Inimneeru kvantitatiivse tundlikkuse kaardistamise (QSM) teostatavus
Mar 14, 2022
Lisateabe saamiseks:ali.ma@wecistanche.com
Eric Bechler1 · Julia Stabinska1 · Thomas Thiel1 · Jonas Jasse1 · Romans Zukovs2 · Birte Valentin1 · Hans-Jörg Wittsack1 · Alexandra Ljimani1
Abstraktne
Eesmärk In vivo teostatavuse hindaminekvantitatiivne tundlikkuse kaardistamine(QSM).neerud.
Meetodid 3-T-MRI-skanneriga (Magnetom Prisma, Siemens Healthineers, Erlangen, Saksamaa) viidi läbi 19 tervel vabatahtlikul aksiaalne ühe hingetõmbe 3D-mitmekajajada (saamisaeg 33 s). Rasva keemilise nihke eemaldamiseks ja QSM-i kvantifitseerimiseks viidi läbi graafikupõhine lahtipakkimine koos T2*-IDEAL lähenemisviisiga.kvantitatiivne tundlikkuse kaardistamine)ülakõhust. Kogu, neerukoore ja medulla keskmised tundlikkuse väärtused mõlemasneerudja maks määrati ja võrreldi. Reprodutseeritavuse uurimiseks mõõdeti viit katsealust kaks korda. Üks patsient, kellel on raskeneeru-QSM-i võimaliku kliinilise tähtsuse hindamiseks kaasati uuringusse fibroos.
Tulemused QSM (kvantitatiivne tundlikkuse kaardistamine) oli edukas 17 vabatahtlikul ja neerufibroosiga patsiendil. Kõhuõõne anatoomilised struktuurid olid QSM-iga selgelt eristatavad ja maksas saadud tundlikkuse väärtused olid võrreldavad kirjanduses leiduvatega. Tulemused näitasid head reprodutseeritavust. Pealegi, keskmineneeru-Tervete vabatahtlike QSM väärtused ({{0}}.04±0,07 ppm paremal ja −0,06±0,19 ppm vasakul)neerud) olid oluliselt kõrgemad kui uuritud fibroosiga mõõdetudneerud(− {{0}},43±−0,02 ppm).
Järeldus inimese QSMneerudvõib olla paljutõotav lähenemisviis neerukoe mikroskoopilise struktuuri kohta teabe hindamiseks. Seetõttu võib see veelgi parandada funktsionaalset neerude MR-kuvamist.
Märksõnad Kvantitatiivne vastuvõtlikkuse kaardistamine · NeerudMRI · Funktsionaalne neerukujutis
Sissejuhatus
Viimastel aastatel on suurenenud uurimishuvi funktsionaalsuse vastuneeru-MRI. Mitmed varasemad uuringud on näidanud MRI biomarkerite suurt potentsiaali erinevate patoloogiliste protsesside iseloomustamiseks, mis on seotud haiguse progresseerumisega.krooniline neeruhaigus(CKD) [1–3]. CKD histoloogiline tunnus ja neerude interstitsiaalse fibroosi progresseeruva neerufunktsiooni kaotuse peamine põhjus. Seetõttu on interstitsiaalse fibroosi aste neerukoes oluline näitaja selle pöörduvuse määramisel.neerukahjustus. Siiani on ainus usaldusväärne kliiniline vahend tubulointerstitsiaalse fibroosi astme hindamiseks neerubiopsia. Kuna see diagnostiline protseduur on invasiivne, seda kahjustab proovide võtmise kallutatus ja see ei ole meelevaldselt korratav [4, 5], on väga soovitav mitteinvasiivne pildistamismeetod, mis suudab täpselt hinnata neerude interstitsiaalse fibroosi astet.
Kvantitatiivne tundlikkuse kaardistamine(QSM) on uudne MRI tehnika, mis kasutab faasikujutisi kõrge struktuurse kontrasti ja kvantitatiivse teabe saamiseks koe magnetilise tundlikkuse kohta [6–9]. Varasemates uuringutes on QSM tundlik koe mikrostruktuuri või keemilise koostise muutuste suhtes [10–12] ja on seetõttu paljutõotav mitteinvasiivne lähenemisviisneeru-interstitsiaalne fibroos [13]
Siiani on QSM-i enamasti kasutatud erinevate neuroloogiliste haiguste korral basaalganglionide patoloogiliste ladestumiste mõõtmiseks või maksa raua ülekoormuse kuvamise biomarkerina [14–17]. Hiljutised loommudelite uuringud on uurinud QSM-i potentsiaali hinnataneeru-mikrostruktuur [13, 18, 19]. Eelkõige Xie et al. [13] näitasid QSM-i tundlikkust neerupõletikust ja fibroosist põhjustatud patoloogia tuvastamisel hiirtel. Kuid meie teadmiste kohaselt ei ole in vivo läbi viidud piisavat uuringut tundlikkuse kaardistamiseks.inimese neer.
Kõhu QSM (kvantitatiivne tundlikkuse kaardistamine) peetakse tehniliselt keeruliseks. Esiteks põhjustab ülakõhuorganite hingamisliikumine piiratud struktuurse kontrasti ja alahinnatud tundlikkuse väärtusi [17]. Teiseks mõjutab kõhurasva olemasolu negatiivselt B0 väljakaardi hinnangut, mis on QSM-algoritmi oluline samm [17, 20]. Kolmandaks põhjustavad suured tundlikkuse kõikumised õhu-koe liideste ümber tõsiseid triibulisi artefakte ja seega ekslikke QSM-kaarte [21]. Lisaks, nagu on näidatud meie uurimisrühma eelmises esialgses simulatsiooniuuringus [22], mõjutab kõhupiirkonna tundlikkuse kaardi täpsust tugevalt faasitöötlusetapp, sealhulgas lahtipakkimine ja taustavälja eemaldamine.
Käesoleva töö eesmärk oli hinnata in vivo QSM-i teostamise teostatavustinimese neerkliinilises MRI süsteemis. Sel eesmärgil optimeeritud MRI omandamise protokoll ja QSM (kvantitatiivne tundlikkuse kaardistamine) Neerude QSM-kaartide saamiseks kasutati töötlemistorustikku.
Klõpsake selleksCistanche para que sirve neeruhaiguste raviks
meetodid
Uurimispopulatsioon
Uuringu kiitis heaks kohalik eetikakomitee ja kõigilt katsealustelt saadi kirjalik teadlik nõusolek.
Üheksateist tervet vabatahtlikku (keskmine vanus 28,1 ± 12,9 aastat), kellel pole anamneesisneeruduuringus osales haigus või mis tahes teadaolev süsteemne haigus, mis võib olla seotud neerudega. Viit katsealust mõõdeti kaks korda 10-minutilise intervalliga mõõtmiste ja MRI-s ümberpaigutamise vahel, et hinnata reprodutseeritavust.
Lisaks 78-aastane meespatsient, kellel on raskeneerudpikast anamneesist tingitud fibroosneeru-puudulikkus (CKD V (eGFR<15 ml/min/1.73="" m2="" )="" for="" 25="" years,="" state="" after="" kidney="" transplantation="" 20="" years="" ago,="" chronic="" graft="" failure="" and="" dialysis="" for="" the="" last="" 5="" years)="" was="" exemplarily="" included="" in="" the="" study="" to="" evaluate="" the="" potential="" clinical="" relevance="" of=""> (kvantitatiivne tundlikkuse kaardistamine).
Enne uurimist ei tehtud mingeid erilisi ettevalmistusi [1].
Andmete hankimine
Andmete kogumine viidi läbi 3T skanneriga (Magnetom Prisma, Siemens AG, Healthineers, Erlangen, Saksamaa), kasutades 32-kanalilist selgroomähist koos 30-kanalilise kehamähisega. Anatoomiliste kujutiste saamiseks kasutati kõigil kolmel kujutisteljel (aksiaalne, koronaalne ja sagitaalne) pool-Fourier’ ühekaadrilist turbo spin-kaja (HASTE) järjestust. Neid anatoomilisi kujutisi kasutati FOV-i paigutamiseks järgmise QSM-i jaoks (kvantitatiivne tundlikkuse kaardistamine) järjestus. FOV paigutati keskeleneerud(joonis 1).
QSM-i andmed saadi, kasutades aksiaalset ühe hingetõmbe 3D mitme kaja gradiendi kajajada järgmiste parameetritega: kajade arv=4; TE1/ΔTE/TR=3,1/3,7/17 ms; pöördenurk=15 kraadi ; omandamismaatriks=256×192 × 26; voksli suurus =1,64 × 1,64 × 3 mm3; ribalaius=1775 Hz/piksel; lõigu ja faasi Fourier-kodeering=6/8; paralleelkujutise kiirendustegur=2; omandamise aeg 33 s. Seadistused jaoksneeru-QSM-i omandamine määrati eeltestides, et saavutada optimaalne pildikvaliteet võimalikult lühikese saamise ajaga.
Hingamise kinnipidamise kvaliteeti QSM-i omandamise ajal kontrolliti visuaalse kontrolli abil integreeritud patsiendi vaatluskaameraga. Lisaks kontrollisid omandatud andmete kvaliteeti enne järeltöötlust kaks kogenud radioloogi kõhupiirkonna kuvamisel (AL 10 aastat, BV 4 aastat). Kui andmetes on olulisi liikumisartefakte, siis QSM (kvantitatiivne tundlikkuse kaardistamine) omandamist korrati kohe või jäeti edasisest analüüsist välja, kui kordamine ebaõnnestus.
Joonis 1 FOV-i paigutuse näideneeru-QSM omandamine. FOV paigutati kesksele kohaleneerudühtsete pildistamistingimuste tagamiseks
Järeltöötlus
Joonisel fig 2 olev vooskeem näitab rekonstrueerimisetappe, mis viidi läbi, et hinnataneerudQSM kaardid. Kõik arvutused viidi läbi kasutades MATLAB (R2018a; The MathWorks, Inc., Natick, MA).
Esimeses etapis täideti andmed nulliga, mille tulemusel saadi voksli suurus 0,8 × 0,8 × 2,25 mm3. QSM-i järeltöötlus optimeeriti algselt aju pildistamiseks, kus rasva panus MRI-signaali on minimaalne [20]. Ajuvälised rakendused, eriti kõhupiirkonnas, nõuavad aga tõhusat rasva eemaldamist, et vältida tundlikkuse kaartide kvantifitseerimise kõrvalekaldeid. Selles uuringus kõrvaldati vee ja rasva vaheline soovimatu keemilise nihke efekt meetodiga, mida nimetatakse üheaegseks faasi lahtipakkimiseks ja keemilise nihke eemaldamiseks (SPURS) [20]. SPURS kasutab graafikupõhist lahtipakkimist, et kõrvaldada nulliga täidetud faasiandmete faasimurdmised. Lisaks kasutati saadud rasvasisaldusega korrigeeritud väljade kaartide arvutamiseks T2*-IDEAL lähenemisviisi [23], mida kasutati taustavälja eemaldamise sisendina.
Selles uuringus genereeriti telgkujutistele automaatselt kogu kõhu maskid (Brain Surface Extractor (BSE) BrainSuite'ist, versioon 18a, California Ülikool) nulliga täidetud suurusjärgu andmete põhjal, et eemaldada soovimatu õhk väljaspool kõhtu. Pärast segmenteerimise visuaalset kvaliteedikontrolli kasutati genereeritud maske taustavälja eemaldamiseks Laplaciani piiriväärtuse (LBV) algoritmi [24] abil, mis on osa MEDI-tööriistakastist [25].
Viimases etapis lahendati valesti püstitatud pöördprobleem QSM-i artefaktide triibu vähendamisega (kvantitatiivne tundlikkuse kaardistamine) (STAR-QSM) meetod [26] STI-Suite'ist [9], mille tulemuseks on tundlikkuse kaardid. Nii LBV kui ka STAR-QSM käitati vaikeseadetega.
Tarkvara ITK-SNAP (versioon 3.8.0, Pennsylvania Ülikool) kasutati huvipakkuvate piirkondade (ROI) käsitsi joonistamiseks paravertebraalses lihaskoes (336 pikslit), maksas (900 pikslit) ja kogu ulatuses.neerud(5533±1792 pikslit ja 4756±1142 pikslit vasakule ja paremaleneerudvastavalt),neeru-ajukoor (vastavalt 1260±279 pikslit ja 1245±265 pikslit vasaku ja parema neeru puhul) ja neeru medulla (vastavalt 993±293 pikslit ja 962±392 pikslit vasaku ja parema neeru puhul) (joonis 3). Kõik ROI-d joonistati kolmele järjestikusele lõigule ning iga organi ja subjekti jaoks arvutati keskmine tundlikkus ja standardhälve (SD). Paravertebraalset lihaskoe kasutati käesolevas uuringus QSM-i kvantifitseerimise võrdlusalusena, et tagada tundlikkuse väärtuste järjepidevus (lisamaterjal, tabel S1) [27].
Joonis 2 Vooskeem, mis näitab tundlikkuse kaartide arvutamise rekonstrueerimise etappe. Rekonstrueerimise lähtepunktiks on nulliga täidetud suurusjärgu ja faasi andmed. Null-täidetud faasiandmetele rakendati samaaegset faasi lahtipakkimist ja keemilise nihke eemaldamist (SPURS), et eemaldada keemilise nihke mõju vee ja rasva vahel. Lisaks kasutati saadud rasvasisaldusega korrigeeritud põllukaartide arvutamiseks meetodit T2*-IDEAL (pakendamata faas). Laplaciani piiriväärtuse (LBV) algoritmi abil loodi taustavälja eemaldamiseks automaatselt kogu kõhu maskid nulliga täidetud suurusjärgu andmetest. Viimases etapis lahendati valesti püstitatud pöördprobleem QSM-i artefaktide triibu vähendamisega (kvantitatiivne tundlikkuse kaardistamine) (STAR-QSM) meetod STI-Suite'ist, mille tulemuseks on tundlikkuse kaardid.
Uurida, kas globaalsed järeltöötlusefektid moonutavad arvutatud QSM-i (kvantitatiivne tundlikkuse kaardistamine) väärtused, nt mittekohalikud vead ebausaldusväärsest väljahinnangust ROI-de lõikes, määrati QSM-i väärtused maksas ja võrreldi neid saadaolevate kirjanduse väärtustega.
Lisaks on välisõhu eemaldamise täpsus oluline samm QSM-i kvantifitseerimisel. Et hinnata maski määratluse kvaliteedi mõju QSM väärtustele, varieeriti maski määratlust ühel tervel subjektil. Seega rakendati andmekogumile vastavalt neli erinevat maski (ilma õhu välisõhuta, mis sisaldavad väikest ja suures koguses välisõhku ning sisaldavad kogu pildiala) ja parempoolse tundlikkuse väärtused.neerudvõrreldi.
Joonis 3 ROI paigutuse näide. Suuruspilt kõhust koos näidiste huvipakkuvate piirkondadega (ROI), mis on joonistatud paravertebraalses lihaskoes (336 pikslit), maksas (900 pikslit), kogu neerus (vastavalt 5533±1792 pikslit ja 4756±1142 pikslit vasaku ja parema neeru puhul). ),neeru-cortex (1260±279 pikslit ja 1245±265 pikslit vasakule ja paremaleneerudvastavalt) ja neeru medulla (vastavalt 993±293 pikslit ja 962±392 pikslit vasaku ja parema neeru puhul)
Statistiline analüüs
Vasaku ja parema tundlikkuse väärtusedneerud, samuti terve kontrollrühma ajukoore ja medulla mõlemas neerus, keskmistati kõigi katsealuste lõikes ning võrreldi parema fibrootilise neeru keskmise ja SD-ga, et hinnata QSM-i võimaliku kliinilise tähtsuse näidet.
Lisaks kasutati Wilcoxoni testi vasaku ja parema neeru QSM-i tulemuste võrdlemiseksneeru-ajukoor ja medulla. Pealegi, Pearsoni korrelatsioonneerudja maksa tundlikkus arvutati tervele kontrollrühmale.
Tulemused
Kaks tervet isikut jäeti edasisest analüüsist välja raskete artefaktide tõttu kopsude ja ümbritseva koe piiril (joonis 4e).
QSM (kvantitatiivne tundlikkuse kaardistamine) kvantifitseeriti edukalt 17 tervel vabatahtlikul ja patsiendilneeru-fibroos (lisamaterjal, joonised S1–S3). Parenhümatoossed ülakõhuorganid, nagu maks ja neer, olid nendes andmekogumites selgelt eristatavad (joonis 4). Ühel juhul ebaõnnestus faasi lahtipakkimine väikesel alal lähedalneerud, mis põhjustab selles piirkonnas ebatäpseid tundlikkuse väärtusi (joonis 4d). Siiski oli mõjutatud vaid väike osa neerust ja seda arvestati ROI paigutamise ajal. Neerude ja maksa QSM väärtuste (R2=0.035) vahel korrelatsiooni ei täheldatud (joonis 5), mis näitab, et ükski järeltöötluse globaalne mõju ei moonuta arvutatud tundlikkuse väärtusi.
Joonisel 6 on kujutatud ühe terve vabatahtliku maski määratluse varieerumise tundlikkuse kaardid ja väärtused. Neerude QSM-is muutusi pole (kvantitatiivne tundlikkuse kaardistamine) väärtusi saab tuvastada suhteliselt väikese segmenteerimise ebatäpsuse korral (joonis 6a, b). Suuremad õhukogused põhjustasid aga ebatäpsed tundlikkuse väärtused (joonis 6c, d).
Keskmineneeru-tervete vabatahtlike tundlikkuse väärtused olid {{0}}.04±0.07 ppm (vahemik - {{10}}). .07 kuni 0,16 ppm) parema neeru puhul ja −0,06±0,19 ppm (vahemikus −0,35 kuni 0,39 ppm) vasaku neeru puhul (tabel 1). Parema ja vasaku poole keskmised tundlikkuse väärtusedneerudolid oluliselt erinevad (lk<0.05) showing="" a="" wider="" range="" of="" values="" for="" the="" left="" kidney="" (table="" 1).="" no="" significant="" difference="" between="" cortical="" and="" medullary="" qsm="" values="" of="" the="" right="" or="" the="" left="" kidney="" could="" be="" determined="" (p="">0.05).
Maksa tundlikkuse väärtused, mida mõõdeti tervetel vabatahtlikel ja patsientidel, kellel onneeru-fibroos olid tervetel vabatahtlikel ja neerufibroosiga patsiendil samas vahemikus {{0}},17±0,13 ppm ja 0,15±0,01 ppm (tabel). 2).
Viie subjekti reprodutseeritavuse mõõtmised näitasid nii maksa kui ka parema neeru QSM-i head reprodutseeritavust (kvantitatiivne tundlikkuse kaardistamine) kusjuures maksa või neerude tundlikkuse väärtustes ei esinenud mõlema mõõtmise vahel olulist erinevust (p=0,48) (tabel 3). Parema tundlikkuse väärtusedneerudolid {{0}}.02±0.06 ppm ja − 0.03±{{15} },11 ppm vastavalt testi ja kordustesti mõõtmiseks. Maksa tundlikkus oli vastavalt 0,16±0,10 ppm ja 0,12±0,07 ppm.
Joonisel 7 on näidatud QSM-kaardid, mis on kaetud terve vabatahtliku ja ühe uuritud neeru interstitsiaalse fibroosiga patsiendi suuruspiltidega. Parema fibrootilise neeru tundlikkus oli tugevalt diamagnetiline (- 0,43±0,02 ppm).
Arutelu
QSM (kvantitatiivne tundlikkuse kaardistamine) on uudne ja paljutõotav lähenemisviis koe mikrostruktuuri ja funktsiooni käsitleva teabe hindamiseks. Selles töös demonstreerisime inimese neeru in vivo QSM-i teostamise teostatavust kliinilises MRI-süsteemis. Esitatud omandamisskeem ja edasine rakendatud QSM-i töötlemiskonveier, mis koosneb nüüdisaegsetest QSM-meetoditest, olid edukad 90 protsendil uuritavatest ja andsid reprodutseeritavad tulemused. Kõhuõõne anatoomilised struktuurid olid QSM-kaartidel selgelt eristatavad ja soolepiirkonnas olid vaid mõned artefaktid. Lisaks erinevus tervetel saadud keskmiste QSM väärtuste vahelneerudja fibrootilise neeru tundlikkus näitab QSM-i potentsiaali (kvantitatiivne tundlikkuse kaardistamine) tervislike ja patoloogiliste eristamiseksneeru-pabertaskurätik. Kuna see rahastamine põhineb ainult ühel fibrootilisel juhtumil, peaksid täiendavad uuringud suurema patsientide populatsiooniga tulevikus tõestama QSM-i diagnostilist väärtust.
Joonis 4 Näiteid mähitud ja pakkimata faasikujutistest, samuti kohaliku välja- ja tundlikkuse kaartidest ning viie terve vabatahtliku ülakõhu vastavast maskist. Anatoomilised struktuurid on selgelt eristatavad ja soolepiirkonnas (a–c) on vaid mõned artefaktid. Ühel juhul ebaõnnestus faasi lahtipakkimineneerud, mis põhjustab ebatäpseid tundlikkuse väärtusi (d, valge nool). Näide rasketest artefaktidest, mis on tingitud kopsude õhust (e, mustad nooled), mis esinesid kahel tervel vabatahtlikul. Mõlemad andmekogumid eemaldati edasisest järeltöötlusest.
Joonis 5 Pearsoni korrelatsioonigraafik vahelneeru-ja tervete vabatahtlike maksa tundlikkuse väärtused. Neerude ja maksa QSM-i vahel korrelatsiooni ei täheldatud (kvantitatiivne tundlikkuse kaardistamine) väärtused (R2=0.035), mis näitab, et globaalsed järeltöötlusefektid ei mõjutanud QSM-i kvantifitseerimist.
Joonis 6 Näiteid vastuvõtlikkuse kaartidest ja väärtustest maski määratluse varieerumiseks välisõhu eemaldamisel ühel tervel vabatahtlikul. Parempoolse QSM väärtusi ei muudetaneerudsaab tuvastada suhteliselt väikese segmenteerimise ebatäpsuse korral, kui pärast segmenteerimist (a) ei jäänud välisõhku ja see sisaldab vähesel määral välisõhku (b). Suuremad välisõhu kogused põhjustasid aga ebatäpsed tundlikkuse väärtused (c, d)
Tabel 1 Terviku tundlikkuse väärtusedneerudtervete vabatahtlike ajukoore ja medulla keskmised näitajad kõigi 17 katsealuse kohta
Oluline erinevus QSM-is (kvantitatiivne tundlikkuse kaardistamine) vasaku ja parema väärtusedneerud(p<0.05) is="" probably="" based="" on="" higher="" motion="" artifacts="" in="" the="" left="" kidney.="" considering="" the="" standard="" deviation,="" the="" susceptibility="" of="" healthy="">neeru-tissue fluctuates around 0 in the current study. No significant difference between cortical and medullar QSM values of the right or the left kidneys could be determined (p>0.05)
Tabel 2 Tervete vabatahtlike parema neeru ja maksa tundlikkuse väärtused kõigi 17 katsealuse ja raske neerufibroosiga patsiendi keskmisena
Õiguse QSM väärtusneerudNeerufibroosiga patsientide arv erineb oluliselt tervete vabatahtlike paremas neerus mõõdetud QSM väärtustest. Tervetel vabatahtlikel ja neerufibroosiga patsiendil mõõdetud maksa QSM väärtused on aga samas vahemikus, välja arvatud globaalsed mõjud, mis moonutavad neeru QSM tulemusi.
QSM-i on inimese kõhus juba varem rakendatud [17, 27, 29, 30], mis näitab paljutõotavaid tulemusi uue MRI tehnikana. Siiski tekitab meetod mõningaid tehnilisi väljakutseid, mis on seni takistanud selle in vivo rakendamist inimese neerudes. Kombineerides ja optimeerides juba väljakujunenud pildi järeltöötluse samme QSM-i jaoks (kvantitatiivne tundlikkuse kaardistamine), on mõned neist probleemidest praeguses uuringus edukalt lahendatud. Esiteks kõrvaldati vabast hingamisest põhjustatud liikumisartefaktid, kogudes andmeid ühe hingetõmbe ajal inspiratsiooni lõpus. Teiseks eemaldati vee ja rasva vaheline soovimatu keemilise nihke efekt, kasutades täiustatud järeltöötlustoru. Kolmandaks määrati artefaktide minimeerimiseks ja reprodutseeritavate tulemuste saamiseks piisavad omandamise ja järeltöötluse parameetrid.
Tabel 3 Reprodutseeritavuse tulemused.
Keskmine±standardhälbe vastuvõtlikkuse väärtused paremaleneerudja maksa keskväärtused kõigi viie reprodutseeritavusega subjekti kohta. Hea reprodutseeritavus nii maksa kui ka parema neeru QSM puhul, kusjuures maksa või neerude tundlikkuse väärtuste erinevus mõlema mõõtmise vahel puudub (p{0}},48)
Joonis 7 Terve vabatahtliku (vasakpoolne pilt) ja neerufibroosiga patsiendi (parempoolne pilt) parema neeru QSM-kaartidega kattuvad magnituudikujutised. Fibrootilineneerudnäitab tugevat diamagnetilist väärtust (− {0}},43±−0,02 ppm), mis oli oluliselt madalam kui tervetel inimestel mõõdetud QSM väärtusneeru-kude (parem neer {{0}},04±0,07 ppm)
Meie teadmiste kohaselt on see esimene uuring, mis teostab in vivo QSM-i (kvantitatiivne tundlikkuse kaardistamine) inimesesneerudkliinilises MRI süsteemis. Kuna kirjanduses puuduvad neeru QSM-i väärtused, saime võrrelda ainult meie uuringus saadud maksa tundlikkuse väärtusi teiste rühmade teatatud väärtustega. Lin jt uuringus. [27], arvutatud maksa tundlikkus jäi vahemikku 0,23 kuni 5,94 ppm. Nende uuring keskendus aga maksa raua ülekoormusega (hemokromatoos) patsientidele. Inimestel, kellel oli vähem maksa rauasisaldust, olid QSM väärtused umbes 0,34 ppm ja neid peeti terveks. Uuringus Dong et al. [20], määrati maksa keskmised tundlikkuse väärtused {{10}},23±0,07 ppm. Üldiselt on praeguses uuringus mõõdetud maksa QSM väärtused (vahemikus 0, 01–0, 44 ppm) eelmise uuringuga kooskõlas, mis näitab, et ükski globaalne mõju ei mõjuta meie tulemusi.
Kehv maski määratlus võib mõjutadaneeru-QSM väärtused. Seetõttu on välisõhu eemaldamise optimaalne täpsus QSM-i kvantifitseerimise oluline samm. Käesolevas uuringus muutsime ühe terve subjekti maski määratlust. Selles näites pole paremate QSM väärtuste olulisi muutusineerudsaab tuvastada suhteliselt väikese segmenteerimise ebatäpsuse korral, nagu juhtus meie uuringus. Siiski võib edasiste simulatsiooniuuringute objektiks olla maski määratluse mõju süstemaatiline hindamine QSM-i väärtustele.
Selles uuringus oli vasaku neeru QSM väärtuste varieeruvus oluliselt suurem kui parema neeru oma (lk<0.05). this="" difference="" might="" be="" due="" to="" higher="" cardiac="" artifacts="" of="" the="" left="">neerud, nagu on näidatud mitmes varasemas neeru MRI uuringus [28]. See toime võib väheneda neerude QSM-i edasise arenguga.
Kortiko-medullaarne diferentseerimine ei olnud QSM-iga võimalik (kvantitatiivne tundlikkuse kaardistamine) in the current study (p>0.05), arvatavasti meetodi mõõduka eraldusvõime tõttu. QSM-i eraldusvõime parandamine kortiko-medullaarse diferentseerumise võimaldamiseks peaks olema edasiste uuringute objektiks.
QSM-i potentsiaalse diagnostilise väärtuse uurimiseks tuleb patsiendilneeru-uuringusse kaasati fibroos kui lõppstaadiumis neerupatoloogia näide. Varem on teatatud, et neerufibroos suurendab neerukoe diamagnetilist sisaldust [13], mis on tõenäoliselt tingitud tugevalt diamagnetilise kollageeni liigsest ladestumisest [31]. Arvestades standardhälvet, kõigub terve neerukoe tundlikkus praeguses uuringus umbes 0. Meie uuringus fibrootilineneerudnäitas tugevat diamagnetilise tundlikkuse väärtust, mis oli oluliselt madalam kui terves neerukoes. Neerude QSM-i täpse diagnostilise väärtuse hindamiseks on vaja tulevasi uuringuid suuremas patsientide rühmas (kvantitatiivne tundlikkuse kaardistamine).
Meie tööl on mitmeid piiranguid. Esiteks oli tervete vabatahtlike arv väike ja sellesse uuringusse kaasati ainult üks patsient. Meie eesmärk oli aga välja töötada tugev omandamisprotokoll ja järeltöötluse torujuhe in vivo neeru QSM-i läbiviimiseks kliinilises MRI-süsteemis. Teiseks kasutati vee ja rasva vahelise soovimatu keemilise nihke efekti eemaldamiseks ja rasvaga korrigeeritud välikaartide arvutamiseks SPURSi ja T2* IDEAL-i lähenemist. Selles uuringus ei kasutatud rasva mahasurumise tehnikat, kuna see pikendaks omandamise aega. Probleemi lahendamiseks tuleks QSM-i mõõtmisel kõhupiirkonnas arvesse võtta kiiremaid pildistamismeetodeid, nagu mahuline interpoleeritud hinge kinnipidamine (VIBE) [32] või radiaalsed omandamise skeemid [33]. Kolmandaks eemaldasid loodud maskid õhku ainult kõhupiirkonnast. Tundlikkuse arvutustes oli veel õhk sooletraktis ja kopsudes. See võib ROI kohalikel väljadel põhjustada mittekohalikke vigu [34]. Siiski näitasime praeguses uuringus head subjektisisese reprodutseeritavust, mis viitab sellele, et kõhu sees olevast õhust tingitud viga on tähelepanuta jäetud. Lisaks oli MR-piltide eraldusvõime üsna madal, mis võis kaasa tuua tundlikkuse alahindamise [35, 36]. Selle piirangu ületamiseks täideti algandmed enne QSM-i järeltöötlust nulliga. Lisaks saadi QSM-i andmed ühe 33-sekundilise hingetõmbega, mida haigetel ja eakatel isikutel võib olla raske teostada. Seetõttu on vaja mitme kajaga 3D gradient-kaja järjestust täiendavalt optimeerida, et vähendada skaneerimisaega, säilitades samal ajal pildikvaliteedi.
Kokkuvõtteks võib öelda, et in vivo QSM-i teostatavus (kvantitatiivne tundlikkuse kaardistamine) inimesesneeruddemonstreeriti edukalt praeguses hea reprodutseeritavusega uuringus. Tervete neerude ja fibrootilise neeru QSM-i väärtuste ilmne erinevus näitab QSM-i võimalikku diagnostilist potentsiaali. Suuremate patsientide populatsioonidega tuleks teha täiendavaid uuringuid, et tõestada QSM-i diagnostilist tähtsust funktsionaalsuse seisukohaltneeru-MR pildistamine.
Elektrooniline lisamaterjal Selle artikli veebiversioon (https://doi.org/10.1007/s10334-020-00895-9) sisaldab täiendavat materjali, mis on saadaval volitatud kasutajatele.
Autori kaastööd EB: uuringu kontseptsioon ja kavandamine, andmete hankimine, andmete analüüs ja tõlgendamine, käsikirja koostamine ja kriitiline läbivaatamine; JS: uuringu kontseptsioon ja kavandamine, andmete hankimine ja kriitiline läbivaatamine; TT: andmete hankimine, analüüs ja tõlgendamine ning kriitiline läbivaatamine; JJ: andmete hankimine, andmete analüüs ja tõlgendamine ning kriitiline läbivaatamine; RZ: andmete hankimine, andmete analüüs ja tõlgendamine ning kriitiline läbivaatamine; BV: andmete hankimine, andmete analüüs ja tõlgendamine ning kriitiline läbivaatamine; HW: uuringu kontseptsioon ja kavandamine, andmete analüüs ja tõlgendamine ning kriitiline läbivaatamine; AL: uuringu kontseptsioon ja kavandamine, andmete hankimine, andmete analüüs ja tõlgendamine, käsikirja koostamine ja kriitiline läbivaatamine.
Rahastamine Avatud juurdepääsu rahastamise võimaldas ja korraldab Projekt DEAL.
Cistanche-neerupuudulikkuse sümptomid
Eetiliste standardite järgimine
Huvide konflikt Autorid kinnitavad, et neil puudub huvide konflikt. Lisaks pole kõigil autoritel rahalisi suhteid ühegi organisatsiooniga. Uuringut ei sponsoreeritud.Eetiline standard Uuringu kiitis heaks kohalik eetikakomitee.Teadlik nõusolek Kõikidelt uuritavatelt saadi kirjalik teadlik nõusolek.Avatud juurdepääs See artikkel on litsentsitud Creative Commons Attribution 4 alusel.0 Rahvusvaheline litsents, mis lubab kasutamist, jagamist, kohandamist, levitamist ja reprodutseerimist mis tahes andmekandjal või vormingus, tingimusel et annate algse(te)le autori(te)le ja allikale asjakohase tunnustuse, esitate lingi Creative Commonsi litsentsile ja osutate, kui muudatusi tehti. tehtud. Selles artiklis olevad pildid või muu kolmanda osapoole materjal sisaldub artikli Creative Commonsi litsentsis, kui materjali krediidilimiidil ei ole märgitud teisiti. Kui materjal ei sisaldu artikli Creative Commonsi litsentsis ja teie kavandatud kasutamine ei ole seadusega lubatud või ületab lubatud kasutust, peate hankima loa otse autoriõiguse omanikult. Selle litsentsi koopia vaatamiseks külastage aadressi http://creativecommons.org/licenses/by/4.{4}}/.
Viited
1. Mendichovszky I, Pullens P, Dekkers I, Nery F, Bane O, Pohlmann A, de Boer A, Ljimani A, Odudu A, Buchanan C, Sharma K, Laustsen C, Harteveld A, Golay X, Pedrosa I, Alsop D , Fain S, Caroli A, Prasad P, Francis S, Sigmund E, Fernández-Seara M, Sourbron S (2020) Tehnilised soovitused kliinilise tõlkimise kohtaneeru-MRI: teadus- ja tehnoloogiaalase koostöö aktsiooni PARENCHIMA konsensusprojekt. Magn Reson Mater Phy Biol Med 33:131–140
2. Selby NM, Blankestijn PJ, Boor P, Combe C, Eckardt KU, EikefJord E, Garcia-Fernandez N, Golay X, Gordon I, Grenier N, Hockings PD, Jensen JD, Joles JA, Kalra PA, Krämer BK, Mark PB, Mendichovszky IA, Nikolic O, Odudu A, Ong ACM, Ortiz A, Pruijm M, Remuzzi G, Rørvik J, de Seigneux S, Simms RJ, Slatinska J, Summers P, Taal MW, Thoeny HC, Vallée JP, Wolf M , Caroli A, Sourbron S (2018) Kroonilise magnetresonantstomograafia biomarkeridneerudhaigus: Euroopa teadus- ja tehnoloogiaalase koostöö meetme PARENCHIMA seisukoht. Nephrol Dial Transplant 33:24–214
3. Caroli A, Pruijm M, Burnier M, Selby NM (2018) Neerude funktsionaalne magnetresonantstomograafia: kus me seisame? Euroopa COST Action PARENCHIMA perspektiiv. Nephrol Dial siirdamine. https://doi.org/10.1093/ndt/gfy181
4. Kretzler M, Cohen CD, Doran P, Henger A, Madden S, Gröne EF, Nelson PJ, Schlöndorf D, Gröne HJ (2002) Repuncturing theneeru-biopsia: nefroloogia molekulaarse diagnoosimise strateegiad. J Am Soc Nephrol 13:1961–1972
5. Corwin HL, Schwartz MM, Lewis EJ (1988) Valimi suuruse tähtsus neerubiopsia tõlgendamisel. Am J Nephrol 8:85–89
6. Haacke EM, Liu S, Buch S, Zheng W, Wu D, Ye Y (2015) Kvantitatiivne vastuvõtlikkuse kaardistamine: hetkeseis ja tulevikusuunad. Magn Reson Imaging 33:1–25
7. Liu C, Wei H, Gong NJ, Cronin M, Dibb R, Decker K (2015) Kvantitatiivne tundlikkuse kaardistamine: kontrastimehhanismid ja kliinilised rakendused. Tomograafia 1:3–17
8. Schweser F, Deistung A, Reichenbach JR (2016) MRI faasikuvamise ja töötlemise alused kvantitatiivse tundlikkuse kaardistamiseks (QSM). Z Med Phys 26:6–34
9. Li W, Wu B, Liu C (2011) Inimese aju kvantitatiivne tundlikkuse kaardistamine peegeldab koe koostise ruumilisi erinevusi. NeuroImage, 55:1645–1656
10. Wang Y, Liu T (2015) Kvantitatiivne tundlikkuse kaardistamine (QSM): MRI andmete dekodeerimine koe magnetilise biomarkeri jaoks. Magn Reson Med 73:82–101
11. Duyn JH, Van Gelderen P, Li TQ, De Zwart JA, Koretsky AP, Fukunaga M (2007) Signaalifaasil põhinev ajukoore alamstruktuuri kõrgvälja MRI. Proc Natl Acad Sci USA 104:11796–11801
12. Liu C (2010) Vastuvõtlikkuse tensori kujutis. Magn Reson Med 63:1471–1477
13. Xie L, Sparks MA, Li W, Qi Y, Liu C, Cofman TM, Johnson GA (2013) Quantitative susceptibility mapping ofneerudpõletik ja fibroos I tüüpi angiotensiini retseptori puudulikkusega hiirtel. NMR Biomed 26:1853-1863
14. Zivadinov R, Tavazzi E, Bergsland N, Hagemeier J, Lin F, Dwyer MG, Carl E, Kolb C, Hojnacki D, Ramasamy D, Durfee J, Weinstock-Guttman B, Schweser F (2018) Brain iron at kvantitative MRI on seotud puudega hulgiskleroosi korral. Radiology 289:487–496
15. Li DTH, Hui ES, Chan Q, Yao N, Chua SE, McAlonan GM, Pang SYY, Ho SL, Mak HKF (2018) Kvantitatiivne tundlikkuse kaardistamine kui subkortikaalse ja limbilise raua kõrvalekalde indikaator dementsusega Parkinsoni tõve korral. NeuroImage Clin 20:365-373
16. Sun H, Klahr AC, Kate M, Gioia LC, Emery DJ, Butcher KS, Wilman AH (2018) Kvantitatiivne vastuvõtlikkuse kaardistamine intrakraniaalse hemorraagia korral. Radiology 288:830–839
17. Sharma SD, Hernando D, Horng DE, Reeder SB (2015) Kvantitatiivne tundlikkuse kaardistamine kõhuõõnes kui maksa raua ülekoormuse kuvamise biomarker. Magn Reson Med 74:673–683
18. Xie L, Layton AT, Wang N, Larson PEZ, Zhang JL, Lee VS, Liu C, Johnson GA (2016) Dünaamiline kontrastiga suurendatud kvantitatiivne tundlikkuse kaardistamine ultralühikese kajaaja MRI-ga hindamiseksneeru-funktsiooni. Am J Physiol Ren Physiol 310:F174–F182
19. Xie L, Dibb R, Cofer GP, Li W, Nicholls PJ, Johnson GA, Liu C (2015) Susceptibility tensor imaging of the neeru and its microstructural underpinnings. Magn Reson Med 73:1270–1281
20. Dong J, Liu T, Chen F, Zhou D, Dimov A, Raj A, Cheng Q, Spincemaille P, Wang Y (2015) Samaaegne faas lahtipakkimine ja keemilise nihke eemaldamine (SPURS) kasutades graafiku lõikeid: kvantitatiivse tundlikkuse rakendamine kaardistamine. IEEE Trans Med Imaging 34:531–540
21. Li W, Wang N, Yu F, Han H, Cao W, Romero R, Tantiwongkosi B, Duong TQ, Liu C (2015) Meetod triibuliste artefaktide hindamiseks ja eemaldamiseks kvantitatiivse tundlikkuse kaardistamisel. NeuroImage 108:111–122
22. Bechler E, Stabinska J, Wittsack H (2019) Erinevate faaside lahtipakkimise meetodite analüüs kõhuõõne kvantitatiivse tundlikkuse kaardistamise optimeerimiseks. Magn Reson Med 82:2077–2089
23. Hernando D, Kramer JH, Reeder SB (2013) Multi peak fat-corrected kompleksi R2* relaksomeetria: teooria, optimeerimine ja kliiniline valideerimine. Magn Reson Med 70:1319–1331
24. Zhou D, Liu T, Spincemaille P, Wang Y (2014) Taustapõllu eemaldamine Laplacia piiriväärtusprobleemi lahendamise teel. NMR Biomed 27:312-319
25. Liu J, Liu T, de Rochefort L, Ledoux J, Khalidov I, Chen W, Tsiouris AJ, Wisnief C, Spincemaille P, Prince MR, Wang Y (2012) Morfoloogia võimaldas dipooli inversiooni kvantitatiivse tundlikkuse kaardistamiseks, kasutades struktuurset järjepidevust suurusjärgu pilt ja tundlikkuse kaart. NeuroImage 59:2560–2568
26. Wei H, Dibb R, Zhou Y, Sun Y, Xu J, Wang N, Liu C (2015) Striikimise artefaktide vähendamine suure dünaamilise ulatusega allikate kvantitatiivse tundlikkuse kaardistamiseks. NMR Biomed 28:1294-1303
27. Lin H, Wei H, He N, Fu C, Cheng S, Shen J, Wang B, Yan X, Liu C, Yan F (2018) Kvantitatiivne tundlikkuse kaardistamine koos vee-rasva eraldamisega samaaegse maksa raua ja rasva jaoks murdosa kvantifitseerimine. Eur Radiol 28:3494–3504
28. Kido A, Kataoka M, Yamamoto A, Nakamoto Y, Umeoka S, Koyama T, Maetani Y, Isoda H, Tamai K, Morisawa N, Saga T, Mori S, Togashi K (2010) Diffusion tensor MRI of theneerud3.{1}} ja 1,5 Teslat. Acta Radiol 51:1059–1063
29. Jafari R, Sheth S, Spincemaille P, Nguyen TD, Prince MR, Wen Y, Guo Y, Deh K, Liu Z, Margolis D, Brittenham GM, Kierans AS, Wang Y (2019) Kiire automatiseeritud maksa kvantitatiivse tundlikkuse kaardistamine. J Magn Resoni pildistamine. https://doi.org/10.1002/jmri.26632
30. Li J, Lin H, Liu T, Zhang Z, Prince MR, Gillen K, Yan X, Song Q, Hua T, Zhao X, Zhang M, Zhao Y, Li G, Tang G, Yang G, Brittenham GM, Wang Y (2018) Kvantitatiivne tundlikkuse kaardistamine (QSM) minimeerib rakupatoloogiast tulenevaid häireid maksa rauakontsentratsiooni R2* hindamisel. J Magn Reson Imaging 48:1069–1079
31. Luo J, He X, d'Avignon DA, Ackerman JJH, Yablonskiy DA (2010) Valgu poolt indutseeritud vee 1H MR sageduse nihked: magnetilise tundlikkuse ja vahetusefektide panus. J Magn Reson 202:102–108
32. Rofsky NM, Lee VS, Laub G, Pollack MA, Krinsky GA, Thomasson D, Ambrosino MM, Weinreb JC (1999) Kõhu MR-kuvamine mahulise interpoleeritud hinge kinnipidamise uuringuga. Radiology 212:876–884
33. Yedururi S, Kang HC, Wei W, Wagner-Bartak NA, Marcal LP, Staford RJ, Willis BJ, Szklaruk J (2016) Vabahingav radiaalne mahuline interpoleeritud hinge kinnipidamine vs hinge kinni hoidmise ristkülikukujuline mahuline interpoleeritud hinge kinnipidamine maksa magnetresonantstomograafia 1,5 T juures. World J Radiol 8:707
34. Schweser F, Robinson S, de Rochefort L, Li W, Bredies K (2017) Faasi MRI ja QSM töötlemismeetodite illustreeritud võrdlus: taustavälja panuste eemaldamine allikatest väljaspool huvipakkuvat piirkonda. NMR Biomed. https://doi.org/10.1002/nm.3604
35. Karsa A, Punwani S, Shmueli K (2019) Madala eraldusvõime ja katvuse mõju tundlikkuse kaardistamise täpsusele. Magn Reson Med 81:1833–1848
36. Zhou D, Cho J, Zhang J, Spincemaille P, Wang Y (2017) Vastuvõtlikkuse alahindamine suure vastuvõtlikkusega fantoomis: sõltuvus kujutise eraldusvõimest, suuruse kontrastsusest ja muudest parameetritest. Magn Reson Med 78:1080–1086
Väljaandja märkus Springer Nature jääb avaldatud kaartidel ja institutsionaalsete seoste kohta esitatud jurisdiktsiooninõuete osas neutraalseks.
