3-T Multisequence MR Neuroimaging

この問題のSalviとSheppardによる編集も参照してください。

はじめに

磁気共鳴（MR）イメージングにおける音響ノイズは、画像化された人にとって懸念の十分に認識された問題であり（1）、ノイズ誘発性難聴も公衆衛生上の関心事である（2,3）。 (4)3-T MRシステムの音圧レベル(SPL)のピーク値は130.7dBAに達することが報告されました。 ノイズによる難聴を防ぐために、MR画像ガイドラインでは、画像化された患者の音響ノイズを減衰させるための保護装置（例、耳栓および耳マフ）の使用を提案している（5-7）。 聴覚保護の使用にもかかわらず、Radomskijら（8）は、20分のMR検査を受けた患者で蝸牛機能の変化を発見した。 しかし，ＭＲイメージングを受けた後に聴力しきい値シフトを経験したかどうかは不明である。 別の報告（9）は、患者が聴覚保護として耳栓を用いた41分の3-T MR検査の後に一時的な聴覚閾値シフトを経験したことを示した。 しかし、提供された不完全な病歴と個人差は、聴覚閾値に対するMRイメージング音響ノイズの実際の影響の評価を混乱させる可能性があります。 最近では、複数の神経イメージング配列からなるMR脳検査は、やや一般的になった（10）。 聴覚保護の使用にもかかわらず、日常的に臨床研究に参加する健康なボランティアは、潜在的に恒久的な聴覚閾値シフト（原因となる、難聴のリスクが高 このようなリスクを調査するために、我々は3-TマルチシーケンスMRニューロイメージング中に音響ノイズへの単一の51分の暴露は、耳栓と聴覚保護としてスポンジマットを持つ健康な成人の聴覚閾値に影響を与える可能性があるかどうかを決定するために健康な若い成人の前向き、縦断的研究を実施した。

材料と方法

西安交通大学の最初の附属病院の機関審査委員会は、この前向き研究を承認しました。 すべての参加者から書面によるインフォームドコンセントが得られました。

参加者

2016年1月から2016年3月の間に、29人の健康な若年成人（男性12人、女性17人、年齢範囲、18-30歳）が診断放射線科（西安交通大学第一付属病院）にボラ 合計で、26の適格な参加者が包含および除外基準に従って含まれていました。

-自動聴覚脳幹応答（ABR）（12）を使用して聴覚テストに合格したすべての参加者が含まれていました。 通過した人のために、ABR波I–III、I–V、および耳間波V潜時差の間隔は、それぞれ1.23–2.85ミリ秒、3.42–4.56ミリ秒、および-0.59-0.42ミリ秒の範囲内であった。 患者は80dBA SPL（3）を超える音響ノイズレベルにさらされていませんでした。 また，各参加者の外耳道が閉塞していないことを確認するために耳鏡検査を行った。

-除外された参加者は、難聴の家族歴、耳感染症の病歴、耳毒性薬物または物質（例えば、アミノグリコシドまたはシスプラチン）（13）、および喫煙（>毎日20本のタバコ）（14）など、聴力損失のリスクを有する参加者であった。 不完全なMR検査または自動ABRテストの参加者も除外されました。

MR検査

mr検査は、八チャンネルヘッドコイルを備えた3-T全身イメージャ（Signa HDxt;GE Medical Systems,Milwaukee,Wis）で行われました。 研究に参加している若い成人は、MR試験の24時間前に音楽を聴くことを控えるように指示されました（15）。 発泡耳栓（3M1100;3M中国、上海、中国）は、参加者の外耳道に固定され、スポンジマットは、頭の動きを控えるために頭とコイルの間の隙間に詰め込まれた。 耳栓とスポンジマットは、聴覚保護（1）のための空気および骨伝導音響ノイズを低減するために使用されました。

参加者は、MR試験における聴覚保護の3年の経験を持つ技術者によって最初に訓練されました。 耳栓を装着する手順は、まず、きれいな手を使って直径できるだけ小さく折り目のない円筒形に耳栓を圧搾し、次に頭の上に達して耳介を引っ張って外耳道を開き、耳を開いたまま耳栓を外耳道に素早く押し込んだものであった。 特に、耳栓の少なくとも半分から四分の三は外耳道の内側に配置する必要があります。 スポンジのマットの使用はまた次の通り指定されました: まず、ヘッドとコイルの間の隙間にスポンジマットを置き、左右の外耳を覆うために10×10×2cmの大きさのスポンジマットを二つ使用しました。 スポンジのマットはヘッド骨行なわれた音響の騒音（のための音響の減少の別の層を形作る16）。

本研究では、MR神経イメージングで六つの臨床研究神経イメージング配列を行った（表1）。 MR配列は、余分な準備時間とイメージング間隔で51分18秒であったのに対し、全体のMR検査は、約60分間続きました。

表1MRイメージングシーケンスから発生する音響ノイズのSpl

メモ。-拡散尖度イメージングのために、113方向と0と2500秒/mm2のb値がありました。 拡散テンソルイメージングのために、30方向と0と1000秒/mm2のb値があった。 マルチエコー勾配エコーシーケンスイメージングのために、八つのエコー番号（エコー時間1、3.1ミリ秒;エコー時間2、39.4ミリ秒）があった。 正価格販売は氏のトナーの穴の患者を示しません。 3D=三次元、BOLD=血液酸素レベル依存イメージング、DKI=拡散尖度イメージング、DTI=拡散テンソルイメージング、FSPGR=高速甘やかされて育った勾配リコールエコー、Leq=等価SPL、Lpeak=ピークSPL、MEGRE=multiecho勾配エコーパルスシーケンス、プロペラ=強化された再構成と周期的に重複する平行線を回転させた。

*データは平均±標準偏差である。

MRイメージングシーケンスによって生成される音響騒音レベル

音響騒音レベルの二つの尺度には、患者のいないベースライン尺度と患者のいない尺度が含まれていた。 音響騒音レベルは、非磁性マイクロフォン（ＭＰ２ ０ １；Ｂｅｉｋｉｎｇ Ｓｈｅｎｇｗａｎｇ Ａｃｏｕｓｔｉｃ ａｎｄ Ｅｍｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｂｅｉｋｉｎｇ、中国）および騒音レベル計（ＢＳＷＡ８ ０ １；Ｂｅｉｋｉｎｇ Ｓｈｅｎｇｗａｎｇ Ａｃｏｕｓｔｉｃ ａｎｄ Ｅｍｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）によって測定された。 マイクはヘッドコイルに取り付けられ、ダイヤフラムが静磁場に平行であることが保証された。 マイクは1800cmのケーブルで騒音計に接続され、音響騒音レベルが磁場に遠く離れて記録されます。 ＭＲ検査の前に，まずマイクロホンをマグネットボアの等中心に位置させ，次に音響ノイズの連続記録を行い，音圧スペクトルを三分の一オクターブバンド分解能で計算した。 ここで、音圧とは、周囲大気圧からの音響ノイズによる局所的な圧力偏差をいう。 異なる音周波数範囲に対する人間の感度の変化（すなわち、1kHzより低いまたは6kHzより高い音周波数に対する感度レベルの低下）（1）のために、音の強さはa重み付けされたデシベルとして測定された。 Ａ重み付けシステムでは，低周波数での音強度のデシベル値が減少した。 各ＭＲイメージングシーケンスについて、ＳＰＬ（線形ピークＳＰＬおよび連続等価ＳＰＬとして表される）を少なくとも３回測定し、手段を計算した。

聴覚しきい値テスト

聴覚機能を検出するための便利で非侵襲的なツールとして、自動ABRを使用して聴覚しきい値を評価しました。 ABRは頭脳の進行中の電気活動から得られ、頭皮に置かれる電極によって選ばれる聴覚の誘発された潜在性である。 得られた出力は、刺激提示の１ ０ｍｓｅｃ以内に生じるｉ−ＶＩＩと標識されたいくつかのピークを有するＡＢＲ波である。 これは、聴覚のための蝸牛および脳幹経路の機能状態に関する情報を提供する。 ABR記録に基づいて、聴力閾値を推定し、臨床評価および診断に使用することができる（17）。 本研究では、市販のＡＢＲソフトウェアモジュール（Ｅｃｌｉｐｅｓ ＥＰ２ ５；Ｉｎｔｅｒａｃｏｕｓｔｉｃｓ Ａ／Ｓ，Ａｓｓｅｎｓ，Ｄｅｎｍａｒｋ）と連携したプラットフォームを使用して、ｍｒ撮像の２ ４時間前（ｔｅｓｔ１）およびＭＲ撮像の２ ０分後（ｔｅｓｔ２）内に、聴覚閾値の評価のための自動ＡＢＲ試験を実施した。 ＭＲ画像化後２ ５日目に、自動ＡＢＲ試験を実施して、聴力閾値の長期的な変化を決定した（試験３）（１ ８）。

自動ABRテストでは、マイクを持った参加者は仰臥位でベッドの上に横たわっていた。 5k ω以下のインピーダンスを有する皮膚電極は、額、鼻根、および両側乳房に配置された。 短い音の刺激は1100の折目の積み重ね、100-3000のHzのバンドパスフィルタ、および19.9Hzのイメージ投射率と管理されました。 プラットフォーム（Ｅｃｌｉｐｅ ＥＰ２ ５；Ｉｎｔｅｒａｃｏｕｓｔｉｃｓ Ａ／Ｓ）は、前置増幅器によって増幅された皮膚電極によって獲得されたＡｂｒを検出するのを助けた。 取得したデジタルABR録音は、市販のABRソフトウェアを使用してラップトップに送信され、聴覚評価のためにデータ処理と表示が行われました。 詳細には、刺激強度は80dB（通常の聴力レベル）から始まり、20dBの減少間隔で低下した。 ＡＢＲＶ波の応答しきい値を生成する最小聴力レベルを聴力しきい値とみなした。 このステップでは、最小聴力レベルを２回測定し、平均値を推定聴力閾値（すなわち、デシベルＳＰＬ）として記録した。 各ABRテストは約60分間続きました。 左右の耳の聴力閾値は、半球の特殊化のために別々に測定された（19）。

統計分析

自動化されたABRデータ（すなわち、聴覚閾値）は、参加者の左右の耳について別々に分析されました。 Bonferroni調整による一方向反復測定分散分析を使用して、テスト1対テスト2、テスト1対テスト3、およびテスト2対テスト3のようにテスト間の一方的な聴力閾値レベルを比較しました。 のα有意水準。017(計算により0.05/3)ボンフェローニ調整(20)で決定しました。 部分σ２（ｎｐ２）は、効果サイズの尺度として報告された。 Mann-Whitney Uテストを使用して、左右の聴力閾値と男性と女性の間の差を片側の聴力機能（すなわち、左または右の耳）の観点から比較しました。 ０；ＳＰＳＳ，Ｃｈｉｃａｇｏ，Ｉｌｌ）；Ｐ値より小さいものを使用して統計解析を行った。０ ５は、Ｍａｎｎ−Ｗｈｉｔｎｅｙ Ｕ検定の統計的有意性を示すと考えられた。 患者の人口統計データは平均±標準偏差として提示され、カテゴリデータは頻度として提示され、自動化されたABRデータは中央値および四分位範囲（すなわち、25–75百分位）として提示される。

結果

参加者

この研究では、健康な若年成人29人中26人（平均年齢、22.15歳±1.49、年齢範囲、18-26歳）が含まれていました（図1）。 ABRテスト3（すなわち、フォローアップ検査）がないため、三つの参加者は除外されました。 参加者の中には、11人の男性がいた（平均年齢、22.27歳±1.49; 年齢範囲、18-26歳）および15人の女性（平均年齢、22.07歳±1.53;年齢範囲、18-24歳）。

図1:

MRイメージングシーケンスの音響ノイズレベル

MR検査中、イメージャボアの等中心で測定されたSplのピークは118.2から123.2dBAの範囲であった。 同等のSplは103.5～111.3dBAの範囲で変化しました(表1)。 最も強いSpl（同等のSPL、111.3dBA;ピークSPL、123。2dBA)をT2*重み付け三次元マルチエコー勾配-エコー-パルスシーケンスで測定した。 さらに、ボア内に患者がいないSplは、患者がいるSplよりも明らかに低かった（表1）。

MRイメージング音響ノイズによって誘発される聴力閾値の変化

自動化されたABRの結果は、両側の聴力閾値（両方の全体的なP<。001). テスト1の聴覚しきい値と比較して、テスト2のしきい値は5.0dB±8の統計的に有意な上昇を示した。1（左耳：4.8dB±9.2、np2=0.221、P=。013;右耳:5.2dB±6.9、np2=0.364、P=。001). 詳細には、26人の参加者の32耳（61.5％）および23耳（44.2％）は、それぞれ5dB以上および10dB以上の閾値上昇を示した。 しかし、テスト3の聴力閾値は、テスト2のものと比較して6.3dB±4.0の統計的に有意な減少を示した（左耳：7.1dB±3.8、np2=0.786、P<。001;右耳：5.6dB±4.1、np2=0.660、P<。001）、テスト3の聴力閾値は、テスト1のものと有意差を示さなかった（左耳：-2.3dB±8.6、np2=0.069、P=。185;右耳:0.4dB±7.3、np2=0.003、P=。791）（図2）。

図2:

ABR試験における片側聴力閾値では、左右の聴力閾値、または男性と女性の間に有意差は認められなかった(表2)。

表2各テストにおける耳の位置と性別に関する自動ABR結果の比較

メモ。–特に指定のない限り、データは中央値であり、括弧内のデータは四分位間の範囲（すなわち、25-75百分位数）です。 テスト1はMR検査の前の24時間以内の自動ABRテストであり、テスト2はMR検査の後の20分以内の自動ABRテストであり、テスト3はMR検査の後の25日目の自動ABRテストであった。

ディスカッション

私たちの研究は、耳栓とスポンジマットの聴覚保護で、3-T MRイメージング音響ノイズへの暴露は103.5–111の同等のSPLsであることを示3dbaは51分続いた健康な若い大人の5.0dB±8.1の平均聴力しきい値の増加を引き起こしました。 三十から二耳（61.5％）と23耳（44.2％）は、それぞれ5dB以上と10dB以上のしきい値の増加を提示することが判明しました。 聴覚閾値は、MR検査が一時的な閾値シフトを示した後、25日目に正常なレベルに復元されました。 この知見は、臨床診療における適切な聴覚保護の重要性をさらに支持する。 さらに、難聴の潜在的なリスクを低減するために、より高いレベルの騒音減衰を有する保護装置の開発が望まれている。

以前の研究では、蝸牛機能の変化（8）および純音聴力閾値の変化（21,22）を含む、聴覚保護のために耳栓を着用している患者の聴覚機能に対するMRイメー しかし、これらの患者の病理学的状態および病歴は十分に文書化されていなかった。 したがって、我々は、MRイメージング音響ノイズおよび/または変更された聴覚機能への難聴に関連する病気の要因の寄与を識別することはできません。 病気に関連する要因を排除するために、健康な若年成人を私たちの研究の参加者として募集しました。 さらに、除外基準は、耳感染の病歴、耳毒性薬物または物質（例えば、アミノグリコシドまたはシスプラチン）（13）、および喫煙歴（14）などの難聴の他の潜在的な危険因子を排除するために設定された。

私たちの研究のデータは、ボアの患者では、ピークSplは118の範囲であったことを示しました。2dBA(拡散尖度イメージング)123.2dBA(T2*加重三次元マルチエコーグラデーションエコーパルスシーケンス)と115dBA(23)3-T MR神経イメージングでの規制限界を超えました。 同等のSplは103.5dBAから111.3dBAまで変化し、これは削岩機での作業のSplに近いものです（24）。 これは、３−Ｔ ＭＲイメージャ（Ｂｒｕｋｅｒ Ｂｉｏｓｐｉｎ，Ｋａｒｌｓｒｕｈｅ，Ｇｅｒｍａｎｙ）のピークＳｐｌが（３次元飛行時間ＭＲ血管造影を使用することによって）１ ２ ５．ボア内の患者のための7dBA（シングルショットエコー平面拡散加重イメージングを使用して）、および同等のSplは110.0dBA（高速流体減衰反転回復シーケンスを使 また，ボア内の患者とのピークと同等のＳｐｌは，ボア内の患者とのピークと同等のＳｐｌよりもわずかに高いことを示した。 これらの結果はまた、以前の研究における患者負荷の有無にかかわらず約1.2dBAのピークSPL差と一致していた（25）。 音響ノイズレベルは、Shellockら（26）による研究で使用されたパルスプロトコルと密接に関連していた。 さらに、パルスシーケンスのパラメータ（例えば、視野、断面厚さ、および繰り返し時間）もそのSPL（25）に影響を与えた。 例えば、短い反復時間、小さな視野、および厚さの設定は、最高レベルのＳＰＬ（すなわち、いわゆる最悪の場合のシーケンス）をもたらす（２ ７）。 我々の研究では、高速スピンエコー、エコー平面、および勾配エコーシーケンスの種類を含む六つの神経画像シーケンスは、臨床研究シナリオにおける音響ノイズの 従来のイメージングパラメータでは、生成されたピークSplはまだ115dBAの規制限界を超え、聴覚機能のための潜在的なリスクをもたらすことが観察された。 これらの所見は，高ＳＰＬおよび／または高ＳＰＬにつながる画像設定を有する画像シーケンスを受ける患者およびボランティアに対する適切な聴覚保護の必要性を示唆した。

我々の研究では、聴覚閾値を評価するために自動ABRを使用しました。 それはスペクトル特異性を欠いていたが、自動化されたABRは2-4kHzのスペクトル範囲で聴覚しきい値を提供することができます。 さらに、自動化されたABRは、4kHz（相関係数、0.91）での聴覚定常状態応答と高度に相関することが知られていた（28）。 さらに、高周波音域に対応する蝸牛の領域は、低周波域に対応する領域よりも傷害を受けやすく、最大の難聴は常に4kHzの周波数範囲で発生します（29）。 これらの研究は、騒音誘発性難聴関連の聴力閾値変化の検出のための自動化されたＡＢＲの使用の実現可能性を支持する。 しかし、聴力閾値におけるスペクトル範囲固有の変化（すなわち、500、1000、2000、および4000Hz）は、将来の研究では依然として明らかにする必要がある。

聴覚保護により、3-T MR神経イメージングを受けた若年成人では一時的な閾値シフトが観察されましたが、これは外有毛細胞の機能の変化に起因す しかし、変化した蝸牛機能と聴力しきい値シフトとの間の特定の関係は不明のままであり、決定する必要がある。 以前の動物実験（30,31）は、耳への騒音による損傷が一時的な閾値シフトだけよりも広範な結果をもたらす可能性があることを示唆した。 重度の一時的な閾値上昇（すなわち、40-50dBを超える）は、蝸牛神経変化（例えば、シナプス変化）を伴い、聴覚機能に長期的な影響を及ぼす可能性がある（30,31）。 蝸牛の聴力閾値上昇は5.0dB±8であるが。1 2–4kHzの範囲では、関連する神経の変化を引き起こすために必要な40-50dBよりも低かった、詳細な研究は、完全に聴覚に音響ノイズ誘発リスクの影響 一時的なしきい値シフト以外に、MRイメージングでの音響ノイズは、皮質領域における注意関連の活性化をトリガし、聴覚機能MRイメージング（例えば、聴覚刺激のための蝸牛知覚を減少させた）に様々な影響を課すために（32）示された。 したがって、ＭＲイメージング中の音響ノイズの存在は、保護装置を使用することによる受動的ノイズ制御、または修正されたシーケンス（すなわち、無声Ｍ Ｒイメー 我々の研究での知見によってサポートされている別の必要性は、患者（34）の幸福のために有益であろうと耳栓（35）に埋め込まれた低コストのマイクロスケー

私たちの研究にはいくつかの制限があります。 第一に、調査結果は、成人参加者の比較的小さな集団サイズによって制限される。 より大きなコホートは、好ましくは、聴覚機能に対するMRイメージング誘発音響ノイズの特定の効果をさらに検証するために必要とされる。 第二に、方法論的構造をさらに改善することができる。 保護装置（すなわち、泡耳栓とスポンジマット）と指定された周波数（すなわち、500、1000、2000、および4000Hz）と蝸牛領域における聴覚閾値によって減衰測定されたSplは研究 将来の研究では、より詳細な情報を提供するために、特定の周波数領域でのリアルタイムSPLデータ、ノイズ推定、および聴覚閾値を使用するのが理想的です。 最後に、参加者の人口分布は限られていました。 大人の参加者には、健康な若い成人のみが含まれていました。 高齢者集団および精神科患者は騒音レベルに対してより敏感であり、これらの集団に対する音響騒音の影響を別々に調査する必要がある。

結論として、聴覚保護を用いて、等価SPL103の音響ノイズを伴う3-T MR神経イメージング検査を行います。5-111.3dBA51分の期間のために健康な若い大人の一時的なしきい値シフトを引き起こしました。 この結果は，臨床的Ｍ ｒイメージングにおいて適切な聴覚保護が重要であることを示唆し，ｍｒ検査中の音響ノイズを低下させ，リアルタイムノイズをより良好に監視することにより，より効果的な聴覚保護装置とイメージング技術の必要性を明らかにした。

利益相反の開示：C.J.は、関連する関係を開示していません。 H.L.は、関連する関係を開示していません。 X.L.は、関連する関係を開示していません。 M.W.は、関連する関係を開示していません。 C.L.は、関連する関係を開示していません。 J.G.は、関連する関係を開示していません。 J.Y.は、関連する関係を開示していません。

著者の貢献

著者の貢献:研究全体の完全性の保証者,すべての著者;研究コンセプト/研究デザインまたはデータ収集またはデータ分析/解釈,すべての著者;重要な知的コンテンツのための原稿の起草または原稿の改訂,すべての著者;提出された原稿の最終版の承認,すべての著者; すべての著者、文献研究、すべての著者、臨床研究、H.L.、M.W.、C.L.、J.G.、J.Y.、実験研究、h.L.、M.W.、C.L.、J.G.、j.Y.、統計分析、すべての著者、および原稿編集、C.J.、H.L.、M.W.、C.L.、J.G.、J.Y.