MRI fonksyonèl miltiparametrik nan ren an: Eta aktyèl ak tandans nan lavni ak apwòch aprantisaj pwofon

Mo kle vant, MR-difizyon/perfusion,MR-fonksyonèl D ', etid fizyolojik,ren, imaj ren

ZUSAMMENFASSUNG

Hintergrund Bis heute stellt die Erfassung der Nierenfunktion eine Herausforderung für die moderne Medizin dar. Oftmals bleiben funktionelle Einschränkungen der Niere unentdeckt und die Ursachen ungeklärt, da weder die Labor diagnostik noch zur Verfügung stehende Bildgebungsmethoden ausreichend Information über den Funktionsstatus der Nieren liefern. In den letzten Jahren haben Entwicklungen auf dem Gebiet der multiparametrischen funktionellen Magnetresonanztomografie (fMRT) mit Anwendung an abdominellen Organen neue Möglichkeiten zur kombinierten Erfassung anatomischer Strukturen und funktioneller net Informationen eröff. Dieser multiparametrische Ansatz erlaubt die Messung verschiedener Parameter wie der Perfusion, Diffusion, Oxyge nierung und Charakterisierung von Gewebeparametern in ei nem Untersuchungsvorgang, wodurch umfassender Ein blicke in die pathophysiere verschiedener the untersuchungsvorgang, wodurch umfassender Ein blicke in die pathophysiere verschiedener die patophysiere sphere scher Ansätze ermöglicht werden. Allerdings ist die Anwendung an der Niere noch auf die Forschung beschränkt und der Schritt in die klinische Routinediagnostik ausstehend. Eine der größten Herausforderungen stellt das Fehlen standardisierter Protokolle für die Akquisition und die Datenverarbeitung sowie effizienter Methoden zur Datenanalyse dar. Dieses Review bietet eine Übersicht über die weitverbreitetsten fMRT-Techniken mit Anwendung an der Niere und zeigt neue Ansätze zur Datenverarbeitung und Analyse mittels Deep Learning auf.

KLIKE LA POU JWENN CISTANCHE POU FONSYON REN

Methode Für diesen Artikel wurde eine selektive Literature cherche unter Verwendung der Literaturdatenbank PubMed im Mai 2021 durchgeführt und durch eigene Erfahrungen auf diesem Gebiet ergänzt. Ergebnisse Die multiparametrische funktionelle MRT ist eine vielversprechende Technik zur Erfassung der Nierenfunktion in einem umfassenderen Ansatz durch combinierte Untersu chung verschiedener Funktionsparameter wie der Perfusion, Diffusion und Oxygenierungs in efusion. Neue Entwicklungen auf dem Gebiet des Deep Learning könn ten wesentlich bei der Bewältigung der Datenmengen und der Entwicklung effizienterer Methoden zur Datenverarbei tung und Analyse beitragen. Diese Fortschritte lassen hoffen, dass multiparametrische fMRT-Protokolle bald ausreichend optimiert sind, um über die Forschung hinaus auch im klini schen Alltag in der Diagnostik, dem Monitoring und der Be handlung von Nierenerkrankungen eingesetzt.

Kernausagen:

▪ Dire multiparametrische fMRT umfasst strahlenfreie, nicht invasive and kontrastmittelfreie Techniken. ▪ Durch die kombinierte Aufnahme verschiedener funk tioneller und struktureller Gewebeparameter können tiefere Einblicke in pathophysiologische Prozesse von Nieren erkrankungen gewonnen werden.

▪ Für eine breitere Akzeptanz von MR-Biomarkern in der Zukunft sind die Etablierung von Standards in der Daten akquisition, -verarbeitung und Analyse sowie prospektive Studien notwendig.

▪ Deep-Learning-Ansätze könnten einen entscheidenden Beitrag sowohl in der Datenakquisition als auch in der Verarbeitung und Interpretation großer Datenmengen leisten.

REZIME

Background Jiska jodi a, evalyasyon fonksyon ren rete yon defi pou medikaman modèn. Nan anpil ka, maladi ren ki akonpaye pa yon diminisyon nan fonksyon ren yo rete detekte epi yo pa rezoud, paske ni tès laboratwa ni dyagnostik D bay enfòmasyon adekwa sou sitiyasyon ren yo. Nan dènye ane yo, devlopman nan domèn D 'sonans mayetik fonksyonèl ak aplikasyon nan ògàn nan vant yo te louvri nouvo posiblite konbine D anatomik ak enfòmasyon miltiparametrik fonksyonèl. Apwòch miltiparametrik la pèmèt mezi perfusion, difizyon, oksijenasyon, ak karakterizasyon tisi nan yon sèl egzamen, kidonk bay yon insight plis konplè sou pwosesis fizyolojik maladi yo ak efè entèvansyon terapetik yo. Sepandan, aplikasyon fMRI multiparametrik nan ren yo toujou limite sitou nan domèn rechèch, epi transfere nan woutin klinik la toujou eksepsyonèl. Youn nan gwo defi yo se mank de yon pwotokòl estanda pou akizisyon ak post-pwosesis ki gen ladan estrateji efikas pou analiz done. Atik sa a bay yon apèsi sou teknik fMRI ki pi komen ak aplikasyon nan ren ak nouvo apwòch konsènan analiz done ak aprantisaj pwofon.

Metòd

Atik sa a enplike yon revizyon literati selektif lè l sèvi avèk baz done literati PubMed nan mwa me 2021 complétée pa pwòp eksperyans nou nan domèn sa a. Rezilta ak konklizyon Fonksyonèl MRI miltiparametrik se yon teknik pwomèt pou evalye fonksyon ren nan yon apwòch ki pi konplè lè li konbine paramèt miltip tankou perfusion, difizyon, ak imaj BOLD. Nouvo apwòch ak aplikasyon teknik aprantisaj pwofon ta ka kontribiye anpil nan simonte defi a nan manyen kantite done ak devlope pi efikas done post-traitement ak analiz pwotokòl. Kidonk, li ka espere ke pwotokòl fMRI miltiparametrik yo ka ase optimize pou yo itilize pou egzamen woutin ren ak ede klinisyen yo nan dyagnostik, siveyans, ak tretman maladi ren nan lavni.

Pwen kle:

▪ Multiparametric fMRI se yon teknik ki fèt san yo pa itilize radyasyon, medya kontras, ak metòd anvayisan.

▪ Multiparametrik fMRI bay plis konpreyansyon sou pwosesis fizyopatoloji maladi ren yo lè li konbine paramèt fonksyonèl ak estriktirèl.

▪ Pou yon pi laj akseptasyon biomaketè fMRI, gen yon bezwen pou normalisation nan pwotokòl akizisyon, post-pwosesis, ak analiz ansanm ak plis etid potansyèl.

▪ Teknik aprantisaj pwofon ta ka kontribiye anpil nan optimize akizisyon done ak post-pwosesis ak entèpretasyon pi gwo kantite done.

Fòma sitasyon ▪ Zhang C, Schwartz M, Küstner T et al. MRI fonksyonèl miltiparametrik nan ren an: Eta aktyèl ak tandans nan lavni ak apwòch aprantisaj pwofon. Fortschr Röntgenstr 2022; DOI 10.1055/a-1775-8633

I. Entwodiksyon

Nan tout mond lan moun ap soufrimaladi ren kwonikak yon gwo kantite ensidan ki pa rapòte [1]. Evalyasyon fonksyon ren yo te rete yon gwo defi pou medikaman modèn ak nefrologist yo te repete fè fas ak patoloji ren konplèks ak fizyopatoloji ke metòd dyagnostik yo itilize nan woutin klinik la, tankou tès laboratwa, ultrason, ak scintigrafi ren, pafwa pa gen ase. sansiblite oswa espesifik pou rezoud [2–4]. Ki jan nou ka amelyore metòd dyagnostik lè l sèvi avèk dènye devlopman nan teknik D ak analiz done pou ede klinisyen yo nan deteksyon bonè, siveyans, ak tretman maladi ren yo?

Nan deseni ki sot pase yo, D 'nan vant ak MRI te vin tounen yon metòd byen etabli pou detekte divès patoloji. Sepandan, seri teknik D 'MR yo itilize nan woutin klinik la reprezante sèlman yon pati nan potansyèl dyagnostik MRI. Fonksyonèl D 'MR (fMRI) se yon jaden émergentes ak gwo potansyèl pou pran D dyagnostik nan pwochen nivo. San aplikasyon ajan kontras, multiparametric fMRI bay metòd ki pa pwogrese pou mezire perfusion ògàn, difizyon, oksijenasyon ak karakterize chanjman nan konpozisyon tisi yo. Evalyasyon fonksyon ren an ta ka vin yon pi gwo domèn aplikasyon depi entèraksyon konplèks nan sikilasyon san, perfusion, ak oksijenasyon nan fizyoloji ren ak fizyoloji nan divès maladi ren se toujou sijè a nan anpil etid. Anplis de sa, pwogrè ki sot pase nan domèn aprantisaj pwofon nan D medikal ka kontribiye anpil pou fè fas ak post-pwosesis done ak ede entegre enfòmasyon fonksyonèl nan woutin klinik la pou dyagnostik pi efikas ak posib.

Atik sa a esplike teknik fMRI ki pi lajman itilize yo epi li bay yon apèsi sou eta aktyèl aplikasyon klinik yo, etid resan yo, ak nouvo devlopman nan post-pwosesis done konsènan teknik aprantisaj pwofon kap parèt.

II. Paramèt MRI fonksyonèl

Nou ka deja gade dèyè nan plizyè deseni nan rechèch sou D fonksyonèl ak MRI. Depi aplikasyon an nan eskanè MRI pou dyagnostik medikal, MRI te ale pi lwen pase imaj vizyèl [5]. Yon varyete teknik fMRI yo te devlope ak nan yon sèten mezi aplike nan woutin nan klinik. Anpil teknik pwomèt, sepandan, te rete restriksyon nan rechèch, ki aplike tou pou D fonksyonèl nan ren yo [6].

Youn nan pi gwo baryè nan aplikasyon an pi laj ak itilizasyon klinik nan fMRI ren se divèsite konfizyon nan teknik fMRI ak varyasyon nan akizisyon, apre-pwosesis, ak apwòch analiz [7]. Yo nan lòd yo rantre devlopman yo ak rezilta nan etid endividyèl atravè mond lan ak estandadize rechèch klinik, yon gwoup miltinasyonal finanse pa Inyon Ewopeyen an COST (European Cooperation in Science and Technology) Aksyon ki rele 'PARENCHIMA' te fòme [8, 9]. Enspire pa rekòmandasyon rezo sa a, atik sa a konsantre sou teknik prensipal yo nan fMRI ki gen ladan perfusion, difizyon, ak BOLD (depandan nivo oksijèn nan san) D 'te ajoute pa plis teknik MRI tankou kat T1 / T2 ak dinamik kontras-enhanced (DCE). ) MRI, ki ta ka tou kontribye nan yon konpreyansyon pi konplè sou chanjman patolojik nan estrikti ren ak fonksyon.

Mezire perfusion ak ASL

Pèfizyon ren espere se youn nan eleman prensipal yo nan fonksyon ren, ak chanjman nan perfusion ren ta ka gen yon enpak siyifikativ sou pwogresyon nan blesi ren egi ak maladi ren kwonik. Anplis diferan metòd pou mezire sikilasyon san ren, evalyasyon perfusion ren se byen lwen pi konplike epi li difisil pou fè yon fason ki pa pwogrese. Etikèt spin atè (ASL) se yon teknik pou imaj ki pa pwogrese ak quantification nan perfusion san yo pa administre medya kontras lè l sèvi avèk molekil dlo nan san an kòm trasè andojèn. Se pou sa, san an gen pou pwepare Et "marqués" mayetik anvan ou antre D' avyon an, ki fèt pa mete ann aplikasyon radyofrekans pulsasyon pou chanje lonjitidinal magnetization pwoton dlo yo. Apre jenere de imaj, yon imaj "kontwòl" san yo pa make san ak yon "etikèt" oswa "etikèt" imaj ak san ki gen etikèt, yo ka kalkile perfusion relatif la pa soustraksyon. Rezilta a montre yon imaj pèfizyon-filaplon, kote entansite siyal la pwopòsyonèl ak perfusion la. Sèvi ak modèl sinetik, kat perfusion quantitative yo ka kalkile epi yo ka mezire perfusion an mL / 100 g / min [10].

Gen diferan plan pou etikèt san an ak koule-sansib altènatif rekiperasyon envèsyon (FAIR) enpulsyonèl ASL ak pseudo-kontinyèl ASL ki pi lajman itilize [11]. Nan dènye ane yo, estrateji lekti pi rapid tankou 3-D gradyan ak sekans eko vire (GRASE) te kontribye nan akizisyon imaj pi rapid ak amelyorasyon nan rapò siyal-a-bri (SNR) intrinsèque ki ba nan ASL. Zouti koreksyon mouvman ak repwesyon konpatiman tisi background ka ede anplis pou optimize bon jan kalite imaj [12].

Yon enpèfeksyon nan ASL ren se pwoblèm nan validation akòz mank de yon teknik estanda lò pou mezi perfusion. ASL te valide kont clearance para-aminohippurate, flowmetry ultrason, mikrosfè, ak scintigraphy [13]. Te gen tou anpil etid ki teste repwodibilite nan ASL ren, menm si ak diferan aplikasyon teknik [13]. Aplikasyon klinik ASL yo enkli dyagnostik pou moun ki resevwa transplantasyon ren, donatè ren vivan, blesi ren egi, ak maladi ren kwonik, ki montre yon korelasyon nan diminye GFR ak yon siyal perfusion redwi [14]. ASL te teste tou anba enfliyans divès dwòg ki afekte perfusion ren [15].

Evalye mikwostrikti ren ak DWI

Nan woutin klinik la, sèlman fason pou evalye chanjman ki fèt nan entèstisyòm nan ren jiska dat se byopsi ren. Sepandan, gen yon altènatif pwomèt ki pa anvayisan pou fè chanjman mikwostriktirèl vizib ak mezirab ak DWI (difizyon-pondéré).

DWI sansibilize nan mouvman Brownyen nan molekil dlo, sa ki fè li posib pou tire konklizyon konsènan mikwostrikti ren ak degre fibwoz ren. Bonjan gradyan adisyonèl bipolè yo aplike ak divès kalite gradyan fòs ak dire ki konstitye diferan difizyon-pondération, ki se rezime nan b-valè. Kòm yon paramèt quantitative pou difizyon, koyefisyan difizyon aparan (ADC) kalkile nan imaj DW pou endike degre deplasman dlo [16]. Anplis difizyon nan molekil dlo, yon efè ki rele pseudo diffusion ka obsève nan pi ba valè b, ki rezilta nan mouvman dlo nan estrikti pre-fòme, sa vle di, perfusion. Avèk apwòch mouvman intra-voxel enkoyeran (IVIM), pseudo diffusion ak difizyon "reyèl" ka distenge lè l sèvi avèk yon modèl bi-eksponansyèl [17]. Yo nan lòd yo mennen ankèt sou depandans nan espasyal nan difizyon ak quantifier degre nan byen li te ye anisotropi espasyal la nan medul ren an, yon pi gwo kantite direksyon difizyon ki pa kolinye pase twa direksyon yo anjeneral yo itilize pou kalkil la nan ADC ka akeri. Teknik sa a ki rele difizyon tensor DTI (DTI), sepandan, akonpaye pa yon gwo depans nan tan [17]. Majorite etid ki aplike DWI ren yo tou senpleman itilize ADC, malgre avantaj enfòmasyon adisyonèl ki soti nan IVIM ak DTI [18].

Menm jan ak ASL ren, etid validasyon ak DWI ren yo manke yon pwotokòl akizisyon ak analiz estanda. Pou validation byolojik, ankò pa gen okenn estanda lò ki disponib. Renal DWI te valide teknikman nan plizyè etid repwodibilite ak aplike nan divès etid klinik, tankou malfonksyònman egi grèf, pyelonefrit egi, maladi polikistik, ak maladi ren kwonik [19].

BOLD

MRI pou reflete oksijenasyon tisi ren yo. MRI se premye metòd pou evalye estati oksijenasyon san an epi evalye oksijenasyon tisi a. Sa a se posib pa chanjman nan pwopriyete yo mayetik nan emoglobin (HB) ak saturation oksijèn, ki mennen nan yon diminisyon oswa ogmantasyon nan endiksyon siyal gratis tan pouri tan konstan T2 * sa ki lakòz yon kontras mezirab nan BOLD D [20]. Yon diminisyon nan oksijenasyon tisi yo sipoze jwe yon gwo wòl nan pwogrè nan maladi ren kwonik ak aksidan nan ren egi. Enfòmasyon sou rapò oxy- ak desoxy-HB nan korelasyon ak perfusion ta ka ede jwenn yon insight plis konplè sou pwosesis fizyolojik ak detèmine ant kòz ak konsekans ipoksi ren [21].

Depi pa gen okenn estanda lò pou mezi ki pa pwogrese nan oksijenasyon tisi ki disponib, BOLD MRI te sèlman valide kont teknik micropuncture nan bèt [22]. Plizyè etid yo te demontre repwodiksyon teknik sa a nan imen ak potansyèl li pou detekte chanjman nan oksijenasyon tisi ren imen nan pasyan ki gen maladi ren kwonik, stenoz atè ren, ak ren transplantasyon. Anplis, BOLD-MRI te pwouve yo dwe yon zouti itil pou evalye efè dwòg sou fonksyon ren ak pou estime potansyèl nefrotoksisite li yo. [20]

Menm jan ak ASL ak DWI, BOLD MRI manke normalisation nan akizisyon imaj ak analiz. Li pi souvan fèt ak sekans eko gradyan miltip (GRE) nan 3 T kòm fòs jaden pi pito. Li rekòmande pou estandadize estati fizyolojik pasyan an konsènan idratasyon ak konsomasyon sèl paske yo montre faktè ekzojèn sa yo enfliyanse siyifikativman oksijenasyon tisi [9]. Nan anviwònman rechèch, rejyon enterè (ROI) yo te yon teknik lajman itilize pou analiz imaj, tandiske pou anviwònman klinik yo ta dwe fè yon analiz ren antye ki kouvri cortical a ak medul. Gen enfòmasyon an ka ogmante lè l sèvi avèk BOLD an konbinezon ak lòt teknik fMRI tankou ASL ak DWI [23].

Karakterizasyon tisi ak T1 ak T2 Mapping

Chanjman tisi ki te koze pa enflamasyon, èdèm, fibwoz, oswa nekwoz mennen nan chanjman nan tan detant ki ka imaje ak quantifier pa kat T1 oswa T2 [24]. Pou kat T1, metòd la etabli se teknik la rekiperasyon envèsyon (IR). Preparasyon IR a repete plizyè fwa pandan y ap ogmante tan envèrsyon pou jwenn plizyè pwen done lè l sèvi avèk yon modil D yon sèl-piki (egzanp, Echo planar Ding (EPI), steady-state free precession (SSFP)) ak tan repetisyon long (TR). Dènyèman te pibliye teknik tankou varyab flip-angle (VFA) oswa modifye Look-Locker D (MOLLI) se altènativ posib. [25]. Akòz diferans ki genyen nan kontni dlo gratis ant medula a ak cortical a, kat T1 pèmèt pwononse diferansyasyon kortikomedullary (CMD) [26]. Nan transplantasyon ren, sepandan, tan detant kortikal ak medulè T1 sanble pi wo pase nan matyè ki an sante [24]. Plizyè etid yo montre tou yon korelasyon nan tan detant T1 ak degre nan ensifizans ren ak GFR nan pasyan ki gen ensifizans ren [26, 27].

T2 kat anjeneral fèt ak milti-eko (vit) sekans eko vire epi li pèmèt pwoteksyon konplè ren nan yon kout peryòd de tan. Kalite imaj yo ka enfliyanse pa zafè sansiblite akòz sikilasyon san, difizyon tisi, inhomogeneities jaden mayetik, ak pwofil batman seleksyon enpafè tranch [25]. Pou bese pwoblèm sa yo, yo ka itilize batman espesyal preparasyon T2 (egzanp, CPMG) an konbinezon ak yon lekti rapid yon sèl-piki (menm jan ak aplikasyon an nan yon batman envèsyon nan kat T1) [28]. Nan imaj kadyak, kat T2 se yon teknik etabli pou detekte èdèm apre enfaktis myokad oswa enflamasyon [29]. Anplis plizyè etid sou bèt ki egzamine sansiblite T2 nan blesi ischemi-reperfizyon [24], kat T2 ta ka gen potansyèl pou detekte premye etap maladi ren polikistik otozomal dominan (ADPKD) alavni [30]. Pi gwo etid ki evalye valè kat T2 nan ren yo nan imen yo toujou manke.

MRI dinamik ki amelyore kontras

Dynamic contrast-enhanced (DCE) MRI implique administrasyon ajan kontras ki gen gadolinyòm. Yo antre nan sistèm kapilè ren an epi yo sibi filtraj glomerulè ak ekskresyon tubulaires anvan yo elimine nan pipi a. Lè DCE analize amelyorasyon kontras nan tisi ki enterese a, DCE ofri posiblite pou dekri to filtraj glomerulèr (GFR) lè li mezire koule tubulaires ak tan transpò tubulaires ansanm ak paramèt vaskilè tankou pèmeyabilite, sikilasyon san ren, ak volim san [31]. ]. DCE MRI te valide nan plizyè etid kont diferan metòd ak nan pasyan ki gen blesi nan ren egi, timè ren, ak transplantasyon ren [32-34], kote yo te jwenn li enpòtan pou evalye perfusion ren ak filtraj. Dezavantaj prensipal la nan DCE se aplikasyon an nan yon mwayen kontras gadolinyòm ki gen ladan, ki enplike yon risk ogmante pou devlope NSF [35] ak retansyon gadolinyòm nan sèvo a [36], espesyalman nan pasyan ki gen pwoblèm fonksyon ren.

Pwotokòl ak aplikasyon fMRI miltiparametrik Apa de ASL, DWI, BOLD MRI, T1 ak T2 kat, ak DCE MRI, gen plis teknik ki bay bonjan enfòmasyon sou pwosesis patolojik nan ren yo. Dapre yon papye pozisyon ki soti nan COST Action PARENCHIMA, plis byomarkè MRI ki disponib souvan yo se volumetri ren, MRI kontras faz, ak transfè magnetizasyon (MT) [37]. Syans ki pi resan yo aplike teknik fMRI miltiparametrik yo genyen yon konbinezon de kat ASL, DWI, BOLD, ak T1 ak T2. Pafwa yo ajoute analiz volumetrik ak MRI kontras faz [38]. Kèk gen ladan DCE oswa quantification grès ak Dixon MRI [39]. Li evidan, chwa pou yo MRI biomarkers depann sou kesyon klinik la. Multiparametric fMRI ofri posiblite pou chwazi nan yon seri de byomarkè MRI ki adrese ipotèz etid la ak patoloji ren. Espesyalman egzamen an nan ren transplantasyon ak pwotokòl multiparametrik fMRI se yon gwo enterè paske gen yon mank de teknik siveyans sansib pou evalyasyon an nan fonksyon ren ak deteksyon bonè nan ensifizans ren. Konbinezon paramèt fonksyonèl ki evalye chanjman nan perfusion, difizyon, oksijenasyon, volim ren, ak estrikti tisi se yon apwòch pwomèt pou jwenn pi pwofon insight sou pwosesis byolojik rejè egi transplantasyon ren ak prediksyon konplikasyon alontèm [40]. FMRI milti-parametrik dènyèman te aplike pou egzamine pasyan ki gen maladi ren kwonik [41, 42], blesi nan ren egi [38], nefropati IgA [43], maladi ren polikistik [44], ak fibwoz ren entèstisyèl [45]. ▶ Fig. 1 montre egzanp yon pwotokòl fMRI miltiparametrik pou egzamen ren ki gen ladan kat T1, BOLD, DWI, ak ASL.

Sèvis sipò Wecistanche-Pi gwo ekspòtatè cistanche nan Lachin nan:

Imèl:wallence.suen@wecistanche.com

Whatsapp/Tel:+86 15292862950

Achte pou plis detay espesifikasyon:

https://www.xjcistanche.com/cistanche-shop

JWENN NATIRÈL ÒGANIC ÈKSÈ CISTANCHE AK 25% ECHINACOSIDE AK 9% ACTEOSIDE POU ENFEKSYON REN