2022年MRI医学影像领域十大重要研究成果
稿件来源:深圳市第三人民医院 发布时间:2023-01-30 11:27:301.重新考虑心脏植入式电子设备患者的安全性并减少MRI障碍(标准化所有导联的MR条件将使患者能够在非专业中心进行扫描,从而显著改善MRI的获取,而没有明显的增加风险。)
许多心脏起搏器和除颤器未获得监管机构的磁共振成像(MRI)批准。即使在将发电机更换为经批准的MR条件模型后,由于导联线的原因,许多系统仍被归类为“非MR条件”。
在这篇题为“支持心脏植入式电子设备患者所有起搏器和除颤器导联线的磁共振条件标记的证据”的临床研究中,来自英国Barts Health NHS Trust(巴特心脏中心)的Anish N. Bhuva及其同事指出,这种分类使患者难以获得MRI,而临床风险增加的证据似乎未经证实。因此作者比较了MRI对非MR条件和MR条件起搏器和除颤器导联线的影响。受试者包括在三个中心接受临床1.5 T MRI和使用起搏器和除颤器超过5年的患者。磁共振成像协议是类似的mr条件和非MR条件系统。扫描前和扫描后立即询问设备,并在随访时记录不良临床事件。通过MR条件标记对扫描前后的导联参数变化进行分层。共对970例患者进行了1148次MRI检查(54%为非MR条件系统,39%为除颤器,15%为起搏依赖),使用2268条导线。MR条件下或非MR条件下的导联中,没有发生与导联相关的不良临床事件,MRI扫描后没有临床显著的即时或晚期导联参数变化。心房和右心室感觉振幅和阻抗的小幅度降低在组间相似,参数变化大于预定义阈值的导联比例无差异(7.1%,95%置信区间:6.1-8.3)。
当遵循推荐的方案时,非MR条件起搏器或除颤器导联线的患者MRI风险没有增加。标准化所有导联的MR条件将使患者能够在非专科中心接受扫描,从而显著改善MRI的可及性,而没有明显的增加风险。英国伦敦国王学院的Chiara Bucciarelli-Ducci和希腊雅典Hygeia集团医院的PanosVardas也指出Bhuva等人研究的临床影响可能是实质性的,并且会改变实践。非磁共振成像(MRI)条件设备、导联和废弃导联传统上是MRI的禁忌证。如果在进行MRI 之前和之后遵循并满足预定义的设备制造商步骤,则使用MRI 条件设备的患者可以安全地接受MRI。Bhuva等提供了数据来支持一种新的当代方法,可以安全地谨慎地为具有非MRI条件设备的患者提供MRI,该文发表在Eur Heart J杂志上(2022 Jul 7)。
2.18F-NaF PET/MRI 用于检测急性神经血管综合征中的颈动脉粥样硬化
MRI和18F标记的氟化钠(18F-NaF) PET可用于识别斑块不稳定、破裂和疾病活动性的特征,但尚未进行大规模研究。
Jakub Kaczynski等为了急性神经血管综合征中18F-NaF活性与颈动脉斑块的关系,开展了这项前瞻性观察队列研究(2017年10月至2020年1月),参与者接受了18F-NaF PET/MRI检查。一位有经验的临床医生根据症状和回顾记录确定罪魁祸首是颈动脉,使用标准化摄取值和组织-背景比对18F-NaF摄取进行量化。使用多变量模型来评估成像标记物与罪魁祸首血管与非罪魁祸首血管之间的关系。在110例患者中,34例(32%)既往有脑血管疾病,26例(24%)为黑蒙,54例(49%)为短暂性脑缺血发作,30例(27%)为中风。与非罪魁祸首颈动脉相比,罪魁祸首颈动脉狭窄更大(狭窄≥50%:30% vs 15% [P = .02];狭窄≥70%:25% vs 4.5% [P <.001]),并且MRI衍生的不良斑块特征的患病率增加,包括斑块内出血(42% vs 23%;P = .004),坏死核(36% vs 18%;P = .004)、血栓(7.3% vs 0%;P = .01)、溃疡(18% vs 3.6%;P = .001),以及更高的18F-NaF摄取(最大组织-背景比,分别为1.38 [IQR, 1.12-1.82] vs 1.26 [IQR, 0.99-1.66];P = .04)。较高的18F-NaF摄取与坏死、斑块内出血、溃疡和钙化呈正相关,与纤维化呈负相关(P = 0.04至P <措施)。在多变量分析中,颈动脉狭窄达到或超过70%(优势比,5.72 [95% CI: 2.2, 18])和MRI衍生的不良斑块特征(优势比,2.16 [95% CI: 1.2, 3.9])都与罪魁祸首与非罪魁祸首颈动脉血管有关。
该研究表明氟化钠PET/MRI的特征与急性神经血管综合征患者的颈动脉血管有关,该项研究相关文章发表在Radiology.2022 Oct;305(1)杂志上。
3.在心脏磁共振成像中,心肌T1值和细胞外体积分数的标准化校正
研究发现,通过T1 mapping描述心肌组织特征、并通过心脏磁共振成像(CMR)估计原始T1和细胞外体积(ECV),可对各种心血管疾病的预后进行准确的诊断和预测。使用CMR评估心肌异常的存在和程度可以为临床试验提供一个替代性终点。然而,由于成像顺序、场强、温度、制造商对CMR系统的特定硬件设计等原因都会影响T1 mapping的估计值和正常参考范围,因此目前T1 mapping在多机构、大规模临床试验中的应用受到限制。
因此心血管磁共振学会的共识声明建议,本地参考范围应主要来自健康对照组或无其他心肌病征或病史的患者。然而,即使是特定部位的T1测量值也不能直接比较和整合不同部位或CMR系统之间的结果。到目前为止,临床上已经采用了几种方法来规范T1和ECV的分析和报告,然而这些方法都没有被接受为临床中T1 mapping标准化的唯一策略。
近日,发表在European Radiology杂志的一项研究探讨了基于模型的校正方法对来自多个机构健康受试者心肌T1测量进行标准化的效果,并为临床提供了标准化的心肌原始T1和ECV参考值。
因此心血管磁共振学会的共识声明建议,本地参考范围应主要来自健康对照组或无其他心肌病征或病史的患者。然而,即使是特定部位的T1测量值也不能直接比较和整合不同部位或CMR系统之间的结果。到目前为止,临床上已经采用了几种方法来规范T1和ECV的分析和报告,然而这些方法都没有被接受为临床中T1 mapping标准化的唯一策略。
近日,发表在European Radiology杂志的一项研究探讨了基于模型的校正方法对来自多个机构健康受试者心肌T1测量进行标准化的效果,并为临床提供了标准化的心肌原始T1和ECV参考值。
该研究在三家学术医院进行了前瞻性的招募,最终纳入71名健康无症状的成年(≥20岁)志愿者,分属五个不同的年龄组(34名男性和37名女性,45.5±15.5岁)。使用3T MRI扫描仪进行心脏MRI检查,每家医院使用不同类型的扫描仪。在短轴T1 mapping中测量了原始T1和ECV,并分析了16个整段的平均值。每个受试者的心肌T1值是根据T1 mapping和ECV标准化模型得出的特定部位的方程式进行校正。在基于模型的校正前后,比较了各机构间的整体原始T1和ECV,并使用变异系数(CoV)评估了各机构间原始T1和ECV的变化。
各机构间的整体原生T1值有明显差异(1198.7 ± 32.1 ms,机构A;1217.7 ± 39.9 ms,机构B;1232.7 ± 31.1 ms,机构C;p = 0.002),但平均ECV没有变化(26.6-27.5%,p = 0.355)。在基于模型的校正后,整体原始T1和ECV分别为1289.7±32.4 ms和25.0±2.7%,三个机构之间原始T1的CoV从3.0下降到2.5%。校正后的原始T1值在不同机构间没有明显差异(1284.5 ± 31.5 ms,机构A;1296.5 ± 39.1 ms,机构B;1291.3 ± 29.3 ms,机构C;p = 0.440),ECV也没有差异(24.4-25.9%,p = 0.078)。该研究表明,使用基于模型的校正方法可以减少T1测量的变异,为研究提供健康受试者心肌原始T1和ECV的标准化参考值。该研究提出的基于模型的校正方法可以实现心肌T1的标准化进一步促进了T1 mapping在多机构、大规模临床试验中的应用。
4.心脏磁共振-细胞外体积分数(CMR-ECV)可预测轻链淀粉样变性患者对化疗的反应。
在2022年发表于EUR HEART J上的“轻链淀粉样变性中的心血管磁共振指导治疗”这篇文章中,共有176例心脏AL淀粉样变患者在诊断时以及化疗开始6、12和24个月后使用序列N端B型钠肽前(NT-proBNP)、超声心动图、自由轻链和CMR与T1和ECV定位进行评估。血液学应答分为完全应答(CR)、极好的部分应答(VGPR)、部分应答(PR)和无应答(NR)。根据ECV的变化,CMR反应分为进展(≥0.05增加)、稳定(<0.05变化)或回归(≥0.05减少)。在6个月时,观察到3%的CMR退化(所有CR/VGPR),32%的CMR进展(PR/NR 61%;39% CR / VGPR)。1年后,22%的患者出现消退(所有CR/VGPR患者),22%的患者出现进展(PR/NR患者63%;37% CR / VGPR)。2年时,38%的患者出现消退(所有CR/VGPR患者),14%的患者出现进展(PR/NR患者80%;20% CR / VGPR)。36例(25%)患者在随访(40±15个月)期间死亡;6个月时CMR反应可预测死亡(进展危险比3.82;95%置信区间1.95-7.49;P & lt;0.001),在调整血液学反应、NT-proBNP和纵向应变(P <0.01)。
得出结论:调整已知预测因子后,ECV变化可预测结果。随后ThibaudDamy也表示该研究对于使用精准医学对淀粉样轻链(AL)心脏淀粉样变性进行早期诊断和指导治疗具有重大意义。该文章被EUR HEART J杂志评选为2022年心脏影像学十大论文之一。
5.多光谱氟-19F MRI可对肿瘤相关巨噬细胞进行纵向和无创监测
肿瘤相关小胶质细胞和巨噬细胞(TAM)在确定中枢神经系统肿瘤的疾病进展中起主要作用。然而,监测这些细胞历来需要侵入性活检。在这里,Croci等人使用氟同位素19磁共振成像(19F MRI)以无创地跟踪小鼠的TAM。作者将含有全氟化碳的纳米颗粒静脉注射到荷瘤小鼠中,发现它们可以随着时间的推移可靠地跟踪TAMs,并对放射治疗做出反应。这些发现突出了19F MRI作为中枢神经系统肿瘤患者的监测策略。
高级别胶质瘤是最常见和最具侵袭性的原发性脑肿瘤,其特征是复杂的肿瘤微环境(TME)。在浸润神经胶质瘤TME的免疫细胞中,肿瘤相关小胶质细胞和巨噬细胞(TAM)构成了主要隔室。在胶质瘤患者中,TAM 丰度增加与更具侵袭性的疾病相关。在肿瘤发展期间和治疗干预(包括放疗和分子靶向治疗)之后,多种癌症的临床前模型中已经报道了TAM表型和功能的改变。这些发现表明,评估TAM丰度和动态随时间的变化至关重要。目前量化患者TAM的技术主要依赖于肿瘤活检的组织学染色。虽然信息丰富,但这些技术需要侵入性程序来收获组织样本,并且通常只能在单个时间点产生小区域的快照。19F MRI代表了一种通过静脉注射含全氟化碳纳米颗粒(PFC-NP)在病理条件下无创和纵向监测骨髓细胞的有力手段。在这项研究中,该团队证明了19F MRI在胶质瘤发生、乳脑转移和乳腺癌的临床前模型中显示,主要细胞来源19F 信号由TAM 组成。此外,多光谱19使用两种不同的PFC-NP的F MRI能够识别放疗复发性鼠胶质瘤中空间和时间上不同的TAM生态位。一起以综合的细胞、空间和时间分辨率对TAM 进行无创和纵向成像,从而揭示了对TAM 关键功能(包括在疾病复发中)的重要生物学见解。该文章于2022年10月发表于SCIENCE TRANSLATIONAL MEDICINE。
6.胞外醛对的分子MRI定量,以早期检测肝纤维化和对治疗的反应
目前评估肝纤维化的临床方法在某种程度上都是侵入性的。Ning等人使用磁共振成像(MRI)与特定的分子探针相结合来检测临床前动物模型中的肝纤维化。作者能够检测模型中响应抗纤维化治疗的纤维化变化,并展示了使用解剖的人肝组织进行原理纤维化检测。尽管该方法仍有待在个体上进行测试,但这项研究为无创检测肝纤维化提供了有希望的潜在途径。
肝纤维化在大多数慢性肝病的演变中起着关键作用,其特征是细胞外基质的积聚,可进展为肝硬化、肝细胞癌、肝衰竭或死亡。现在,没有非侵入性方法可用于准确评估疾病活动度(纤维化),以灵敏地检测纤维化的早期发作或检测对治疗的早期反应。在这里,作者假设在活性纤维化过程中由胶原氧化形成的细胞外赖氨酸醛(LysAld)对可能是用分子探针评估纤维化的靶标。作者展示了使用靶向这些LysAld对的细胞外探针的分子磁共振成像(MRI)作为纤维化的非侵入性生物标志物,在毒素和饮食诱导的小鼠肝纤维化模型、胆汁淤积的大鼠肝纤维化模型以及人肝纤维化组织中的纤维化。以及人纤维化肝组织中的纤维化方面表现出高灵敏度和特异性。定量分子MRI与纤维化标志物高度相关,能够无创检测早发性纤维化和对抗纤维化治疗的反应,显示出很高的临床转化潜力。该文章发表于SCIENCE TRANSLATIONAL MEDICINE(21 Sep 2022)。
7.7 T MR颅内静脉造影
7T超高场强MRI早于2018年被批准用于临床,美国南加州大学马克分校的超高场强7T Terra磁共振成像( MRI )扫描仪和美国南加州大学凯克医学院的Mary Stevens神经成像和信息学研究所( INI )已获得FDA批准临床使用,为阿尔茨海默氏病、多发性硬化和其他影响大脑的疾病患者开辟了新的护理途径。而7T MR颅内静脉造影,迄今为止,其临床意义仍在研究中,7T在增强MR静脉造影中的优势仍有待发表。
Dhairya A. Lakhani等人于2022年在Radiology上发表了一组7T MR颅内静脉造影图,使用7-T MRI对一名27岁女性患者(患者出现新发每日持续性头痛)进行扫描(7T西门子Terra 8通道接收/32通道发射头线圈,Nova Medical;三维快速低角度拍摄序列,重复时间6.3 msec,回波时间2.93 msec,视场205 × 180 mm,矩阵342 × 300,切片厚度0.3 mm,获取一个信号,插值体素大小300 × 300 × 300 μm)。图像显示了大脑血管的精细细节,包括动脉和静脉,允许详细描绘硬脑膜静脉窦和大引流静脉,并评估浅表皮层引流通路和直径小于0.5 mm的血管,证明了该技术在7 T时颅内血管描绘的可行性,并强调了超高场强MRI所获得的精美细节。这些优势可能在增加脑静脉系统异常的检测和表征中发挥关键作用。
8.基于MRI的髌下脂肪垫定量结构分析预测膝关节骨关节炎发病率
髌下脂肪垫(IPFP)质量被认为是预测膝关节骨关节炎(KOA)的标志;然而,对于细微的IPFP异常,还没有建立有效的量化。Jia Li等人开展一项前瞻性嵌套病例-对照研究,690名膝关节有KOA风险的参与者来自关键骨关节炎启动MRI分析事件骨关节炎队列。所有膝关节基线Kellgren-Lawrence评分均为1级或更低。在4年的随访中,病例参与者与对照参与者1:1匹配,以事件KOA(膝关节骨性关节炎)为结果。MRI扫描分别在KOA发病时间点(以下简称P0)、P0发病前1年(以下简称P-1)和基线进行分段。基于MRI进行三维纹理分析,提取IPFP纹理特征。在开发队列中应用最小绝对收缩和选择算子和多变量逻辑回归,并在测试队列中进行评估。受试者工作特征曲线下面积(AUC)用于评估临床评分、IPFP纹理评分和MRI骨关节炎膝关节评分的鉴别价值。参与者被分配到发展(n = 500,340名女性;平均年龄60岁)和试验(n = 190,120名女性;平均年龄,61岁)队列。在两个队列中,IPFP纹理评分(所有AUC≥0.75)在基线、P-1和P0处比临床评分(所有AUC≤0.69)显示出更大的鉴别性,两两比较具有显著差异(所有P≤0.002)。与MRI骨关节炎膝关节评分(AUC≤0.66)相比,IPFP纹理评分(AUC≥0.75)具有更强的预测和并发有效性(P < .001)。以上表明基于MRI的髌下脂肪垫的三维结构与膝关节骨关节炎的未来发展相关。改文章发表于Radiology。
9.人工智能心脏MRI测量的验证
心脏MRI测量在评价心肺疾病中具有诊断和预后价值。自动化心脏MRI分割的人工智能方法正在出现,但需要临床测试。Samer Alabed等人为了开发和评估一种用于定量评价心脏MRI功能研究的深度学习工具,并评估其在疑似肺动脉高压患者预后中的应用。开发了一种自动心脏MRI测量方法,并在大队列患者中进行了测试,包括广泛的右心室和左心室状况,并进行了内部和外部测试。全自动心脏MRI评估与有创血流动力学密切相关,具有预后价值,高度可重复性,并显示出良好的泛化性。
作者回顾性多中心和多厂商数据集用于开发基于深度学习的心脏MRI轮廓模型,使用怀疑患有多种病理原因的心肺疾病的患者队列。在招募的参与者中评估了与当天右心导管(RHC)和扫描-重新扫描可重复性的相关性。使用Cox比例风险回归分析评估了3487例来自ASPIRE(评估肺动脉高压转诊中心肺动脉高压严重程度)登记的患者的预后影响,其中包括920例肺动脉高压患者。来自32个中心的40个多供应商研究评估了自动评估的泛化性。训练数据集包括539例患者(平均年龄,54岁±20 [SD];315名女性)。与手动测量相比,自动心脏MRI测量与RHC参数的相关性更好,包括左室卒中量(r = 0.72 vs 0.68;P = .03)。所有自动测量的心脏MRI测量的相互研究重复性较高(类内相关系数范围为0.79-0.99),与手动测量的重复性相似(所有配对t检验P >. 05)。自动右心室和左心室心脏MRI测量与疑似肺动脉高压患者的死亡率相关。从而验证人工智能心脏MRI测量的可行性。
10.从初始超快乳腺MRI得出的冲洗斜率可能有助于预测接受新辅助治疗的乳腺癌受试者的病理完全反应。
超快动态对比增强(DCE)MRI 参数与乳腺癌侵袭性有关。然而,这些参数作为新辅助化疗(NAC)后病理反应的预测生物标志物的作用研究不足。为了评估在初始超快DCE MRI中计算的半定量灌注参数是否与乳腺癌受试者NAC后病理反应的早期预测相关。ToulsieRamtohul等人进行了该项研究,这项前瞻性单中心研究纳入了连续接受NAC 治疗的非转移性浸润性乳腺癌女性,随后接受了手术,她们在2020 年12 月至2021 年8 月期间接受了初始超快DCE MRI。根据拟合的时间-信号强度曲线为每个参与者计算六个半定量超快DCE MRI参数。多变量logistic回归用于识别病理完全缓解(pCR)和残余癌症负担(RCB)的独立预测因子。50名女性(平均年龄49岁±12岁[SD])被纳入研究;20人达到pCR, 25人达到低RCB (RCB-0和I)。冲洗斜率(WIS)临界值为1.6% /秒,对pCR的敏感性为94%(18名参与者中有17名),特异性为59%(32名参与者中有19名)。WIS大于每秒1.6%(优势比[OR],8.4 [95% CI: 1.5, 48.2];P = .02),人表皮生长因子受体2 (HER2)阳性(OR, 6.3 [95% CI: 1.5, 27.4];P = .01),肿瘤浸润淋巴细胞大于10% (OR, 6.9 [95% CI: 1.3, 37.7];P = .03)为pCR的独立预测因素。包括WIS、肿瘤浸润淋巴细胞和HER2阳性的三组分模型的受试者工作特征曲线下面积为0.92 (95% CI: 0.84, 0.99)。在her2阳性患者中,每秒WIS超过1.6%与较高的pCR率相关(OR, 21.7 [95% CI: 1.8, 260.6];P = .02)乳腺癌亚组。对于腔内her2阴性和三阴性乳腺癌,WIS大于每秒1.6%与低RCB相关(OR, 11.0 [95% CI: 1.1, 106.4];P = .04)。
结果表明初始超快动态增强MRI的冲入斜率(WIS)评估可用于预测乳腺癌患者的病理完全缓解(pCR)。WIS值用于鉴定具有不同pCR率的两个人表皮生长因子受体2阳性癌症亚群。该文章于2022年发表在Radiology上。
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