Ultrahigh-field MRI: where it really makes a difference.

BACKGROUND

Currently, two major magnetic resonance (MR) vendors provide commercial 7‑T scanners that are approved by the Food and Drug Administration (FDA) for clinical application. There is growing interest in ultrahigh-field MRI because of the improved clinical results in terms of morphological detail, as well as functional and metabolic imaging capabilities.

MATERIALS AND METHODS

The 7‑T systems benefit from a higher signal-to-noise ratio, which scales supralinearly with field strength, a supralinear increase in the blood oxygenation level dependent (BOLD) contrast for functional MRI and susceptibility weighted imaging (SWI), and the chemical shift increases linearly with field strength with consequently higher spectral resolution.

RESULTS

In multiple sclerosis (MS), 7‑T imaging enables visualization of cortical lesions, the central vein sign, and paramagnetic rim lesions, which may be beneficial for the differential diagnosis between MS and other neuroinflammatory diseases in challenging and inconclusive clinical presentations and are seen as promising biomarkers for prognosis and treatment monitoring. The recent development of high-resolution proton MR spectroscopic imaging in clinically reasonable scan times has provided new insights into tumor metabolism and tumor grading as well as into early metabolic changes that may precede inflammatory processes in MS. This technique also improves the detection of epileptogenic foci in the brain. Multi-nuclear clinical applications, such as sodium imaging, have shown great potential for the evaluation of repair tissue quality after cartilage transplantation and in the monitoring of newly developed cartilage regenerative drugs for osteoarthritis.

CONCLUSION

For special clinical applications, such as SWI in MS, MR spectroscopic imaging in tumors, MS and epilepsy, and sodium imaging in cartilage repair, 7T may become a new standard.

ZUSAMMENFASSUNG

HINTERGRUND: Derzeit bieten 2 Hersteller von Geräten für die Magnetresonanztomographie (MRT) kommerzielle 7‑T-MRT-Geräte mit Zulassung der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) für die klinische Anwendung an. Es besteht ein zunehmendes Interesse an Ultrahochfeld-MRT sowohl aufgrund verbesserter klinischer Ergebnisse bei morphologischen Details als auch bei den funktionellen und metabolischen bildgebenden Möglichkeiten.

MATERIAL UND METHODEN

Vorteile der 7‑T-Technik sind ein höheres Signal-zu-Rausch-Verhältnis, das von 3 T auf 7 T sogar supralinear zunimmt, eine ebenfalls supralineare Zunahme des Blood-Oxygenation-Level-Dependent(BOLD)-Kontrasts für funktionelle MRT und die suszeptibilitätsgewichtete Bildgebung sowie die lineare Zunahme des Chemical Shift mit konsekutiv höherer spektraler Auflösung.

ERGEBNISSE

Bei multipler Sklerose (MS) ermöglicht die 7‑T-Technik die Visualisierung von kortikalen Läsionen, das zentrale Venenzeichen und den Nachweis von paramagnetischen Randsaumläsionen, die für die Differenzialdiagnose zwischen MS und anderen neuroinflammatorischen Erkrankungen bei schwierigen, unklaren klinischen Symptomen von Vorteil sein können sowie als vielversprechende Biomarker für Prognose- und Therapiemonitoring gesehen werden. Die kürzlich entwickelte hochauflösende Protonen-MR-Spektroskopie in klinisch noch vertretbaren Untersuchungszeiten liefert neue Einsichten in den Tumorstoffwechsel und das Grading von Tumoren, in frühe metabolische Veränderungen, die entzündlichen Prozessen bei MS vorausgehen können, und verbessert den Nachweis von epileptogenen Herden im Gehirn. Klinische Multi-Kern-Anwendungen, wie beispielsweise die Natriumbildgebung, weisen ein hohes Potenzial für die Evaluation der Qualität des Ersatzgewebes nach Knorpeltransplantationen und im Monitoring von neu entwickelten knorpelregenerativen Medikamenten zur Behandlung der Gelenkarthrose auf.

SCHLUSSFOLGERUNG

Für besondere klinische Anwendungen wie z. B. SWI bei MS, MR-spektroskopische Bildgebung beim Hirntumorgrading und Monitoring unter Therapie oder beim Nachweis von epileptischen Foci, und der Anwendung von Multikern-MR wie die Natriumbildgebung zur Qualitätsbeurteilung von Knorpelersatztherapien, hat 7T das Potenzial ein neuer bildgebender Standard zu werden.

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