuvaus fokaalisen epilepsian vuoksi Johns Hopkinsin sairaalassa TAI ii. Aikuinen terve vapaaehtoinen. iii. Halukas käymään ylimääräisessä MRI-tutkimuksessa Kennedy Krieger Instituten 7T-skannerissa.

   b. Poissulkemiskriteerit i. MR-tutkimusten vasta-aiheet MRI-turvallisuusseulontalomakkeen mukaisesti ii. Metallin historia kallossa/silmissä iii. Raskaus skannaushetkellä iv. Potilaat, joiden kliininen tila on epävakaa

6. Huumeet/ Aineet/ Laitteet

   1. Perusteet lääkkeen ja annoksen valinnalle tai käytettävän laitteen valinnalle.

      Vain potilaille, joilla on kliininen indikaatio aivojen MRI-tutkimukseen, tehdään 7T MRI. Kaikki tutkimukset tehdään ilman suonensisäistä kontrastia ja avohoidossa ilman syvän sedaatiota tai yleisanestesiaa. Vaikka FDA on luokitellut tutkimuslaitteeksi, sama virasto on katsonut 7T MR -järjestelmän merkityksettömäksi riskilaitteeksi. Tämä havainto on määrätty 14. heinäkuuta 2003 annetussa ohjeessa teollisuudelle ja FDA:n henkilökunnalle – magneettiresonanssidiagnostiikkalaitteiden merkittävien riskien tutkimusten kriteerit. Kopio päätöksestä on ladattu osioon 3.0 tarkastettavaksi. Yli 1000 tutkimuksessa, jotka tehtiin 7T:ssä viime vuosikymmenen aikana useissa laitoksissa (University of Minnesota, Massachusetts General Hospital, NIH), merkittäviä riskejä ei ole havaittu. Jotkut koehenkilöt ovat kokeneet huimausta. Mahdollinen huolenaihe MR-tutkimuksissa suurilla kentillä on radiotaajuinen kuumeneminen, joka johtuu radiotaajuisen tehon kerääntymisestä kohteeseen. FDA on asettanut tiukat ohjeet suojautuakseen tätä riskiä vastaan. Tällainen teholaskeuma kasvaa magneettikentän voimakkuuden neliön myötä. Kuitenkin jopa 7T:ssä on mahdollista pysyä hyvin näiden ohjeiden sisällä, erityisesti tutkijoiden käyttämien pulssisekvenssien avulla. Jotta FDA:n ohjeiden noudattaminen olisi 100 % varma, valmistajan ohjelmisto tarkkailee teholaskutusta jatkuvasti, eikä skannauksia ole mahdollista toteuttaa, jos teholaskeuma ylittäisi suositukset.

      Osassa 3.0 on ladattu liittovaltion ohjeita koskevia asiakirjoja, jotka tukevat näkemystä, jonka mukaan 7 Teslan MR-skanneri ei aiheuta merkittävää riskiä ihmisille.

      Teoreettiset käsitteet ja aiemmat kliiniset tutkimukset oikeuttavat kiinnostuksen soveltaa korkearesoluutioisia, ultrakorkean kentän magneettikuvauksia työkaluna arvioida yksityiskohtaista aivojen anatomiaa ja fysiologiaa lapsilla, joilla on fokaalinen epilepsia. Useimmat tutkimukset, joissa verrattiin 3T:n ja 1,5T:n kuvantamisen diagnostista tuottoa rakenteellisten leesioiden havaitsemisessa fokaalista epilepsiaa sairastavilla potilailla, saavuttivat myönteisiä johtopäätöksiä uusien vaurioiden määrästä 3T:ssä. Hyvin harvat vertailevat tutkimukset ovat tutkineet 7T:n diagnostista tuottoa verrattuna tavanomaiseen magneettikuvaukseen. nämä kuitenkin sisälsivät sekä 1,5T että 3T tutkimukset.

      7T MRI:n käyttö tarjoaa erinomaisen kyvyn karakterisoida aivojen anatomisia ja fysiologisia parametreja. Yhteistyössä Johns Hopkinsiin ja Kennedy Krieger Instituten kanssa sidoksissa olevien MR-fyysikkojen kanssa kuvantamisprotokollamme tulisi sisältää:

      • Korkean resoluution anatomiset sekvenssit, kuten volumetrinen T1-painotettu MP2RAGE ja 2D harmaa-valkoinen kudosrajan vahvistus (TBE) Fast Spin Echo (FSE)-Inversion Recovery (IR). Nämä kuvat ovat optimaalisia aivokuoren ja aivokuoren valkoisen aineen välisen rajapinnan arvioimiseksi, kun yritetään havaita hienovaraisia ​​fokaalisia aivokuoren dysplasioita, jotka ovat tärkeä syy fokaaliseen refraktaariseen epilepsiaan lapsilla.
      • Herkkyyspainotettu kuvantaminen. 7T:n on osoitettu tarjoavan ylivoimaista herkkyyttä epänormaalien verituotteiden ja raudan kertymisen havaitsemisessa aivoparenkyymissa normaalin ja epänormaalin aivolaskimopoikkeaman erinomaisen kuvauksen lisäksi. Näitä kuvia voidaan käyttää myös aivojen hapenuuttofraktion subjektiiviseen arviointiin ja raudan laskeuman kvantitatiiviseen kartoittamiseen.
      • Diffuusiotensorikuvaus (DTI) ja diffuusiokurtoosikuvaus (DKI). Molemmat tekniikat tutkivat vesimolekyylien diffuusiota aivojen intra- ja ekstrasellulaarisissa tiloissa sekä liikkeen suuntaa. Hankinta tuottaa valkoisen aineen eheyden ja anisotropian parametreja, mukaan lukien keskimääräinen diffuusio, pitkittäinen ja säteittäinen diffuusio sekä murto-anisotropia. Näillä tiedoilla voidaan tuottaa yksityiskohtaisia ​​in vivo -karttoja valkoisen aineen kuiduista (traktografia) sekä karttoja anatomisesta liitettävyydestä (connectome). DKI on uusi diffuusiokuvaustekniikka, joka tutkii valkoisen aineen molekyylien ei-Gauss-jakaumaa ja pystyy edelleen karakterisoimaan valkoisen aineen mikrorakenteen monimutkaisuutta. DKI:tä on toistaiseksi tutkittu tuskin lasten neurologisten häiriöiden tutkimuksessa.
      • Lepotilan toiminnallinen MRI. Useat tutkimukset ovat osoittaneet toiminnallisten reittien häiriöitä lapsilla, joilla on fokaalinen refraktaarinen epilepsia. Tämä tekniikka perustuu veren happitasosta riippuvaiseen (BOLD) -vaikutukseen, se ei vaadi tehtäviä kuten muissa funktionaalisissa MRI- (fMRI) -hankkeissa, ja se voidaan jälkikäsitellä toiminnallisten yhteyksien karttojen luomiseksi.
      • MR-spektroskopia (MRS): 1H MRS on ei-invasiivinen kuvantamistekniikka, joka voidaan helposti lisätä tavanomaisiin MRI-sekvensseihin ja jolla voidaan mitata aineenvaihduntaa aivoissa. Patologiasta johtuvat aineenvaihduntamuutokset, jotka voidaan visualisoida MRS:llä, eivät välttämättä ole ilmeisiä anatomiasta. Kohtauksen aikana aineenvaihduntatarpeet ylittävät hapen ja ravintoaineiden saannin siihen aivojen osaan, jossa sähköinen aktiivisuus on kohonnut. Näissä olosuhteissa MRS:llä voidaan havaita aineenvaihduntamuutoksia, mukaan lukien laktaatin tuotanto ja, jos se pitkittyy, N-asetyyliaspartaatin (NAA) väheneminen ja Cho:n lisääntyminen. Näitä poikkeavuuksia voidaan edelleen havaita kohtausten lakkaamisen jälkeen. Toinen yleinen kliininen skenaario MRS:n käytölle on temporaalinen lohkoepilepsia (TLE), joka auttaa paikallistamaan kohtausten lähteen.

      7T MRI-tutkimuksista saatuja kuvia ei käytetä erikseen potilaan hoidon ohjaamiseen. Jos 7T paljastaa aivojen fokaalisen rakenteellisen poikkeavuuden, jota ei havaittu 3T MRI:ssä, potilaan hoidosta vastaava monitieteinen tiimi arvioi tämän löydön. Potilaalle ja perheelle ehdotetaan sitten hoitopäätöksiä ottaen huomioon kaikki saatavilla olevat kliiniset, sähkögrafiset ja neurokuvantamistiedot.

   2. Perustelut ja turvallisuustiedot, jos FDA:n hyväksymiä lääkkeitä annetaan ei-FDA:n hyväksymiin käyttöaiheisiin tai jos annosta tai antoreittiä tai osallistujapopulaatioita muutetaan.

      Ei sovellettavissa.

   3. Perustelut ja turvallisuustiedot, jos annetaan muita kuin FDA:n hyväksymiä lääkkeitä ilman tutkittavaa uutta lääkettä (IND).

   Ei sovellettavissa.

7. Tutkimustilastot

   1. Ensisijainen tulosmuuttuja. Ensisijainen tulosmuuttuja on 7T-aivojen MRI-tutkimuksen herkkyys havaittaessa hienovaraisia ​​aivokuoren poikkeavuuksia lapsilla, joilla on fokaalinen epilepsia.
   2. Toissijaiset tulosmuuttujat. Toissijaisia ​​tulosmuuttujia ovat hienovaraisten epileptogeenisten leesioiden subjektiivinen karakterisointi, ja kvantitatiivisia mittareita kehittyneistä MR-sekvensseistä, kuten näennäinen diffuusiokerroin (ADC) ja fraktiaalinen anisotropia (FA), voidaan saada DTI-sekvensseistä. Kvantitatiiviset parametrit voidaan saada myös muista kuvantamistekniikoista, kuten MR-spektroskopiasta.
   3. Tilastosuunnitelma, joka sisältää otoskoon perustelut ja välitietojen analyysin. Ei käytössä
   4. Varhaisen pysäytyksen säännöt. Ei käytössä

8. Riskit

   1. Lääketieteelliset riskit, jossa luetellaan kaikki toimenpiteet, niiden suurimmat ja pienet riskit sekä odotettu tiheys.

      Kaikki osallistujat käyvät läpi tietoisen suostumuksen prosessin. Yli 15-vuotiaita lapsia pyydetään dokumentoimaan suostumuksensa allekirjoittamalla suostumuslomake. 8–15-vuotiaita lapsia pyydetään ilmoittamaan suostumuksensa allekirjoittamalla suostumusasiakirja. Alle 8-vuotiaiden lasten suostumus hankitaan silmä- ja äänimerkkien sekä kehon kielen tarkkailulla. Kaikkien lasten vanhempia pyydetään dokumentoimaan suostumuksensa menettelyyn suostumuslomakkeella.

      Magneettikenttien vaikutuksia magneettikuvauksessa on tutkittu laajasti, eikä MRI-tutkimuksella ole tunnettuja riskejä. Osallistujia voivat kuitenkin häiritä sulkemisen tunteet (klaustrofobia) ja kuvanoton aiheuttama melu toimenpiteen aikana.

   2. Toimenpiteet riskien minimoimiseksi. Osallistujilta kysytään MR-tutkimusten vasta-aiheista (kuten MRI-seulontalomakkeessa on esitetty). Osallistujat käyttävät korvatulppia ja kuulokkeita ollessaan magneetissa. Osallistujat eivät saa osallistua tähän tutkimukseen, jos heillä on sydämentahdistin, implantoitu defibrillaattori tai muita implantoituja elektronisia tai metallisia laitteita.
   3. Suunnittele odottamattomien ongelmien tai tutkimuspoikkeamien ilmoittaminen. Tutkimushenkilöstö ilmoittaa haittatapahtumista, odottamattomista ongelmista ja tutkimuspoikkeamista IRB:lle kirjallisesti 5 päivän kuluessa tapahtumasta saatuaan tiedon. Vakavista haittatapahtumista ilmoitetaan välittömästi.

   4. Oikeudelliset riskit, kuten riskit, jotka liittyvät luottamuksellisuuden rikkomiseen.

      Tähän tutkimukseen osallistumiseen ei liity tunnettuja tai odotettavissa olevia juridisia riskejä.

   5. Osallistujien taloudelliset riskit. Tähän tutkimukseen osallistumiseen ei liity tunnettuja tai ennakoituja taloudellisia riskejä.

9. Edut

   a. Kuvaus todennäköisistä hyödyistä osallistujalle ja yhteiskunnalle. i. Yksittäinen osallistuja

   Yksittäiset osallistujat voivat hyötyä saamalla korkealaatuisia, ei-invasiivisia, ei-kontrastisia MR-kuvaustutkimuksia, jotka voivat (tai eivät) lisätä diagnoosin ja ennusteen herkkyyttä ja spesifisyyttä.

   ii. Yhteiskunta Yhteiskunta voi hyötyä, jos tutkijat pystyvät määrittämään 7T MR -kuvauksen arvon fokaalisen lasten epilepsiassa. Kehittämällä korkearesoluutioisen 7T-aivojen MRI-protokollan lasten epilepsiaa varten, näistä kokeista saadut tiedot voivat toimia perustana diagnostisen työn muuttamiselle. Tämä voi viime kädessä parantaa leesioiden varhaista havaitsemista ja karakterisointia, ohjata leikkauksen suunnittelua ja edistää parempia tuloksia.

10. Maksu ja palkkio

    a. Yksityiskohtainen korvaus osallistujille, mukaan lukien mahdollinen kokonaiskorvaus, ehdotettu bonus ja mahdolliset ehdotetut alennukset tai rangaistukset pöytäkirjan täyttämättä jättämisestä.

    Kaikki tutkimukset suoritetaan kliinisesti indikoidun MRI-ajan lisäksi. Potilaille ei aiheudu lisäkuluja tai laskutusta. Koehenkilöt voivat pyynnöstä saada kopion kuvistaan ​​CD-levyllä.

11. Kustannukset a. Tarkenna osallistujille aiheutuvia tutkimusmenettelyjen tai lääkkeiden tai aineiden kustannuksia ja selvitä, kuka ne maksaa.

Potilaalle ei aiheudu lisäkustannuksia, jotka liittyvät suoraan heidän osallistumiseensa tähän hankkeeseen. 7T MRI-tutkimukset rahoitetaan tutkimusapurahalla.