脳脊髄液中の動的感受性コントラスト変化の高速全脳MRイメージング（cDSC MRI）

Fast whole brain MR imaging of dynamic susceptibility contrast changes in the cerebrospinal fluid (cDSC MRI).

• Di Cao
• Ningdong Kang
• Jay J Pillai
• Xinyuan Miao
• Adrian Paez
• Xiang Xu
• Jiadi Xu
• Xu Li
• Qin Qin
• Peter C M Van Zijl
• Peter Barker
• Jun Hua

抄録

目的:

脳脊髄液（CSF）の循環は脳生理学の多くの側面と密接に関連している。ガドリニウム（Gd）ベースの造影剤を静脈内投与した場合、硬膜血管に血液脳関門がないことが主な原因で、頭蓋内の特定の場所では、しばしば造影前後のMR信号の変化がCSFで観察されることがある。本研究では、Gd投与後のCSFにおけるダイナミックな信号変化をサブミリ波の空間分解能、10秒未満の時間分解能、全脳カバレッジで検出できるMRIシーケンスを開発し、システム的に最適化することを目的としています。

PURPOSE: The circulation of cerebrospinal fluid (CSF) is closely associated with many aspects of brain physiology. When gadolinium(Gd)-based contrast is administered intravenously, pre- and post-contrast MR signal changes can often be observed in the CSF at certain locations within the intra-cranial space, mainly due to the lack of a blood-brain barrier in the dural blood vessels. This study aims to develop and systemically optimize MRI sequences that can detect dynamic signal changes in the CSF after Gd administration with a sub-millimeter spatial resolution, a temporal resolution of <10 s, and whole brain coverage.

方法:

ブロッホシミュレーションは、Gd注入前後の最大CSFコントラストのための最適なイメージングパラメータを決定するために実行された。シミュレーションはファントムスキャンで検証した。最適化されたターボスピンエコー（TSE）シーケンスは、3Tおよび7Tで健康なボランティアで実行されました。

METHODS: Bloch simulations were performed to determine optimal imaging parameters for maximum CSF contrast before and after Gd injection. Simulations were validated with phantom scans. An optimized turbo-spin-echo (TSE) sequence was performed on healthy volunteers on 3T and 7T.

結果:

シミュレーション結果はファントムスキャンとよく一致した。ヒトのスキャンでは、以前の研究で脳リンパ管が確認されているいくつかの場所で、CSF中のGd注入後の動的な信号変化が検出された。これらの部位のCSF中のGd濃度は約0.2mmol/Lと推定された。

RESULTS: Simulation results agreed well with phantom scans. In human scans, dynamic signal changes after Gd injection in the CSF were detected at several locations where cerebral lymphatic vessels were identified in previous studies. The concentration of Gd in CSF in these regions was estimated to be approximately 0.2 mmol/L.

結論:

このようなGdのCSF中の分布によって誘導される動的な信号変化は、最適化されたTSEシーケンスを用いて健康なヒトにおいて検出することが可能である。提案する方法論は、CSF循環に関する特定の理論に依存するものではありません。本研究では、脳脊髄液循環や脳リンパ管の研究に役立つことを期待しています。

CONCLUSION: Dynamic signal changes induced by the distribution of Gd in the CSF can be detected in healthy human subjects with an optimized TSE sequence. The proposed methodology does not rely on any particular theory on CSF circulation. We expect it to be useful for studies on CSF circulation and cerebral lymphatic vessels in the brain.

© 2020 International Society for Magnetic Resonance in Medicine.