3T FLAIR*用于中央静脉征成像的多中心可靠性研究

2025-01-23 Thu
3T FLAIR*用于中央静脉征成像的多中心可靠性研究学术背景多发性硬化症（Multiple Sclerosis, MS）是一种中枢神经系统的慢性炎症性疾病，其特征是白质病变（White Matter Lesions, WMLs）的形成。MRI（磁共振成像）是诊断和监测MS的重要工具，尤其是T2加权液体衰减反转恢复（T2-FLAIR）图像，常用于识别脑部白质病变。然而，非特异性的白质病变在其他神经系统疾病中也很常见，这可能导致MS的误诊。
近年来，中央静脉征（Central Vein Sign, CVS）作为一种新的诊断生物标志物被提出。CVS是指MS病变围绕小静脉形成的病理特征，其MRI表现为病变中心的低信号静脉。通过高分辨率磁敏感成像（如T2*加权成像），可以在不同场强下非侵入性地检测CVS。然而，磁敏感加权成像在检测CVS时的敏感性较低，且在某些情况下难以区分脑室周围病变与脑脊液（CSF）。为了解决这些问题，FLAIR*成像技术应运而生，它结合了T2-FLAIR的CSF抑制能力和T2*加权成像的静脉检测能力，提供了高灵敏度的病变和静脉对比。
尽管已有研究表明3T FLAIR*在区分MS与其他疾病方面具有高准确性，但其在多中心和多种MRI设备环境下的可靠性尚未得到定量验证。此外，钆（Gadolinium, Gd）对比剂的使用是否能够提高CVS的显像效果也尚未明确。因此，本研究旨在评估3T FLAIR*在不同成像中心和MRI设备中的CVS显像可靠性，并探讨Gd对比剂对CVS显像的影响。
论文来源本论文由Melissa Lynne Martin等来自University of Pennsylvania Perelman School of Medicine、Cedars-Sinai Medical Center、National Institutes of Health等多个机构的学者共同完成。论文于2025年发表在Journal of Neuroimaging上，标题为“Reliability of Central Vein Sign Imaging with 3T FLAIR* in a Multicenter Study”。
研究流程1. 研究设计本研究是一项横断面、多中心观察性研究，旨在评估3T FLAIR*在不同成像中心和MRI设备中的CVS显像可靠性。研究共招募了97名疑似MS的成年患者，分布在10个北美成像中心。最终，87名参与者的数据被纳入分析。
2. 图像采集所有参与者在3T MRI设备上进行了脑部成像，设备来自Siemens Healthineers和Philips Healthcare两家供应商。成像序列包括：
- T1加权磁化准备快速梯度回波（T1-MPRAGE）：1毫米各向同性分辨率。
- T2-FLAIR：1毫米各向同性分辨率。
- T2加权3D分段回波平面成像（T2 3D-EPI）：0.65毫米各向同性分辨率，分别在注射Gd对比剂前后采集。
3. 图像处理所有MRI数据上传至云端平台Qmenta, Inc.，并进行质量检查。图像处理步骤包括：
1. 图像对齐：将T2* 3D-EPI图像对齐到蒙特利尔神经学研究所（MNI）模板空间。
2. 图像配准：将T2-FLAIR图像与对齐后的T2* 3D-EPI图像配准，并使用窗口sinc函数进行插值。
3. FLAIR*图像生成：通过T2-FLAIR和T2* 3D-EPI图像的体素乘法生成FLAIR*图像。
4. 病变和静脉分割使用R统计环境中的现有软件进行以下处理：
1. N4偏置校正：对T1-MPRAGE、T2-FLAIR和T2* 3D-EPI图像进行校正。
2. 颅骨剥离：使用多图谱方法去除T1-MPRAGE图像的颅外体素。
3. 白质分割：使用多图谱联合标签融合方法分割白质。
4. 病变分割：使用MIMOSA方法分割白质病变，必要时进行手动校正。
5. 静脉分割：对T2*图像应用Frangi血管滤波算法分割静脉。
5. 数据分析计算病变-静脉对比噪声比（CNRlesion-to-vein），作为CVS显像的定量指标。使用配对t检验比较注射Gd前后FLAIR*图像的CNRlesion-to-vein值，并使用方差分析（ANOVA）比较不同中心和设备之间的CNRlesion-to-vein值。
主要结果1. CVS显像在不同中心的一致性研究结果显示，CVS在3T FLAIR*图像上在所有中心均具有高显像性。注射Gd前后的CNRlesion-to-vein值在不同中心之间无显著差异（p值分别为0.07和0.27），表明3T FLAIR*在不同成像中心具有一致性。
2. CVS显像在不同设备的一致性研究还发现，使用Siemens和Philips设备的CNRlesion-to-vein值无显著差异（p值分别为0.11和0.34），表明3T FLAIR*在不同MRI设备上具有一致性。
3. Gd对比剂对CVS显像的影响注射Gd后，FLAIR*图像的CVS显像显著提高（p值<0.001），表明Gd对比剂能够增强CVS的显像效果。
结论本研究首次在多中心和多种MRI设备环境下定量验证了3T FLAIR*在CVS显像中的可靠性。研究结果表明，3T FLAIR*在不同成像中心和设备上具有一致性，且Gd对比剂能够显著提高CVS的显像效果。这些发现支持3T FLAIR*在临床实践中用于MS诊断的应用。
研究亮点多中心验证：首次在多中心和多种MRI设备环境下验证了3T FLAIR*的CVS显像可靠性。
Gd对比剂的作用：定量证明了Gd对比剂能够显著提高CVS显像效果。
临床应用价值：研究结果为3T FLAIR*在MS诊断中的临床应用提供了有力支持。
其他有价值的信息本研究的局限性包括：
1. 样本量有限：每个中心的参与者数量较少，可能影响统计效力。
2. 设备限制：仅包括两家MRI供应商的设备，未来研究应涵盖更多供应商。
3. 图像处理复杂性：FLAIR*图像处理尚未在所有MRI设备上实现临床可用性。
尽管如此，本研究为3T FLAIR*在MS诊断中的广泛应用奠定了基础，并为未来的多中心研究提供了重要参考。