Kebolehlaksanaan Pemetaan Kecenderungan Kuantitatif (QSM) Buah Pinggang Manusia

Untuk maklumat lanjut:ali.ma@wecistanche.com

Eric Bechler1 · Julia Stabinska1 · Thomas Thiel1 · Jonas Jasse1 · Romans Zukovs2 · Birte Valentin1 · Hans‑Jörg Wittsack1 · Alexandra Ljimani1

Abstrak

Objektif Untuk menilai kebolehlaksanaan in-vivopemetaan kerentanan kuantitatif(QSM) manusiabuah pinggang.

Kaedah Satu jujukan berbilang gema 3D tahan nafas tunggal paksi (masa pemerolehan 33 s) telah dilengkapkan pada 3 pengimbas T-MRI (Magnetom Prisma, Siemens Healthineers, Erlangen, Jerman) dalam 19 sukarelawan yang sihat. Pembukaan berasaskan potongan graf digabungkan dengan pendekatan T2*-IDEAL telah dilakukan untuk menghilangkan peralihan kimia lemak dan untuk mengukur QSM (pemetaan kerentanan kuantitatif)bahagian atas abdomen. Purata nilai kerentanan keseluruhan, korteks buah pinggang dan medula dalam kedua-duanyabuah pinggangdan hati ditentukan dan dibandingkan. Lima subjek diukur dua kali untuk memeriksa kebolehulangan. Seorang pesakit dengan terukbuah pinggangfibrosis dimasukkan dalam kajian untuk menilai potensi perkaitan klinikal QSM.

Keputusan QSM (pemetaan kerentanan kuantitatif) telah berjaya dalam 17 sukarelawan dan pesakit dengan fibrosis buah pinggang. Struktur anatomi dalam perut jelas boleh dibezakan oleh QSM dan nilai kerentanan yang diperolehi dalam hati adalah setanding dengan yang terdapat dalam kesusasteraan. Keputusan menunjukkan kebolehulangan yang baik. Selain itu, minbuah pinggangNilai QSM diperolehi dalam sukarelawan yang sihat ({{0}}.04±0.07 ppm untuk kanan dan - 0.06±0.19 ppm untuk kiribuah pinggang) adalah jauh lebih tinggi daripada yang diukur dalam fibrotik yang disiasatbuah pinggang(− {{0}}.43±− 0.02 ppm).

Kesimpulan QSM manusiabuah pinggangboleh menjadi pendekatan yang menjanjikan untuk penilaian maklumat tentang struktur tisu buah pinggang mikroskopik. Oleh itu, ia mungkin meningkatkan lagi pengimejan MR buah pinggang berfungsi.

Kata kunci Pemetaan kerentanan kuantitatif · buah pinggangMRI · Pengimejan buah pinggang berfungsi

pengenalan

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, terdapat peningkatan minat penyelidikan dalam fungsibuah pinggangMRI. Beberapa kajian terdahulu telah menunjukkan potensi besar biomarker MRI untuk mencirikan proses patologi yang berbeza yang terlibat dalam perkembanganpenyakit buah pinggang yang kronik(CKD) [1–3]. Ciri histologi CKD dan punca utama kehilangan fungsi buah pinggang progresif dalam fibrosis interstisial buah pinggang. Oleh itu, tahap fibrosis interstisial dalam tisu buah pinggang adalah penunjuk penting dalam penentuan keterbalikankerosakan buah pinggang. Sehingga kini, satu-satunya alat klinikal yang boleh dipercayai untuk menilai tahap fibrosis tubulointerstitial ialah biopsi buah pinggang. Memandangkan prosedur diagnostik ini adalah invasif, terjejas oleh bias pensampelan, dan tidak boleh diulang sewenang-wenangnya [4, 5], modaliti pengimejan bukan invasif yang dapat menilai dengan tepat tahap fibrosis interstisial buah pinggang adalah sangat diingini.

Pemetaan kerentanan kuantitatif(QSM) ialah teknik MRI baru, yang menggunakan imej fasa untuk menghasilkan kontras struktur yang tinggi dan maklumat kuantitatif kepekaan magnet tisu [6-9]. Dalam kajian terdahulu, QSM sensitif terhadap perubahan dalam struktur mikro tisu atau komposisi kimia [10-12] dan, oleh itu, pendekatan yang menjanjikan, bukan invasif untuk penilaianbuah pinggangfibrosis celahan [13]

Setakat ini, QSM kebanyakannya telah digunakan untuk mengukur deposit patologi dalam ganglia basal dalam pelbagai penyakit neurologi, atau sebagai biomarker pengimejan beban besi hepatik [14-17]. Kajian yang lebih terkini dalam model haiwan telah meneroka potensi QSM untuk menilaibuah pinggangstruktur mikro [13, 18, 19]. Khususnya, Xie et al. [13] menunjukkan sensitiviti QSM dalam mengesan patologi yang disebabkan oleh keradangan buah pinggang dan fibrosis pada tikus. Walau bagaimanapun, sepanjang pengetahuan kami, tidak ada kajian yang mencukupi yang dilakukan secara in vivo untuk memetakan kerentanan dalam hbuah pinggang manusia.

QSM perut (pemetaan kerentanan kuantitatif) dianggap mencabar dari segi teknikal. Pertama, pergerakan pernafasan organ perut atas membawa kepada kontras struktur terhad dan nilai kerentanan yang dipandang rendah [17]. Kedua, kehadiran lemak perut memberi kesan negatif terhadap anggaran peta medan B0, yang merupakan langkah kritikal dalam algoritma QSM [17, 20]. Ketiga, variasi kerentanan yang besar di sekeliling antara muka tisu udara menyebabkan artifak coretan yang teruk, dan dengan itu peta QSM yang salah [21]. Tambahan pula, seperti yang ditunjukkan dalam kajian simulasi awal sebelumnya oleh kumpulan kajian kami [22], ketepatan peta kerentanan perut sangat dipengaruhi oleh langkah pemprosesan fasa, termasuk penyingkiran dan penyingkiran medan latar belakang.

Kerja ini bertujuan untuk menilai kebolehlaksanaan pelaksanaan in vivo QSMbuah pinggang manusiapada sistem MRI klinikal. Untuk tujuan ini, protokol pemerolehan MRI dan QSM yang dioptimumkan (pemetaan kerentanan kuantitatif) saluran paip pemprosesan telah digunakan untuk mendapatkan peta QSM buah pinggang.

Klik untukCistanche para que sirve untuk merawat penyakit buah pinggang

Kaedah

Populasi kajian

Kajian itu telah diluluskan oleh jawatankuasa etika tempatan, dan persetujuan termaklum bertulis diperoleh daripada semua subjek.

Sembilan belas sukarelawan sihat (min umur 28.1±12.9 tahun) tanpa sebarang sejarahbuah pinggangpenyakit atau mana-mana penyakit sistemik yang diketahui berpotensi melibatkan buah pinggang mengambil bahagian dalam kajian ini. Lima subjek diukur dua kali dengan selang masa 10 minit antara pengukuran dan kedudukan semula dalam MRI untuk menilai kebolehulangan.

Tambahan pula, seorang 78-tahun, pesakit lelaki yang terukbuah pinggangfibrosis kerana anamnesis yang panjangbuah pinggangkekurangan (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=""> (pemetaan kerentanan kuantitatif).

Tiada persediaan khusus dibuat sebelum peperiksaan [1].

Perolehan data

Pemerolehan data dilakukan pada pengimbas 3 T (Magnetom Prisma, Siemens AG, Healthineers, Erlangen, Jerman) menggunakan gegelung tulang belakang 32 saluran dalam kombinasi dengan gegelung badan 30 saluran. Jujukan turbo spin-echo (HASTE) setengah-Fourier tunggal pukulan dalam ketiga-tiga paksi imej (paksi, koronal dan sagittal) digunakan untuk memperoleh imej anatomi. Imej anatomi ini digunakan untuk penempatan FOV untuk QSM berikut (pemetaan kerentanan kuantitatif) urutan. FOV diletakkan secara berpusat dibuah pinggang(Rajah 1).

Data QSM diperoleh menggunakan jujukan gema berbilang gema 3D tahan nafas tunggal paksi dengan parameter berikut: bilangan gema=4; TE1/ΔTE/TR=3.1/3.7/17 ms; sudut flip=15 darjah ; matriks pemerolehan=256×192 × 26; saiz voxel=1.64×1.64 × 3 mm3; lebar jalur =1775 Hz/piksel; pengekodan hirisan dan fasa Fourier=6/8; faktor pecutan pengimejan selari=2; masa pemerolehan 33 s. Tetapan untukbuah pinggangPemerolehan QSM ditentukan dalam ujian pra untuk mencapai kualiti imej yang optimum dalam masa pemerolehan yang sesingkat mungkin.

Kualiti penahan nafas semasa pemerolehan QSM telah disahkan melalui kawalan visual oleh kamera pemerhatian pesakit bersepadu. Tambahan pula, kualiti data yang diperoleh telah disahkan oleh dua ahli radiologi berpengalaman dalam pengimejan perut (AL 10 tahun, BV 4 tahun) sebelum pasca pemprosesan. Dalam kes artifak gerakan penting dalam data, QSM (pemetaan kerentanan kuantitatif) pemerolehan diulang serta-merta atau dikecualikan daripada analisis lanjut jika pengulangan gagal.

Rajah 1 Contoh penempatan FOV untukbuah pinggangpemerolehan QSM. FOV diletakkan di tengah-tengahbuah pingganguntuk memastikan keadaan pengimejan seragam

Pasca pemprosesan

Carta alir dalam Rajah 2 memaparkan langkah pembinaan semula yang telah dijalankan untuk menganggarkanbuah pinggangpeta QSM. Semua pengiraan dilakukan menggunakan MATLAB (R2018a; The MathWorks, Inc., Natick, MA).

Dalam langkah pertama, data diisi sifar membawa kepada saiz voxel 0.8×0.8 × 2.25 mm³. Pemprosesan pasca untuk QSM pada asalnya dioptimumkan untuk pengimejan otak, di mana sumbangan lemak kepada isyarat MRI adalah minimum [20]. Walau bagaimanapun, aplikasi di luar otak terutamanya di perut memerlukan penyingkiran lemak yang berkesan untuk mengelakkan berat sebelah kuantifikasi dalam peta kerentanan. Dalam kajian ini, kesan anjakan kimia yang tidak diingini antara air dan lemak telah dihapuskan dengan kaedah yang dipanggil Fasa serentak membuka dan penyingkiran anjakan kimia (SPURS) [20]. SPURS menggunakan pembongkaran berasaskan graf untuk menghapuskan balutan fasa dalam data fasa yang diisi sifar. Selanjutnya, pendekatan T2*-IDEAL [23] telah digunakan untuk mengira peta medan pembetulan lemak yang terhasil, yang digunakan sebagai input untuk penyingkiran medan latar belakang.

Dalam kajian ini, topeng seluruh abdomen dijana secara automatik pada imej paksi (Brain Surface Extractor (BSE) daripada BrainSuite, Versi 18a, University of California) daripada data magnitud yang diisi sifar untuk mengeluarkan udara yang tidak diingini di luar perut. Selepas kawalan kualiti visual bagi segmentasi, topeng yang dihasilkan digunakan untuk mengalih keluar medan latar belakang dengan bantuan algoritma nilai sempadan Laplacian (LBV) [24], yang merupakan sebahagian daripada kotak alat MEDI [25].

Dalam langkah terakhir, masalah songsang yang ditimbulkan dengan buruk telah diselesaikan oleh pengurangan artifak bercoreng untuk QSM (pemetaan kerentanan kuantitatif) (STAR-QSM) [26] daripada STI-Suite [9] menghasilkan peta kerentanan. Kedua-dua LBV dan STAR-QSM dijalankan dengan tetapan lalai.

Perisian ITK-SNAP (versi 3.8.0, University of Pennsylvania) digunakan untuk melukis kawasan minat (ROI) secara manual dalam tisu otot paravertebral (336 piksel), hati (900 piksel), keseluruhanbuah pinggang(5533±1792 piksel dan 4756±1142 piksel untuk kiri dan kananbuah pinggang, masing-masing),buah pinggangkorteks (masing-masing 1260±279 piksel dan 1245±265 piksel untuk buah pinggang kiri dan kanan) dan medula buah pinggang (993±293 piksel dan 962±392 piksel untuk buah pinggang kiri dan kanan) (Gamb. 3). Semua ROI dilukis dalam tiga keping berturut-turut dan min kerentanan dan sisihan piawai (SD) dikira untuk setiap organ dan subjek. Tisu otot paravertebral digunakan sebagai rujukan untuk kuantifikasi QSM dalam kajian semasa untuk memastikan konsistensi nilai kerentanan (Bahan Tambahan, Jadual S1) [27].

Rajah 2 Carta alir yang memaparkan langkah pembinaan semula pengiraan peta kerentanan. Titik permulaan pembinaan semula ialah data magnitud dan fasa terisi sifar. Pembukaan fasa serentak dan penyingkiran anjakan kimia (SPURS) telah digunakan pada data fasa terisi sifar untuk membuang kesan anjakan kimia antara air dan lemak. Selanjutnya, pendekatan T2*-IDEAL digunakan untuk mengira peta medan pembetulan lemak yang terhasil (fasa tidak dibalut). Topeng seluruh perut dijana secara automatik daripada data magnitud yang diisi sifar untuk penyingkiran medan latar belakang dengan bantuan algoritma nilai sempadan Laplacian (LBV). Dalam langkah terakhir, masalah songsang yang ditimbulkan dengan buruk telah diselesaikan oleh pengurangan artifak bercoreng untuk QSM (pemetaan kerentanan kuantitatif) (STAR-QSM) daripada STI-Suite menghasilkan peta kerentanan.

Untuk memeriksa sama ada kesan pasca pemprosesan global berat sebelah terhadap QSM yang dikira (pemetaan kerentanan kuantitatif) nilai, contohnya, ralat bukan tempatan daripada anggaran medan yang tidak boleh dipercayai merentas ROI, nilai QSM dalam hati telah ditentukan dan dibandingkan dengan nilai literatur yang ada.

Tambahan pula, ketepatan penyingkiran udara luar adalah langkah penting untuk pengkuantifikasian QSM. Untuk menilai pengaruh kualiti definisi topeng pada nilai QSM, definisi topeng telah diubah dalam satu subjek yang sihat. Oleh itu, empat topeng yang berbeza (tanpa udara di luar perut, mengandungi sedikit dan sejumlah besar udara luar dan mengandungi keseluruhan kawasan imej) telah digunakan pada set data, masing-masing, dan nilai kerentanan kananbuah pinggangtelah dibandingkan.

Rajah 3 Contoh penempatan ROI. Imej magnitud perut dengan kawasan menarik (ROI) contoh yang dilukis dalam tisu otot paravertebral (336 piksel), hati (900 piksel), keseluruhan buah pinggang (5533±1792 piksel dan 4756±1142 piksel untuk buah pinggang kiri dan kanan, masing-masing ),buah pinggangkorteks (1260±279 piksel dan 1245±265 piksel untuk kiri dan kananbuah pinggang, masing-masing) dan medula buah pinggang (masing-masing 993±293 piksel dan 962±392 piksel untuk buah pinggang kiri dan kanan)

Analisis statistik

Nilai kerentanan kiri dan kananbuah pinggang, serta korteks dan medula dalam kedua-dua buah pinggang, kumpulan kawalan sihat, dipuratakan merentas semua subjek dan dibandingkan dengan min dan SD di dalam buah pinggang fibrotik kanan untuk menilai contoh potensi perkaitan klinikal QSM.

Tambahan pula, ujian Wilcoxon digunakan untuk membandingkan keputusan QSM buah pinggang kiri dan kanan sertabuah pinggangkorteks dan medula. Selain itu, korelasi Pearson antarabuah pinggangdan kerentanan hati dikira untuk kumpulan kawalan yang sihat.

Keputusan

Dua subjek yang sihat telah dikecualikan daripada analisis lanjut kerana artifak yang teruk di sempadan antara paru-paru dan tisu sekeliling (Rajah 4e).

QSM (pemetaan kerentanan kuantitatif) telah berjaya dikira dalam 17 sukarelawan yang masih sihat dan pesakit denganbuah pinggangfibrosis (Bahan Tambahan, Rajah S1–S3). Organ perut atas parenchymatous, seperti hati dan buah pinggang, jelas boleh dibezakan dalam set data ini (Rajah 4). Dalam satu kes, pembongkaran fasa gagal di kawasan kecil berhampiran denganbuah pinggang, yang membawa kepada nilai kerentanan yang tidak tepat di rantau itu (Rajah 4d). Walau bagaimanapun, hanya sebahagian kecil buah pinggang terjejas dan dipertimbangkan semasa penempatan ROI. Tiada korelasi dapat dilihat antara nilai QSM buah pinggang dan hati (R2=0.035) (Rajah 5), menunjukkan bahawa tiada kesan global daripada berat sebelah pasca pemprosesan terhadap nilai kerentanan yang dikira.

Rajah 6 memaparkan peta kerentanan dan nilai untuk variasi definisi topeng dalam satu sukarelawan yang sihat. Tiada perubahan dalam QSM buah pinggang (pemetaan kerentanan kuantitatif) nilai boleh dikenal pasti dalam kes ketidaktepatan segmentasi yang agak kecil (Rajah 6a, b). Walau bagaimanapun, jumlah udara yang lebih besar membawa kepada nilai kerentanan yang tidak tepat (Rajah 6c, d).

Minbuah pinggangnilai kerentanan sukarelawan yang sihat ialah {{0}}.04±0.07 ppm (julat − {{10}} .07 hingga 0.16 ppm) untuk buah pinggang kanan dan − 0.06±0.19 ppm (julat − 0.35 hingga 0.39 ppm) untuk buah pinggang kiri, masing-masing (Jadual 1). Purata nilai kerentanan bagi kanan dan kiribuah pinggangadalah berbeza secara ketara (m.s<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).

Nilai kerentanan hati diukur dalam sukarelawan yang sihat dan pesakit denganbuah pinggangfibrosis berada dalam julat yang sama {{0}}.17±0.13 ppm dan 0.15±0.01 ppm untuk sukarelawan yang sihat dan pesakit dengan fibrosis buah pinggang, masing-masing (Jadual 2).

Pengukuran kebolehulangan dalam lima subjek menunjukkan kebolehulangan yang baik untuk kedua-dua hati dan buah pinggang kanan QSM (pemetaan kerentanan kuantitatif) tanpa perbezaan ketara dalam nilai kerentanan hepatik atau buah pinggang antara kedua-dua ukuran (p=0.48) (Jadual 3). Nilai kerentanan untuk hakbuah pinggangialah {{0}}.02±0.06 ppm dan − 0.03±{{15} }.11 ppm untuk ukuran ujian dan ujian semula, masing-masing. Kerentanan hati ialah 0.16±0.10 ppm dan 0.12±0.07 ppm, masing-masing.

Rajah 7 menunjukkan peta QSM yang ditindih pada imej magnitud untuk sukarelawan yang sihat dan pesakit yang disiasat dengan fibrosis interstisial buah pinggang. Kerentanan buah pinggang fibrotik kanan adalah sangat diamagnet (− 0.43±0.02 ppm).

Perbincangan

QSM (pemetaan kerentanan kuantitatif) adalah pendekatan baru yang menjanjikan untuk penilaian maklumat tentang struktur mikro dan fungsi tisu. Dalam kerja ini, kami menunjukkan kebolehlaksanaan melaksanakan in vivo QSM buah pinggang manusia pada sistem MRI klinikal. Skim pemerolehan yang dibentangkan dan seterusnya saluran pemprosesan QSM yang dilaksanakan, yang terdiri daripada kaedah QSM terkini, berjaya dalam 90 peratus subjek yang diperiksa dan membawa kepada keputusan yang boleh diterbitkan semula. Struktur anatomi dalam perut jelas boleh dibezakan pada peta QSM dan hanya beberapa artifak yang terdapat di kawasan usus. Selain itu, perbezaan antara nilai min QSM yang diperolehi dalam sihatbuah pinggangdan kerentanan buah pinggang fibrotik menunjukkan potensi QSM (pemetaan kerentanan kuantitatif) untuk membezakan antara sihat dan patologibuah pinggangtisu. Memandangkan pembiayaan ini berdasarkan satu kes fibrotik sahaja, kajian lanjut dengan populasi pesakit yang lebih besar harus membuktikan nilai diagnostik QSM pada masa hadapan.

Rajah 4 Contoh imej fasa yang dibalut dan tidak dibalut serta peta medan dan kerentanan setempat serta topeng yang sepadan pada bahagian atas abdomen lima sukarelawan yang sihat. Struktur anatomi jelas boleh dibezakan dan hanya beberapa artifak yang terdapat di kawasan usus (a–c). Dalam satu kes, fasa membuka bungkus gagal dekat denganbuah pinggang, membawa kepada nilai kerentanan yang tidak tepat (d, anak panah putih). Contoh artifak teruk akibat udara dalam paru-paru (e, anak panah hitam), yang terdapat dalam dua sukarelawan yang sihat. Kedua-dua set data telah dialih keluar daripada pasca pemprosesan selanjutnya.

Rajah 5 Plot korelasi Pearson antarabuah pinggangdan nilai kerentanan hati sukarelawan yang sihat. Tiada korelasi dapat dilihat antara QSM buah pinggang dan hepatik (pemetaan kerentanan kuantitatif) nilai (R2=0.035), menunjukkan bahawa kesan pasca pemprosesan global tidak menjejaskan kuantifikasi QSM.

Rajah 6 Contoh peta kerentanan dan nilai untuk variasi definisi topeng untuk penyingkiran udara luar dalam satu sukarelawan yang sihat. Tiada perubahan nilai QSM kananbuah pinggangboleh dikenal pasti dalam kes ketidaktepatan segmentasi yang agak kecil tanpa udara luar yang tinggal selepas segmentasi (a) dan mengandungi sejumlah kecil udara luar (b). Walau bagaimanapun, jumlah udara luar yang lebih besar membawa kepada nilai kerentanan yang tidak tepat (c, d)

Jadual 1 Nilai kerentanan keseluruhanbuah pinggang, korteks, dan medula sukarelawan yang sihat adalah purata bagi kesemua 17 subjek

Perbezaan yang ketara dalam QSM (pemetaan kerentanan kuantitatif) nilai kiri dan kananbuah pinggang(p<0.05) is="" probably="" based="" on="" higher="" motion="" artifacts="" in="" the="" left="" kidney.="" considering="" the="" standard="" deviation,="" the="" susceptibility="" of="" healthy="">buah pinggangtissue 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)

Jadual 2 Nilai kerentanan buah pinggang kanan dan hati sukarelawan yang sihat, purata ke atas semua 17 subjek, dan pesakit dengan fibrosis buah pinggang yang teruk

Nilai QSM yang betulbuah pinggangpesakit dengan fibrosis buah pinggang adalah jauh berbeza daripada nilai QSM yang diukur dalam buah pinggang kanan sukarelawan yang sihat. Walau bagaimanapun, nilai QSM hati diukur dalam sukarelawan yang sihat dan pesakit dengan fibrosis buah pinggang berada dalam julat yang sama, tidak termasuk kesan global berat sebelah keputusan QSM buah pinggang.

QSM telah pun digunakan dalam perut manusia sebelum [17, 27, 29, 30], menunjukkan hasil yang menjanjikan sebagai teknik MRI baru. Walau bagaimanapun, kaedah itu menimbulkan beberapa cabaran teknikal yang menghalang aplikasi in vivo pada buah pinggang manusia setakat ini. Dengan menggabungkan dan mengoptimumkan langkah-langkah pasca pemprosesan imej yang telah ditetapkan untuk QSM (pemetaan kerentanan kuantitatif), beberapa isu ini telah berjaya diselesaikan dalam kajian semasa. Pertama, artifak gerakan yang disebabkan oleh pernafasan bebas telah dihapuskan dengan memperoleh data semasa menahan nafas tunggal pada inspirasi akhir. Kedua, kesan peralihan kimia yang tidak diingini antara air dan lemak telah dikeluarkan dengan menggunakan saluran paip pasca pemprosesan lanjutan. Ketiga, parameter pemerolehan dan pasca pemprosesan yang mencukupi telah ditentukan untuk meminimumkan artifak dan memberikan hasil yang boleh dihasilkan semula.

Jadual 3 Keputusan kebolehulangan.

Min±nilai kecenderungan sisihan piawai untuk kananbuah pinggangdan hati dipuratakan ke atas semua lima subjek kebolehulangan. Kebolehulangan yang baik untuk kedua-dua hati dan buah pinggang kanan QSM tanpa perbezaan ketara dalam nilai kerentanan hati atau buah pinggang antara kedua-dua ukuran (p=0.48)

Rajah 7 Imej magnitud ditindih dengan peta QSM buah pinggang kanan untuk sukarelawan yang sihat (imej kiri) dan pesakit fibrosis buah pinggang (imej kanan). Yang berserabutbuah pinggangmenunjukkan nilai diamagnet yang kuat (− {{0}}.43±− 0.02 ppm), yang jauh lebih rendah daripada nilai QSM yang diukur dalam sihatbuah pinggangtisu (buah pinggang kanan {{0}}.04±0.07 ppm)

Untuk pengetahuan terbaik kami, ini adalah kajian pertama yang dilakukan dalam vivo QSM (pemetaan kerentanan kuantitatif) dalam diri manusiabuah pinggangpada sistem MRI klinikal. Oleh kerana tiada nilai QSM buah pinggang literatur tersedia, kami hanya dapat membandingkan nilai kerentanan hati yang diperolehi dalam kajian kami dengan yang dilaporkan oleh kumpulan lain. Dalam kajian oleh Lin et al. [27], kepekaan hati yang dikira berjulat daripada 0.23 hingga 5.94 ppm. Walau bagaimanapun, kajian mereka tertumpu kepada pesakit dengan kelebihan zat besi hepatik (hemochromatosis). Individu yang mempunyai kurang deposit besi hepatik menunjukkan nilai QSM kira-kira 0.34 ppm dan dianggap sihat. Dalam kajian Dong et al. [20], min nilai kerentanan hati {{10}}.23±0.07 ppm telah ditentukan. Secara keseluruhannya, nilai QSM hati yang diukur dalam kajian semasa (julat 0.01-0.44 ppm) adalah konsisten dengan penyelidikan terdahulu, menunjukkan bahawa tiada kesan global yang berat sebelah keputusan kami.

Definisi topeng yang lemah boleh mempengaruhibuah pinggangnilai QSM. Oleh itu, ketepatan optimum penyingkiran udara luar adalah langkah penting untuk pengkuantifikasian QSM. Dalam kajian semasa, kami mengubah definisi topeng bagi satu subjek yang sihat. Dalam contoh ini, tiada perubahan ketara nilai QSM sebelah kananbuah pinggangboleh dikenal pasti dalam kes ketidaktepatan segmentasi yang agak kecil, seperti yang berlaku dalam kajian kami. Walau bagaimanapun, penilaian sistematik terhadap pengaruh definisi topeng pada nilai QSM boleh menjadi objek kajian simulasi selanjutnya.

Dalam kajian ini, kebolehubahan nilai QSM buah pinggang kiri adalah jauh lebih tinggi berbanding buah pinggang kanan (p<0.05). this="" difference="" might="" be="" due="" to="" higher="" cardiac="" artifacts="" of="" the="" left="">buah pinggang, seperti yang ditunjukkan dalam beberapa kajian MRI buah pinggang sebelumnya [28]. Kesan ini mungkin dikurangkan dengan perkembangan lanjut QSM buah pinggang.

Pembezaan cortico-medullary tidak mungkin dilakukan oleh QSM (pemetaan kerentanan kuantitatif) in the current study (p>0.05), mungkin disebabkan oleh resolusi sederhana kaedah tersebut. Penambahbaikan resolusi QSM untuk membolehkan pembezaan cortico-medullar harus menjadi objek kajian lanjut.

Untuk mengkaji potensi nilai diagnostik QSM, pesakit denganbuah pinggangfibrosis sebagai contoh patologi buah pinggang peringkat akhir telah dimasukkan dalam kajian. Sebelum ini, telah dilaporkan bahawa fibrosis buah pinggang meningkatkan kandungan diamagnetik tisu buah pinggang [13], mungkin disebabkan oleh pemendapan berlebihan kolagen, yang sangat diamagnet [31]. Memandangkan sisihan piawai, kerentanan tisu buah pinggang yang sihat berubah-ubah sekitar 0 dalam kajian semasa. Dalam kajian kami, fibrotikbuah pinggangmenunjukkan nilai kerentanan diamagnet yang kuat, yang jauh lebih rendah daripada pada tisu buah pinggang yang sihat. Penyelidikan masa depan dalam kohort pesakit yang lebih besar diperlukan untuk menilai nilai diagnostik tepat QSM buah pinggang (pemetaan kerentanan kuantitatif).

Terdapat beberapa batasan kerja kami. Pertama, bilangan sukarelawan yang sihat adalah rendah dan hanya seorang pesakit dimasukkan dalam kajian ini. Walau bagaimanapun, tumpuan kami adalah untuk membangunkan protokol pemerolehan yang teguh dan saluran paip pasca pemprosesan untuk melaksanakan QSM buah pinggang in vivo pada sistem MRI klinikal. Kedua, pendekatan SPURS dan T2* IDEAL digunakan untuk membuang kesan anjakan kimia yang tidak diingini antara air dan lemak dan untuk mengira peta medan yang diperbetulkan lemak. Tiada teknik penindasan lemak digunakan dalam kajian ini, kerana ia akan memanjangkan masa pemerolehan. Untuk menangani isu ini, kaedah pengimejan yang lebih pantas seperti pemeriksaan penahan nafas interpolasi volumetrik (VIBE) [32] atau skema pemerolehan jejari [33] harus diambil kira semasa mengukur QSM dalam perut. Ketiga, topeng yang dihasilkan hanya mengeluarkan udara di luar perut. Udara dalam saluran usus dan paru-paru masih terdapat dalam pengiraan kerentanan. Ini boleh membawa kepada ralat bukan tempatan dalam medan tempatan merentas ROI [34]. Walau bagaimanapun, kami menunjukkan kebolehulangan intrasubjek yang baik dalam kajian semasa, menunjukkan bahawa ralat akibat udara di dalam perut boleh diabaikan. Tambahan pula, resolusi imej MR adalah agak rendah, yang mungkin menyebabkan kerentanan memandang rendah [35, 36]. Untuk mengatasi had ini, data mentah telah diisi sifar sebelum pemprosesan pasca QSM. Selain itu, data QSM diperolehi dalam satu tarikan nafas selama 33 saat, yang mungkin sukar dilakukan untuk subjek yang sakit dan warga emas. Oleh itu, pengoptimuman lanjut bagi jujukan kecerunan 3D berbilang gema diperlukan untuk mengurangkan masa imbasan sambil mengekalkan kualiti imej.

Kesimpulannya, kebolehlaksanaan in vivo QSM (pemetaan kerentanan kuantitatif) dalam diri manusiabuah pinggangtelah berjaya ditunjukkan dalam kajian semasa dengan kebolehulangan yang baik. Perbezaan jelas dalam nilai QSM antara buah pinggang yang sihat dan buah pinggang fibrotik menunjukkan potensi diagnostik QSM yang mungkin. Kajian lanjut dengan populasi pesakit yang lebih besar harus dilakukan untuk membuktikan kaitan diagnostik QSM untuk fungsibuah pinggangpengimejan MR.

Bahan tambahan elektronik Versi dalam talian artikel ini (https://doi.org/10.1007/s10334-020-00895-9) mengandungi bahan tambahan, yang tersedia untuk pengguna yang dibenarkan.

Sumbangan penulis EB: kajian konsep dan reka bentuk, pemerolehan data, analisis dan tafsiran data, penggubalan manuskrip, dan semakan kritikal; JS: kajian konsep dan reka bentuk, pemerolehan data, dan semakan kritikal; TT: pemerolehan data, analisis, dan tafsiran data, dan semakan kritikal; JJ: pemerolehan data, analisis dan tafsiran data, dan semakan kritikal; RZ: pemerolehan data, analisis dan tafsiran data, dan semakan kritikal; BV: pemerolehan data, analisis dan tafsiran data, dan semakan kritikal; HW: mengkaji konsep dan reka bentuk, analisis dan tafsiran data, dan semakan kritikal; AL: kajian konsep dan reka bentuk, pemerolehan data, analisis dan tafsiran data, penggubalan manuskrip, dan semakan kritikal.

Pembiayaan Pembiayaan Open Access didayakan dan dianjurkan oleh Projekt DEAL.

Gejala kegagalan buah pinggang cistanche

Pematuhan dengan piawaian etika

Konflik kepentingan Pengarang mengisytiharkan bahawa mereka tidak mempunyai konflik kepentingan. Di samping itu, semua pengarang tidak mempunyai hubungan kewangan dengan mana-mana organisasi. Kajian ini tidak ditaja.Standard etika Kajian telah diluluskan oleh jawatankuasa etika tempatan.Persetujuan termaklum Persetujuan termaklum bertulis diperolehi daripada semua subjek. Akses Terbuka Artikel ini dilesenkan di bawah Atribusi Creative Commons 4.0 Lesen Antarabangsa, yang membenarkan penggunaan, perkongsian, penyesuaian, pengedaran dan pengeluaran semula dalam mana-mana medium atau format, selagi anda memberi kredit yang sewajarnya kepada pengarang asal dan sumbernya, memberikan pautan kepada lesen Creative Commons, dan menunjukkan sama ada perubahan telah berlaku. dibuat. Imej atau bahan pihak ketiga lain dalam artikel ini disertakan dalam lesen Creative Commons artikel itu melainkan dinyatakan sebaliknya dalam garis kredit kepada bahan tersebut. Jika bahan tidak disertakan dalam lesen Creative Commons artikel dan penggunaan anda yang dimaksudkan tidak dibenarkan oleh peraturan berkanun atau melebihi penggunaan yang dibenarkan, anda perlu mendapatkan kebenaran terus daripada pemegang hak cipta. Untuk melihat salinan lesen ini, lawati http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Rujukan

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) Cadangan teknikal untuk terjemahan klinikal bagibuah pinggangMRI: projek konsensus Kerjasama dalam Tindakan Sains dan Teknologi PARENCHIMA. 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) Biomarker pengimejan resonans magnetik untuk kronikbuah pinggangpenyakit: kertas jawatan daripada Kerjasama Eropah dalam Tindakan Sains dan Teknologi PARENCHIMA. Pemindahan Dail Nephrol 33:24–214

3. Caroli A, Pruijm M, Burnier M, Selby NM (2018) Pengimejan resonans magnetik fungsian buah pinggang: di manakah kita berdiri? Perspektif Tindakan KOS Eropah PARENCHIMA. Pemindahan Dail Nephrol. 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 thebuah pinggangbiopsi: strategi untuk diagnosis molekul dalam nefrologi. J Am Soc Nephrol 13:1961–1972

5. Corwin HL, Schwartz MM, Lewis EJ (1988) Kepentingan saiz sampel dalam tafsiran biopsi buah pinggang. Am J Nephrol 8:85–89

6. Haacke EM, Liu S, Buch S, Zheng W, Wu D, Ye Y (2015) Pemetaan kecenderungan kuantitatif: status semasa dan arah masa hadapan. Pengimejan Reson Magn 33:1–25

7. Liu C, Wei H, Gong NJ, Cronin M, Dibb R, Decker K (2015) Pemetaan kecenderungan kuantitatif: mekanisme kontras dan aplikasi klinikal. Tomografi 1:3–17

8. Schweser F, Deistung A, Reichenbach JR (2016) Asas pengimejan fasa MRI dan pemprosesan untuk pemetaan kecenderungan kuantitatif (QSM). Z Med Fizi 26:6–34

9. Li W, Wu B, Liu C (2011) Pemetaan kecenderungan kuantitatif otak manusia mencerminkan variasi spatial dalam komposisi tisu. NeuroImage 55:1645–1656

10. Wang Y, Liu T (2015) Pemetaan kerentanan kuantitatif (QSM): menyahkod data MRI untuk biomarker magnet tisu. Magn Reson Med 73:82–101

11. Duyn JH, Van Gelderen P, Li TQ, De Zwart JA, Koretsky AP, Fukunaga M (2007) MRI medan tinggi substruktur kortikal otak berdasarkan fasa isyarat. Proc Natl Acad Sci USA 104:11796–11801

12. Liu C (2010) Pengimejan tensor kerentanan. Magn Reson Med 63:1471–1477

13. Xie L, Sparks MA, Li W, Qi Y, Liu C, Cofman TM, Johnson GA (2013) Pemetaan kecenderungan kuantitatif bagibuah pinggangkeradangan dan fibrosis pada tikus kekurangan reseptor angiotensin jenis 1. 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) Besi otak pada MRI kuantitatif dikaitkan dengan kecacatan dalam pelbagai sklerosis. Radiologi 289:487–496

15. Li DTH, Hui ES, Chan Q, Yao N, Chua SE, McAlonan GM, Pang SYY, Ho SL, Mak HKF (2018) Pemetaan kerentanan kuantitatif sebagai penunjuk keabnormalan besi subkortikal dan limbik dalam penyakit Parkinson dengan demensia. NeuroImage Clin 20:365–373

16. Sun H, Klahr AC, Kate M, Gioia LC, Emery DJ, Butcher KS, Wilman AH (2018) Pemetaan kerentanan kuantitatif untuk berikutan pendarahan intrakranial. Radiologi 288:830–839

17. Sharma SD, Hernando D, Horng DE, Reeder SB (2015) Pemetaan kecenderungan kuantitatif dalam perut sebagai biomarker pengimejan beban besi hepatik. Magn Reson Med 74:673–683

18. Xie L, Layton AT, Wang N, Larson PEZ, Zhang JL, Lee VS, Liu C, Johnson GA (2016) Pemetaan kecenderungan kuantitatif dipertingkatkan kontras dinamik dengan MRI masa gema ultrashort untuk menilaibuah pinggangfungsi. Am J Physiol Ren Physiol 310:F174–F182

19. Xie L, Dibb R, Cofer GP, Li W, Nicholls PJ, Johnson GA, Liu C (2015) Pengimejan tensor kerentanan buah pinggang dan asas mikrostrukturnya. 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) Pembukaan fasa serentak dan penyingkiran anjakan kimia (SPURS) menggunakan pemotongan graf: aplikasi dalam kecenderungan kuantitatif pemetaan. Pengimejan Trans Med IEEE 34:531–540

21. Li W, Wang N, Yu F, Han H, Cao W, Romero R, Tantiwongkosi B, Duong TQ, Liu C (2015) Kaedah untuk menganggar dan mengalihkan artifak coretan dalam pemetaan kecenderungan kuantitatif. NeuroImage 108:111–122

22. Bechler E, Stabinska J, Wittsack H (2019) Analisis kaedah pembongkaran fasa berbeza untuk mengoptimumkan pemetaan kecenderungan kuantitatif dalam perut. Magn Reson Med 82:2077–2089

23. Hernando D, Kramer JH, Reeder SB (2013) Kompleks pembetulan lemak berbilang puncak R2* relaxometry: teori, pengoptimuman dan pengesahan klinikal. Magn Reson Med 70:1319–1331

24. Zhou D, Liu T, Spincemaille P, Wang Y (2014) Penyingkiran medan latar belakang dengan menyelesaikan masalah nilai sempadan Laplacian. 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) Morfologi membolehkan penyongsangan dipol untuk pemetaan kecenderungan kuantitatif menggunakan ketekalan struktur antara imej magnitud dan peta kerentanan. NeuroImage 59:2560–2568

26. Wei H, Dibb R, Zhou Y, Sun Y, Xu J, Wang N, Liu C (2015) Mengurangkan artifak untuk pemetaan kecenderungan kuantitatif sumber dengan julat dinamik yang besar. 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) Pemetaan kecenderungan kuantitatif dalam kombinasi dengan pengasingan air-lemak untuk besi hati dan lemak serentak kuantifikasi pecahan. Radiol Eur 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 thebuah pinggangpada 3.0 dan 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) Pemetaan kepekaan kuantitatif hati automatik yang pantas. Pengimejan Reson J Magn. https://doi.org/10.1002/jmri.26632

30. Li J, Lin H, Liu T, Zhang Z, Putera 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) Pemetaan kecenderungan kuantitatif (QSM) meminimumkan gangguan daripada patologi selular dalam anggaran R2* kepekatan besi hati. Pengimejan Reson J Magn 48:1069–1079

31. Luo J, He X, d'Avignon DA, Ackerman JJH, Yablonskiy DA (2010) Air yang disebabkan oleh protein Peralihan frekuensi 1H MR: sumbangan daripada kerentanan magnet dan kesan pertukaran. J Magn Reson 202:102–108

32. Rofsky NM, Lee VS, Laub G, Pollack MA, Krinsky GA, Thomasson D, Ambrosino MM, Weinreb JC (1999) Pengimejan MR abdomen dengan pemeriksaan menahan nafas interpolasi volumetrik. Radiologi 212:876–884

33. Yedururi S, Kang HC, Wei W, Wagner-Bartak NA, Marcal LP, Staford RJ, Willis BJ, Szklaruk J (2016) Peperiksaan tahan nafas interpolasi volumetrik jejari pernafasan bebas vs tahan nafas kartesian volumetrik interpolasi tahan nafas pemeriksaan pengimejan resonans magnetik hati pada 1.5 T. World J Radiol 8:707

34. Schweser F, Robinson S, de Rochefort L, Li W, Bredies K (2017) Perbandingan bergambar kaedah pemprosesan untuk fasa MRI dan QSM: penyingkiran sumbangan medan latar belakang daripada sumber di luar kawasan yang diminati. NMR Biomed. https://doi.org/10.1002/nm.3604

35. Karsa A, Punwani S, Shmueli K (2019) Kesan peleraian dan liputan rendah ke atas ketepatan pemetaan kerentanan. Magn Reson Med 81:1833–1848

36. Zhou D, Cho J, Zhang J, Spincemaille P, Wang Y (2017) Pandangan rendah kerentanan dalam hantu kerentanan tinggi: pergantungan pada resolusi pengimejan, kontras magnitud dan parameter lain. Magn Reson Med 78:1080–1086

Nota Penerbit Springer Nature kekal berkecuali mengenai tuntutan bidang kuasa dalam peta yang diterbitkan dan gabungan institusi.