自阿尔茨海默病神经影像学计划(ADNI)成立以来,磁共振成像(MRI)核心已运行20年,提供可靠的、多平台标准化协议、经过精心策划的图像数据以及专家研究人员提供的定量测量。MRI数据的核心首要目的包括:(1)优化和标准化MRI采集方法,这些方法已被世界各地的许多多中心研究和试验采用;(2)向科学界提供经过策划的图像和相关MRI序列/对比度的数值汇总。随着时间推移,ADNI MRI变得越来越复杂。为了保持技术先进性,ADNI MRI协议在过去二十年中发生了重大变化。ADNI 4协议包含九种不同的成像类型(例如,三维[3D] T1加权和液体衰减反转恢复[FLAIR])。我们认为ADNI MRI数据是一个严重未被充分利用的资源。本文的目的是向科学界介绍ADNI MRI的方法和内容,以促进更大的认识、可及性和使用。本文发表在Alzheimer's & Dementia杂志。
要点
-
MRI核心提供多平台标准化协议、经过精心策划的图像数据以及专家组的定量分析。
-
ADNI MRI协议在过去二十年中经历了重大变化,以保持技术先进性。
-
截至2024年4月25日,可获得的图像序列数量如下:17,141个3D T1w;6877个FLAIR;3140个T2/PD;6623个GRE;3237个dMRI;2846个ASL;2968个TF-fMRI;和2861个HighResHippo(缩写见表1)。
-
截至2024年4月25日,可获得的定量分析数量如下:FreeSurfer 10,997个;BSI 6120个;基于张量的形态测量(TBM)和TBM-SYN 12,019个;WMH 9944个;dMRI 1913个;ASL 925个;TF-fMRI NFQ 2992个;和内侧颞叶亚区体积2726个(缩写见表4)。
-
ADNI MRI是一个未被充分利用的资源,可以对研究界更有用。
背景
阿尔茨海默病神经影像学计划(ADNI)磁共振成像(MRI)核心的首要目标是标准化ADNI站点的MRI采集,并提供相关MRI对比机制的策划图像和数值汇总。图像本身和数值分析都向科学界开放,以促进临床试验中的MRI应用,并为观察性研究提供数据。MRI经常用于AD临床试验的纳入/排除和安全监测。结构性MRI(sMRI)的变化率已被用作许多试验中的次要疗效结果指标。除了为临床试验设计提供信息外,ADNI数据还被广泛用于正常脑衰老和痴呆的观察性研究,以研究MRI、临床、遗传、正电子发射断层扫描(PET)和生物流体测量之间的相关性。
ADNI MRI方法已被许多多中心研究和试验采用,包括显性遗传阿尔茨海默病网络(DIAN)、动脉粥样硬化风险社区(ARIC)、标准化中心化阿尔茨海默病及相关痴呆神经影像(SCAN)、杰克逊心脏研究、阿尔茨海默临床试验联盟临床试验、阿尔茨海默生物标志物联盟-唐氏综合症(ABC-DS)、卒中认知结局发病决定因素和血管对恢复的影响(DISCOVERY)、早发性阿尔茨海默病纵向研究(LEADS)、通过生活方式干预降低风险保护脑健康(US POINTER)、北美前驱性突触核蛋白病综合征2(NAPS2)、ARTFL-LEFFTDS额颞叶变性纵向研究(ALLFTD)等。本文为突出ADNI研究20年的期刊特刊提供了ADNI MRI核心的概述。我们不在本文中回顾使用ADNI MRI数据的出版物的结果,因为最近已发表了一篇使用ADNI数据(包括MRI)的研究的综合回顾。
2 ADNI MRI核心的结构和功能
ADNI MRI核心有两个功能组成部分。首先,梅奥诊所的中央实验室(衰老和痴呆影像研究[ADIR]实验室)负责站点认证、协议分发、数据采集和图像质量控制(QC),以及识别参与者MRI检查中的医学发现。其次,由MRI核心的专家提供与该领域相关的数值分析。ADNI用户可以访问图像本身,以及QC信息、临床相关发现和数值分析。
3 ADNI MRI协议
理想情况下,参与者之间和个人随时间变化的定量MRI测量的变异应该是由生物学效应引起的,而不是由不一致或不可靠的成像方法引起的。为了实现在所有扫描仪和时间上标准化采集的目标,开发了与三大MRI供应商产品线内的硬件/软件配置兼容的协议。这在60个ADNI招募站点形成了标准化MRI扫描仪的大型基础设施。供应商和版本特定的协议公开发布在ADNI | MRI Scanner Protocols (usc.edu),这导致ADNI MRI协议被制药行业和学术实体广泛使用。
我们注意到MRI检查和MRI序列/序列之间的区别;检查由一组序列/序列组成。为了在像MRI这样不断进行技术创新的领域保持时代性,ADNI协议在每个新的资助周期(有时在资助周期内)都会更新。目前的ADNI 4检查包括九种不同的序列类型(例如,三维[3D] T1、液体衰减反转恢复[FLAIR]等)(表1)。MRI核心投入大量时间和精力为每个资助周期选择构成ADNI MRI协议的序列。关于协议内容的决定受几个首要原则支配。
表1. MRI序列描述和缩写
首先,内容必须服务于ADNI的双重目标:提供可用于临床试验的标准化方法和分析数据,并为观察性研究提供图像和数值数据。
第二,采集协议的持续时间不能超过1小时。这包括参与者定位和预扫描时间;因此,总梯度时间(即获取图像的时间)不能超过45分钟。ADNI MRI核心面临添加多种不同序列类型的压力,但必须维持严格的时间限制,以免给参与者带来过重负担。此外,ADNI参与者通常在承担大量临床扫描任务的MRI系统上进行扫描,必须遵守临床招募中心每次成像检查的固定时间分配。
第三,ADNI协议必须只使用产品采集序列。制造商提供的采集序列(有时称为"产品"脉冲序列)是作为商业扫描仪加载的标准软件的一部分,或者是MRI供应商提供的可购买选项。产品序列已获得临床扫描使用的监管批准。相比之下,"在研产品"(WIP)或"研究脉冲序列"并非供应商常规提供。WIP脉冲序列可能是供应商为预生产beta测试目的创建的