[論文レビュー] Recommended Implementation of Quantitative Susceptibility Mapping for Clinical Research in The Brain: A Consensus of the ISMRM Electro-Magnetic Tissue Properties Study Group

Berkin Bilgic̦, Mauro Costagli+16 more|arXiv (Cornell University)|Jul 5, 2023

Advanced MRI Techniques and Applications被引用数 15

ひとこと要約

この論文は、脳の臨床研究における定量的磁化感受度マッピング（QSM）の実装に対するコンセンサスベースの推奨を提供し、取得、処理、分析、報告を網羅して、調和を促進します。

ABSTRACT

This article provides recommendations for implementing quantitative susceptibility mapping (QSM) for clinical brain research. It is a consensus of the ISMRM Electro-Magnetic Tissue Properties Study Group. While QSM technical development continues to advance rapidly, the current QSM methods have been demonstrated to be repeatable and reproducible for generating quantitative tissue magnetic susceptibility maps in the brain. However, the many QSM approaches available give rise to the need in the neuroimaging community for guidelines on implementation. This article describes relevant considerations and provides specific implementation recommendations for all steps in QSM data acquisition, processing, analysis, and presentation in scientific publications. We recommend that data be acquired using a monopolar 3D multi-echo GRE sequence, that phase images be saved and exported in DICOM format and unwrapped using an exact unwrapping approach. Multi-echo images should be combined before background removal, and a brain mask created using a brain extraction tool with the incorporation of phase-quality-based masking. Background fields should be removed within the brain mask using a technique based on SHARP or PDF, and the optimization approach to dipole inversion should be employed with a sparsity-based regularization. Susceptibility values should be measured relative to a specified reference, including the common reference region of whole brain as a region of interest in the analysis, and QSM results should be reported with - as a minimum - the acquisition and processing specifications listed in the last section of the article. These recommendations should facilitate clinical QSM research and lead to increased harmonization in data acquisition, analysis, and reporting.

研究の動機と目的

• 急速な方法論の進展の中で、脳研究におけるQSM手法の標準化を促進する。
• QSMのデータ取得、処理、分析の実践的で段階的なガイドラインを提供する。
• 研究間の比較可能性を確保するために、科学論文におけるQSM結果の一貫した報告を保証する。

提案手法

• モノポーラ3DマルチエコGRE取得を推奨する。
• 位相画像をDICOMで保存し、厳密な位相アンラッピングを適用することを助言する。
• 背景除去前にマルチエコ画像を結合し、位相品質を考慮した脳マスクを作成することを提案する。
• SHARPまたはPDFベースの方法を用いて脳マスク内で背景場除去を行うことを支持する。
• スパース性に基づく正則化を用いたディポール反転を推奨する。
• 指定された参照に対する感受度値の報告を助言する。参照ROIとして全脳を含めることを含む。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 研究間でQSM脳測定のばらつきを最小限にする取得と処理の選択は何か？
• RQ2 QSM結果をどのように参照し報告すれば研究間比較を可能にするか？
• RQ3 どの背景除去とディポール反転戦略が反復可能で再現性のある脳感受性マップを生むか？
• RQ4 QSM結果の公表に含むべき最低限の報告基準は何か？

主な発見

• 適切な手法を用いれば、QSM技術は反復性・再現性のある脳感受性マップを生成できる。
• 標準化されたパイプラインは、研究間でデータ取得・処理・報告を調和させることができる。
• 推奨事項は、臨床QSM研究を促進するために、データ取得から科学論文での提示までのすべてのステップをカバーしている。