Arterial spin labeling perfusion MRI: reproducibility & clinical applications Gevers, J.K.M.

Vergelijkbare documenten
Biodiversity responses to climate and land-use change: A historical perspective Aguirre Gutierrez, J.

The diagnosis and prognosis of venous thromboembolism : variations on a theme Gibson, N.S.

"Our subcultural shit-music": Dutch jazz, representation, and cultural politics Rusch, L.

Bedrijfsovername en milieurecht : een onderzoek naar juridische aspecten van bedrijfsovername en milieu Mellenbergh, R.

Anxiety, fainting and gagging in dentistry: Separate or overlapping constructs? van Houtem, C.M.H.H.

Citation for published version (APA): Oderkerk, A. E. (1999). De preliminaire fase van het rechtsvergelijkend onderzoek Nijmegen: Ars Aequi Libri

Rondon de mondingen van Rijn & Maas: landschap en bewoning tussen de 3e en 9e eeuw in Zuid-Holland, in het bijzonder de Oude Rijnstreek

Citation for published version (APA): Oderkerk, A. E. (1999). De preliminaire fase van het rechtsvergelijkend onderzoek Nijmegen: Ars Aequi Libri

Symptom monitoring and quality of life of patients with cancer in the palliative phase Hoekstra, J.

Published in: Aansluitmonitor wiskunde VO-HO: Zicht op de cursusjaren en

Consequences of success in pediatrics: young adults with disability benefits as a result of chronic conditions since childhood Verhoof, Eefje

Op en in het web: Hoe de toegankelijkheid van rechterlijke uitspraken kan worden verbeterd van Opijnen, M.

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

Gezinskenmerken: De constructie van de Vragenlijst Gezinskenmerken (VGK)

Trouwen over de grens. Achtergronden van partnerkeuze van Turken en Marokkanen in Nederland Hooghiemstra, B.T.J.

Operational research on implementation of tuberculosis guidelines in Mozambique

Melatonin treatment and light therapy for chronic sleep onset insomnia in children van Maanen, A.

Regulation of pyruvate catabolism in Escherichia coli: the role of redox environment

Eerste hulp bij tweede taal: experimentele studies naar woordenschatdidactiek voor jonge tweede-taalverwervers Bacchini, S.

Some issues in applied statistics in clinical restorative dental research Tobi, H.

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Coparenting and child anxiety Metz, M. Link to publication

Gezinskenmerken: De constructie van de Vragenlijst Gezinskenmerken (VGK) Klijn, W.J.L.

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Vascular factors in dementia: prevention and pathology Richard, E. Link to publication

Schaal in het primair onderwijs : een studie naar de relatie tussen schaal en organisatie-effectiviteit van de Venne, L.H.J.

The effects of meniscal allograft transplantation on articular cartilage Rijk, P.C.

Neurostimulation in alcohol dependence: The effect of repetitive transcranial magnetic stimulation on cognitive functioning and craving Jansen, Jochem

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Inquiry-based leading and learning Uiterwijk-Luijk, E. Link to publication

Trouwen over de grens. Achtergronden van partnerkeuze van Turken en Marokkanen in Nederland Hooghiemstra, B.T.J.

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

Ethno-territorial conflict and coexistence in the Caucasus, Central Asia and Fereydan

Citation for published version (APA): Bullens, L. (2013). Having second thoughts: Consequences of decision reversibility

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Health targets: navigating in health policy. van Herten, L.M. Link to publication

Amsterdam University of Applied Sciences. Leren redeneren en experimenteren met concept cartoons Kruit, P.M. Link to publication

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

Citation for published version (APA): Jambroes, M. (2015). The public health workforce: An assessment in the Netherlands

UvA-DARE (Digital Academic Repository) VR as innovation in dental education de Boer, I.R. Link to publication

Aspects of protein metabolism in children in acute and chronic illness Geukers, Vincent

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Tuberculosis case finding in South Africa Claassens, M.M. Link to publication

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Education in wrist arthroscopy Obdeijn, Miryam. Link to publication

De belofte van vitamines: voedingsonderzoek tussen universiteit, industrie en overheid Huijnen, P.

Citation for published version (APA): Oderkerk, A. E. (1999). De preliminaire fase van het rechtsvergelijkend onderzoek Nijmegen: Ars Aequi Libri

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Controlled light exposure microscopy Hoebe, R.A. Link to publication

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Genetic variation in Helicobacter pylori Pan, Z. Link to publication

Bezwaar en beroep in de praktijk van NWO : een empirische verkenning naar de oordeelsprocessen binnen NWO van der Valk, L.J.M.

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

Planhiërarchische oplossingen : een bron voor maatschappelijk verzet

Citation for published version (APA): Oderkerk, A. E. (1999). De preliminaire fase van het rechtsvergelijkend onderzoek Nijmegen: Ars Aequi Libri

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Het sociaal plan van der Hulst, J. Link to publication

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

Network of networks: Uncovering the secrets of entrepreneurs' networks

Citation for published version (APA): van Duijvendijk, P. (2000). Functional outcome and quality of life after rectal resection.

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

Gevaarlijke kinderen - kinderen in gevaar: De justitiële kinderbescherming en de veranderende sociale positie van jongeren, Komen, M.M.

Effluent biomarkers in peritoneal dialysis: A captivating symphony from the peritoneal membrane Lopes Barreto, Deirisa

Dental anxiety and behaviour management problems: The role of parents

Professionalisering van de personeelsfunctie: Een empirisch onderzoek b twintig organisaties Biemans, P.J.

Liefde, solidariteit en recht. Een interdisciplinair onderzoek naar het wederkerigheidsbeginsel. Pessers, D.W.J.M.

Ficino en het voorstellingsvermogen : phantasia en imaginatio in kunst en theorie van de Renaissance van den Doel, M.J.E.

UvA-DARE (Digital Academic Repository) The potency of human testicular stem cells Chikhovskaya, J.V. Link to publication

The human figure as method : study, sculpture and sculptors in the Academie Royale de Peinture et de Sculpture ( )

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Keeping youth in play Spruit, A. Link to publication

Onder moeders paraplu? Determinanten en effecten van merkportfoliostrategieën Cramer, K.V.B.

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Tissue microarray in prognostic studies on vulva cancer Fons, G. Link to publication

Behouden beleid: Naar decentrale arbeidsvoorwaarden in het voortgezet onderws van Schoonhoven, R.

Effectiveness of interventions to reduce workload in refuse collectors Kuijer, P.P.F.M.

Citation for published version (APA): Peters, B. D. (2010). Diffusion tensor imaging in the early phase of schizophrenia

Werelden van verschil : hoe actoren in organisaties vraagstukken in veranderprocessen hanteren en creëren Werkman, R.

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Meer voorzorg bij DNA-onderzoek M'charek, A.A.; Toom, V.H. Published in: Het Tijdschrift voor de Politie

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

Herdenken in Duitsland. De centrale monumenten van de Bondsrepubliek

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Improving the preoperative assessment clinic Edward, G.M. Link to publication

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

Piratenbibliotheken en hun rol in de kenniseconomie: 'ignoti et quasi occulti' Bodó, B.

Citation for published version (APA): Noordzij, M. (2008). Mineral metabolism and clinical outcomes in dialysis patients

UvA-DARE (Digital Academic Repository) : Peeters-Podgaevskaja, A.V. Link to publication

The impact of paediatric inflammatory bowel disease. Epidemiology, disease activity and quality of life Loonen, H.J.

Citation for published version (APA): De Sousa E Melo, F. (2013). Colon cancer heterogeneity: Stem cells, signals and subtypes

Citation for published version (APA): Benditte-Klepetko, H. C. (2014). Breast surgery: A problem of beauty or health?

Pediatric acute respiratory distress syndrome: Host factors in Down syndrome and the general population Bruijn, M.

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

Bedrijfsovername en milieurecht : een onderzoek naar juridische aspecten van bedrijfsovername en milieu Mellenbergh, R.

Citation for published version (APA): Brudin, S. S. (2010). One- and two-dimensional analysis of complex anionic mixtures

Acute and chronic pancreatitis: epidemiology and clinical aspects Spanier, B.W.M.

"In dienste vant suyckerenbacken." De Amsterdamse suikernijverheid en haar ondernemers, Poelwijk, A.H.

Citation for published version (APA): Schijf, G. M. (2009). Lees- en spellingvaardigheden van brugklassers Amsterdam: SCO-Kohnstamm Instituut

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Developmental changes in cognitive control Smulders, S.F.A. Link to publication

Citation for published version (APA): van Zanten, J. H. (2001). Martingales and diffusions, limit theory and statistical inference

Worshipping the great moderniser : the cult of king Chulalongkorn, patron saint of the Thai middle class Stengs, I.L.

Physical activity in a multi-ethnic population: measurement and associations with cardiovascular health and contextual factors de Munter, J.S.L.

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Detecting dopamine dysfunction with pharmacological MRI Schrantee, Anouk. Link to publication

Taking care of hospital physicians: Development and implementation of a job-specific workers health surveillance Ruitenburg, Martijn

Een dynamische driehoek. Gezinsvoogd, ouder en kind een jaar lang gevolgd Schuytvlot, A.H.

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Nederland en het verhaal van Oranje Huijsen, J. Link to publication

Interventions for anaemia in children living in a resource-poor setting: Malawi Esan, M.O.

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Use and Appreciation of Mycenaean Pottery outside Greece van Wijngaarden, G.J.M. Link to publication

Factsheets Dam tot Dam FietsClassic Voor iedereen een app van der Werf, J.E.; Dallinga, J.M.; Deutekom, M.

Transcriptie:

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Arterial spin labeling perfusion MRI: reproducibility & clinical applications Gevers, J.K.M. Link to publication Citation for published version (APA): Gevers, J. K. M. (2012). Arterial spin labeling perfusion MRI: reproducibility & clinical applications General rights It is not permitted to download or to forward/distribute the text or part of it without the consent of the author(s) and/or copyright holder(s), other than for strictly personal, individual use, unless the work is under an open content license (like Creative Commons). Disclaimer/Complaints regulations If you believe that digital publication of certain material infringes any of your rights or (privacy) interests, please let the Library know, stating your reasons. In case of a legitimate complaint, the Library will make the material inaccessible and/or remove it from the website. Please Ask the Library: http://uba.uva.nl/en/contact, or a letter to: Library of the University of Amsterdam, Secretariat, Singel 425, 1012 WP Amsterdam, The Netherlands. You will be contacted as soon as possible. UvA-DARE is a service provided by the library of the University of Amsterdam (http://dare.uva.nl) Download date: 20 Jul 2017

Summary & Nederlandse Samenvatting

Chapter 9 Summary Cerebral perfusion plays an essential role in the delivery of oxygen and nutrients to the brain and the amount of cerebral perfusion reflects the local metabolic demands. Imaging of cerebral perfusion imaging plays a crucial role in the diagnosis and evaluation of brain disease. Arterial spin labeling (ASL) offers in a non-invasive perfusion imaging method that uses arterial blood water protons as an endogenous tracer of flow and allows for visualization and quantification of cerebral blood flow (CBF). Perfusion weighted images are obtained by acquisition and subtraction of images with and without magnetic labeling of arterial blood in a plane proximal to the brain. Its non-invasiveness and the lack of need for exogenous contrast agents or ionizing radiation, render this method attractive for clinical use, especially in vulnerable patient populations, or for repeated measurements in healthy volunteers. Due to the complexity of ASL imaging, this technique had the reputation of only being suitable for highly specialized imaging centres with dedicated personnel. However, with the technical advances that have been made in the last decades, the clinical applicability of ASL has improved dramatically. The first aim of the current thesis was to evaluate the performance of main ASL sequences in measuring cerebral perfusion. The second aim of this thesis was to evaluate the applicability of these labeling strategies in different (patient) populations. The first part of this thesis describes the performance of different labeling methods in terms of their reproducibility. Since scanning time and reproducibility remain important issues in the clinical applicability of ASL, both were studied for continuous ASL (CASL) implemented on a 3.0 Tesla MR scanner (Chapter 2). The results of this study indicated that a scanning duration of three minutes was sufficient to measure steady and reproducible CBF values, implying that scanning time of CASL at 3.0 Tesla could be halved. With the availability of many different labeling methods, comparison of the performance of those methods became essential. Therefore the intra- and multicenter reproducibility and regional variability of all main labeling strategies were investigated in Chapter 3. The results of this study indicated that pseudo-continuous ASL (p-casl) with additional background suppression pulses (reducing temporal signal fluctuations) had the best intraand multicenter reproducibility and smallest regional variability. Based on these results, one could consider the use of reference values for whole brain CBF measurements, with within subject test-retest differences deviating less than 20% considered normal. After investigation of global labeling methods, the performance of a selective labeling strategy was studied in healthy volunteers and in patients with steno-occlusive disease (Chapter 4). Planning-free vessel-encoded p-casl, allows for complete planning-free definition of the flow territories of the brain feeding arteries within five minutes. The lack of individual planning could impede the reproducibility of this method because it might be more dependent on individual arterial lay-out. The results of this study indicated that comparable flow territories were found with repeated scanning in the majority of patients and control subjects and that flow territory boundaries deviated less than four millimetres on average (a distance that was regarded small considering the three millimetre voxel size). However, a MR angiogram at the level of the labeling plane should be consulted to avoid misinterpretation of flow territory maps. 140

Summary The second part of this thesis focuses on the applicability of the main labeling strategies in different populations. In Chapter 5, the utility of ASL based phmri as an invivo measurement tool for serotonergic dysfunction was assessed and validated by Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT). Results of ASL based phmri matched with SPECT imaging results, with decreased CBF on ASL corresponding to decreased serotonin transporter density on SPECT, in the occipital cortex of ecstasy users. ASL based phmri additionally revealed that whole brain perfusion was higher in users than in nonusers and that perfusion of the thalamus was lower in ecstasy users than in non-users. The findings of this study suggested that ASL based phmri is very well suited for in-vivo assessment of CBF changes associated with serotonergic dysfunction. In Chapter 6, we assessed CBF and timing parameters of inflowing arterial blood long-term after therapeutic artery occlusion for large and giant aneurysms, in patients who tolerated balloon test occlusion (BTO), using a pulsed ASL sequence with multiple inversion times (multi TI PASL). Although the arterial arrival time and trailing edge time were prolonged in the hemisphere ipsilateral to occlusion, eventual CBF was not significantly affected. The results of this study suggested that synchronous venous filling during angiographic BTO is associated with sustained CBF on the long term and that multi TI PASL is an accurate method for demonstrating so. Finally, Chapter 7 describes the applicability of ASL in children with sickle cell disease (SCD) who suffer form vascular occlusion and chronic anaemia. The results of this study indicated that care must be taken in the interpretation of ASL perfusion imaging in children with SCD, since both physiological characteristics of this patient population as well as technical pitfalls will influence perfusion maps. A long postlabeling delay anticipates overestimation of CBF asymmetries. ASL is a reliable method for measurement of cerebral perfusion. However for optimal clinical use, the advantages and pitfalls of different labeling strategies as well as the hemodynamic characteristics of the studied patients should be recognized. 141

Samenvatting Samenvatting in Nederlands De doorbloeding van de hersenen ( cerebral blood flow of CBF ) voorziet het hersenweefsel van voedingsstoffen en zuurstof. Een toename of afname van de doorbloeding is een weerspiegeling van het regionale energieverbruik. Het in beeld brengen van de doorbloeding speelt daarom een essentiële rol in de diagnostiek en in de evaluatie van verschillende aandoeningen van de hersenen die dit energieverbruik kunnen beïnvloeden. Met Arterial Spin Labeling (ASL) perfusie MRI, kan de hersendoorbloeding op een niet invasieve manier worden gevisualiseerd en gekwantificeerd. Bij deze methode wordt gebruik gemaakt van magnetische labeling van protonen die aanwezig zijn in arterieel bloed en die op die manier kunnen dienen als endogeen contrast middel. Er worden beelden gemaakt met en zonder magnetische labeling vooraf. Door deze beelden van elkaar af te trekken wordt een perfusie gewogen beeld verkregen. Doordat bij ASL geen gebruik hoeft te worden gemaakt van contrasttoediening (hetgeen niet alleen via een infuus moet gebeuren maar ook belastend kan zijn voor de nieren) of schadelijke straling, is deze methode zeer geschikt voor kwetsbare patiëntengroepen of voor herhaalde metingen bij gezonde vrijwilligers. Maar door de complexiteit van de techniek, had deze voor lange tijd de reputatie om slechts geschikt te zijn voor gebruik in researchcentra door gespecialiseerd personeel. De technische ontwikkelingen van de afgelopen decennia, hebben de klinische toepasbaarheid van de techniek echter enorm verbeterd. De studies beschreven in dit proefschrift hadden tot doel om de betrouwbaarheid van veel gebruikte ASL technieken te evalueren en klinische toepasbaarheid van deze technieken in verschillende patiënten populaties te beoordelen. In het eerste deel van dit proefschrift wordt de betrouwbaarheid van de verschillende ASL technieken beschreven in termen van reproduceerbaarheid. Omdat scantijd en reproduceerbaarheid belangrijk zijn voor de klinische toepasbaarheid van ASL, werden de scantijd en reproduceerbaarheid van continuous ASL (CASL) geïmplementeerd op een 3.0 Tesla MRI scanner, bestudeerd in hoofdstuk 2. De resultaten van deze studie lieten zien dat stabiele en reproduceerbare CBF waarden werden verkregen na een scantijd van slechts 3 minuten, wat impliceerde dat de scantijd voor CASL op 3.0 Tesla kon worden gehalveerd. Met het beschikbaar komen van steeds meer ASL technieken, werd vergelijking van de technieken essentieel. Daarom werden de intra- en multicenter reproduceerbaarheid en de regionale variabiliteit van alle belangrijke labeling methoden bestudeerd in hoofdstuk 3. de resultaten van deze studie wezen uit dat pseudo-continuous ASL (p-casl), de beste intra- en multicenter reproduceerbaarheid had en tevens de laagste regionale variabiliteit. Op basis van de resultaten van deze studie zou het gebruik van referentiewaarden bij kwantificatie van de totale doorbloeding van de hersenen, kunnen worden overwogen. Daarbij zou een verschil kleiner dan 20%, bij een herhaalde meting bij dezelfde persoon als normaal kunnen worden beschouwd. Na de vergelijking van ASL methoden die kunnen worden gebruikt voor het meten van de doorbloeding van het totale hersenweefsel, werd in hoofdstuk 4 een ASL methode bestudeerd die kan worden gebruikt om selectief de doorbloeding te meten in de perfusiegebieden van individuele arteriën. Met de zogenaamde planning-free vessel-encoded p-casl techniek, kunnen zonder ingewikkelde planningsprocedure vooraf, de perfusiegebieden van de grote

Samenvatting voedende bloedvaten van het brein binnen vijf minuten in kaart worden gebracht. Omdat bij deze techniek selectieve labeling automatisch wordt toegepast en niet wordt afgestemd op de individuele anatomie van de vaten, zou deze techniek extra gevoelig kunnen zijn voor variaties in de anatomie en dus minder betrouwbaar kunnen zijn. De resultaten van deze studie lieten zien dat vergelijkbare perfusiegebieden werden gevonden bij herhaalde metingen in de meerderheid van de vrijwilligers en van de patiënten met stenose van de vaten. Bovendien was de afstand tussen de begrenzingen van de perfusiegebieden verkregen bij herhaalde metingen gemiddeld kleiner dan vier millimeter. In verhouding tot de voxel grootte van drie millimeter, is deze afwijking klein. Echter, om misinterpretatie van de perfusiegebieden te voorkomen, moet een MR angiogram worden gemaakt op het niveau van labeling van de bloedvaten. Het tweede deel van dit proefschrift, beschrijft de toepasbaarheid van de verschillende ASL methoden in verschillende patiënten populaties. In hoofdstuk 5, werd de bruikbaarheid van farmacologische MRI op basis van ASL bestudeerd voor de evaluatie van serotonerge dysfunctie. De resultaten werden gevalideerd aan de resultaten van Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT). De resultaten van de ASL meting kwamen overeen met de resultaten van de SPECT scan en lieten een afname van CBF zien in gebieden met een afname van het aantal serotonine transporters (indicatief voor serotonerge dysfunctie). Bovendien kon met ASL worden vastgesteld dat de totale hersendoorbloeding bij ecstasy gebruikers hoger was dan bij de controle groep. Deze resultaten toonden aan dat ASL een geschikte techniek is voor de in-vivo beoordeling van doorbloedingsveranderingen veroorzaakt door serotonerge dysfunctie. In hoofdstuk 6, werden CBF en de temporele kenmerken van het instromende arteriële bloed gemeten met behulp van een pulsed ASL sequentie met meerdere inversietijden (Multi TI PASL), bij patiënten die therapeutische occlusie van de arteria carotis interna ondergingen vanwege een grote bloedvatverwijding (giant aneurysm). Deze patiënten ondergingen deze behandeling pas nadat gebleken was dat zij een angiografische test occlusie van dit bloedvat konden verdragen. Alhoewel de aankomsttijd en de tijd dat het gelabelde bloed aanwezig bleef waren verlengd aan de kant van de occlusie, was de doorbloeding van beide hersenhelften niet significant verschillend. De resultaten van deze kleine studie suggereerden dat bij patiënten die testocclusie konden verdragen (synchrone veneuze vulling), de CBF op lange termijn in beide hersenhelften gelijk blijft en dat Multi TI PASL een nauwkeurige manier is om dit te meten. Tenslotte beschrijft hoofdstuk 7 de toepasbaarheid van ASL bij kinderen met sikkel cel ziekte, die lijden aan vasculaire occlusies en chronische anemie. De resultaten van deze studie wezen uit dat ASL perfusie MRI bij kinderen met sikkelcel ziekte voorzichtig moet worden geïnterpreteerd omdat de fysiologische kenmerken van deze patiënten populatie en de technische pitfalls van de ASL techniek grote invloed hebben op de verkregen perfusiebeelden. Om overschatting van CBF asymmetrieën te voorkomen moet de tijd tussen magnetische labeling en beeldvorming lang zijn, zodat alle gelabelde spins in het hersenweefsel zijn aangekomen en moet de efficiëntie waarmee labeling wordt toegepast, worden gecorrigeerd voor de snelheid van het bloed in de aanvoerende vaten. 143

Chapter 9 Concluderend is ASL een betrouwbare methode voor het meten van de doorbloeding van de hersenen. Echter, voor een optimaal resultaat moeten de voor- en nadelen van de beschikbare technieken en de hemodynamische kenmerken van de te onderzoeken populatie worden meegenomen in de keuze voor een bepaalde ASL methode. 144