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Exploring the Value of Brain T2* Weighted and FLAIR Imaging for Diagnosing Amyotrophic Lateral Sclerosis

Published online by Cambridge University Press:  14 January 2026

Portia Cooper
Affiliation:
Department of Medicine, University of Toronto, Temerty Faculty of Medicine, Toronto, ON, Canada
Mindy Lu
Affiliation:
Department of Diagnostic Imaging, Trillium Health Partners, Toronto, ON, Canada
Michael Chan
Affiliation:
Department of Diagnostic Imaging, Trillium Health Partners, Toronto, ON, Canada Department of Medical Imaging, University of Toronto, Temerty Faculty of Medicine, Toronto, ON, Canada
Alan Wilman
Affiliation:
Department of Radiology and Diagnostic Imaging, University of Alberta, Edmonton, AB, Canada
Sanjay Kalra
Affiliation:
Division of Neurology, Department of Medicine, University of Alberta, Edmonton, AB, Canada
Amer A. Ghavanini*
Affiliation:
Department of Medicine, University of Toronto, Temerty Faculty of Medicine, Toronto, ON, Canada Division of Neurology, Trillium Health Partners, Mississauga, ON, Canada
*
Corresponding author: Amer A. Ghavanini; Email: ahmadamer.ghavanini@thp.ca
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Abstract

Objectives:

Early diagnosis of amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is essential for treatment initiation and symptom management, yet it remains challenging due to nonspecific symptoms and the lack of reliable diagnostic biomarkers. Although conventional MRI sequences such as T2* weighted and fluid-attenuated inversion recovery (FLAIR) have shown potential in identifying upper motor neuron abnormalities, their diagnostic utility in ALS is not well established. This study aimed to evaluate the sensitivity and specificity of brain T2* weighted and FLAIR MRI sequences in diagnosing ALS using prospectively collected data and to assess associations with disease severity.

Methods:

Data were analyzed from 20 patients with ALS and 20 healthy controls enrolled at the Edmonton site of the Canadian ALS Neuroimaging Consortium 1 (CALSNIC-1) study. Single-slice 2D axial susceptibility-weighted echo planar imaging (SWEPI) and FLAIR images were independently rated by a blinded neurologist and radiologist for signs of corticospinal tract and motor cortex abnormalities. Sensitivity and specificity were calculated, and linear regression was used to examine associations with ALS Functional Rating Scale-Revised (ALSFRS-R) scores.

Results:

T2* weighted and FLAIR MRI sequences showed high specificity (0.95 and 0.85, respectively) but low sensitivity (both 0.25) for ALS diagnosis. No significant correlation was found between imaging abnormalities and ALSFRS-R scores. Inter-rater reliability was poor (κ = 0.25 for SWEPI; κ = 0.14 for FLAIR).

Conclusion:

While T2* weighted and FLAIR MRI sequences may have some specificity for ALS, our study suggests they are not sufficiently sensitive to be used as reliable diagnostic tools for ALS.

Résumé

RÉSUMÉ

Exploration de la valeur des IRM cérébrales pondérées en T2* et effectuées au moyen de la séquence FLAIR pour le diagnostic de la sclérose latérale amyotrophique.

Objectifs :

Le diagnostic précoce de la sclérose latérale amyotrophique (SLA) est essentiel pour l’amorce d’un traitement et la prise en charge des symptômes, mais il reste difficile en raison des symptômes non spécifiques et du manque de biomarqueurs diagnostiques fiables. Bien que les séquences conventionnelles d’IRM, par exemple les IRM pondérées en T2* et celles effectuées au moyen de la séquence FLAIR (fluid-attenuated inversion recovery), aient montré leur potentiel pour identifier les anomalies des motoneurones supérieurs, leur utilité diagnostique dans le cas de la SLA n’est pas bien établie. En ce qui regarde le diagnostic de la SLA, cette étude visait donc à évaluer la sensibilité et la spécificité des IRM cérébrales pondérées en T2* et effectuées au moyen de la séquence FLAIR, et ce, à l’aide de données collectées de manière prospective. Elle visait aussi à évaluer les associations avec la gravité de la maladie.

Méthode :

Les données de 20 patients atteints de SLA et de 20 témoins sains recrutés à Edmonton dans le cadre de l’étude du Canadian ALS Neuroimaging Consortium 1 (CALSNIC-1) ont été analysées. Des images 2D axiales pondérées en susceptibilité (« SWEPI » en anglais) et des séquences FLAIR ont été évaluées indépendamment par un neurologue et un radiologue en aveugle afin de détecter des signes d’anomalies du tractus corticospinal et du cortex moteur. La sensibilité et la spécificité ont été calculées ; de plus, une régression linéaire a été utilisée pour examiner les associations avec les scores de l’échelle fonctionnelle révisée de la SLA (« ALSFRS-R » en anglais).

Résultats :

Des IRM cérébrales pondérées en T2* et effectuées au moyen de la séquence FLAIR ont montré une spécificité élevée (respectivement 0,95 et 0,85) mais une faible sensibilité (0,25 dans les deux cas) pour le diagnostic de la SLA. Aucune corrélation notable n’a été trouvée entre les anomalies observées lors d’examens d’IRM et les scores ALSFRS-R. La fiabilité inter-évaluateurs était faible (κ = 0,25 pour les SWEPI ; κ = 0,14 pour les séquences FLAIR).

Conclusion :

Bien que les IRM pondérées en T2* et effectuées au moyen de la séquence FLAIR puissent présenter une certaine spécificité pour la SLA, notre étude suggère qu’elles ne sont pas suffisamment sensibles pour être utilisées à titre d’outils diagnostiques fiables pour cette maladie.

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© The Author(s), 2026. Published by Cambridge University Press on behalf of Canadian Neurological Sciences Federation
Figure 0

Figure 1. Example of abnormal MRI features (arrows) in a patient with amyotrophic lateral sclerosis. (A) motor cortex T2* weighted hypointensity on susceptibility-weighted echo planar imaging, (B) corticospinal tract fluid-attenuated inversion recovery (FLAIR) hyperintensity at the level of the midbrain and (C) corticospinal tract FLAIR hyperintensity at the level of the internal capsule.

Figure 1

Table 1. Demographic characteristics in patients with amyotrophic lateral sclerosis (ALS) (n = 20) and controls (n = 20)

Figure 2

Table 2. Inter-rater reliability of SWEPI and FLAIR image ratings

Figure 3

Table 3. Diagnostic performance of neuroimaging techniques for amyotrophic lateral sclerosis diagnosis