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Multiparametric qMTI Assessment and Monitoring of Normal Appearing White Matter and Classified T1 Hypointense Lesions in Relapsing-Remitting Multiple Sclerosis - 26/05/20

Doi : 10.1016/j.irbm.2020.01.004 
M. Fooladi a , N. Riyahi Alam a, , H. Sharini d , K. Firouznia b , M. Shakiba b , M.H. Harirchian c
a Medical Physics and Biomedical Engineering Department, School of Medicine, Tehran University of Medical Sciences (TUMS), Keshavaz Blvd, 16 Azar St., Tehran 14145, Iran 
b Advanced Diagnostic and Interventional Radiology Research Center (ADIR), Tehran University of Medical Sciences, Tehran, Iran 
c Iranian Center for Neurological Research, Tehran University of Medical Sciences, Tehran, Iran 
d Department of Biomedical Engineering, Faculty of Medicine, Kermanshah University of Medical Sciences (KUMS), Kermanshah, Iran 

Corresponding author.

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Graphical abstract

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Highlights

Importance of complementary qMTI parameters in diagnosis of RRMS patients.
Statistically significance of qMTI parameters in MS pathologies and white matter.
Quantitative MTI provides more information on myelin damage in MS lesions and NAWM.
qMTI evaluates the efficacy of therapeutic agent by following changes in parameters.

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Abstract

Background

Quantitative magnetization transfer imaging (qMTI)1

  qMTI: Quantitative Magnetization Transfer Imaging.
is an efficient technique that is sensitive to the density of the macromolecular protons which are found mainly in white matter myelin.

Objective

The aim of this study is to investigate the statistical significance of complementary qMTI parameters including magnetization transfer rate (Ksat)2

  Ksat: Magnetization Transfer Rate.
and longitudinal relaxation time under MT saturation pulse (T1sat)3 compared to magnetization transfer ratio (MTR)4 and longitudinal relaxation time (T1)5 in relapsing remitting multiple sclerosis (RRMS)6 patients.

Methods

In this study, conventional MRI protocols as well as MT-3DSPGR imaging were performed on twelve clinically definite RRMS patients and twelve age-matched controls. Two general methodologies were utilized for qMTI calculations, including global volumetric measurement of MTI-T1 parameters using a pixel-based analysis method throughout the brain white matter and the regional assessments within classified MS lesions with respect to their hypointensities on T1-weighted scans. MTI-T1 parameters of segmented lesions and normal appearing white matter (NAWM)7

  NAWM: Normal Appearing White Matter.
in RRMS patients were evaluated in comparison with normal white matter (NWM)8 of control subjects.

Results

Significant reductions of MTR and Ksat values in isointense ( ), mild ( ) and severe hypointense lesions in comparison with NAWM on T1-weighted scans, were associated with considerable increases in both tissue relaxation times with and without MT pulse, T1sat ( ) and T1 ( ) respectively. Similar significant changes of quantitative MT imaging parameters and T1 values were also seen in non-lesion areas of NAWM in MS patients compared to those of NWM in healthy volunteers.

Conclusion

Complementary qMT imaging parameter contributes to the magnetization transfer phenomenon including Ksat and T1sat can provide more reliable information about the magnitudes and mechanisms of myelin destruction in multiple sclerosis compared to the conventional MTR and T1 relaxation time values.

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Keywords : Quantitative magnetization transfer imaging, Magnetization transfer rate, Longitudinal relaxation time, Relapsing-remitting multiple sclerosis, Normal appearing white matter, Lesion


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Vol 41 - N° 3

P. 151-160 - juin 2020 Retour au numéro
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