MRI biomarkers of disease activity and progression in Multiple Sclerosis

I dette prosjektet har fokus har vært todelt. Vi har studert pasienter både i relativt tidlig sykdomsfase i perfusjonsstudien, mens i diffusjonsstudien undersøker pasienter med både tidlig og langvarig sykdom. Vi tror disse teknikkene blir nyttige i framtidas MR undersøkelser av MS pasienter. Perfusjon i hjernen kan undersøkes med tre ulike MR teknikker. I denne studien har vi brukt dynamic susceptibility contrast (DSC), som forøvrig er den mest brukte teknikken innen MR perfusjon. Studien omfatter 69 pasienter som ble undersøkt ca ett år etter diagnosetidspunktet. Det er tre parametre som har blitt studert; cerebralt blodvolum (CBV) cerebral blodflow (CBF) og mean transit time (MTT). Disse målingene er gjort både i normalt utseende hjerne (hvit substans) og i typiske MS lesjoner (plaques). I en artikkel som nå er til vurdering for publikasjon, fant vi at MTT var lavere hos pasienter med raskere sykdomsutvikling (MSSS) og hos pasienter med tegn på sykdomsaktivitet vs pasienter uten sykdomsaktivitet. Lavere totalt hjernevolum ble også funnet i gruppen av pasienter med raskere sykdomsutvikling men ingen forskjell mellom pasienter med eller uten tegn til sykdomsaktivitet. Studien viser at målinger fra en MR undersøkelse tidlig i sykdomsforløpet kan bidra med informasjon om forventet sykdomsutvikling hos grupper av pasienter. Det gjenstår å se om lignende funn kan brukes også til å forutsi noe om sykdomsutvikling hos enkeltpasienter og for resultater enda lenger fram i tid. MR diffusjon er hyppig brukte teknikker til å se på sykdomsrelaterte forandringer i hjernen ved en rekke sykdommer, inkludert MS. I dette prosjektet har vi studert 80 pasienter med en ny diffusjonsmetode kalt Restriction Spectrum Imaging (RSI). Ved denne teknikken får man ut 8 ulike parametre som beskriver spontan bevegelse av vann i ulike vev. Vi undersøkte både normalt utseende vev og vev med typiske MS lesjoner. Flere av de nye RSI parameterne egner seg til å skille mellom grupper av pasienter med ulik grad av uførhet knyttet til MS. Dette gjelder målinger både i tilsynelatende normal hvit substans og i MS lesjoner. Våre funn må reproduseres av andre, men kan være nyttige i klinisk bruk i fremtidig MS oppfølging.

I prosjektet inngår både relativt ny-diagnostiserte pasienter med MS, som følges opp over tid. Vi har også undersøkt en gruppe med MS pasienter av ulik sykdomsvarighet med en ny MR metode. Målet vårt er å se om nye MR metoder bedre kan forutsi forløpet av sykdommen. Dette kan ha betydning for behandlingsvalg, og bidrar til økt kunnskap om MS. MR av hjernen er et sensitivt verktøy for å påvise MS relaterte forandringer. MR funn er inkludert i de diagnostiske kriteriene for MS. De mest karakteristiske forandringene ved MS, og mest undersøkte hjerneforandringene til nå er MS plaques. Ved T2 vektede MR bilder av hjernen er MS plakk hvite, vi sier at de har ”høyt signal”, men hvis man studerer dem i mikroskopet vil man oppdage at plakk som ser like ut på MR kan se ulike ut i mikroskop. De mikroskopiske forandringene kan si noe om hvilket stadium av sykdommen man er i, og vil også kunne si om det er sannsynlig eller usannsynlig at forandringene er reversible. Vi ønsker i dette prosjektet å forsøke å påvise potensielt reversible forandringer i hjernen ved hjelp av en ny MR teknikk kalt Restriction Spectrum Imaging (RSI). Vi undersøkerMS-pasienter i ulike stadier og også av bilder tatt av relativt ny-diagnostiserte MS-pasienter. Overlege Piotr Sowa er PhD student i studien og er ansvarlig for fremdrift og analyser i prosjektet sammen med prosjektdeltakerne. Det arbeides nå med disse dataene, som forventes å bli presentert ila våren 2016. Det blir første gang bilder med denne teknikken brukes til å studere MS. I den andre delen av prosjektet ser man på endringer i bildene over tid. Det er til nå tatt bilder på to ulike tidspunkter, med ett års mellomrom. Pasientene i prosjektet er rekruttert av Oslo MS forskningsgruppe i forbindelse med en pågående parallell nevrologisk studie (dr Gro O Nygaard). Undersøkelsen av hjernen inkluderer en serie der man ser på blodgjennomstrømningen i ulike deler av hjernen. En artikkel som beskriver analysene er gjort ferdig og denne metodeartikkelen er publisert i 2015. Analyse av de samme dataene i kombinasjon med kliniske data planlegges som materiale for artikkel nr 2 i denne prosjektdelen. Metodeartikkelen viste at en automatisk metode fungerer like godt som en metode etter manuell opptegning av MS relaterte forandringer. Dette gjør at man kan kan foreta slike analyser uten å tenke på at resultatet er påvirket av den personen som utførte analysen. Vi fant lavere blodgjennomstrømning i MS forandringer enn i omgivende normalt vev.

i prosjektet studerer vi både tidlig MS og langtkommet MS. Håpet er at vi kan bidra til å diagnostisere sykdomsforandringer som sier noe om potensialet for progresjon Dette kan ha betydning for behandlingsvalg.

MR av hjernen er et sensitivt verktøy for å påvise MS relaterte forandringer. MR funn er inkludert i de diagnostiske kriteriene for MS. MS plakk er de mest karakteristiske forandringene ved MS, og er de hjerneforandringene som til nå er mest undersøkt. Ved T2 vektede MR bilder av hjernen er MS plakk hvite, vi sier at de har ”høyt signal”, men hvis man studerer dem i mikroskopet vil man oppdage at plakk som ser like ut på MR kan se ulike ut i mikroskop. De mikroskopiske forandringene kan si noe om hvilket stadium av sykdommen man er i, og vil også kunne si om det er sannsynlig eller usannsynlig at forandringene er reversible. Vi ønsker i dette prosjektet å forsøke å påvise potensielt reversible forandringer i hjernen ved hjelp av en ny MR teknikk kalt Restriction Spectrum Imaging (RSI). Vi undersøker MS-pasienter i ulike stadier og inkludert bilder tatt av relativt ny-diagnostiserte MS-pasienter. Påvisning av reversible forandringer vil bety at vi ved intensivert eller endret behandling kan hindre at hjerneforandringene blir irreversible. Det er behov for mer nøyaktig karakterisering for å skille mellom de som har nytte av ny behandlingskur versus de som har irreversible forandringer og dermed sannsynlig ikke vil ha glede av ekstra behandling. Overlege Piotr Sowa er PhD student i studien og er ansvarlig for fremdrift og analyser i prosjektet sammen med prosjektdeltakerne

1) RSI-prosjektet: Datasamling ble ferdig i november 2014. Totalt har vi gjennomført 116 RSI undersøkelser, hos 102 pasienter. Pasientene ble rekruttert av Professor Hanne F Harbo og seksjonsoverlege Elisabeth G Celius ved Nevrologisk avd Oslo Universitetssykehus, Ullevål. Pasientene ble undersøkt ved 3T MR kjernefasiliteten ved OUS- Ullevål. RSI sekvensen ble gjort tilgjengelig gjennom et samarbeid med Professor Anders M Dale ved MMIL (Multimodal Imaging Lab), San Diego, USA. Piotr Sowa holder på med å analysere RSI dataene sammen med vår samarbeidspartnere i San Diego. Vi vil teste ut den nye RSI teknikken mot eksisterende MR metoder, og se på forholdet mellom RSI parametre og kliniske data. En artikkel om RSI-metoden i MS planlegges for 2015.

2) Perfusjons-prosjektet: Pasientene i prosjektet er rekruttert av Oslo MS forskningsgruppe i forbindelse med en pågående parallell nevrologisk studie (dr Gro O Nygaard). Ila. 2012, 2013 og i begynnelsen av 2014 ble alle pasienter undersøkt både med en baseline MR undersøkelse, og med 1-års oppfølging. Pasientene er undersøkt med MR protokoll, inkludert perfusjonsopptak, på en 1,5 T maskin på Rikshospitalet. Analysen av perfusjonsdata og statistisk analyse på baseline gruppe er gjort ferdig og en metodeartikkel er snart klar for publisering. Statistisk analyse av perfusjonsdata i kombinasjon med kliniske data planlegges i 2015.

I dette prosjektet ser vi på nye MR teknikker og hvilket potensiale de har for å si noe om sykdomsaktivitet og prognose. Vi studerer både tidlig MS og langtkommet MS. Håpet er at vi kan bidra til å diagnostisere sykdomsforandringer som sier noe om potensialet for progresjon vs mer stabil sykdom. Dette kan ha betydning for behandlingsvalg.

MR av hjernen er et sensitivt verktøy for å påvise MS relaterte forandringer i hjernen. MR funn er inkludert i de diagnostiske kriteriene for MS. MS plakk er de mest karakteristiske forandringene ved MS, og er de hjerneforandringene som til nå er mest undersøkt. Ved T2 vektede MR bilder av hjernen er MS plakk hvite, vi sier at de har ”høyt signal”, men hvis man studerer dem i mikroskopet vil man oppdage at plakk som ser like ut på MR kan se ulike ut i mikroskop. Komponenter som kan inngå i et MS plakk ved mikroskopi er demyelinisering, nevroinflammasjon (betennelsesforandringer), endret permeabilitet av blodårene og økte ekstracellulær rom. De mikroskopiske forandringene kan si noe om hvilket stadium av sykdommen man er i, og vil også kunne si om det er sannsynlig eller usannsynlig at forandringene er reversible. Vi ønsker i dette prosjektet å forsøke å påvise potensielt reversible forandringer i hjernen ved hjelp av en ny MR teknikk kalt Restriction Spectrum Imaging (RSI) hos MS-pasienter i ulike stadier og også ved perfusjons-serier av bilder tatt av relativt ny-diagnostiserte MS-pasienter. Påvisning av reversible forandringer vil bety at vi ved intensivert eller endret behandling kan hindre at hjerneforandringene blir irreversible. Det er behov for mer nøyaktig karakterisering for å skille mellom de som har nytte av ny behandlingskur versus de som har irreversible forandringer og dermed sannsynlig ikke vil ha glede av ekstra behandling. Overlege Piotr Sowa er PhD student i studien og er ansvarlig for fremdrift og analyser i prosjektet sammen med prosjektdeltakerne

1) RSI-prosjektet: Foreløpig er vi i det stadiet at vi skal teste ut den nye RSI teknikken mot eksisterende MR metoder. Totalt har vi gjennomført ca 50 RSI undersøkelser til nå. Flere planlegges i 2014. Pasientene ble rekruttert av Professor Hanne F Harbo og seksjonsoverlege Elisabeth G Celius ved Nevrologisk avd Oslo Universitetssykehus, Ullevål. Pasientene ble undersøkt ved MR kjernefasiliteten ved OUS- Ullevål på en 3T maskin. RSI sekvensen ble gjort tilgjengelig gjennom et samarbeid med Professor Anders M Dale ved MultiModalImagingLab, San Diego, USA og Ole A Andreassen, OUS/UIO. Piotr Sowa holder nå på med analyser av de første RSI dataene og håper de første resultatene kan presenteres ila 2014.

2) Perfusjons- prosjektet: Prosjektet er i sluttfase med datasamling og under pågående analyse av de samlede data. Pasientene i prosjektet er rekruttert av Oslo MS forskningsgruppe i forbindelse med en pågående parallell nevrologisk studie (dr Gro O Nygaard). Ila. 2012 og i begynnelse av 2013 ble alle pasienter scannet ferdig med en baseline MR undersøkelse, og mesteparten av kontrollundersøkelser ble tatt i 2013. Pasientene er undersøkt med MR protokoll, inkludert perfusjonsopptak, på en 1,5 T maskin på Rikshospitalet. Dataanalysen på baseline gruppe er i avansert fase nå, med nærmest ferdig utført radiologisk vurdering og volumetriske analyser i samarbeidet med våre partnere fra Karolinska Instituttet i Stockholm ila. 2013. Analyse av perfusjonsdata og full statistisk analyse i kombinasjon med kliniske data planlegges for 2014.