ヘッドアンドネック領域での定量的感受性マッピングのための最適化された高度に再現可能なMRI獲得および処理パイプライン

目的：定量的感受性マッピング（QSM）は、酸素化を含む疾患関連の変化に敏感な新たな手法です。脳研究で広く使用されており、脳の外側に臨床応用が増加しています。ここでは、ヘッドアンドネック地域向けに最適化された最初のMRI取得プロトコルとQSMパイプラインと、健康なボランティアで実行される再現性分析を提示します。 方法：10人の被験者における最適化されたメソッドのセッション内とセッション間の再現性の両方を調査しました。また、ヘッドアンドネック領域の既存の方法よりも雑音にコントラストするコントラストに高いことがわかった2つのティコノフ正規化ベースの感受性計算技術を実装しました。再現性は、反復スキャンと対応する最小検出可能な効果サイズ（MDE）との間の感受性の違いの分布を計算することにより評価されました。 結果：深部脳領域は、首の領域よりもQSMの再現性が高かった。予想どおり、セッション内の再現性は一般に、セッション間の再現性よりも優れていました。バックグラウンドフィールド除去のために双極子フィールドへの投影を使用して計算された感受性マップは、頭と首の領域のラプラシアン境界値法を使用するよりも再現可能でした。不完全なセグメンテーションには、周囲の常磁性脂肪筋膜の一部が含まれており、正確な領域描写の重要性を強調しているため、小さな（短軸の直径<5 mm <5 mm）リンパ節が最低の再現性（MDE = 0.27 ppm）を持っていました。より大きなリンパ節（0.16 ppm）、顎下腺（0.10 ppm）、特に耳下腺（0.06 ppm）のMDEははるかに低く、脳領域のものに匹敵します。 結論：QSM向けに最適化された買収とパイプラインの高い再現性は、頭と首の地域での臨床研究を促進します。

PURPOSE: Quantitative Susceptibility Mapping (QSM) is an emerging technique sensitive to disease-related changes including oxygenation. It is extensively used in brain studies and has increasing clinical applications outside the brain. Here we present the first MRI acquisition protocol and QSM pipeline optimized for the head-and-neck region together with a repeatability analysis performed in healthy volunteers. METHODS: We investigated both the intrasession and the intersession repeatability of the optimized method in 10 subjects. We also implemented two, Tikhonov-regularisation-based susceptibility calculation techniques that were found to have higher contrast-to-noise than existing methods in the head-and-neck region. Repeatability was evaluated by calculating the distributions of susceptibility differences between repeated scans and the corresponding minimum detectable effect sizes (MDEs). RESULTS: Deep brain regions had higher QSM repeatability than neck regions. As expected, intrasession repeatability was generally better than intersession repeatability. Susceptibility maps calculated using projection onto dipole fields for background field removal were more repeatable than using the Laplacian boundary value method in the head-and-neck region. Small (short-axis diameter <5 mm) lymph nodes had the lowest repeatability (MDE = 0.27 ppm) as imperfect segmentation included some of the surrounding paramagnetic fatty fascia, highlighting the importance of accurate region delineation. MDEs in the larger lymph nodes (0.16 ppm), submandibular glands (0.10 ppm), and especially the parotid glands (0.06 ppm) were much lower, comparable to those of the brain regions. CONCLUSIONS: The high repeatability of the acquisition and pipeline optimized for QSM will facilitate clinical studies in the head-and-neck region.