3次元エコープレーナーイメージングからの2分間の定量的帯磁率マッピング。脳微小血症患者における精度、信頼性、検出性能

Two-Minute Quantitative Susceptibility Mapping From Three-Dimensional Echo-Planar Imaging: Accuracy, Reliability, and Detection Performance in Patients With Cerebral Microbleeds.

• Krishna Pandu Wicaksono
• Yasutaka Fushimi
• Satoshi Nakajima
• Yusuke Yokota
• Sonoko Oshima
• Sayo Otani
• Azusa Sakurama
• Atsushi Shima
• Nobukatsu Sawamoto
• Tomohisa Okada
• Yuji Nakamoto

抄録

目的:

本研究の目的は、3次元エコープラナーイメージング（3D-EPI）からの2分間定量的感受性マッピング（QSM）の精度、信頼性、および脳微小血栓（CMB）検出性能を評価することであった。

OBJECTIVES: The aim of this study was to assess the accuracy, reliability, and cerebral microbleed (CMB) detection performance of 2-minute quantitative susceptibility mapping (QSM) from 3-dimensional echo-planar imaging (3D-EPI).

材料と方法:

ガドリニウムファントム試験は、2台の3T磁気共鳴（MR）スキャナーで3D-EPI、シングルエコー時間（TE）、マルチTEグラジエントリコールエコー（GRE）シーケンスを用いて実施し、測定された感受性値と理論的な感受性値の間の精度を評価した。機関審査委員会はこの前向き研究を承認し、2018年4月から2019年10月までの間に40名の健康なボランティアが書面による同意を得て登録された。各々が1台の3T MRスキャナーで3D-EPI、シングルTE、マルチTEのGREシーケンスを連続して受け、3D-EPI QSMの信頼性を評価するためにQSMを算出した。クラス内相関係数（ICC）、線形回帰、Bland-Altmanプロットを算出した。3D-EPIとGRE QSMの両方を受けたCMB患者をレトロスペクティブに登録した。2人の放射線科医が独立して画像を評価し、CMB検出性能を比較するためにコーエンκ係数を算出した。

MATERIALS AND METHODS: Gadolinium phantom study was conducted using 3D-EPI, single-echo time (TE), and multi-TE gradient-recalled echo (GRE) sequences on two 3-T magnetic resonance (MR) scanners to assess the accuracy between measured and theoretical susceptibility values. The institutional review board approved this prospective study, and 40 healthy volunteers were enrolled with written consent between April 2018 and October 2019. Each underwent 3D-EPI, single-TE, and multi-TE GRE sequences consecutively on one 3-T MR scanner, and QSMs were calculated to assess the reliability of 3D-EPI QSM. Intraclass correlation coefficient (ICC), linear regression, and Bland-Altman plots were calculated. Patients with CMB who underwent both 3D-EPI and GRE QSM scans were retrospectively enrolled. Two radiologists evaluated images independently, and Cohen κ coefficients were calculated to compare CMB detection performance.

結果:

ファントム研究では、両方のMRスキャナーで3D-EPI QSMの優れた妥当性が示されました。Skyra、R = 0.996、P < 0.001、ICC = 0.997、平均差-2 ppb (95%信頼区間[CI]、-45～40 ppb)、Prisma、R = 0.992、P < 0.001、ICC = 0.988、平均差-15 ppb (95% CI、-67～97 ppb)。健康なボランティア40名（59±13歳、女性25名）を対象としたヒト研究では、3D-EPI QSMを用いて、シングル-TEおよびマルチ-TE GREの両方で優れた信頼性を示した（R = 0.981、P < 0.001、ICC = 0.988；R = 0.981。983, P < 0.001, ICC = 0.990）、シングル-TE GREでは4ppb（95% CI, -15～23ppb）、マルチ-TE GREでは3ppb（95% CI, -15～20ppb）のBland-Altman平均差によって支持されています。38人の患者（51±20歳、女性20人）からのCMB検出性能評価では、3D-EPIとGRE QSMは両評価者ともほぼ完全に一致していた（κ＝0.923と0.942、P＜0.001）。

RESULTS: Phantom study showed excellent validity of 3D-EPI QSM on both MR scanners: Skyra, R = 0.996, P < 0.001, ICC = 0.997, mean difference, -2 ppb (95% confidence interval [CI], -45 to 40 ppb); Prisma, R = 0.992, P < 0.001, ICC = 0.988, mean difference, 15 ppb (95% CI, -67 to 97 ppb). A human study of 40 healthy volunteers (59 ± 13 years, 25 women) showed excellent reliability with 3D-EPI QSM for both single-TE and multi-TE GRE (R = 0.981, P < 0.001, ICC = 0.988; R = 0.983, P < 0.001, ICC = 0.990, respectively), supported by a Bland-Altman mean difference of 4 ppb (95% CI, -15 to 23 ppb) for single-TE GRE and 3 ppb (95% CI, -15 to 20 ppb) for multi-TE GRE. The CMB detection performance evaluation from 38 patients (51 ± 20 years, 20 women) showed almost perfect agreement between 3D-EPI and GRE QSM for both raters (κ = 0.923 and 0.942, P < 0.001).

結論:

3D-EPIによるより高速なQSMは、優れた精度、信頼性、CMB検出性能を実証した。

CONCLUSIONS: Faster QSM from 3D-EPI demonstrated excellent accuracy, reliability, and CMB detection performance.