Skeletal muscle BOLD MRI: From underlying physiological concepts to its usefulness in clinical conditions

Jacobi, Bjoern; Bongartz, Georg; Partovi, Sasan; Schulte, Anja‐Carina; Aschwanden, Markus; Lumsden, Alan B.; Davies, Mark G.; Loebe, Matthias; Noon, Georg P.; Karimi, Sasan; Lyo, John; Staub, Daniel; Huegli, Rolf W.; Bilecen, Deniz

doi:10.1002/jmri.23536

Cited by 72 publications

(72 citation statements)

References 84 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Если есть возможность не учитывать время исследования, пер-фузия мышцы в состоянии покоя может быть измере-на при усреднении ASL-сигнала в течение нескольких минут [133,137]. Контраст BOLD (blood oxygen level dependent -зависимый уровень кислорода крови) [132], обладающий способностью обнаруживать акти-вацию мозга, позволяет определять оксигенацию ка-пиллярной и венозной крови в скелетных мышцах и полуколичественно оценивать насыщение крови кислородом [138,139]. В отличие от большинства слу-чаев применения контраста BOLD в исследованиях головного мозга, результат анализа скелетных мышц может быть отрицательным при глубокой кислородной десатурации (падение степени насыщения крови кис-лородом) и положительным, когда выделение тканями кислорода уменьшается [140][141][142][143][144].…”

Section: лекции и обзорыunclassified

Skeletal muscle quantitative nuclear magnetic resonance imaging and spectroscopy as an outcome measure for clinical trials (part II)

Carlier

Marty

Scheidegger

et al. 2017

Neuromuscular Diseases

View full text Add to dashboard Cite

Активность болезниБолее 2 десятилетий назад в исследованиях на мо-делях мышей с мышечной дистрофией было показано, что ткань скелетных мышц имеет повышенный сигнал Т2 [1,2]. Аналогичные результаты получены и на мо-делях более крупных животных -собаках породы зо-лотистый ретривер с мышечной дистрофией [3][4][5]. Интересно, что сигнал Т2 от мышц нормализовывался, когда генная терапия оказывалась успешной [6][7][8].Исследования последних лет подтвердили и рас-ширили наши знания об изменении мышечного сиг-нала Т2 у животных моделей с мышечной дистрофией. Временные изменения сигнала Т2 от мышц были точно определены у mdx-мышей (животная модель прогрессирующей мышечной дистрофии (ПМД) Дю-шенна). Наибольшие изменения были выявлены в воз-расте 4-8 мес, затем наблюдалось постепенное умень-шение изменений [9][10][11]. Аномалии сигнала Т2 были описаны и на других моделях дистрофии [12,13] с разным характером внутримышечного распределе-ния жира при мутациях в гене LARGE и у mdx-мышей. Особая чувствительность дистрофичных мышц к экс-центрическим упражнениям была показана посредст-вом более высокого сигнала Т2 у mdx-мышей, которых заставляли много бегать [14].При оценке ответа mdx-мышей на экспрессию гена микродистрофина картирование Т2 продемонст-рировало более высокую дискриминационную способ-ность по сравнению с соотношением передача намаг-ниченности/диффузионно-тензорное изображение [15]. Успешный скиппинг U7-экзонов у золотистых ретриверов с мышечной дистрофией ассоциировался со сни жением сигнала Т2 от леченых конечностей [16]. Терапия лозартаном нормализовала сигнал Т2 от мышц у мышей, больных врожденной мышечной дистрофи-ей с дефицитом ламинина альфа 2 [13].Сигнал Т2 или время релаксации спин-эхо воды в мышцах может использоваться как индикатор ак-тивности болезни в скелетных мышцах. Активность болезни -достаточно расплывчатое понятие, предпо-лагающее, что изменение сигнала Т2 -результат неспе-цифических процессов, в основе которых лежат такие механизмы, как воспаление, некроз, дистрофия мышц, острая денервация, а также любые обстоятельства, при-водящие к внеклеточному или внутриклеточному отеку, или их комбинации. Этот факт неоднократно был про-демонстрирован у животных и у человека [17][18][19][20]. Физические упражнения умеренной или высокой ин-тенсивности приводят к увеличению сигнала Т2 от мышц в результате накопления воды в миоцитах. Процесс является временным и проходит в течение нескольких часов в отличие от патологического увели-чения сигнала Т2. Это может исказить результаты, если обследовать пациентов непосредственно или через ко-роткий промежуток времени после тренировки, в связи с чем мы рекомендуем выполнять визуализацию до проведения оценки моторной функции, особенно у пациентов со слабостью мышц.

show abstract

Section: лекции и обзорыunclassified

Skeletal muscle quantitative nuclear magnetic resonance imaging and spectroscopy as an outcome measure for clinical trials (part II)

Carlier

Marty

Scheidegger

et al. 2017

Neuromuscular Diseases

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Blood oxygen level-dependent magnetic resonance imaging (BOLD-MRI) offers a non-invasive and reliable tool for assessing organ/tissue hypoxia, which utilizes the magnetic properties of hemoglobin when it converts from the oxygenated to deoxygenated form. This technique has been widely used for indirect measurement of tissue oxygenation in brain (7), kidney (8), skeletal muscle (9), heart (10), and liver (11) under physiological and disease conditions. Recently, this technique has been used to evaluate thermogenesis-induced energy consumption by brown AT in mice (12).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

High-salt intake induced visceral adipose tissue hypoxia and its association with circulating monocyte subsets in humans

Zhou

Yuan

et al. 2014

Obesity

View full text Add to dashboard Cite

Objective: To investigate the feasibility of blood oxygen level dependent magnetic resonance imaging (BOLD-MRI) in evaluating human visceral adipose tissue (AT) oxygenation induced by salt loading/depletion and its association with changes in circulating monocyte subsets. Methods: A dietary intervention study was performed in 23 healthy volunteers beginning with a 3-day usual diet followed by a 7-day high-salt diet (15 g NaCl/day) and a 7-day low-salt diet (5 g NaCl/day). BOLD-MRI was used to evaluate oxygenation in perirenal AT. Results: Salt loading led to a consistent AT hypoxia (increase in the R2* signal, 25.2 6 0.90 s 21 vs. baseline 21.5 6 0.71 s 21 , P < 0.001) and suppression of circulating renin-angiotensin-aldosterone system (RAAS), as well as an expansion of the CD1411CD161 monocytes and monocyte pro-inflammatory activation. In salt depletion phase, the hypoxic state of AT and the expanded CD1411CD161 monocyte pool were regressed to baseline levels, accompanied by a rebound activation of RAAS. Moreover, AT oxygenation level was positively correlated with the CD1411CD161 monocytes (r 5 0.419, P < 0.001).Conclusions: This work provides proof-of-principle evidence supporting the feasibility of BOLD-MRI in monitoring visceral AT oxygenation in humans induced by dietary salt loading/depletion. In addition, the CD1411CD161 monocytes may participate in the pathogenesis of high-salt intake induced AT hypoxia.

show abstract

“…Muscle functional magnetic resonance imaging (MRI) has been used to quantify changes in T2 signal intensity on the basis of hemodynamic, metabolic, and mechanical changes that are directly related to neuromuscular activation of muscle tissue. [20][21][22] The use of T2 MRI allows for a noninvasive assessment of individual muscle activation. To our knowledge, this technique has not been used previously to assess activation patterns of the intrinsic foot muscles.…”

mentioning

confidence: 99%

Intrinsic Foot Muscle Activation During Specific Exercises: A T2 Time Magnetic Resonance Imaging Study

Gooding

Feger

Hart

et al. 2016

Journal of Athletic Training

View full text Add to dashboard Cite

Context: The intrinsic foot muscles maintain the medial longitudinal arch and aid in force distribution and postural control during gait. Impaired intrinsic foot-muscle function has been linked to various foot conditions. Several rehabilitative exercises have been proposed to improve it; however, literature that identifies which individual muscles are activated during specific intrinsic foot-muscle exercises is lacking.Objective: To describe changes in activation of the intrinsic plantar foot muscles after 4 exercises as measured with T2 magnetic resonance imaging (MRI).Design: Descriptive laboratory study. Intervention(s): Participants underwent T2 MRI before and after each exercise. They completed 1 set of 40 repetitions of each exercise (short-foot exercise, toes spread out, first-toe extension, second-to fifth-toes extension).Main Outcome Measure(s): Percentage increases in muscle activation of the abductor hallucis, flexor digitorum brevis, abductor digiti minimi, quadratus plantae, flexor digiti minimi, adductor hallucis oblique, flexor hallucis brevis, and interossei and lumbricals (analyzed together) after each exercise were assessed using T2 MRI.Results: All muscles showed increased activation after all exercises. The mean percentage increase in activation ranged from 16.7% to 34.9% for the short-foot exercise, 17.3% to 35.2% for toes spread out, 13.1% to 18.1% for first-toe extension, and 8.9% to 22.5% for second-to fifth-toes extension. All increases in activation had associated 95% confidence intervals that did not cross zero.Conclusions: Each of the 4 exercises was associated with increased activation in all of the plantar intrinsic foot muscles evaluated. These results may have clinical implications for the prescription of specific exercises to target individual intrinsic foot muscles.Key Words: short-foot exercise, muscle functional magnetic resonance imaging, toes spread out, medial longitudinal arch Key PointsClinicians can prescribe the short-foot exercise, toes-spread-out exercise, first-toe-extension exercise, and secondto fifth-toes-extension exercise to activate the intrinsic foot muscles. These exercises can result in a 9% to 35% increase in intrinsic foot-muscle activity.

show abstract

Skeletal muscle BOLD MRI: From underlying physiological concepts to its usefulness in clinical conditions

Cited by 72 publications

References 84 publications

Skeletal muscle quantitative nuclear magnetic resonance imaging and spectroscopy as an outcome measure for clinical trials (part II)

Skeletal muscle quantitative nuclear magnetic resonance imaging and spectroscopy as an outcome measure for clinical trials (part II)

High-salt intake induced visceral adipose tissue hypoxia and its association with circulating monocyte subsets in humans

Intrinsic Foot Muscle Activation During Specific Exercises: A T2 Time Magnetic Resonance Imaging Study

Contact Info

Product

Resources

About