MRI Buah Pinggang Berbilang Parametrik: Keadaan Semasa Dan Trend Masa Depan Dengan Pendekatan Pembelajaran Mendalam Ⅱ
Nov 28, 2023
III. Pasca pemprosesan dan analisis data: strategi baharu dengan pembelajaran mendalam
Dengan fMRI multiparametrik, sejumlah besar data boleh dijana. Bagaimanakah kuantiti data ini harus dikendalikan? Bagaimanakah maklumat ini boleh diekstrak secara langsung?
Pasca pemprosesan dan analisis data adalah topik yang jarang diterangkan secara terperinci dalam kebanyakan kajian klinikal mengenai pengimejan buah pinggang berfungsi.
▶ Rajah 1 Multiparametrikpengimejan fungsi buah pinggangseorang sukarelawan yang menunjukkan beberapa keping parameter fungsi yang berbeza. Pencirian tisu dengan pemetaan T1. B BOLD MRI dengan pemetaan T2*. C Menilai struktur mikro dengan pemetaan ADC. D Pengimejan perfusi dengan ASL (pemetaan aliran darah buah pinggang (RBF).).
KLIK DI SINI UNTUK DAPATKAN CISTANCHE UNTUK FUNGSI BUAH PINGGANG
Walau bagaimanapun, ia adalah salah satu faktor pengehad utama untuk digunakan dalam amalan klinikal, kerana ia boleh memberi kesan yang signifikan terhadap tafsiran data. Untuk menjayakan aplikasi protokol fMRI berbilang parametrik dalam rutin klinikal dan kajian kohort pesakit yang besar pada masa hadapan, pemprosesan pasca pemprosesan data piawai dan aliran kerja analisis data diperlukan.
untuk aplikasi pembelajaran mesin padaMRI buah pinggangdan untuk "merapatkan jurang antara data dan teknologi" [48].
▶ Rajah 2 Saluran paip pemprosesan imej yang menggambarkan langkah aplikasi yang berbeza untuk pendekatan pembelajaran mendalam dalam MRI buah pinggang multiparametrik
Istilah "pembelajaran mendalam" merujuk kepada rangkaian rangkaian neural berbilang lapisan yang mendalam untuk menganalisis data. Perbezaan utama pendekatan DL berbanding teknik pembelajaran mesin yang lain ialah
daripada pemerolehan data kepada diagnosis berbantukan komputer.
▶ Rajah 2 memberikan gambaran keseluruhan langkah aplikasi yang berbeza untuk pendekatan pembelajaran mendalam.
Bermula dari pemerolehan imej MR, DL boleh dilaksanakan dalam proses pembinaan semula imej untuk meningkatkan keteguhan, ketepatan dan kualiti imej dengan ketara daripada sampel yang kurang.data k-ruang serta untuk mengoptimumkan kelajuan berbanding dengan pendekatan pembinaan semula konvensional [51-56]. Hasil yang mengagumkan telah dilihat contohnya dalam pembinaan semula imej MR dinamik MRI jantung, di mana pembinaan semula imej masa nyata [57] dan rangkaian pembinaan semula 4 D DL telah dibangunkan [58]. Juga, kaedah berasaskan CNN boleh membantu dalam pengesanan artifak [59],pembetulan gerakan prospektif [60], dan denoising imej [61–63]. Dalam resolusi super imej, teknik pembelajaran mendalam dilaksanakan untuk pembinaan semula imej resolusi tinggi ataujujukan imej daripada imej resolusi rendah [64–66]. Bidang aplikasi selanjutnya termasuk sintesis imej untuk memperoleh imej parametrik baharu kontras tisu daripada koleksi perolehan MRtions [67, 68], pemetaan kecenderungan kuantitatif (QSM) kepada bukanmenganggarkan secara invasif kerentanan magnet tisu biologi[69, 70], dan cap jari MR (MRF) [71].
fMRI buah pinggang multiparametrik menimbulkan beberapa cabaran untuk analisis data mengenai pendaftaran dan pembahagian, di mana DL nampaknya sangat menjanjikan untuk meningkatkan pembangunan selanjutnya dan laluan ke rutin klinikal. Pertama, parenkim buah pinggang sukar dibezakan daripada organ dan struktur sekeliling hanya dengan keamatan isyarat. Kedua, fMRI multiparametrik merangkumi kontras isyarat heterogen dan kualiti imej. Tambahan pula, buah pinggang boleh berubah secara mendadak dalam kedudukan anatomi, saiz dan cirinya, seperti sista. Akhir sekali, pergerakan akibat pernafasan membawa kepada perubahan besar dalam kedudukan buah pinggang bukan sahaja di antara tetapi juga dalam ukuran. Pendaftaran dan pembahagian imej, oleh itu, adalah prasyarat untuk analisis cekap data fMRI multiparametrik.
Pendaftaran imej membayangkan penjajaran spatial imej buah pinggang intra dan antara subjek untuk membolehkan langkah pemprosesan selanjutnya. Terdapat pelbagai strategi untuk pendaftaran imej dengan pendekatan yang berbeza, yang boleh dikumpulkan ke dalam teknik pemerolehan imej dan kaedah pasca pemprosesan [72]. Penggunaan DL yang baru muncul menunjukkan potensi terbesar untuk menyumbang kepada pendaftaran imej yang lebih cekap, dengan itu mengatasi algoritma pendaftaran boleh ubah bentuk piawai dalam ketepatan dan kelajuan. Namun, permohonan untuk MRI buah pinggang belum selesai, yang mungkin juga dikaitkan dengan kekurangan set data awam dan protokol pengesahan. Penggunaan kaedah yang baru dibangunkan untuk modaliti dan organ pengimejan lain, bagaimanapun, nampaknya menjanjikan untuk pemindahan ke MRI buah pinggang [50].
Untuk analisis kuantitatif multiparametrikfMRI dalam buah pinggang, pembahagian organ untuk penilaianjumlah isipadu buah pinggang(TKV) tetapi jugapetak buah pinggangtermasuk korteks dan medula adalah langkah penting. Disebabkan oleh cabaran fMRI multiparametrik buah pinggang seperti yang diterangkan di atas, segmentasi manual telah menjadi teknik segmentasi lazim dalam kajian MRI buah pinggang. Walau bagaimanapun, untuk penggunaan klinikal fMRI buah pinggang, kaedah yang memakan masa dan susah payah ini perlu digantikan dengan teknik segmentasi yang lebih cekap. Selain teknik pembahagian separa automatik dan automatik lain seperti pemprosesan imej dan pembahagian imej berasaskan model, pembelajaran mesin dan terutamanya pendekatan pembelajaran mendalam sekali lagi telah ditunjukkan sebagai yang paling menjanjikan untuk menangani set data multiparametrik yang lebih kompleks [73]. DL telah pun digunakan dalam beberapa kajian untuk pembahagian buah pinggang untuk menganggarkan TKV [74-78].
Melangkah lebih jauh daripada tugas pra dan pasca pemprosesan imej, DL boleh dilaksanakan untuk diagnosis berbantukan komputer. Dengan menggabungkan keupayaan untuk menganalisis data pengimejan dan mendapatkan maklumat klinikal, sistem klasifikasi automatik boleh dibangunkan untuk membantu diagnostik klinikal, seperti yang telah berjaya ditunjukkan dalam diagnosis kanser prostat, contohnya [79, 80]. Dalam diagnostik buah pinggang, kaedah DL telah ditunjukkan untuk membantu dalam diagnosis penolakan pemindahan dengan fMRI dan penyepaduan data klinikal, dengan itu membentuk sistem diagnostik berbantukan komputer (CAD) untukpenilaian fungsi buah pinggangtermasukDWI, BERANI, danpelepasan kreatinin[81–83]. Satu lagi aplikasi DL ialah pembezaan karsinoma sel renal [84, 85].
IV. Perbincangan
MRI buah pinggang adalah teknik baru yang belum ditubuhkan dalam rutin klinikal. Beberapa teknik pengimejan lain yang lebih mantap dengan kekuatan dan kelemahan yang berbeza biasanya lebih disukai oleh doktor.
Kaedah yang paling biasa digunakan untuk pengimejan buah pinggang ialah ultrasonografi. Ia juga merupakan teknik bukan invasif, bukan pengionan, yang menyediakan keupayaan untuk menggambarkan keabnormalan morfologi secara dinamik dengan resolusi tinggi, untuk mengukur aliran darah dengan kaedah Doppler, dan untuk menggunakan agen kontras yang selamat untuk menggambarkan perfusi tanpamerosakkan buah pinggang[86–89]. Berbeza dengan MRI, ia tersedia secara meluas dan menjimatkan kos [90]. Walau bagaimanapun, kualiti imej bergantung kepada pengendali dan boleh dikurangkan dengan ketara oleh gas antara transduser dan organ yang diminati atau oleh obesiti subjek. Pengukuran dan imej lebih sukar untuk dihasilkan semula dan kuantifikasi hanya boleh dilaksanakan pada tahap yang terhad [2, 91, 92].
Seperti MRI, CT adalah teknik pengimejan tomografi yang menggunakan sinaran untuk mendapatkan imej. Walaupun teknik MRI telah menjadi lebih cekap masa dalam dekad yang lalu, CT masih jauh lebih pantas daripada MRI dan lebih menjimatkan kos [93, 94]. Selain daripada pengimejan morfologi dan angiografi, CT mempunyai keupayaan untuk mengukur aliran darah buah pinggang dan perfusi serta GFR dan fungsi tiub [2]. Kelemahan utama CT ialah keperluan untuk agen kontras nefrotoksik untuk kebanyakan tugas selain mengesan halangan buah pinggang, yang mengehadkan penggunaannya untukpenyakit buah pinggang [95].
Pengimejan buah pinggang berfungsi dalam rutin klinikal juga termasuk scintigraphy buah pinggang. Ia adalah piawaian emas untuk mengukur penapisan glomerular dan fungsi tiub [92] dan membolehkan penilaian tepat bagi fungsi belahan dan halangan buah pinggang. Namun begitu, resolusi dan kualiti imej adalah sangat lemah berbanding dengan modaliti pengimejan lain, dan nilai diagnostik adalah terhad.
Kebanyakan doktor tidak mengetahui potensi MRI untuk ditawarkanpengimejan fungsi buah pinggangwalaupun tanpa pentadbiran media kontras. Tetapi terdapat juga beberapa kelemahan untuk menggunakan MRI yang mungkin menimbulkan halangan kepada aplikasi yang lebih luas. Kelemahan utama MRI adalah ketersediaan yang terhad, terutamanya di hospital yang lebih kecil, dan perbelanjaan kos yang berkaitan dengan pembelian dan penyelenggaraan [90]. MRI buah pinggang boleh dilakukan dengan 1.5 dan 3 Tesla, walaupun kajian telah menunjukkan faedah 3 Tesla untuk SNR, masa peperiksaan, dan resolusi spatial [9]. Selain itu, penggunaan MRI memerlukan pengendali yang berpengalaman. Apabila menggunakan protokol fMRI multiparametrik untuk memeriksa buah pinggang, masih terdapat keperluan untuk prosedur piawai, protokol, dan pemprosesan pasca serta lebih banyak tawaran oleh syarikat teknologi perubatan [6]. Bertentangan dengan kepercayaan umum, masa pemeriksaan MRI telah dikurangkan dengan ketara dalam dekad yang lalu dan parameter tunggal boleh diukur dalam beberapa minit. Tambahan pula, strategi pernafasan seperti pengimejan menahan nafas, dicetuskan pernafasan, atau pernafasan bebas boleh disesuaikan dengan keadaan pesakit untuk kebanyakan urutan [9]. Akhir sekali, kontraindikasi relatif seperti perentak jantung dan implan koklea perlu dipertimbangkan.
Walau bagaimanapun, MRI mempunyai banyak perkara untuk ditawarkan dan mungkin membantu mengurangkan kos beberapa pemeriksaan diagnostik yang kadangkala invasif. Selain pengimejan anatomi resolusi tinggi, julat parameter fungsi yang ditawarkan oleh MRI adalah luar biasa dan boleh dicapai terutamanya tanpa menggunakan agen kontras. Protokol negara peperiksaan boleh disesuaikan denganisu klinikal,penyakit buah pinggang, dan keadaan pesakit dan sesuai untuk pemantauan jangka pendek dan jangka panjang. Akhirnya, matlamat membangunkan fMRI multiparametrik untuk buah pinggang bukanlah untuk menggantikan teknik yang telah ditetapkan seperti ultrasonografi dan scintigraphy buah pinggang, tetapi untuk meluaskan dan memperbaiki pengimejan buah pinggang dan membantu doktor dan pesakit dalam rawatanpenyakit buah pinggang.
V. Rumusan
MRI fungsi multiparametrik buah pinggang adalah pendekatan yang menjanjikan untuk menilai fungsi buah pinggang dan patofisiologi. Gabungan perfusi, resapan, dan pengimejan BOLD bersama-sama dengan teknik untuk pencirian tisu seperti pemetaan T1 dan T2 dan biomarker MR selanjutnya boleh dipilih bergantung pada persoalan klinikal dan patologi buah pinggang untuk mendapatkan gambaran yang lebih komprehensif tentang punca dan akibat penyakit dan kesan intervensi terapeutik. Namun begitu, beberapa halangan perlu dilalui sebelum kaedah tersebut dapat dilaksanakan dalam rutin klinikal. Di satu pihak, terdapat keperluan untuk penyeragaman protokol fMRI untuk membolehkan perbandingan kajian dan memudahkan aplikasi klinikal. Sebaliknya, strategi baharu untuk mengendalikan kemunculan sejumlah besar data adalah perlu. Kemajuan terkini dalam teknik DL membuka kemungkinan baharu untuk pemprosesan dan analisis pasca data dan mungkin memberikan penggunaan klinikal fMRI buah pinggang dorongan ke hadapan yang tegas. Lebih banyak kajian mengkaji berbezapatologi buah pinggangdengan kohort yang lebih besar dan reka bentuk membujur dengan pelaksanaan aliran kerja piawai untuk pemerolehan data, pasca pemprosesan dan analisis diperlukan untuk menambah baik lagi dan pada masa yang sama menunjukkan keupayaan fMRI berbilang parametrik untuk meningkatkan diagnostikpengimejan buah pinggang.
Konflik Kepentingan
Penulis mengisytiharkan bahawa mereka tidak mempunyai konflik kepentingan.
Rujukan
[1] Xie Y, Bowe B, Mokdad AH et al. Analisis kajian Beban Penyakit Global menyerlahkan trend global, serantau dan nasional epidemiologi penyakit buah pinggang kronik dari 1990 hingga 2016.Buah Pinggang Antarabangsa2018; 94: 567–581
[2] Beierwaltes WH, Harrison-Bernard LM, Sullivan JC et al. Penilaian Fungsi Buah Pinggang; Pembersihan, Peredaran Mikro Renal, Aliran Darah Buah Pinggang, dan Keseimbangan Metabolik. Fisiologi Komprehensif: American Cancer Society 2013: 165–200. doi:10.1002/copy.c120008
[3] Trevisani F, Di Marco F, Capitanio U et al. Jurang Penilaian Fungsi Renal dalam Amalan Klinikal: Kebenaran Janggal. Penyelidikan buah pinggang & tekanan darah 2020; 45: 166–179
[4] Keramida G, James JM, Prescott MC et al. Perangkap dan Had Pengimejan Renal Radionuklid pada Orang Dewasa. Seminar dalam perubatan nuklear 2015; 45: 428–439
[5] Edelman RR. Sejarah pengimejan MR dilihat melalui halaman radiologi. Radiologi 2014; 273: S181–S200
[6] Caroli A, Pruijm M, Burnier M et al. Pengimejan resonans magnetik fungsian buah pinggang: di manakah kita berdiri? Perspektif Tindakan KOS Eropah PARENCHIMA. Pemindahan Dail Nephrol 2018; 33: ii1–ii3
[7] Chandarana H, Lee VS. MRI berfungsi buah pinggang: Adakah kita bersedia untuk aplikasi klinikal? Am J Roentgenol. American Journal of roentgenology 2009; 192: 1550–1557
[8] Laman Utama|Parenchima. 2021 https://renalmri.org/ [9] Mendichovszky I, Pullens P, Dekkers I et al. Cadangan teknikal untuk terjemahan klinikal MRI buah pinggang: projek konsensus Kerjasama dalam Tindakan Sains dan Teknologi PARENCHIMA. Magn Reson Mater Phy 2020; 33: 131–140
[10] Martirosian P, Boss A, Schraml C et al. Pengimejan perfusi resonans magnetik tanpa media kontras. Jurnal perubatan nuklear Eropah dan pengimejan molekul 2010; 37: 52–64
[11] Martirosian P, Klose U, Mader I et al. Pengimejan perfusi FISP benar yang adil bagi buah pinggang. Resonans Magnet dalam Perubatan 2004; 51: 353–361
[12] Nery F, Buchanan CE, Harteveld AA et al. Cadangan teknikal berasaskan konsensus untuk terjemahan klinikal MRI ASL buah pinggang. Bahan Resonans Magnet dalam Fizik, Biologi dan Perubatan 2020; 33: 141–161
Perkhidmatan Sokongan Wecistanche-Pengeksport cistanche terbesar di China:
E-mel:wallence.suen@wecistanche.com
Whatsapp/Tel:+86 15292862950
Beli Untuk Butiran Spesifikasi Lebih Lanjut:
https://www.xjcistanche.com/cistanche-shop
