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ここでは、脊椎、外傷性脳損傷 (TBI)、および水頭症の小児患者に対する迅速シーケンス磁気共鳴画像法 (RS-MRI) の使用を増やすためのプロトコルを提示し、普遍的な実装に対する制限と障壁を文書化します。
迅速かつ高速な磁気共鳴画像法(MRI)プロトコルは、電離放射線と鎮静を減らす優れた方法であるため、小児脳神経外科患者にますます人気が高まっています。その人気が高まっている一方で、臨床での使用に移行する際には、コスト、人員配置、モーションアーティファクトなど、克服すべきハードルがあります。この論文を通じて、迅速MRIが診断的精密検査の代替または補助剤となり得る臨床応用のためのプロトコルを開発しました。さらに、脊椎、TBI、および水頭症の病状に対するRS-MRIの使用に関する関連文献を概説し、それらの使用に移行する際の制限とロジスティックな障壁を拡大します。これにより、RS-MRIは、syrinxやhydrocephalusなどの脊椎の病状に対して診断的に使用できると結論付けています。さらに、TBI所見に対する感度の欠如により、ラピッドシーケンス磁気共鳴画像法(RS-MRI)は、外傷性脳損傷(TBI)の病状に対する他の高度なイメージングまたはコンピューター断層撮影(CT)の強力なアジュバントになります。
歴史的に、コンピューター断層撮影(CT)は、神経病理のスクリーニングとモニタリングのための多くのシナリオで第一選択の画像研究でした。小児患者集団では、複数の研究が放射線被ばくを減らすためにCTイメージングの減少を提唱しています。Kesslerらは、頭部CT(HCT)の実効放射線量は幼児に比例して高く、1回のHCTの生涯がん死亡リスクは0.07%になると述べている。白血病と脳悪性腫瘍は、放射線被曝の増加に関連する最も一般的な病状です1。
標準的なMRIは放射線を伴わないが、小児患者の運動アーチファクトを減らすために鎮静剤が必要な場合がある。鎮静を繰り返すと懸念が生じ、発達中の脳に神経毒性の影響を与える可能性があります1。Flickらは、2歳になる前に麻酔に繰り返しさらされると、学習障害の発症につながる可能性が高いことを示す大規模な一致したコホート研究を行いました2。
CTやMRIを行う際の放射線被ばくや鎮静剤への配慮から、臨床現場ではラピッドシーケンスMRI(RS-MRI)がますます使用されています。初期のRS-MRIは、水頭症の評価に使用されました。それ以来、スキャン時間が短いこと、電離放射線がないこと、リスク因子の低減に重要な鎮静剤などにより、RS-MRIの適応症がさらに増えてきました。このシステマティックレビューを通じて、RS-MRIを診断精密検査で代替またはアジュバントできる臨床応用と、実装の限界と障壁について議論することを目指しています。
このプロトコルは、ノースカロライナ大学の機関であるヒト研究倫理委員会のガイドラインに従っており、文献レビューに次ぐ形で作成され、実際のヒト被験者は必要としませんでした。ボランティアからの必要な許可と撮影のための許可が得られました。この研究で使用された代表的なRS-MRI画像は匿名化されています。
注:文献のレビューは、「迅速なMRI」や「速い脳」などのキーワードを使用して行われました。合計 15 の論文をレビューし、イメージングプロトコルを取得して組み合わせ、以下のプロトコルを作成しました。
1. 患者のポジショニング
2. 背骨の評価
3. 外傷性脳損傷の評価
4. 水頭症とシャントの評価
脊椎の評価
Ryan らは、小児患者の syrinx の評価における迅速な脊椎 MRI の実現可能性を判断するための前向き研究を実施しました。既知または疑われるsyrinxまたはChiari奇形を有する患者は、迅速脊椎MRI(HASTE)および標準的な非造影MRを受けました。画像は、以下の結果を測定した小児神経放射線科医によって盲目的にレビューされました:syrinxの有無、syrinx測定、クローヌスの位置、小脳扁桃異所性と程度、およびfilum検出。彼らは、サイズが2.3mmを超え、患者が1歳以上である場合、syrinx(感度87.8%、特異度94.7%)を特定しました。脊椎迅速MRIと標準的な脊椎画像法との間に臨床的に有意な差はなかった9。RS-MRIで同定された腰仙椎の一例を 図2に示します。
Gewirtz らは、脊椎迅速 MRI を受けた患者のレトロスペクティブ チャート レビューを実施しました。患者(n = 45)のスキャンをレビューし、X線写真レポートおよび臨床ノートと比較し、47スキャンを分析に含めました。スキャンの臨床適応には、syrinx(n = 30)および脊椎異形成症(n = 22)の評価が含まれていました。47回のスキャンはすべて解釈可能で使用可能でした(n = 8中程度のモーションアーティファクト)。その後の標準的なMRIフォローアップスキャン(n = 7)は1年以内に完了し、新たな異常は検出されませんでした10。
外傷性脳損傷の評価
Lindberg らは、以前に頭部 CT を受けた <6 歳の子供を対象に RS-MRI を試みた前向きコホート研究を実施しました。主要アウトカムは、実現可能性と精度であった。実現可能性は、RS-MRI完了率と画像時間によって測定されました。精度はCTに対して測定され、頭蓋骨骨折、頭蓋内出血、および実質損傷を特定するRS-MRIの能力によって評価されました。合計 223 回の RS-MRI が実施され、イメージング時間の中央値は 365 秒でした。CTでTBIと同定された患者111人のうち、RS-MRIはこれらのうち103人を検出しました(感度92.8%、95%信頼区間86.3-96.3)。RS-MRIは、6つの孤立した頭蓋骨骨折と2つのくも膜下出血を検出できませんでした。これらの知見から、RS-MRIは臨床的に安定している患者においてCTと比較して実現可能かつ正確であると結論付けられました5。
Kessler らは、小児頭部外傷の設定における RS-MRI の使用に関する系統的レビューを実施しました。合計13の論文が特定され、レビューされました。上記のLindbergの論文に加えて、彼らは、マルチシークエンスMRIのレトロスペクティブ研究とプロスペクティブ研究を組み合わせたKralikら、Missiosら、およびSheridanらをレビューしました。これらの4つの研究は、RS-MRIは同時画像診断法なしで使用できると結論付けました。RS-MRIとトライプラナーT2強調イメージングのみを利用した追加の研究がレビューされ、同時HCTまたは標準的な脳MRIと比較されました。RS-MRIの感度と特異度は、IPHの検出で100%と97%、軸外出血で86%と96%、SAHで10%と100%、IVHで50%と100%、頭蓋骨骨折でそれぞれ47%と97%でした。さらに、Ryan et al. は、頭蓋骨骨折に対する RS-MRI の感度の低下について議論し、41 の骨折のうち 11 しか検出されなかったことに注目しました。T2 配列の利用をレビューした論文では、HCT と同時に使用すると、すべての病状にわたって TBI 病理に対する感受性が増加すると結論付けたに過ぎません。RS-MRIによる頭蓋骨骨折の検出不良に対処するために、Dremmenらの論文がレビューされ、T1強調イメージングへの新しい黒骨配列が含まれ、RS-MRIは検出された頭蓋骨骨折に対して66.7%の感度と特異度を有することが決定されました。これらの頭蓋骨骨折のうち、2 つの偽陰性と 2 つの偽陽性がありました。偽陽性は後に縫合糸であることが指摘され、これらの所見によって最も影響を受けた患者集団は2歳未満の子供でした。最後に、RS-MRI単独を標準画像検査(HCT/標準脳MRI)を受けた一致したコホートと比較した論文の集合体をレビューした。Cohenらは、HCT群でより多くのX線写真による異常が認められ、それらの患者は平均してより高いレベルのケアでトリアージされたことを明らかにした。この系統的レビューから、Kessler らは、RS-MRI は HCT や標準 MRI と比較した場合に有望な選択肢であるが、外傷性の病理に対する感度が低い可能性があり、臨床および施設の文脈で適切な画像診断法を選択すべきであると結論付けました1.
Ryanらは、頭蓋内出血を検出するRS-MRI T2配列の能力を調べました。CTで急性頭蓋内出血で小児病院を受診した患者は、48時間後にフォローアップRS-MRIを受け、2つの画像診断法が比較されました。RS-MRIは、以前のCTがない場合に硬膜下出血および硬膜外出血を検出するための感度が中程度でした。感度は61%〜74%の範囲でしたが、以前のCTのレビューにより80%〜86%に増加しました。標準的なT2配列にGRE配列を追加すると、くも膜下出血の検出感度が10%〜25%から71%〜93%に向上しました。Ryan et al. は、GRE を使用した RS-MRI は、以前の CT が利用可能であり、初期評価で CT を置き換えるには不十分である場合に、頭蓋内出血の検出に最も感度が高いことを含めました6。RS-MRIからのT2ヘイストは、右脳凸に沿った右軸外出血を示しています 図 3。
水頭症とシャントの評価
O'Neillらが実施したレトロスペクティブカルテレビューには、RS-MRIを受けた患者が含まれ、それを以前のHCTと比較しました。年齢の中央値は1.3歳でした。患者は平均2.38回のRS-MRIと10.1回のHCTを受けました。すべてのRS-MRIは、放射線科医と盲検化された脳神経外科医によってレビューされ、画質とカテーテルの視覚化が評価されました。副次的アウトカムは、運動アーチファクトの量と心室の大きさであった。放射線科医は、RS-MRIの51.2%が優れた画像品質を持っていると評価したのに対し、脳神経外科医は76.5%と評価しました。さらに、放射線科医(24.4%)と脳神経外科医(42.9%)によるカテーテルの可視化には差があり、可視化は小さな脳室の設定で最も問題となっていました。軸性 RS-MRI は、潜在的な弁不全のリスクを伴う心室の解剖学的構造の良好な視覚化を提供すると結論付けられました11。この例は、シャントカテーテルの矢状図(図4A)と脳室肥大を示す軸方向図(図4B)を示す図4に見ることができます。
Yue らは、救急外来を受診した小児患者のシャント機能不全の評価において、RS MRI と非造影 CT を比較するために 2 施設のレトロスペクティブ チャート レビューを実施しました。解析には997回のスキャンが使用されました(RS-MRI= 724、CT=273)。合計 235 回のシャント修正が行われました (RS-MRI= 188、CT= 47)。RS-MRI群におけるシャント機能不全の検出感度は58.5%(95%CI 51.1%-65.6%)であり、特異度は93.3%(95%CI 90.8%-95.3%)であった。CT群では、シャント機能不全の検出感度は53.2%(95%CI 38.1%-67.9%)、特異度は95.6%(95%CI 92%-97.9%)であった。感度(p=0.51)と特異度(p=0.23)との間に統計学的に有意な差はなかったことがわかった12。
Boyle et al. シャント機能不全を診断するための迅速頭蓋 MRI と CT の間の診断精度を決定するために、シャント機能不全に関する懸念を持ってボストンの小児救急を受診した小児患者の単一施設レトロスペクティブ チャート レビューを実施しました。シャントの機能不全は、最初の ED 評価から 72 時間以内の機械的なシャント フローの変化による外科的介入の必要性として定義されました。シャント機能不全を診断するための迅速頭蓋CTに対する精度の非劣性試験は、非劣性マージンが10%であった一次分析として使用されました。合計698人のED訪問が分析に含まれ(286人の患者間)、そのうち患者は迅速頭蓋MRIスキャン(n = 362)とCTスキャン(n = 336)を受けました。ED訪問(n = 140)はシャント修正をもたらしました。RS-MRIの精度は、心室シャント機能不全を診断するためのCTスキャンの精度と同様でした(81.8%MRI対82.4%CT)、研究期間中、RS-MRIの使用が増加しました。脳神経外科の出席と神経画像診断法は正の相関がありました(χ2 = 93.9、 P < .001)13。
Boyle と Nigrovic は、緊急事態における小児患者のシャント機能不全の診断に使用されるさまざまな神経画像診断法を比較するために文献をレビューしました。文献のレビューでは、迅速頭蓋 MRI は、子供のシャント修正を診断する際の CT と比較して、代替の非劣性モダリティであると結論付けています14.表2は、代表的な結果とその結論1,5,6,9,10,11,12,13,14の要約を示しています。
図1:頭蓋骨骨折を評価するための頭部CT。 この画像は、ゴールドスタンダードの頭部CTを示しており、0.40cmの左頭頂骨折が見られます。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図2:syrinxを示すT2脊椎イメージング。 画像は、RS-MRIによって識別された腰仙椎を示しています。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図3:RS-MRIからのTBI所見。 画像は、RS-MRIからのT2 Hasteで、右脳凸に沿った右軸外出血を示しています。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図4:シャント評価と脳室拡大のためのRS-MRI T2 HASTE. (A)シャントカテーテルの矢状図を示すT2 HASTEシーケンス。(B)脳室肥大を示す軸方向T2ヘイスト画像。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
表1:CNS病理に対するRS-MRI配列の要約。 この表は、上記の組み合わせプロトコルから推奨される MRI シーケンスの概要を示しています。BB=黒骨 この表をダウンロードするには、ここをクリックしてください。
表2:代表的な結果の概要。 この表は、試験タイプ、比較配列、感度と特異度、および結論を示す代表的な結果の要約を示しています。 この表をダウンロードするには、ここをクリックしてください。
RS-MRIは、小児患者における代替の画像診断ツールを提供します。RS-MRIは、T2重み付けシーケンスを使用して頭蓋および脊椎の病状を視覚化し、従来のニューロイメージングモダリティよりもスキャン時間を短縮します。
文献レビューと観察を通じて、RS-MRIの使用プロトコルを開発しました。脊椎の病状の診断に最も関連性のある配列は、T2 HASTEおよびSTIRであることがわかりました。さらに、T2 GREとHASTEは、外傷性の病理を特定する可能性が最も高いでした。最後に、T2 HASTEは水頭症の心室評価に最高の画質を提供し、TurboFLASH T1強調画像はカテーテルの視覚化により適しています。T2 HASTE配列は、上記のすべての病状を診断するために重要でした。電離放射線と鎮静曝露の減少はRS-MRIの大きな利点ですが、より活動的な患者は鎮静を必要とする場合があり、これらの利点の一部が減少します。このプロトコルでは、活動的な患者の運動アーチファクトを減らすためのさまざまな鎮静技術について説明します。さらに、RS-MRIの使用を従来の画像診断法と比較したところ、RS-MRIはシャント機能不全、syrinx、および軸外出血の診断において従来の画像診断法と同等であることがわかりました。同等ではありますが、臨床的およびロジスティックな制限により、RS-MRIの実装が妨げられます。
このセクターのほとんどの研究は、遡及的なチャートレビューを通じて行われます。レトロスペクティブ・チャート・レビューは、再現率、誤分類、サンプリング・バイアスなどのバイアスにかかりがちです。データはレトロスペクティブ・チャート・レビューを通じて得られたため、アウトカムの評価は、医療提供者による文書化、画像の解釈、および査読者の臨床意見に依存していた。このバイアスを減らすための努力が払われていますが、レトロスペクティブカルテレビューの結果は研究対象の集団に特有であり、臨床的に遭遇した患者に一般化できない場合があります。
O'Neillらは、RS-MRIの臨床実施に対する潜在的な障壁としてコストについて議論しました。彼らは、RS-MRIの技術費と専門家費用がそれぞれ1800ドルと170ドルであり、頭部CTの費用が1200ドルと123ドルであると議論し、RS-MRIはイメージングセッションごとに647ドル高くなると結論付けました9。費用は施設によって異なりますが、RS-MRIのコストの増加は、リソースのある施設での使用を不釣り合いに支持する可能性があり、医療格差をさらに拡大します。
上記の段落では、RS-MRIは専門家の料金が高いことが指摘されています。これは、特に小児集団内でRS-MRIを実施するために必要なトレーニングの増加に次ぐものです。近年の人員不足の危機により、病院はRS-MRIを投与するための適切な人員配置と個人訓練のための設備が整っていない可能性があります。さらに、RS-MRIには標準化されたプロトコルがないため、新規または経験の浅い放射線技師のトレーニングにさらなる障壁が生じています。
Yue らは、RS-MRI の取得時間の増加について議論し、RS-MRI の推定イメージング時間 3 分に対して、非造影脳 CT の推定イメージング時間は 5 〜 10 秒であることに注意してください。RS-MRI検査時間は、軸方向、矢状、および冠状イメージング平面13を使用して、平面あたり45秒と推定される。取得時間は変動し、遅延は多因子である可能性がありますが、取得時間の増加は血行動態が不安定な患者にリスクをもたらす可能性があります。.
RS-MRIの既知の結果は、モーションアーチファクトであり、その結果、画像の品質が悪くなり、決定的な解釈ができなくなります。モーションアーチファクトに続発する画像品質の低下は、フォローアップのCTまたはMRIが必要になる場合があります。これにより、診断の精密検査が長引く可能性があり、小児患者の放射線と鎮静剤への曝露が増加し、RS-MRIの提案された利点が打ち消されます。Integrated Parallel Acquisition Techniques(iPAT)やその他の補償技術は、モーションアーチファクトとイメージング視覚化を改善するために開発されていますが、これはまだその臨床使用の制限と見なされる可能性があります。
特に外傷の場合、RS-MRI は構造的および移動性異常を見逃す可能性があり、臨床的に重要ではありませんが、外傷の精密検査と慢性性の判断に必要になる場合があります。さらに、RS-MRIは頭蓋骨骨折の検出に対する感度と特異性が低いです。感度を高めるために RS-MRI に黒骨配列が追加されていますが、HCT と比較すると、黒骨には顕著な偽陰性と偽陽性があります 1,7。これらの不正確さは、プロバイダーの臨床評価を歪める可能性があります。
私たちは、文献レビューと観察を通じて開発された脊椎、TBI、および水頭症の評価にRS-MRIを使用するためのプロトコルを強調し、T2 HASTEがすべての病状に対して最も敏感であると結論付けています。RS-MRIは、小児患者の放射線被ばくと鎮静の減少という追加の利点を提供しますが、臨床現場でのRS-MRIの完全な移行には実際的な制限と障壁があります。
著者は開示していません。
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