Magnetisk resonansavbildning av intrakranielle vaskulopatier (VWI)

Magnetic Resonance Imaging (MRI) er en ikke-invasiv diagnostisk teknikk som lar etterforskere bokstavelig talt "se inni" kroppen uten kirurgi eller ioniserende stråling (dvs. røntgenstråler). MR-skanneren bruker et magnetfelt og radiobølger for å produsere et bilde av menneskets anatomi. Teknikker for magnetisk resonansavbildning utvikles og optimaliseres kontinuerlig for å øke innsamlingshastigheten og utvide informasjonsinnholdet i de resulterende bildene og spektrene. Slike utviklinger er vanligvis muliggjort av fremskritt innen maskinvare og dataprogramvare. Forbedrede programvarealternativer for MR-systemet krever evaluering for å finne ut hvordan de best kan brukes på forskningsstudier som bruker utstyret. MR-programvare blir først evaluert ved hjelp av livløse testfantomer. Forsøk som involverer mennesker er et nødvendig skritt i utviklingen av ny MR-programvare siden testfantomer ofte er utilstrekkelige for å simulere virkelige forhold. For eksempel kan ikke testfantomer brukes til å visualisere subtile endringer i vevskontrast eller evaluere effekten av frivillig pasientbevegelse, pust eller blodstrøm. Derfor er begrenset testing av mennesker nødvendig for å evaluere og optimalisere ytelsen til MR-programvaren. Dette vil innebære å variere MR-pulssekvensparameterne og vurdere spesifikke bildekvalitetsmål som vevskontrast, bildeartefaktnivåer og signal/støyforhold. Undersøkelsesprogramvare kan inkludere pulssekvenser og rekonstruksjonsprogramvare. Pulssekvenser er programvaremoduler som styrer tidspunktet for strømmen gjennom de forskjellige spolene til bildeapparatet. Etter mottak og digitalisering av radiofrekvenssignalet lager rekonstruksjonsprogramvare digitale bilder, som vises på en videomonitor. Denne programvaren overholder FDAs definisjon av ikke-betydelig risiko.

Målet med denne studien er å optimalisere MR-avbildning og MR-angiografisekvenser og bilderekonstruksjon for 3T magnetisk resonansavbildningssystemet for personer med eller med mistanke om CNS-vaskulitt.

Femti (50) voksne personer med eller med mistanke om intrakraniell vaskulopati vil bli registrert. Disse pasientene vil bli rekruttert av subspesialitetsleger.

Kvalifisering avgjøres ved et screeningintervju. Den behandlende legen vil kun introdusere studien til det potensielle forsøkspersonen, og vil ikke prøve å innhente samtykke fra dem for å unngå eventuell tvang. Den behandlende legen vil også prøve å få deres godkjenning for å bli kontaktet på telefon for å diskutere studien mer detaljert.

En forsker vil senere ringe de potensielle forsøkspersonene og forklare hva studien går ut på. Et IRB-godkjent telefonmanus vil bli brukt i tilfelle en ikke-lege ringer.

De fleste fagene forventes å bli rekruttert fra klinikkene. Og som beskrevet ovenfor, vil disse behandlende legene fra klinikkene kun introdusere studien og få forsøkspersonens godkjenning for å bli kontaktet på telefon for mer detaljert diskusjon. Ingen fag vil bli kalt hvis forhåndsgodkjenning eller interesse ikke ble innhentet.

Siden dette er en studie av de faktiske MR-bildene og spektrene som produseres, og ikke av den intrakranielle patologien til forsøkspersonene, er det noen ganger optimalt å skanne det samme motivet mer enn én gang for direkte bildesammenligning. Dette gir den beste sammenligningen av bildet, og eliminerer variasjonen mellom motivene. Derfor vil etterforskerne spørre forsøkspersonene om de ønsker å komme tilbake for en ekstra MR-sesjon. De har ingen forpliktelse til å returnere eller bli skannet en gang til, men vil bli tilbudt valget. Hvis etterforskerne skanner det samme emnet en gang til, vil etterforskerne innhente nytt samtykke for den andre skanningsøkten. Selv om denne studien anses som lavrisiko, vil voksne forsøkspersoner få begrenset to MR-skanninger totalt for denne studien.

MR Imaging - MR-bilder vil bli innhentet ved bruk av de 3 Tesla-skannerne. Før skanning vil forsøkspersonene bli bedt om å fjerne metall (inkludert smykker osv.) fra klærne og personene. Personer vil bruke ørepropper som hørselsvern under skanning. Forsøkspersonene vil ligge stille i skanneren med hodet plassert komfortabelt på en pute under hele studien. Forsøkspersonene vil være i kommunikasjon med etterforskerne via toveis intercom til enhver tid under avbildningsstudien. Forsøkspersonene vil bli oppfordret til å kommunisere enhver følelse av ubehag til etterforskeren umiddelbart. Med jevne mellomrom i løpet av MR-undersøkelsen vil etterforskerne bekrefte at emnet er komfortabelt og ønsker å fortsette. Hele bildeøkten vil vare 1-2 timer. Flere anatomiske eller funksjonelle bildesekvenser vil bli kjørt for å vurdere spesifikke bildekvalitetsmål.

De samme anatomiske skanningene vil bli gjentatt ved å variere et begrenset utvalg av pulssekvensparametere for å vurdere deres effekt på bildekontrasten, bildeartefakter og signal/støyforhold. Parametre som vil bli variert kan inkludere repetisjonstiden for MR-innsamlingen (TR), ekkotiden for innsamlingen (TE), tilstedeværelsen av pre-akkvisisjons-inversjonspulser, tidsintervallet mellom pre-acquisition-inversjonspulsen og eksiteringen puls, romprofilen til radiofrekvenseksitasjonspulsen, spektralprofilen til fettmetningspulsen før eksitasjon, tidspunktet for når den romlige kodingen skjer innenfor repetisjonstiden til sekvensen, båndbredden til signaldigitalisatoren, amplituden til utlesningskodingsgradient, formen på utlesningsgradientbølgeformen, varigheten og amplituden til diffusjonsvektingsgradienter, romoppløsningen til MR-bildene, antall spinn-ekkoer oppnådd per eksitasjon og spissvinkelen til RF-eksitasjonen. Parametrene ovenfor vil også bli evaluert i pulssekvenser, som henter inn parametere som brukes i rekonstruksjonen av MR-bildene. Omfanget av disse parameterne vil bli opprettholdt innenfor FDAs ikke-signifikante risikokriterier som sikret av programvare- og maskinvarelåsene som er satt på plass av skannerprodusenten. Anatomisk bildesekvens kan gjentas med forskjellige MR-spolekonfigurasjoner for å sammenligne ytelsen til disse spolene. Disse spolene vil inkludere volumhodespoler, sende- og mottaksoverflatespoler og fasede array-spoler som kun mottar.

Bildeevaluering - Bilder vil bli evaluert for å bestemme effekten av pulssekvensparametere og/eller maskinvarekonfigurasjon på bildekontrast/støyforhold, signal/støyforhold og spesifikke bildeartefakter som Nyquist-spøkelsesnivået. Bildene innhentet med forskjellige pulssekvensparametere eller MR-maskinvarekonfigurasjoner vil bli sammenlignet. Sammenligning av MR-bildene innebærer å sammenligne resultatet av spesifikke bildekvalitetsmål som signal til støyforhold (SNR) og kontrast til støyforhold (CNR) samt nivået av bildeartefakter som Nyquist Ghost-nivåer. Målingen av flere av disse mengdene er standardisert av National Electronics Manufacturers Association (NEMA). NEMA-standardene har blitt vedtatt av FDA som standarder for bruk under evalueringen av innleveringer før markedet for medisinsk utstyr (se "FDA Modernization Act of 1997: Guidance for the Recognition and Use of Consensus Standards; Availability", Federal Register Vol. 63 nr. 37 side 9561). Etterforskerne vil bruke disse standardmålingene der det er hensiktsmessig.

I tilfeller hvor en standardmåling ikke er tilgjengelig eller hensiktsmessig, vil etterforskerne bruke standardmetoder som er i bruk i felt. For eksempel vil målingen av Nyquist Ghost-nivåer innebære måling av gjennomsnittlig bildeintensitet i et område av interesse som inneholder spøkelsesartefakten, men ikke bildet, og uttrykke det som en prosent av gjennomsnittlig objektintensitet over et stort område av interesse (ROI) i objektet.

Kontrast-til-støy-forholdsmålingen vil sammenligne bildeintensitetsforskjellen bestemt fra interesseområder tegnet i de to typene vevsregioner av interesse (for eksempel grå substans og hvit substans) med gjennomsnittet av støyen i størrelsesbildet korrigert for størrelsen på bildet ved å bruke korreksjonsfaktoren beskrevet i NEMA Signal-to-Noise Ratio målestandard. Selv om det er en viss subjektivitet i disse målingene som påløper når forskeren plasserer ROI-ene, oppleves det ikke som subjektivt nok i øynene til de fleste MR-forskere til å kreve en blindet studie. Derfor vil resultatene av målingene bli sammenlignet av etterforskerne av studien på en ublindet måte.

I denne studien vil etterforskerne variere en MR-bildeopptaksparameter og plotte verdien av en MR-metrikk (som SNR, CNR og bildeartefaktmål beskrevet ovenfor) som en funksjon av MR-bildeinnsamlingsparameterverdien. Bildekvalitetsmålingen vil bli målt ved fire til ti verdier av MR-innsamlingsparameteren. For studier som RF-spolesammenligninger kreves bare en enkelt måling for hver RF-spole, og sammenligningen krever kun sammenligning av bildekvalitetsmålinger eller bildeartefaktberegninger for å bestemme hvilken spole som er mest ønskelig. I tilfeller der en kontinuerlig parameter skal optimaliseres, vil området som parameteren som skal varieres over, først bestemmes ut fra hva som er mulig å utføre på skanneren ved hjelp av maskinvaretiming og/eller amplitudegrenser og av sikkerhetsgrensene som definert av FDAs ikke signifikante risikokriterier. Disse grensene er bestemt i fantomstudier før menneskestudiene. Rekkeviddegrensene for de menneskelige studiene vil også bli innsnevret ved å bruke informasjonen tilgjengelig fra litteratur som beskriver lignende studier og kunnskap basert på modeller i litteraturen og etterforskernes tidligere studier og erfaring med avhengigheten av MR-signalet av den aktuelle sekvensparameteren.

Grafen over MR-kvalitetsmåling vs. parameterverdi vil bli gjennomgått av etterforskerne for å avgjøre om en delmengde av parameterverdiene fortjener et finere søk. Hvis rekkevidden til grafen overstiger en faktor på 5 % ganger antall poeng, vil et finere søk bli utført i et forsøk på å bestemme maksimum innenfor 5 % nøyaktighetskriteriene. En standard binær søkestrategi vil bli brukt. Hvis de to høyeste punktene ligger ved siden av hverandre, vil området mellom dem bli undersøkt med ytterligere 3-10 målinger. Prosedyren vil anses å ha konvergert når rekkevidden til datapunktene er mindre enn 5 % ganger antallet datapunkter. Hvis grafen viser bevis på flere maksima (de høyeste punktene er ikke ved siden av hverandre), vil de flere regionene bli utforsket med ytterligere målinger. Erfaring tilsier at mer enn 2 maksimum er usannsynlig ved optimalisering av MR-innsamlingsparametere over et område som er bestemt med forkunnskaper (som fantomstudier eller teoretisk analyse). Hvis grafen er monotont økende eller avtagende, vil grensene utvides i riktig retning hvis mulig. Når grensene ikke lenger kan utvides eller et maksimum ikke avsløres ved utvidelse, vil området nær rekkeviddegrensen bli utforsket i 3-10 ekstra målinger for å bekrefte at grensen er på begrensningen og for å bestemme den potensielle verdien av innsatsen å øke den tilgjengelige grensen gjennom maskinvareutvikling eller andre avveininger innenfor pulssekvensen.