中风的合成 MRI：一项定性和定量的初步研究

www.nature.com/scientificreports中风的合成 MRI：打开定性和定量的试点学习约阿希姆安德烈 1*, 萨米·巴里特 2 & 帕特里斯·吉森迪3合成 MR 提供有关组织特性的定性和定量多参数数据在一次收购中。它在中风成像中的用途尚未确定。我们比较了合成和常规图像质量和研究急性和慢性缺血性病变的合成松弛测量调查其对中风成像的兴趣。我们前瞻性地收购了合成和常规连续 43 名疑似中风的成年患者的脑部 MR。我们研究了总共 136 个病灶，其中其中 46 例 DWI 阳性伴 ADC 受限（DWI / rADC），90 例白质 T2/FLAIR 高信号(WMH) 显示没有扩散限制，以及 430 个正常脑区 (NBR)。我们评估了形象病变定义的质量根据两位不同经历的读者的 3 级评分。我们比较了病变和感兴趣区域的弛豫测量。合成图像优于他们的除了 sFLAIR（sT1 或 sPSIR 与 cT1 和 sT2 与cT2 用于 DWI /rADC 和 WMH 定义；p 值 < .001) 具有实质性到几乎完美的互评估者信度（κ 范围从 0.711 到 0.932，p 值 < .001)。我们发现了显着的差异病变和 NBR 之间以及急性和慢性病变（T1、T2 和 PDDWI /rADC 或 WMH 与镜像 NBR；p 值 < .001； DWI /rADC 与 WMH 的 T1 和 PD；p 价值观0.034 和 0.008)。合成 MR 可通过快速生成可访问性来促进中风成像从快速获取的松弛测量数据中获得的用于视觉检查的加权图像。此外，这合成松弛测量法可以区分急性和慢性缺血性病变。缩写磁共振成像核磁共振成像非物质文化遗产PD合成磁共振成像常规磁共振成像颅内出血质子密度MAGiC 磁共振图像汇编目录红外光谱丁腈橡胶κτ普双反转恢复相敏反转恢复正常脑区科恩的 kappa 系数Kendall 的 tau 秩相关系数百分比单位中风护理依赖于及时和适当的成像。在急性期，它指导治疗干预，例如通过早期发现急性缺血性卒中进行静脉溶栓、血管内治疗和神经外科手术和颅内出血 (ICH) 以及梗死核心半暗带和脑循环的特征。在里面亚急性或慢性阶段，它通过描述病变来支持临床医生的诊断、管理和预后进化和相关的大脑异常。由于这些目的的 MRI 性能得到充分证实，因此其扫描持续时间仍然是一个缺点1,2。沿着这些思路，新兴技术，如合成 MR 成像ing (sMRI) 有望提供快速单次采集的定量多参数使用多动态多回波序列的组织特性数据。 Tis 序列重复相同的梯度ent 反转过程用于创建单个梯度回波，以在独特的梯度回波后产生额外的梯度回波1放射科，Hôpital Erasme，布鲁塞尔自由大学 (ULB)，Route de Lennik，808，1070 安德莱赫特，布鲁塞尔，比利时。 2神经外科，Hôpital Erasme，自由大学布鲁塞尔 (ULB)，布鲁塞尔，比利时。3放射科，CHU Saint-Pierre，布鲁塞尔，比利时。电子邮件：*Joachim.Andre@ulb.be科学报告|(2022) 12:11552|https://doi.org/10.1038/s41598-022-15204-81 www.nature.c om/scientificreports/图1。轴向常规（DWI、ADC、cFLAIR、cT1）和合成（sFLAIR、sT1、sPD、sPSIR）加权描绘急性（DWI / rADC，箭头）和慢性（WMH，箭头）缺血性病变的图像。射频脉冲3,4。可以通过虚拟调整参数来生成合成加权图像，例如回声、重复和反转延迟时间，使用数学推论而不是预先确定与传统 MR 成像 (cMRI) 一样，多次采集不同序列。 sMRI 的不同用途据报道，神经影像学检查用于胶质瘤、脑转移和多发性硬化 5-9。据我们所知，只有最近的两项研究调查了 sMRI 对中风的应用。杜豪斯诺伊等人。报告了对合成 T2 映射以测量唤醒中风发作时间 10。李等人。提供了一个幻影验证研究sMRI 松弛测量测量慢性缺血性卒中的可靠性 11。因此，没有研究专门针对脑卒中的整体 sMRI 临床适用性。因此，我们比较了合成图像和传统配对图像并研究了在受控临床条件下用于急性和慢性缺血性病变的合成松弛测量法。方法研究人群。机构审查委员会（CHU Saint-Pierre 伦理委员会) 批准研究并放弃知情同意的需要。本研究是按照相关指南进行的——线路和规定。我们前瞻性地招募了总共 45 名连续成年患者（18 岁或以上）承认-ted 用于 2017 年 1 月至 3 月突然发作的神经功能障碍或高度提示中风的症状2018. 我们的纳入标准是 (i) 早期管理的结论（即在他们入院后至少 24 小时）(ii) 无治疗干预（即静脉溶栓、血管内治疗或神经-手术）和 (iii) 未诊断出急性 ICH。我们进行了一个专门的 MRI 会议，包括传统的为此目的进行综合收购。我们观察到四起技术事件：两名患者出现重大阻碍传统图像解释的运动伪影，其中两个没有进行合成采集由于人为操作错误。图表说明了参与者通过研究的流动（图 S1）和补充材料中给出了人口统计数据（表 S1）。MRI 采集。整个患者组在 1.5 TMR 成像扫描仪（GE Healthcare，伊利诺伊州芝加哥）使用 24 通道头部线圈。机构 cMRI 中风协议包括 2D 轴向 T1、FLAIR、T2*、DWI 和表观扩散系数 (ADC) 映射、冠状 PROPELLER T2 和 3D TOF 序列。一个然后进行二维轴向多动态多回波采集以提供T1的定量映射，T2 和 PD 使用磁共振图像编译（MAGiC，GE Healthcare）后处理软件5。MAGiC 基于纵向 R1 弛豫率、横向 R2 弛豫率、和 PD 图已被调整以最大化组织对比度。协议总持续时间为 24 分钟（17 分钟）常规协议为 20 s，合成采集为 6 分钟 40 s）。给出了收购细节（表 S2）在补充材料中。缺血性病变定义。DWI 阳性，ADC 受限（DWI / rADC）——即显得明亮在 DWI 上和 ADC 图上变暗——或白质 T2/FLAIR 高信号不符合之前的标准(WMH)——即在 T2/FLAIR 图像上显得明亮但在 ADC 图上不暗——是根据cMRI 图像（图 1）由经验丰富的神经放射科医师 (PJ) 和神经放射科实习生达成共识(JA) 并映射到通用数据收集表中。为此，参考了 DWI /rADC 和 WMH分别为急性和慢性缺血性病变。科学报告|(2022) 12:11552 |https://doi.org/10.1038/s41598-022-15204-82 www.nature.com/scientificreports/图 2。病灶中ROI的代表性例子（一个急性缺血性病变 DWI /rADC,b慢性缺血sT2 加权图像（左上象限）中的病变 WMH）和对侧镜 NBR，具有 R R Plot12（刻度：0–2.5 [1/s]；0–20 [1/s]）和 R1（下左象限，红到蓝颜色条刻度：0–2000 [ms]），PD（上右象限，红到蓝彩条比例：0-100 [pu]）和 R2（右下象限，红到蓝彩条比例：0–200 [ms]) 定量图。定性分析。我们对前 25 名连续符合条件的患者进行了定性分析。两位评审员独立、随机地评估加权图像质量，并且对临床信息不知情。mation 和其他审稿人的评估是在共识意见的最短 2 周记忆清除期后进行的上面提到的在 PACS 控制台上使用相同的图像显示设置。我们收集了定性评估使用数据收集表根据每个序列的 3 级评分来确定病变的可见性和定义cMRI (cT1, cT2, cFLAIR) 和 sMRI (sT1, sPSIR, sT2, sFLAIR) 为 1（无可见病变）、2（可见病变）、3（良好-定义病变）用于急性和慢性缺血性病变。最后，我们比较了两个单独的数据收集具有共识的共同数据收集的定性评估表。定量分析。一名研究人员 (JA) 在 MAGiC 上进行了定量数据收集43 名符合条件的患者。我们描绘了 DWI /rADC 和 WMH 病变的圆形 ROI，旨在最大化ROI 病灶重叠，但不包括基于视觉匹配的合成图像上的病灶周围组织-使用 cDWI 和 cFLAIR 图像。十、我们在对侧放置一个相同大小的圆形ROI同一切片和位置的每个病变的表观正常脑区 (NBR)，即所谓的镜像 ROI（图 2）。对于 WMH，我们只考虑最具代表性的病变——即最广泛的病变呈现cFLAIR 中的均匀超信号，每个患者都有足够的镜像 ROI。白质区域显示-没有考虑急性和慢性病变之间的重叠以及腔隙性梗塞，因为它们的异质性或小尺寸（毫米），危及一致的弛豫测量。我们制造盟友在不同的 NBR 结构中放置了 10 个 ROI：浅层和深层白质 (WM)、灰质 (GM)、和脑脊液 (CSF)。 Te 表面和深层 WM 结构对应于左和右半卵圆中心、胼胝体膝部和压部；表层和深层 GM 结构对应于左和右上额叶皮层和丘脑； CSF结构对应于侧脑室的左前角和右前角。我们收集了 R1、R2 和 PD 值。布莱斯塔德的作品等。启发了这种方法3。统计分析。我们进行了探索性数据分析方法，没有更正进行了多重比较问题。我们比较了成对或独立的序数变量或 dichot-通过 Wilcoxon 符号秩、Mann-Whitney-Wilcoxon 或分别是 McNemar 的检验。评估者间信度由二次科恩加权 kappa 系数测量。系数 (κ)。我们计算了序数关联的 Kendall 等级相关系数 (τ)。统计信号nifcance 被预先确定为p值<0.05，首选双尾检验。我们计算了统计数据和数据开源 R 版本 4.0.3 上的可视化（R 统计和计算软件；http://www.r-project。org/)——我们所有的脚本都可以在专用的 github 存储库和补充材料中找到。道德批准。这些数据和代码可根据要求提供给审阅者以测试可重复性。关于伦理考虑，机构审查委员会批准了这项研究，同时放弃同意参加/出版。我们证明提交的作品是原创作品，并且没有在任何其他地方进行审查出版物。科学报告|(2022) 12:11552 |https://doi.org/10.1038/s41598-022-15204-83 www.nature.com/scientificreports/图 3。常规和合成 MR 成像的整体图像质量堆叠条形图用于 (一个) 46 急性(DWI /rADC) 和 (b) 前 25 个连续患者中的 90 个慢性 (WMH) 缺血性病变。每一个对比——病灶定义和可见度的加权图像质量由两名读者根据 3 级评分进行评分如：1—无可见病变（黄色），2—可见病变（浅绿色），3—明确病变（绿色）。意义重大差异（p <0.05) 加权图像之间用星号表示。天赋ķT1ķT2ķPDķ红外光谱ķ扩散ķp磷磷磷磷p0.896 [0.835;0.956]0.767 [0.672;0.862]0.711 [0.572;0.851]0.905 [0.839;0.971]0.932 [0.89;0.974]合成的传统的全面的<0.001†<0.001†<0.001†<0.001†<0.001†0.934 [0.888;0.981]0.84 [0.744;0.936]0.475 [0.293;0.657]0.836 [0.609;1]<0.001†<0.001†<0.001†<0.001†<0.001†<0.001†<0.001†0.915 [0.878;0.953]0.808 [0.707;0.909]0.611 [0.501;0.72]表格1。评分者间信度（PJ 与 JA）。 PJ，经验丰富的神经放射科医生； JA，神经放射学实习生；Cohen 的 κ 系数——[95% CI]。 †p <0.001.结果研究人群。