Imaging a risonanza magnetica delle vasculopatie intracraniche (VWI)

La risonanza magnetica (MRI) è una tecnica diagnostica non invasiva che consente agli investigatori di letteralmente "vedere all'interno" del corpo senza intervento chirurgico o radiazioni ionizzanti (cioè raggi X). Lo scanner MRI utilizza un campo magnetico e onde radio per produrre un'immagine dell'anatomia umana. Le tecniche di imaging a risonanza magnetica vengono costantemente sviluppate e ottimizzate per aumentare la velocità di acquisizione ed espandere il contenuto informativo delle immagini e degli spettri risultanti. Tali sviluppi sono in genere resi possibili dai progressi nell'hardware della macchina e nel software del computer. Le opzioni software migliorate del sistema RM richiedono una valutazione per determinare come possono essere applicate al meglio agli studi di ricerca che impiegano l'apparecchiatura. Il software RM viene inizialmente valutato utilizzando fantasmi di prova inanimati. Le prove che coinvolgono soggetti umani sono un passaggio necessario nello sviluppo di un nuovo software RM poiché i fantocci di test sono spesso inadeguati per simulare condizioni di vita reale. Ad esempio, i fantocci di test non possono essere utilizzati per visualizzare sottili cambiamenti nel contrasto dei tessuti o valutare gli effetti del movimento volontario del paziente, della respirazione o del flusso sanguigno. Pertanto, sono necessari test limitati su soggetti umani per valutare e ottimizzare le prestazioni del software RM. Ciò comporterà la variazione dei parametri della sequenza di impulsi RM e la valutazione di specifiche misure di qualità dell'immagine come il contrasto dei tessuti, i livelli di artefatti dell'immagine e il rapporto segnale/rumore. Il software investigativo può includere sequenze di impulsi e software di ricostruzione. Le sequenze di impulsi sono moduli software che controllano la temporizzazione della corrente attraverso le varie bobine dell'imager. Dopo la ricezione e la digitalizzazione del segnale in radiofrequenza, il software di ricostruzione crea immagini digitali, che vengono visualizzate su un monitor video. Questo software aderisce alla definizione di rischio non significativo della FDA.

Gli obiettivi di questo studio sono di ottimizzare l'imaging RM e le sequenze angiografiche RM e la ricostruzione dell'immagine per il sistema di risonanza magnetica 3T per soggetti con o con sospetta vasculite del SNC.

Saranno arruolati cinquanta (50) soggetti adulti con o con sospetta vasculopatia intracranica. Questi pazienti saranno reclutati da medici specializzati.

L'ammissibilità sarà determinata da un colloquio di selezione. Il medico curante presenterà lo studio solo al potenziale soggetto e non cercherà di ottenere alcun consenso da parte sua al fine di evitare ogni possibile coercizione. Il medico curante cercherà anche di ottenere la sua approvazione per essere contattato telefonicamente per discutere lo studio in modo più dettagliato.

Successivamente un ricercatore chiamerà i potenziali soggetti e spiegherà di cosa tratta lo studio. Nel caso in cui un non medico effettui la telefonata, verrà utilizzato un copione telefonico approvato dall'IRB.

La maggior parte dei soggetti dovrebbe essere reclutata dalle cliniche. E come descritto sopra, questi medici curanti delle cliniche introdurranno solo lo studio e otterranno l'approvazione dei soggetti per essere contattati telefonicamente per una discussione più dettagliata. Nessun soggetto sarà chiamato se non è stata ottenuta la preventiva approvazione o l'interesse.

Poiché si tratta di uno studio delle effettive immagini e spettri MRI prodotti, e non della patologia intracranica dei soggetti, a volte è ottimale eseguire la scansione dello stesso soggetto più di una volta per il confronto diretto delle immagini. Ciò consente il miglior confronto dell'immagine ed elimina la variabilità tra i soggetti. Pertanto, gli investigatori chiederanno ai soggetti se desiderano tornare per un'ulteriore sessione di risonanza magnetica. Non hanno l'obbligo di restituire o di essere scansionati una seconda volta, ma gli verrà offerta la scelta. Se gli investigatori scansionano lo stesso soggetto una seconda volta, gli investigatori otterranno un nuovo consenso per la seconda sessione di scansione. Sebbene questo studio sia considerato a basso rischio, ai soggetti adulti saranno limitate due scansioni MRI in totale per questo studio.

Imaging RM - Le immagini RM verranno acquisite utilizzando i 3 scanner Tesla. Prima della scansione, ai soggetti verrà chiesto di rimuovere il metallo (inclusi gioielli, ecc.) dai loro vestiti e dalla persona. I soggetti indosseranno tappi per le orecchie come protezione dell'udito durante la scansione. I soggetti rimarranno fermi nello scanner con la testa posizionata comodamente su un cuscino per tutta la durata dello studio. I soggetti saranno sempre in comunicazione con gli investigatori tramite citofono bidirezionale durante lo studio di imaging. I soggetti saranno incoraggiati a comunicare immediatamente qualsiasi sensazione di disagio allo sperimentatore. Periodicamente durante la durata dell'esame MRI gli investigatori confermeranno che il soggetto è a suo agio e desidera continuare. L'intera sessione di imaging durerà 1-2 ore. Verranno eseguite più sequenze di imaging anatomico o funzionale per valutare specifiche misure di qualità dell'immagine.

Le stesse scansioni anatomiche verranno ripetute variando un intervallo limitato di parametri della sequenza di impulsi per valutare il loro effetto sul contrasto dell'immagine, artefatti dell'immagine e rapporto segnale/rumore. I parametri che verranno variati possono includere il tempo di ripetizione dell'acquisizione MR (TR), il tempo di eco dell'acquisizione (TE), la presenza di impulsi di inversione di pre-acquisizione, l'intervallo di tempo tra l'impulso di inversione di pre-acquisizione e l'eccitazione impulso, il profilo spaziale dell'impulso di eccitazione a radiofrequenza, il profilo spettrale dell'impulso di saturazione del grasso pre-eccitazione, la tempistica di quando la codifica spaziale avviene entro il tempo di ripetizione della sequenza, la larghezza di banda del digitalizzatore del segnale, l'ampiezza del gradiente di codifica della lettura, la forma della forma d'onda del gradiente di lettura, la durata e l'ampiezza dei gradienti di ponderazione della diffusione, la risoluzione spaziale delle immagini MR, il numero di spin-echo acquisiti per eccitazione e l'angolo di punta dell'eccitazione RF. I suddetti parametri saranno valutati anche in sequenze di impulsi, che acquisiscono parametri utilizzati nella ricostruzione delle immagini RM. L'intervallo di questi parametri verrà mantenuto all'interno dei criteri di rischio non significativi della FDA, come garantito dagli interblocchi software e hardware messi in atto dal produttore dello scanner. La sequenza di imaging anatomico può essere ripetuta con diverse configurazioni di bobine MR per confrontare le prestazioni di queste bobine. Queste bobine includeranno bobine di testa del volume, bobina di superficie di trasmissione e ricezione e bobine phased array di sola ricezione.

Valutazione dell'immagine - Le immagini saranno valutate per determinare l'effetto dei parametri della sequenza di impulsi e/o della configurazione hardware sul rapporto contrasto/rumore dell'immagine, rapporto segnale/rumore e specifici artefatti dell'immagine come il livello fantasma di Nyquist. Verranno confrontate le immagini acquisite con diversi parametri di sequenza di impulsi o configurazioni hardware RM. Il confronto delle immagini RM comporta il confronto del risultato di specifiche misure di qualità dell'immagine come il rapporto segnale/rumore (SNR) e il rapporto contrasto/rumore (CNR) nonché il livello di artefatti dell'immagine come i livelli di Nyquist Ghost. La misurazione di molte di queste quantità è stata standardizzata dalla National Electronics Manufacturers Association (NEMA). Gli standard NEMA sono stati adottati dalla FDA come standard da utilizzare durante la valutazione delle presentazioni pre-commercializzazione per i dispositivi medici (vedere "FDA Modernization Act of 1997: Guidance for the Recognition and Use of Consensus Standards; Availability", Federal Register Vol. 63 n. 37 pag. 9561). Gli investigatori useranno queste misurazioni standard ove appropriato.

Nei casi in cui una misurazione standard non sia disponibile o appropriata, i ricercatori utilizzeranno metodi standard in uso sul campo. Ad esempio, la misurazione dei livelli di Nyquist Ghost comporterà la misurazione dell'intensità media dell'immagine in una regione di interesse contenente l'artefatto fantasma ma non l'immagine e l'espressione come percentuale dell'intensità media dell'oggetto in un'ampia regione di interesse (ROI) in l'oggetto.

La misurazione del rapporto contrasto-rumore confronterà la differenza di intensità dell'immagine determinata dalle regioni di interesse disegnate nei due tipi di regioni di tessuto di interesse (materia grigia e sostanza bianca per esempio) con la media del rumore nell'immagine di magnitudine corretta per la natura della magnitudine dell'immagine utilizzando il fattore di correzione descritto nello standard di misurazione del rapporto segnale/rumore NEMA. Sebbene vi sia una certa soggettività in queste misurazioni sostenute quando il ricercatore posiziona i ROI, agli occhi della maggior parte degli scienziati MR non si ritiene che sia abbastanza soggettivo da richiedere uno studio in cieco. Pertanto i risultati delle misurazioni saranno confrontati dai ricercatori dello studio in modo aperto.

In questo studio, gli investigatori varieranno un parametro di acquisizione dell'immagine MR e tracceranno il valore di una metrica MR (come SNR, CNR e misure di artefatti dell'immagine descritte sopra) in funzione del valore del parametro di acquisizione dell'immagine MR. La metrica della qualità dell'immagine sarà misurata da quattro a dieci valori del parametro di acquisizione RM. Per studi come i confronti delle bobine RF, è richiesta solo una singola misurazione per ciascuna bobina RF e il confronto richiede solo il confronto delle metriche della qualità dell'immagine o delle metriche degli artefatti dell'immagine per determinare quale bobina è più desiderabile. Nei casi in cui un parametro continuo deve essere ottimizzato, l'intervallo entro il quale il parametro da variare sarà prima determinato da ciò che è possibile eseguire sullo scanner dai limiti di temporizzazione hardware e/o di ampiezza e dai limiti di sicurezza definiti da criteri di rischio non significativi della FDA. Questi limiti sono determinati in studi fantasma prima degli studi sull'uomo. I limiti dell'intervallo degli studi sull'uomo saranno inoltre ristretti utilizzando le informazioni disponibili dalla letteratura che descrivono studi e conoscenze simili basati su modelli in letteratura e studi precedenti dei ricercatori ed esperienza con la dipendenza del segnale MR dal parametro di sequenza in questione.

Il grafico della metrica della qualità MR rispetto al valore del parametro sarà rivisto dagli investigatori per determinare se un sottoinsieme dei valori del parametro merita una ricerca più precisa. Se l'intervallo del grafico supera un fattore del 5% volte il numero di punti, verrà eseguita una ricerca più fine nel tentativo di determinare il massimo entro i criteri di precisione del 5%. Verrà utilizzata una strategia di ricerca binaria standard. Se i due punti più alti sono adiacenti l'uno all'altro, la regione tra di essi sarà sondata con ulteriori 3-10 misurazioni. La procedura sarà ritenuta convergente quando l'intervallo dei punti dati è inferiore al 5% del numero di punti dati. Se il grafico mostra prove di massimi multipli (i punti più alti non sono adiacenti l'uno all'altro), le regioni multiple verranno esplorate con misurazioni aggiuntive. L'esperienza indica che sono improbabili più di 2 massimi quando si ottimizzano i parametri di acquisizione RM su un intervallo determinato con conoscenze pregresse (come studi fantasma o analisi teoriche). Se il grafico aumenta o diminuisce in modo monotono, i limiti verranno espansi nella direzione appropriata, se possibile. Quando i limiti non possono più essere espansi o non viene rivelato un massimo all'espansione, allora la regione vicina al limite dell'intervallo verrà esplorata in 3-10 misurazioni aggiuntive per verificare che il confine sia al vincolo e per determinare il valore potenziale degli sforzi per aumentare il limite disponibile attraverso lo sviluppo dell'hardware o altri compromessi all'interno della sequenza di impulsi.