[go: up one dir, main page]

RU2808192C1 - Способ измерения т2-релаксации, как количественного маркера патологических изменений - Google Patents

Способ измерения т2-релаксации, как количественного маркера патологических изменений Download PDF

Info

Publication number
RU2808192C1
RU2808192C1 RU2022118360A RU2022118360A RU2808192C1 RU 2808192 C1 RU2808192 C1 RU 2808192C1 RU 2022118360 A RU2022118360 A RU 2022118360A RU 2022118360 A RU2022118360 A RU 2022118360A RU 2808192 C1 RU2808192 C1 RU 2808192C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
values
magnetic resonance
images
value
area
Prior art date
Application number
RU2022118360A
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Александрович Емельянцев
Сергей Николаевич Бардаков
Вадим Андреевич Царгуш
Игорь Сергеевич Железняк
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова" Министерства обороны Российской Федерации (ВМедА)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова" Министерства обороны Российской Федерации (ВМедА) filed Critical Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова" Министерства обороны Российской Федерации (ВМедА)
Application granted granted Critical
Publication of RU2808192C1 publication Critical patent/RU2808192C1/ru

Links

Abstract

Изобретение относится к медицине, в частности к лучевой диагностике, и может быть использовано для проведения магнитно-резонансной Т2-релаксометрии. Измерение проводят на магнитно-резонансном томографе с индукцией магнитного поля не менее 1,5 Тл. При получении изображений либо используют импульсную последовательность Т2-ВИ со сканированием одного и того же уровня 6 раз с изменением значения time echo (ТЕ) от 8 до 120 мс, либо используют импульсную последовательность Т2-ВИ TSE со сканированием одного и того же уровня c 15 значениями ТЕ и размером вокселей 2×2×5 мм. Затем на нужном уровне среза выделяют область интереса. Данную область копируют и вставляют во все изображения данного среза с различными ТЕ с фиксацией полученных средних значений интенсивности сигнала (ИС). Определяют значение Т2, используя уравнение экспоненциальной регрессии ИС = А*ехр(-ТЕ/Т2), где А - поправочный коэффициент интенсивности сигнала. Способ обеспечивает проведение магнитно-резонансной Т2-релаксометрии на любом аппарате для МРТ с напряженностью магнитного поля 1,5 Тл вне зависимости от его комплектации. 4 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к медицине, в частности к лучевой диагностике. Может быть использовано при диагностике патологических изменений в любых органах и тканях, проявляющихся отеком, а также дальнейшем динамическом контроле этих изменений в процессе лечения и выздоровления.
Отек - это распространенное проявление патологических изменений, связанных с воспалительным или травматическим повреждением органов и тканей, в частности скелетных мышц (Sein Anand L., Kosiak W., Medical Ultrasonography, 2020, Vol.22 (1), P. 92-96; Kumar Y. et al., European Journal of Radiology, 2016, Vol.85 (5), P. 922-935).
В диагностике мышечных заболеваний выделяют отдельный синдром, характеризующийся отечными изменениями мышечной ткани. Перечень заболеваний, проявляющихся данным синдромом, включает в себя травматические и инфекционные повреждения скелетных мышц, воспалительные и наследственные миопатии, лекарственные миопатии, воздействие ионизирующих излучений (на фоне лучевой терапии), острый мышечный некроз (рабдомиолиз) и другие (Smitaman Е. et al., RadioGraphics, 2018, Vol.38 (2), P. 500-522). Магнитно-резонансная томография обладает высокой чувствительностью в диагностике отечных изменений, но низкой специфичностью (Mankodi A. et. al., Neuromuscular disorders: NMD, 2017, Vol.27 (8), P. 705-714). При этом существует проблема динамической оценки выявленных изменений в связи с отсутствием количественного МР-критерия оценки повреждения мышечной ткани при исследовании предустановленным набором импульсных последовательностей (Agten С.A. et al., American Journal of Roentgenology, 2016, Vol.208 (2), P. 402-412, Cunningham J. et al., Skeletal radiology, 2016, Vol.45 (8), P. 1069-78, Kim H.K. et al., Medicine (Baltimore), 2018, Vol.97 (33), P. el 1848).
Для решения указанных проблем используются методики количественной оценки, такие как протоколы релаксометрии - программы измерения времени T1, Т2 и Т2* релаксации - физических характеристик тканей, для которых характерны стабильные значения (при одинаковой индукции внешнего магнитного поля) в состоянии нормы (Patten С, Meyer R.A., Fleckenstein J.L., Seminars in Musculoskeletal Radiology, 2003, Vol.7 (4), P. 297-305) и изменение при патологии (Kim H.K. et al., Radiology, 2010, Vol.255 (3), P. 899-908, Mankodi A. et al., Neuromuscular disorders: NMD, 2015, Vol.27 (8), P. 705-714). Наиболее эффективным параметром ряд авторов указывает измерение Т2-релаксации (Yao L. et al., Rheumatology, 2015, Vol.55 (3), P. 441-449, Суслов B.M. и др., Педиатр, 2019, Т. 10 (4), С.31-37).
Программное обеспечение для количественной оценки обычно не входит в обычный пакет поставки магнитно-резонансных томографов. При наличии же данного обеспечения пользователь может проводить измерения только на рабочей станции без возможности удаленной работы, чем замедляет проведение дальнейших обследований.
Предложен способ проведения магнитно-резонансной Т2-релаксометрии и доказана его эффективность на примере диагностики отечных заболеваний мышечной ткани без привязки к степени оснащенности MP-сканера. Целью методики является получение значения времени Т2-релаксации в области интереса в миллисекундах, позволяющее врачу-рентгенологу сравнить данное значение с средней нормой или окружающими тканями и сделать вывод о наличии или отсутствии патологических изменений, а также в дальнейшем контролировать процесс восстановления целостности тканей. Данный способ позволит принимать решение о наличии патологических изменений в сомнительных случаях при затруднении визуального определения гиперинтенсивного сигнала области интереса. Также при накоплении информации о значениях Т2-релаксации при различных патологических изменениях мягких тканей можно сделать вывод о пороговых значениях для определенных нозологических форм. Методика может быть воспроизведена на любом аппарате для МРТ с напряженностью магнитного поля 1,5 Тл вне зависимости от его комплектации.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе измерения Т2-релаксации, как количественного маркера патологических изменений измерение проводят на высокопольном магнитно-резонансном томографе с индукцией магнитного поля не менее 1,5 Тл, производят настройку импульсных последовательностей MP-сканера с получением нескольких изображений (n) одного уровня среза с различными значениями времени эхо - time echo (ТЕ), а именно при получении изображений либо используют импульсные последовательности Т2-взвешенных изображений n=6 раз на одну область с равномерным изменением значения ТЕ в диапазоне от 8 до 120 мс, например, значения: 10, 32, 54, 76, 98, 120 мс; либо производят модификацию классической импульсной последовательности Т2-ВИ в последовательность множественного эха с n=15 значениями ТЕ с размером вокселей 2×2×5 мм; затем на нужном уровне среза выделяют область, где требуется определение времени релаксации, затем данную область копируют и вставляют во все изображения данного среза с различными ТЕ с фиксацией полученных средних значений интенсивности сигнала ИС, затем определяют значение Т2 в мс по формуле:
где LN - функция расчета натурального логарифма;
LOGEST (ЛГРФПРИБЛ) - функция вычисления экспоненциального значения и возвращения массива значений;
А2:An - столбец значений ТЕ (начинается со 2 строки);
В2:Bn - столбец значений ИС (начинается со 2 строки);
n - количество изображений на 1 уровень среза.
Изобретение поясняется фиг. 1, на которой показаны параметры модифицированной импульсной последовательности для проведения Т2-релаксометрии. На фиг. 2 приведены Т2-взвешенные изображения МРТ средней трети бедра в аксиальной плоскости с различными значениями ТЕ (от 8 мс до 120 мс), с выделением ROI. На фиг. 3 показана кривая отношения интенсивности сигнала к времени эхо с примером расчета времени релаксации. На фиг. 4 показана цветовая карта времени Т2-релаксации средней трети бедра в аксиальной плоскости у пациента с рабдомиолизом широких мышц бедра, полученная протоколом MAGIC.
Исследование проводится в положении пациента лежа на спине с использованием катушки для исследования поверхностных органов и встроенных катушек. Поставленная задача решается настройкой импульсных последовательностей MP-сканера с получением нескольких изображений (n) одного уровня среза с различными значениями времени эхо - time echo (ТЕ) и дальнейшей постпроцессорной обработкой. Предлагается два варианта получения изображения:
1) Использование импульсных последовательностей Т2-взвешенных изображений на один и тот же уровень сканирования 6 раз (n=6) с равномерным изменением значения ТЕ в диапазоне от 8 до 120 мс. К примеру, значения: 10, 32, 54, 76, 98, 120 мс. Значение 6 определено как минимальное количество точек для аппроксимации экспоненциальной функции. Большое количество сильно увеличивает продолжительность исследования.
2) Модификация классической импульсной последовательности Т2-ВИ в последовательность множественного эха (на примере аппарата Philips Ingenia 1,5Т). В каталоге PhilipsYLower Extremities\Hips\Transverse выбрать импульсную последовательность T2W_TSE_Tra. В разделе «Contrast» в пунктах «TSE factor» и «Echoes» установить значения «15» (n=15). В подпункте «multi (ms)» пункта «ТЕ» установить значение «8». Значение 15 установлено, поскольку диапазон от 2 до 15 занимает одинаковое время сканирования, а дальнейшее увеличении цуга эхосигналов при заданных параметрах приводит к экспоненциальному увеличению времени исследования, что затрудняет клиническое применение. Для уменьшения времени сканирования размер вокселей установить «2×2×5 мм», параметр «NSE» - «1». Раздел «Contrast» после указанных преобразований представлен на фиг. 1.
Независимо от выбранного варианта будет получена серия от 6 до 15 изображений (п) области интереса на одном уровне с различными параметрами ТЕ. Данные серии загружаются в любую программу просмотра DICOM с возможностью выделения области интереса и ее копирования на другие изображения (рассмотрено на примере свободного программного обеспечения Radiant DICOM Viewer ver. 2021.1). С помощью инструмента «region of interest)) (ROI) выделяется область, где требуется определение времени релаксации. Данная область копируется с помощью сочетания клавиш (Ctrl + С) и вставляется (Ctrl + V) во все изображения данного среза с различными значениями ТЕ (фиг. 2) с фиксацией полученных средних значений интенсивности сигнала (ИС). Стоит отметить необходимость строгого соответствия ROI на различных срезах для сохранения высокой точности результата. Все данные ТЕ и ИС вносятся в электронную таблицу Excel в два столбца. Эти значения представляют из себя точки уравнения кривой времени Т2-релаксации (на примере из 15 изображений на срез), которую можно изобразить графически следующим образом (фиг. 3).
Данная кривая описывается следующим уравнением экспоненциальной регрессии:
ИС = А*ехр(-ТЕ/Т2),
где ИС - интенсивность сигнала;
ТЕ - время эхо;
А - поправочный коэффициент интенсивности сигнала;
Т2 - время Т2-релаксации.
Коэффициент Т2, который представляет из себя время Т2-релаксации в абсолютных значениях в мс, является искомым и определяется по принципу регрессионного анализа с помощью формулы в электронных таблицах программы «МойОфис Таблица»:
где LN - функция расчета натурального логарифма;
LOGEST (ЛГРФПРИБЛ) - функция вычисления экспоненциального значения и возвращения массива значений;
А2:An - столбец значений ТЕ (начинается со 2 строки);
В2:Bn - столбец значений ИС (начинается со 2 строки);
n - количество изображений на 1 уровень среза.
В результате в ячейке с представленной формулой определится значение времени Т2-релаксации для выделенной ROI. Точность полученных значений Т2 подтверждаются следующим исследованием.
20 пациентов с различными заболеваниями мышечной ткани, сопровождающиеся отеком, проходили обследование в клиниках Военно-медицинской академии в период с 2018 по 2021 год. В таблице 1 представлено распределение пациентов по этиологии заболевания.
Исследование проводилось после подписания пациентом добровольного информированного согласия. Использовалось оборудование: магнитно-резонансные томографы Ingenia (Philips, Нидерланды) и Optima 450w (General Electric, США) с индукцией магнитного поля 1,5 Тл. Пациентам выполнялось сканирование пораженной области с помощью модифицированной импульсной последовательности множественного эха на аппарате Ingenia, а также протоколом синтетической MPT MAGIC, позволяющим проводить количественную оценку, в том числе и измерение Т2-релаксации на аппарате Optima 45Ow (фиг. 4).
В полученных сериях изображений выделялась область интереса в отдельных мышцах и вычислялось время Т2-релаксации с помощью разработанного способа и на рабочей станции аппарата Optima 450w.
При сравнении полученных массивов значений времени Т2-релаксации скелетных мышц, полученных по разработанной методике с данными методики синтетической МРТ, значимых различий выявлено не было. При этом группы значений при патологических изменениях и неизмененных мышц сравнивались отдельно (Т-критерий Уилкоксона, р=0,1765 и р=0,4455 соответственно).
Таким образом, использование предложенной методики позволяет проводить измерение времени Т2-релаксации мягких тканей, с помощью которого возможно выявление минимальных отечных изменений, а также оценка полученных значений в динамике для определения состояния полного восстановления, в частности при отечных заболеваниях мышечной ткани (травмы, воспалительные миопатии, постнагрузочные повреждения, рабдомиолиз).

Claims (1)

  1. Способ проведения магнитно-резонансной Т2-релаксометрии, заключающийся в том, что измерение проводят на магнитно-резонансном томографе с индукцией магнитного поля не менее 1,5 Тл, при получении изображений либо используют импульсную последовательность Т2-ВИ со сканированием одного и того же уровня 6 раз с изменением значения time echo (ТЕ) от 8 до 120 мс, либо используют импульсную последовательность Т2-ВИ TSE со сканированием одного и того же уровня c 15 значениями ТЕ и размером вокселей 2×2×5 мм; затем на нужном уровне среза выделяют область интереса, данную область копируют и вставляют во все изображения данного среза с различными ТЕ с фиксацией полученных средних значений интенсивности сигнала (ИС), и определяют значение Т2, используя уравнение экспоненциальной регрессии ИС = А*ехр(-ТЕ/Т2), где А - поправочный коэффициент интенсивности сигнала.
RU2022118360A 2022-07-05 Способ измерения т2-релаксации, как количественного маркера патологических изменений RU2808192C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2808192C1 true RU2808192C1 (ru) 2023-11-24

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2701771C1 (ru) * 2018-10-15 2019-10-01 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр детской гематологии, онкологии и иммунологии имени Дмитрия Рогачева" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ ДГОИ им. Дмитрия Рогачева" Минздрава России) Способ количественной оценки степени перегрузки железом печени у детей
RU2737499C1 (ru) * 2020-06-03 2020-12-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Смоленский государственный медицинский университет" министерства здравоохранения Российской Федерации Способ оценки эффективности лечения диффузных заболеваний печени
RU2741369C1 (ru) * 2020-06-15 2021-01-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Смоленский государственный медицинский университет" министерства здравоохранения Российской Федерации Способ прогнозирования риска развития портальной гипертензии при диффузных заболеваниях печени
RU2741698C1 (ru) * 2020-06-03 2021-01-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Смоленский государственный медицинский университет" министерства здравоохранения Российской Федерации Способ дифференциальной диагностики стеатоза, гепатита, цирроза алкогольного генеза
RU2750126C1 (ru) * 2020-12-22 2021-06-22 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный медицинский университет имени В.И. Разумовского" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России) Способ выявления ранних изменений хрящевой ткани на дорентгенологических стадиях остеоартроза коленного сустава

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2701771C1 (ru) * 2018-10-15 2019-10-01 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр детской гематологии, онкологии и иммунологии имени Дмитрия Рогачева" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ ДГОИ им. Дмитрия Рогачева" Минздрава России) Способ количественной оценки степени перегрузки железом печени у детей
RU2737499C1 (ru) * 2020-06-03 2020-12-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Смоленский государственный медицинский университет" министерства здравоохранения Российской Федерации Способ оценки эффективности лечения диффузных заболеваний печени
RU2741698C1 (ru) * 2020-06-03 2021-01-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Смоленский государственный медицинский университет" министерства здравоохранения Российской Федерации Способ дифференциальной диагностики стеатоза, гепатита, цирроза алкогольного генеза
RU2741369C1 (ru) * 2020-06-15 2021-01-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Смоленский государственный медицинский университет" министерства здравоохранения Российской Федерации Способ прогнозирования риска развития портальной гипертензии при диффузных заболеваниях печени
RU2750126C1 (ru) * 2020-12-22 2021-06-22 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный медицинский университет имени В.И. Разумовского" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России) Способ выявления ранних изменений хрящевой ткани на дорентгенологических стадиях остеоартроза коленного сустава

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KIM H. K. et al. Quantitative Skeletal Muscle MRI: Part 2, MR Spectroscopy and T2 Relaxation Time Mapping—Comparison Between Boys With Duchenne Muscular Dystrophy and Healthy Boys. American Journal of Roentgenology. 2015, Volume 205, Number 2, pp. W216-W223. YAO L. et al. Magnetic resonance measurement of muscle T2, fat-corrected T2 and fat fraction in the assessment of idiopathic inflammatory myopathies. Rheumatology. 2016, Volume 55, Issue 3, pp. 441-449. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chardon et al. MYO-MRI diagnostic protocols in genetic myopathies
Greenman et al. Foot small muscle atrophy is present before the detection of clinical neuropathy
Reith et al. Multislice diffusion mapping for 3-D evolution of cerebral ischemia in a rat stroke model
Hatabu et al. T2* and proton density measurement of normal human lung parenchyma using submillisecond echo time gradient echo magnetic resonance imaging
Ulbrich et al. Whole‐body adipose tissue and lean muscle volumes and their distribution across gender and age: MR‐derived normative values in a normal‐weight Swiss population
Poonawalla et al. Adipose tissue MRI for quantitative measurement of central obesity
Schwartz et al. Multisite reliability and repeatability of an advanced brain MRI protocol
Silver et al. Comparison of gross body fat‐water magnetic resonance imaging at 3 Tesla to dual‐energy X‐ray absorptiometry in obese women
van Houdt et al. Performance of a fast and high‐resolution multi‐echo spin‐echo sequence for prostate T2 mapping across multiple systems
Kollmer et al. Magnetization transfer ratio in peripheral nerve tissue: does it depend on age or location?
EP3397979B1 (en) System and method for assessing tissue properties using chemical-shift-encoded magnetic resonance imaging
GR et al. Estimation of the macromolecular proton fraction and bound pool T2 in multiple sclerosis
Kirchgesner et al. Fat suppression at 2D MR imaging of the hands: Dixon method versus CHESS technique and STIR sequence
Tang et al. Cross-sectional and longitudinal evaluation of liver volume and total liver fat burden in adults with nonalcoholic steatohepatitis
JP7157420B2 (ja) 画像撮像装置、画像撮像方法、画像撮像プログラム、及び記憶媒体
Gerhalter et al. Quantitative 1H and 23Na muscle MRI in facioscapulohumeral muscular dystrophy patients
Schneider et al. MRI detects peripheral nerve and adjacent muscle pathology in non-systemic vasculitic neuropathy (NSVN)
Müller et al. Semi‐automated volumetry of MRI serves as a biomarker in neuromuscular patients
Saupe et al. Diffusion tensor imaging and fiber tractography of skeletal muscle: optimization of B value for imaging at 1.5 T
Lamminen et al. Magnetic resonance of diseased skeletal muscle: combined T 1 measurement and chemical shift imaging
Pridmore et al. Length‐dependent MRI of hereditary neuropathy with liability to pressure palsies
Chen et al. Multiparametric quantitative MRI of peripheral nerves in the leg: a reliability study
Lehmann et al. MRI assessment of changes in adipose tissue parameters after bariatric surgery
Wu et al. Assessment of aged mdx mice by electrical impedance myography and magnetic resonance imaging
Hoang-Dinh et al. Reproducibility of apparent diffusion coefficient measurement in normal prostate peripheral zone at 1.5 T MRI