Az emberi vese kvantitatív érzékenységi feltérképezésének (QSM) megvalósíthatósága
Mar 14, 2022
További információ:ali.ma@wecistanche.com
Eric Bechler1 · Julia Stabinska1 · Thomas Thiel1 · Jonas Jasse1 · Romans Zukovs2 · Birte Valentin1 · Hans-Jörg Wittsack1 · Alexandra Ljimani1
Absztrakt
Cél Az in vivo megvalósíthatóságának értékelésekvantitatív szuszceptibilitás-térképezés(QSM).vese.
Módszerek Egy axiális, egyszeri légzés-visszatartásos 3D multi-echo szekvenciát (felvételi idő 33 s) végeztünk 3 T-MRI-szkennerrel (Magnetom Prisma, Siemens Healthineers, Erlangen, Németország) 19 egészséges önkéntesen. A grafikonos kivágás alapú kicsomagolást a T2*-IDEAL megközelítéssel kombinálva végezték el a zsír kémiai eltolódásának eltávolítására és a QSM számszerűsítésére.kvantitatív érzékenységi leképezés)a felső has. A teljes, a vesekéreg és a velő átlagos érzékenységi értékei mindkettőbenveseés a májat meghatározták és összehasonlították. Öt alanynál kétszer megmértük a reprodukálhatóságot. Egy beteg súlyosvese-fibrózist is bevontak a vizsgálatba, hogy értékeljék a QSM lehetséges klinikai jelentőségét.
Eredmények QSM (kvantitatív érzékenységi leképezés) sikeres volt 17 önkéntesnél és vesefibrózisban szenvedő betegeknél. A hasüreg anatómiai struktúrái egyértelműen megkülönböztethetők voltak a QSM segítségével, és a májban kapott érzékenységi értékek összevethetők az irodalomban találhatóakkal. Az eredmények jó reprodukálhatóságot mutattak. Emellett az átlagvese-Egészséges önkénteseknél kapott QSM-értékek ({{0}}.04±0,07 ppm a jobb oldalon és −0,06±0,19 ppm a bal oldalon)vese) lényegesen magasabbak voltak, mint a vizsgált fibrotikusban mértekvese(− {{0}},43±−0,02 ppm).
Következtetés az emberi QSMveseígéretes megközelítés lehet a mikroszkopikus veseszövet szerkezetére vonatkozó információk értékelésére. Ezért tovább javíthatja a funkcionális vese MR képalkotást.
Kulcsszavak Kvantitatív szuszceptibilitás-térképezés · VeseMRI · Funkcionális vese képalkotás
Bevezetés
Az elmúlt években megnőtt a funkcionális kutatási érdeklődésvese-MRI. Számos korábbi tanulmány igazolta az MRI biomarkerekben rejlő nagy potenciált a betegség progressziójában szerepet játszó különböző kóros folyamatok jellemzésére.krónikus vesebetegség(CKD) [1–3]. A CKD szövettani jellemzője és a vese intersticiális fibrózisában a progresszív vesefunkció-vesztés fő oka. Ezért a veseszövet intersticiális fibrózisának mértéke fontos mutató a veseszövet reverzibilitásának meghatározásában.vesekárosodás. Eddig az egyetlen megbízható klinikai eszköz a tubulointersticiális fibrózis mértékének értékelésére a vesebiopszia. Mivel ez a diagnosztikai eljárás invazív, a mintavételi torzítás rontja, és nem tetszőlegesen megismételhető [4, 5], nagyon kívánatos egy non-invazív képalkotó eljárás, amely képes pontosan felmérni a vese intersticiális fibrózis mértékét.
Kvantitatív szuszceptibilitás-térképezés(QSM) egy új MRI technika, amely fázisképek segítségével nagy szerkezeti kontrasztot és kvantitatív információt állít elő a szövet mágneses érzékenységéről [6–9]. Korábbi tanulmányok szerint a QSM érzékeny a szövetek mikroszerkezetének vagy kémiai összetételének változásaira [10–12], ezért ígéretes, nem invazív megközelítés avese-intersticiális fibrózis [13]
A QSM-et eddig leginkább a bazális ganglionok patológiás lerakódásainak mérésére alkalmazták különféle neurológiai betegségekben, vagy a máj vastúlterhelésének képalkotó biomarkereként [14–17]. Az állatmodelleken végzett újabb vizsgálatok feltárták a QSM értékelési potenciáljátvese-mikrostruktúra [13, 18, 19]. Különösen Xie et al. [13] kimutatták a QSM érzékenységét a vesegyulladás és -fibrózis által okozott patológia kimutatásában egerekben. Legjobb tudomásunk szerint azonban nem végeztek megfelelő in vivo vizsgálatot az érzékenység feltérképezésére a h.humán vese.
Hasi QSM (kvantitatív érzékenységi leképezés) technikailag kihívást jelent. Először is, a felső hasi szervek légzési mozgása korlátozott szerkezeti kontraszthoz és alulbecsült érzékenységi értékekhez vezet [17]. Másodszor, a hasi zsír jelenléte negatívan befolyásolja a B0 terepi térkép becslését, amely kritikus lépés a QSM algoritmusban [17, 20]. Harmadszor, a levegő-szövet határfelületek körüli nagy szuszceptibilitási eltérések súlyos csíkos műtermékeket okoznak, és ezáltal hibás QSM-térképeket [21]. Továbbá, amint azt tanulmányozócsoportunk korábbi előzetes szimulációs tanulmánya is bemutatta [22], a hasi szuszceptibilitás térképének pontosságát erősen befolyásolja a fázisfeldolgozási lépés, beleértve a kicsomagolást és a háttérmező eltávolítását.
Jelen munka célja az volt, hogy értékelje az in vivo QSM végrehajtásának megvalósíthatóságátemberi veseklinikai MRI rendszeren. Erre a célra egy optimalizált MRI adatgyűjtési protokoll és QSM (kvantitatív érzékenységi leképezés) feldolgozó csővezetéket alkalmaztak a vese QSM térképek előállításához.
Kattintson ideCistanche para que sirve vesebetegség kezelésére
Mód
Vizsgálati populáció
A vizsgálatot a helyi etikai bizottság hagyta jóvá, és minden alanytól írásos beleegyezést kaptak.
Tizenkilenc egészséges önkéntes (átlagéletkor 28,1±12,9 év), anamnézis nélkülvesebetegség vagy bármely ismert szisztémás betegség, amely potenciálisan a vesét érinti, részt vett a vizsgálatban. Öt alanynál kétszer megmértünk 10 perces időintervallumot a mérések és az MRI-ben történő áthelyezés között a reprodukálhatóság értékelésére.
Továbbá egy 78-éves, súlyos férfibetegvesefibrózis a hosszú anamnézis miattvese-elégtelenség (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=""> (kvantitatív érzékenységi leképezés).
A vizsgálat előtt konkrét előkészületekre nem került sor [1].
Adatgyűjtés
Az adatgyűjtést 3 T szkenneren (Magnetom Prisma, Siemens AG, Healthineers, Erlangen, Németország) végeztük, 32 csatornás gerinctekercset és 30 csatornás testtekercset kombinálva. Az anatómiai képek készítéséhez mindhárom képtengelyen (axiális, koronális és szagittális) fél-Fourier-féle egylövéses turbo spin-echo (HASTE) szekvenciát használtak. Ezeket az anatómiai képeket a következő QSM FOV elhelyezésére használták (kvantitatív érzékenységi leképezés) sorrend. A FOV-t központilag helyezték el avese(1. ábra).
A QSM adatokat egy axiális egyszeri lélegzet-visszatartásos 3D multi-echo gradiens visszhangsorozat segítségével szereztük be, a következő paraméterekkel: visszhangok száma=4; TE1/ΔTE/TR=3.1/3.7/17 ms; billenési szög=15 fok ; gyűjtőmátrix=256×192 × 26; voxelméret =1,64×1,64 × 3 mm3; sávszélesség=1775 Hz/pixel; szelet és fázis Fourier-kódolás=6/8; párhuzamos képalkotás gyorsulási tényezője=2; beszerzési idő 33 s. A beállítások avese-A QSM adatgyűjtést előtesztekben határoztuk meg, hogy a lehető legrövidebb idő alatt elérjük az optimális képminőséget.
A QSM felvétel során a lélegzetvisszatartás minőségét az integrált betegfigyelő kamera vizuális ellenőrzésével ellenőriztük. Továbbá a beszerzett adatok minőségét két hasüregi képalkotásban tapasztalt radiológus (AL 10 év, BV 4 év) ellenőrizte az utófeldolgozás előtt. Jelentős mozgási műtermékek esetén az adatokban a QSM (kvantitatív érzékenységi leképezés) a felvételt azonnal megismételték, vagy kizárták a további elemzésből, ha az ismétlés nem sikerült.
1. ábra Példa a FOV elhelyezésérevese-QSM beszerzés. A FOV központi helyet kapott aveseegységes képalkotási feltételek biztosítása érdekében
Utófeldolgozás
A 2. ábrán látható folyamatábra bemutatja azokat a rekonstrukciós lépéseket, amelyeket a becsléshez végeztekveseQSM térképek. Minden számítást MATLAB (R2018a; The MathWorks, Inc., Natick, MA) segítségével végeztünk.
Az első lépésben az adatokat nulláztuk, ami 0,8 × 0,8 × 2,25 mm-es voxelméretet eredményezett.3. A QSM utófeldolgozását eredetileg agyi képalkotáshoz optimalizálták, ahol a zsír minimális mértékben járul hozzá az MRI jelhez [20]. Az agyon kívüli alkalmazások, különösen a hasban azonban hatékony zsíreltávolítást tesznek szükségessé, hogy elkerüljék az érzékenységi térképek számszerűsítését. Ebben a tanulmányban a víz és a zsír közötti nemkívánatos kémiai eltolódási hatást a szimultán fázisú kicsomagolás és a kémiai eltolódás eltávolítása (SPURS) nevű módszerrel küszöbölték ki [20]. A SPURS grafikonon alapuló kibontást használ, hogy kiküszöbölje a nullával kitöltött fázisadatok fázistördelését. Továbbá egy T2*-IDEAL megközelítést [23] alkalmaztunk a kapott zsírral korrigált tereptérképek kiszámításához, amelyeket bemenetként használtunk a háttérmező eltávolításához.
Ebben a vizsgálatban a teljes has maszkjait automatikusan generálták az axiális képeken (Brain Surface Extractor (BSE) a BrainSuite-tól, 18a verzió, Kaliforniai Egyetem) a nullával kitöltött magnitúdóadatokból, hogy eltávolítsák a nem kívánt levegőt a hason kívülről. A szegmentálás vizuális minőségellenőrzése után a generált maszkok segítségével a MEDI-toolbox részét képező Laplacian boundary value (LBV) algoritmus [24] segítségével eltávolítottuk a háttérmezőt [25].
Utolsó lépésben a rosszul feltett inverz problémát a QSM csíkos műtermékek csökkentésével oldották meg. (kvantitatív érzékenységi leképezés) (STAR-QSM) módszer [26] az STI-Suite [9]-ből, amely érzékenységi térképeket eredményez. Az LBV és a STAR-QSM is alapértelmezett beállításokkal futott.
Az ITK-SNAP szoftver (3.8-as verzió.{3}}, University of Pennsylvania) a paravertebralis izomszövetben (336 képpont), a májban (900 pixel) és az egészben érdekes régiók (ROI-k) manuális megrajzolására szolgált.vese(5533±1792 pixel és 4756±1142 pixel bal és jobb oldalhozveserendre),vese-cortex (1260±279 pixel és 1245±265 pixel a bal és jobb vese esetében) és vese velő (993±293 pixel és 962±392 pixel a bal és jobb veséknél) (3. ábra). Az összes ROI-t három egymást követő szeletre rajzoltuk, és minden szervre és alanyra kiszámítottuk az átlagos érzékenységet és standard deviációt (SD). A jelenlegi vizsgálatban a paravertebrális izomszövetet referenciaként használták a QSM mennyiségi meghatározásához, hogy biztosítsák a fogékonysági értékek konzisztenciáját (kiegészítő anyag, S1 táblázat) [27].
2. ábra Folyamatábra, amely a rekonstrukció lépéseit mutatja a fogékonysági térképek számítását. A rekonstrukció kiindulópontja a nullával kitöltött nagyság- és fázisadatok. Az egyidejű fázisbontást és a kémiai eltolódás eltávolítását (SPURS) alkalmaztuk a nullával töltött fázisadatokra, hogy eltávolítsuk a víz és a zsír közötti kémiai eltolódási hatásokat. Továbbá T2*-IDEAL megközelítést alkalmaztunk a kapott zsírral korrigált tereptérképek kiszámításához (kicsomagolt fázis). A teljes has maszkjait automatikusan generáltuk nullával kitöltött magnitúdóadatokból a háttérmező eltávolításához a Laplacian boundary value (LBV) algoritmus segítségével. Utolsó lépésben a rosszul feltett inverz problémát a QSM csíkos műtermékek csökkentésével oldották meg. (kvantitatív érzékenységi leképezés) (STAR-QSM) módszerrel az STI-Suite-ból, amely érzékenységi térképeket eredményez.
Annak vizsgálata, hogy a globális utófeldolgozási hatások torzítják-e a számított QSM-et (kvantitatív érzékenységi leképezés) értékeket, pl. megbízhatatlan terepi becslésekből származó nem lokális hibákat a ROI-kon keresztül, a máj QSM-értékeit meghatároztuk, és összehasonlítottuk a rendelkezésre álló irodalmi értékekkel.
Ezenkívül a külső levegő eltávolításának pontossága fontos lépés a QSM mennyiségi meghatározásában. A maszkdefiníció minőségének a QSM értékekre gyakorolt hatásának értékelésére a maszk definícióját egy egészséges alanyban változtattuk. Így négy különböző maszkot (hason kívüli levegő nélkül, kis és nagy mennyiségű külső levegőt tartalmazó és teljes képterületet tartalmazó) alkalmaztunk az adatkészletre, illetve a jobb oldali szuszceptibilitási értékeket.veseösszehasonlították.
3. ábra Példa a ROI elhelyezésére. A has nagyságrendi képe a paravertebralis izomszövetben (336 pixel), a májban (900 pixel), a teljes vesében (5533±1792 pixel és 4756±1142 pixel a bal és jobb vese esetében) rajzolt példaértékű régiókkal (ROI) ),vese-kéreg (1260±279 pixel és 1245±265 pixel bal és jobb oldalraveserendre) és vese velő (993±293 pixel és 962±392 pixel a bal és jobb veséknél)
Statisztikai analízis
A bal és a jobb szuszceptibilitási értékeiveseAz egészséges kontrollcsoport mindkét veséjének kéregét és velőjét átlagolták az összes alanyra vonatkozóan, és összehasonlították a jobb fibrotikus vesén belüli átlaggal és SD-vel, hogy felmérjék a QSM lehetséges klinikai jelentőségét.
Továbbá Wilcoxon tesztet alkalmaztunk a bal és jobb vese QSM eredményeinek összehasonlítására, valamintvese-kéreg és velő. Emellett a Pearson-féle korreláció aveseés a májérzékenységet az egészséges kontrollcsoportra számítottuk.
Eredmények
Két egészséges alanyt kizártak a további elemzésből a tüdő és a környező szövet határán lévő súlyos műtermékek miatt (4e. ábra).
QSM (kvantitatív érzékenységi leképezés) sikeresen számszerűsítették a megmaradt 17 egészséges önkéntesnél és a betegnélvese-fibrózis (kiegészítő anyag, S1-S3. ábra). A parenchimás felső hasi szervek, mint a máj és a vese, egyértelműen megkülönböztethetők voltak ezekben az adatsorokban (4. ábra). Egy esetben a fázisfelbontás nem sikerült egy kis területen, közel avese, ami pontatlan szuszceptibilitási értékekhez vezet az adott régióban (4d. ábra). Azonban a vesének csak egy kis része volt érintett, és ezt figyelembe vették a ROI elhelyezése során. Nem volt megfigyelhető korreláció a vese és a máj QSM értékei között (R2=0.035) (5. ábra), ami arra utal, hogy az utófeldolgozásból származó globális hatások nem torzítják a számított érzékenységi értékeket.
A 6. ábra mutatja az érzékenységi térképeket és értékeket a maszk definíciójának változásaira egy egészséges önkéntesnél. Nincs változás a vese QSM-ben (kvantitatív érzékenységi leképezés) értékeket lehetett azonosítani viszonylag kis szegmentálási pontatlanság esetén (6a, b ábra). A nagyobb mennyiségű levegő azonban pontatlan szuszceptibilitási értékekhez vezetett (6c, d ábra).
Az átlagvese-az egészséges önkéntesek érzékenységi értékei {{0}}.04±0.07 ppm (tartomány - {{10}} .07-0,16 ppm) a jobb vese és −0,06±0,19 ppm (tartomány -0,35-0,39 ppm) a bal vese esetében (1. táblázat). A jobb és bal oldal átlagos szuszceptibilitási értékeivesejelentősen eltértek egymástól (p<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).
A májérzékenységi értékek egészséges önkéntesekben és a betegben mértvese-a fibrózis ugyanabban a tartományban volt: {{0}},17±0,13 ppm, illetve 0,15±0,01 ppm az egészséges önkénteseknél, illetve a vesefibrózisban szenvedő betegeknél (táblázat). 2).
Öt alanyban végzett reprodukálhatósági mérések jó reprodukálhatóságot mutattak ki mind a máj, mind a jobb vese QSM esetében (kvantitatív érzékenységi leképezés) a máj és a vese érzékenységi értékei között nincs szignifikáns különbség a két mérés között (p{0}},48) (3. táblázat). A jobboldali szuszceptibilitási értékekvese{{0}} volt.02±0.06 ppm és − 0.03±{{15} },11 ppm a teszt és az újrateszt méréseknél. A májérzékenység 0,16±0,10 ppm és 0,12±0,07 ppm volt.
A 7. ábra egy egészséges önkéntes és egy vese intersticiális fibrózisban szenvedő vizsgált páciens nagyságrendű képeire borított QSM-térképeket mutatja. A jobb oldali fibrotikus vese érzékenysége erősen diamágneses volt (− 0,43±0,02 ppm).
Vita
QSM (kvantitatív érzékenységi leképezés) egy új, ígéretes megközelítés a szövetek mikroszerkezetére és funkciójára vonatkozó információk értékelésére. Ebben a munkában bemutattuk az emberi vese in vivo QSM végrehajtásának megvalósíthatóságát klinikai MRI rendszeren. A bemutatott akvizíciós séma, valamint a megvalósított QSM feldolgozó pipeline, amely a legkorszerűbb QSM módszerekből áll, a vizsgált alanyok 90 százalékánál sikeres volt és reprodukálható eredményekhez vezetett. A hasüreg anatómiai struktúrái egyértelműen megkülönböztethetők voltak a QSM térképeken, és csak néhány műtermék volt jelen a bél területén. Emellett az egészségeseknél kapott átlagos QSM értékek különbségevesea fibrotikus vese érzékenysége pedig a QSM lehetőségét mutatja (kvantitatív érzékenységi leképezés) egészséges és kóros megkülönböztetésérevese-szövet. Mivel ez a finanszírozás csak egyetlen fibrotikus eseten alapul, további, nagyobb betegpopulációval végzett vizsgálatok igazolhatják a QSM diagnosztikus értékét a jövőben.
4. ábra Példák becsomagolt és kicsomagolt fázisképekre, valamint helyi terepi és fogékonysági térképekre, valamint öt egészséges önkéntes felső hasának megfelelő maszkjára. Az anatómiai struktúrák jól megkülönböztethetők, és csak néhány műtermék található a bélterületen (a–c). Egy esetben a fázisfelbontás nem sikerült közel avese, ami pontatlan érzékenységi értékekhez vezet (d, fehér nyíl). Példa a tüdőben lévő levegő miatti súlyos műtermékekre (e, fekete nyilak), amelyek két egészséges önkéntesnél voltak jelen. Mindkét adatkészletet eltávolítottuk a további utófeldolgozásból.
5. ábra Pearson korrelációs görbe közöttvese-és az egészséges önkéntesek májérzékenységi értékei. Nem volt megfigyelhető összefüggés a vese és a máj QSM között (kvantitatív érzékenységi leképezés) értékek (R2=0.035), ami azt jelzi, hogy a globális utófeldolgozási hatások nem befolyásolták a QSM mennyiségi meghatározását.
6. ábra Példák érzékenységi térképekre és értékekre a külső levegő eltávolításához szükséges maszkdefiníció változásaira egy egészséges önkéntesnél. A jobb oldali QSM értékei nem változtakveseviszonylag kis szegmentálási pontatlanság esetén azonosítható, amikor a szegmentálás után nem maradt külső levegő (a), és kis mennyiségű külső levegőt tartalmaz (b). A nagyobb mennyiségű külső levegő azonban pontatlan érzékenységi értékekhez vezetett (c, d)
1. táblázat Az egész érzékenységi értékeivese, a kéreg és a velő egészséges önkéntesek átlaga mind a 17 alany esetében
A jelentős különbség a QSM-ben (kvantitatív érzékenységi leképezés) a bal és a jobb oldal értékeitvese(p<0.05) is="" probably="" based="" on="" higher="" motion="" artifacts="" in="" the="" left="" kidney.="" considering="" the="" standard="" deviation,="" the="" susceptibility="" of="" healthy="">vese-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)
2. táblázat Egészséges önkéntesek jobb veséjének és májának érzékenységi értékei, mind a 17 alany és a súlyos vesefibrózisban szenvedő beteg átlagában
A jobb oldali QSM értékevesevesefibrózisban szenvedő betegeknél szignifikánsan eltér az egészséges önkéntesek jobb vesében mért QSM-értékeitől. Az egészséges önkénteseknél és a vesefibrózisban szenvedő betegeknél mért máj QSM-értékek azonban azonos tartományba esnek, kivéve a globális hatásokat, amelyek torzítják a vese QSM eredményeit.
A QSM-et már korábban is alkalmazták emberi hasban [17, 27, 29, 30], ami ígéretes eredményeket mutatott, mint új MRI technika. A módszer azonban olyan technikai kihívásokat vet fel, amelyek eddig hátráltatták az emberi vesében való in vivo alkalmazását. A QSM-hez már kialakított kép utófeldolgozási lépések kombinálásával és optimalizálásával (kvantitatív érzékenységi leképezés), ezek közül néhányat sikeresen megoldott a jelenlegi tanulmány. Először is, a szabad légzés által kiváltott mozgási műtermékeket úgy küszöbölték ki, hogy a belégzés végén egyetlen lélegzet-visszatartás során gyűjtöttek adatokat. Másodszor, a víz és a zsír közötti nem kívánt kémiai eltolódási hatást egy fejlett utófeldolgozási csővezeték alkalmazásával eltávolították. Harmadszor, megfelelő gyűjtési és utófeldolgozási paramétereket határoztunk meg a műtermékek minimalizálása és reprodukálható eredmények biztosítása érdekében.
3. táblázat Reprodukálhatósági eredmények.
Átlag±szórás szuszceptibilitási értékek jobbraveseés a májat átlagolták mind az öt reprodukálhatósági alanyra. Jó reprodukálhatóság mind a máj, mind a jobb vese QSM esetében, a máj- és veseérzékenységi értékekben nincs szignifikáns különbség a két mérés között (p{0}}.48)
7. ábra: A jobb vese QSM-térképeivel fedő nagyságrendű képek egy egészséges önkéntes (bal oldali kép) és a vesefibrózisos beteg (jobb oldali kép) esetében. A fibrotikusveseerős diamágneses értéket mutat (− {0}},43±−0,02 ppm), ami lényegesen alacsonyabb volt, mint az egészségeseknél mért QSM értékvese-szövet (jobb vese {{0}},04±0,07 ppm)
Legjobb tudomásunk szerint ez az első olyan vizsgálat, amely in vivo QSM-et végez (kvantitatív érzékenységi leképezés) az emberbenveseklinikai MRI rendszeren. Mivel szakirodalmi renális QSM értékek nem állnak rendelkezésre, a vizsgálatunkban kapott májérzékenységi értékeket csak a többi csoport által közölt értékekkel tudtuk összehasonlítani. Lin et al. [27], a számított májérzékenység 0,23 és 5,94 ppm között volt. Vizsgálatuk azonban a máj vastúlterhelésében (hemochromatosis) szenvedő betegekre összpontosított. Azok a személyek, akiknél kevesebb a máj vaslerakódása, körülbelül 0,34 ppm QSM-értéket mutattak, és egészségesnek tekintették őket. Dong et al. [20], átlagos májérzékenységi értékeket határoztunk meg: {{10}},23±0,07 ppm. Összességében a jelenlegi vizsgálatban mért máj QSM-értékek (0,01–0,44 ppm tartomány) összhangban vannak a korábbi kutatásokkal, ami azt jelzi, hogy a globális hatások nem torzítják eredményeinket.
A rossz maszkdefiníció befolyásolhatja avese-QSM értékek. Ezért a külső levegő eltávolításának optimális pontossága a QSM számszerűsítésének fontos lépése. A jelenlegi vizsgálatban egy egészséges alany maszkdefinícióját változtattuk meg. Ebben a példában nincs jelentős változás a jobb oldali QSM értékeibenveseViszonylag kis szegmentálási pontatlanság esetén lehetett azonosítani, ahogyan az a mi vizsgálatunkban is történt. A maszkdefiníció QSM értékekre gyakorolt hatásának szisztematikus értékelése azonban további szimulációs vizsgálatok tárgya lehet.
Ebben a vizsgálatban a bal vese QSM-értékeinek variabilitása szignifikánsan magasabb volt, mint a jobb veséé (p<0.05). this="" difference="" might="" be="" due="" to="" higher="" cardiac="" artifacts="" of="" the="" left="">vese, amint azt több korábbi vese MRI vizsgálat is kimutatta [28]. Ez a hatás csökkenhet a renális QSM további fejlődésével.
A cortico-medulláris differenciáció nem volt lehetséges a QSM segítségével (kvantitatív érzékenységi leképezés) in the current study (p>0.05), feltehetően a módszer mérsékelt felbontása miatt. A QSM felbontásának javítása a cortico-medulláris differenciáció lehetővé tétele érdekében további vizsgálatok tárgya.
A QSM potenciális diagnosztikai értékének vizsgálatához egy betegnekvese-fibrózis, mint a végstádiumú vesepatológia példája, szerepelt a vizsgálatban. Korábban beszámoltak arról, hogy a vesefibrózis növeli a veseszövet diamágneses tartalmát [13], valószínűleg a kollagén túlzott lerakódása miatt, amely erősen diamágneses [31]. A szórást figyelembe véve az egészséges veseszövet érzékenysége a jelenlegi vizsgálatban 0 körül ingadozik. Vizsgálatunkban a fibrotikusveseerős diamágneses szuszceptibilitást mutatott, ami lényegesen alacsonyabb volt, mint az egészséges veseszövetben. A vese QSM pontos diagnosztikai értékének felméréséhez egy nagyobb betegcsoporton belüli jövőbeli kutatásra van szükség (kvantitatív érzékenységi leképezés).
Munkánknak számos korlátja van. Először is, az egészséges önkéntesek száma alacsony volt, és csak egy beteget vontak be ebbe a vizsgálatba. A célunk azonban egy robusztus adatgyűjtési protokoll és utófeldolgozási folyamat kifejlesztése volt az in vivo vese QSM klinikai MRI rendszeren történő végrehajtásához. Másodszor, a SPURS-t és a T2* IDEAL megközelítést alkalmazták a víz és a zsír közötti nem kívánt kémiai eltolódási hatás eltávolítására és a zsírral korrigált terepi térképek kiszámítására. Ebben a vizsgálatban nem alkalmaztak zsírelnyomó technikát, mivel ez meghosszabbítaná a felvételi időt. A probléma megoldása érdekében olyan gyorsabb képalkotó módszereket kell figyelembe venni, mint a volumetrikus interpolált légzésvisszatartás vizsgálat (VIBE) [32] vagy a radiális felvételezési sémák [33] a hasi QSM mérése során. Harmadszor, a létrehozott maszkok csak a hason kívülről távolították el a levegőt. A bélrendszerben és a tüdőben lévő levegő továbbra is jelen volt az érzékenységi számításoknál. Ez nem lokális hibákhoz vezethet a ROI helyi mezőiben [34]. A jelenlegi vizsgálatban azonban jó intrasubject reprodukálhatóságot mutattunk, ami arra utal, hogy a hason belüli levegő okozta hiba elhanyagolható. Továbbá az MR képek felbontása meglehetősen alacsony volt, ami a fogékonyság alulbecsléséhez vezethetett [35, 36]. Ennek a korlátozásnak a kiküszöbölése érdekében a nyers adatokat nulláztuk a QSM utófeldolgozás előtt. Ezenkívül a QSM adatokat egyetlen 33 másodperces lélegzetvisszatartással szereztük be, ami nehéz lehet beteg és idős alanyok számára. Ezért a többszörös visszhangos 3D gradiens-visszhang szekvencia további optimalizálása szükséges a pásztázási idő csökkentése érdekében a képminőség megőrzése mellett.
Összefoglalva, az in vivo QSM megvalósíthatósága (kvantitatív érzékenységi leképezés) az emberbenvesea jelenlegi vizsgálatban sikeresen kimutatták, jó reprodukálhatóság mellett. Az egészséges vese és a fibrotikus vese közötti QSM értékek nyilvánvaló különbsége a QSM lehetséges diagnosztikai potenciálját jelzi. További vizsgálatokat kell végezni nagyobb betegpopulációkkal a QSM funkcionális diagnosztikai jelentőségének bizonyításáravese-MR képalkotás.
Elektronikus kiegészítő anyagok A cikk online változata (https://doi.org/10.1007/s10334-020-00895-9) kiegészítő anyagokat tartalmaz, amelyek a jogosult felhasználók számára elérhetők.
A szerző hozzászólásai EB: tanulmány koncepciója és tervezése, adatgyűjtés, adatok elemzése és értelmezése, a kézirat szerkesztése és kritikai lektorálása; JS: tanulmány koncepciója és tervezése, adatgyűjtés és kritikus felülvizsgálat; TT: adatgyűjtés, adatok elemzése és értelmezése, valamint kritikai revízió; JJ: adatgyűjtés, adatok elemzése és értelmezése, valamint kritikai revízió; RZ: adatgyűjtés, adatok elemzése és értelmezése, valamint kritikai revízió; BV: adatgyűjtés, adatok elemzése és értelmezése, valamint kritikai revízió; HW: tanulmány koncepciója és tervezése, adatok elemzése és értelmezése, valamint kritikai revízió; AL: tanulmányi koncepció és tervezés, adatgyűjtés, adatok elemzése és értelmezése, a kézirat szerkesztése és kritikai lektorálása.
Finanszírozás A Projekt DEAL által engedélyezett és szervezett nyílt hozzáférésű finanszírozás.
Cistanche-veseelégtelenség tünetei
Az etikai normáknak való megfelelés
Összeférhetetlenség A szerzők kijelentik, hogy nincs összeférhetetlenségük. Ráadásul az összes szerző semmilyen szervezettel nem áll pénzügyi kapcsolatban. A vizsgálatot nem szponzorálták.Etikai szabvány A vizsgálatot a helyi etikai bizottság hagyta jóvá. Tájékoztatott beleegyezés Minden alanytól írásos, tájékozott beleegyezést szereztek.Nyílt hozzáférés Ez a cikk a Creative Commons Attribution 4 licence alatt áll.0 Nemzetközi licenc, amely lehetővé teszi a felhasználást, megosztást, adaptálást, terjesztést és reprodukálást bármilyen médiában vagy formátumban, feltéve, hogy megfelelő elismerést ad az eredeti szerző(k)nek és a forrásnak, megadja a Creative Commons licencre mutató hivatkozást, és jelzi, ha változások történtek. készült. A cikkben szereplő képek vagy egyéb harmadik féltől származó anyagok a cikk Creative Commons licencébe tartoznak, hacsak az anyag hitelkeretében másként nem szerepel. Ha az anyag nem szerepel a cikk Creative Commons licencében, és az Ön tervezett felhasználását a törvényi szabályozás nem teszi lehetővé, vagy meghaladja a megengedett felhasználást, akkor közvetlenül a szerzői jog tulajdonosától kell engedélyt kérnie. A licenc egy példányának megtekintéséhez keresse fel a http://creativecommons.org/licenses/by/4.{4}}/ webhelyet.
Hivatkozások
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) Technical ajánlások a klinikai fordításhozvese-MRI: a PARENCHIMA Tudományos és Technológiai Együttműködési Akció konszenzusos projektje. 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) Mágneses rezonancia képalkotási biomarkerek krónikusvesebetegség: a PARENCHIMA európai tudományos és technológiai együttműködési akció állásfoglalása. Nephrol Dial Transplant 33:24–214
3. Caroli A, Pruijm M, Burnier M, Selby NM (2018) A vesék funkcionális mágneses rezonancia képalkotása: hol tartunk? A PARENCHIMA európai COST Akció perspektívája. Nephrol Dial Transplant. 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 thevese-biopszia: a molekuláris diagnosztikai stratégiák a nefrológiában. J Am Soc Nephrol 13:1961–1972
5. Corwin HL, Schwartz MM, Lewis EJ (1988) A mintanagyság jelentősége a vesebiopszia értelmezésében. Am J Nephrol 8:85–89
6. Haacke EM, Liu S, Buch S, Zheng W, Wu D, Ye Y (2015) Quantitative susceptibility mapping: current status and future directions. Magn Reson Imaging 33:1–25
7. Liu C, Wei H, Gong NJ, Cronin M, Dibb R, Decker K (2015) Quantitative susceptibility mapping: kontraszt mechanizmusok és klinikai alkalmazások. Tomográfia 1:3–17
8. Schweser F, Deistung A, Reichenbach JR (2016) Foundations of MRI phase imaging and processing for quantitative susceptibility mapping (QSM). Z Med Phys 26:6–34
9. Li W, Wu B, Liu C (2011) Az emberi agy kvantitatív érzékenységi térképezése a szövetösszetétel térbeli változásait tükrözi. NeuroImage 55:1645–1656
10. Wang Y, Liu T (2015) Kvantitatív szuszceptibilitási térképezés (QSM): MRI adatok dekódolása szöveti mágneses biomarkerhez. Magn Reson Med 73:82–101
11. Duyn JH, Van Gelderen P, Li TQ, De Zwart JA, Koretsky AP, Fukunaga M (2007) High-field MRI of agykéreg alstruktúra alapján jelfázis. Proc Natl Acad Sci USA 104:11796–11801
12. Liu C (2010) Susceptibility tensor imaging. 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 ofvesegyulladás és fibrózis 1-es típusú angiotenzin-receptor-hiányos egerekben. 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 quantitative MRI sclerosis multiplexben rokkantsággal jár. Radiology 289:487–496
15. Li DTH, Hui ES, Chan Q, Yao N, Chua SE, McAlonan GM, Pang SYY, Ho SL, Mak HKF (2018) Quantitative susceptibility mapping as a indikátor a szubkortikális és limbikus vas abnormalitásában Parkinson-kórban demenciával. NeuroImage Clin 20:365–373
16. Sun H, Klahr AC, Kate M, Gioia LC, Emery DJ, Butcher KS, Wilman AH (2018) Quantitative susceptibility mapping for following intracranial hemorrhage. Radiology 288:830–839
17. Sharma SD, Hernando D, Horng DE, Reeder SB (2015) Quantitative susceptibility mapping in the abdomen as an imaging biomarker of hepatic iron overload. Magn Reson Med 74:673–683
18. Xie L, Layton AT, Wang N, Larson PEZ, Zhang JL, Lee VS, Liu C, Johnson GA (2016) Dinamikus kontrasztos kvantitatív szuszceptibilitási leképezés ultrarövid visszhangidejű MRI-vel az értékeléshezvese-funkció. 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 vese 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) Simultaneous phase unwrapping and remove of chemical shift (SPURS) using graph cuts: application in quantitative susceptibility feltérképezése. 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) A metódus csíkos műtermékek becslésére és eltávolítására kvantitatív érzékenységi térképezésben. NeuroImage 108:111–122
22. Bechler E, Stabinska J, Wittsack H (2019) Különféle fázisbontási módszerek elemzése a hasüregben a kvantitatív szuszceptibilitási térképezés optimalizálására. Magn Reson Med 82:2077–2089
23. Hernando D, Kramer JH, Reeder SB (2013) Multi peak zsírkorrigált komplex R2* relaxometria: elmélet, optimalizálás és klinikai validáció. Magn Reson Med 70:1319–1331
24. Zhou D, Liu T, Spincemaille P, Wang Y (2014) Háttérföld eltávolítása a laplaci határérték probléma megoldásával. 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). a nagyságrendi kép és a szuszceptibilitási térkép. NeuroImage 59:2560–2568
26. Wei H, Dibb R, Zhou Y, Sun Y, Xu J, Wang N, Liu C (2015) Streaking artifact Reduction for quantitative susceptibility mapping of sources with large dynamic range. 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) Kvantitatív szuszceptibilitási térképezés víz-zsír elválasztással kombinálva egyidejű máj vas és zsír esetén frakciók számszerűsítése. 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 thevese3.{1}} és 1,5 Tesla. 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) Rapid automated liver quantitative susceptibility mapping. J Magn Reson képalkotás. 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) A kvantitatív szuszceptibilitási térképezés (QSM) minimálisra csökkenti a sejtpatológiából származó interferenciát a máj vaskoncentrációjának R2* becslésében. J Magn Reson Imaging 48:1069–1079
31. Luo J, He X, d'Avignon DA, Ackerman JJH, Yablonskiy DA (2010) Protein-induced water 1H MR frekvenciaeltolások: a mágneses szuszceptibilitás és a cserehatások hozzájárulása. J Magn Reson 202:102–108
32. Rofsky NM, Lee VS, Laub G, Pollack MA, Krinsky GA, Thomasson D, Ambrosino MM, Weinreb JC (1999) Hasi MR képalkotás volumetrikus interpolált légzésvisszatartási vizsgálattal. Radiology 212:876–884
33. Yedururi S, Kang HC, Wei W, Wagner-Bartak NA, Marcal LP, Staford RJ, Willis BJ, Szklaruk J (2016) Szabadon lélegző radiális volumetrikus interpolált légzés-visszatartási vizsgálat vs lélegzetvisszatartási derékszögű volumetrikus interpolált légzésvisszatartás vizsgálat a máj mágneses rezonancia képalkotása 1,5 T-nál. World J Radiol 8:707
34. Schweser F, Robinson S, de Rochefort L, Li W, Bredies K (2017) A fázis MRI és QSM feldolgozási módszereinek illusztrált összehasonlítása: a háttértér hozzájárulásának eltávolítása az érdeklődésre számot tartó régión kívüli forrásokból. NMR Biomed. https://doi.org/10.1002/nm.3604
35. Karsa A, Punwani S, Shmueli K (2019) Az alacsony felbontás és lefedettség hatása a szuszceptibilitási térképezés pontosságára. Magn Reson Med 81:1833–1848
36. Zhou D, Cho J, Zhang J, Spincemaille P, Wang Y (2017) Susceptibility underestimation in a high-susceptibility phantom: dependent on imaging resolution, magnitudi kontraszt és egyéb paraméterek. Magn Reson Med 78:1080–1086
A kiadó megjegyzése A Springer Nature semleges marad a közzétett térképekben és az intézményi kapcsolatokban szereplő joghatósági igényekkel kapcsolatban.
