جدوى رسم خرائط الحساسية الكمية (QSM) للكلى البشرية

لمزيد من المعلومات: ali.ma@wecistanche.com

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

الملخص

الهدف لتقييم جدوى في الجسم الحيرسم خرائط القابلية الكمية(QSM) للإنسانالكلى.

الطرق تم الانتهاء من تسلسل محوري ثلاثي الأبعاد متعدد الصدى (وقت الاستحواذ 33 ثانية) على 3 ماسح ضوئي T-MRI (Magnetom Prisma ، Siemens Healthineers ، Erlangen ، ألمانيا) في 19 متطوعًا صحيًا. تم إجراء فك التغليف المستند إلى الرسم البياني جنبًا إلى جنب مع نهج T2 * -IDEAL لإزالة التحول الكيميائي للدهون وتحديد QSM (رسم خرائط القابلية الكمية)في الجزء العلوي من البطن. متوسط ​​قيم الحساسية للقشرة الكلوية والنخاع في كليهماالكلىوالكبد تم تحديدها ومقارنتها. تم قياس خمسة مواضيع مرتين لفحص التكاثر. مريض واحد شديدكلويتم تضمين التليف في الدراسة لتقييم الأهمية السريرية المحتملة لـ QSM.

نتائج QSM (رسم خرائط القابلية الكمية) كان ناجحًا في 17 متطوعًا ومرضى التليف الكلوي. كانت الهياكل التشريحية في البطن يمكن تمييزها بوضوح بواسطة QSM وكانت قيم الحساسية التي تم الحصول عليها في الكبد مماثلة لتلك الموجودة في الأدبيات. أظهرت النتائج قابلية استنساخ جيدة. الى جانب ذلك ، يعنيكلويتم الحصول على قيم QSM في المتطوعين الأصحاء ({0}. 0 4 ± 0. 07 جزء في المليون لليمين و- 0.06 ± 0.19 جزء في المليون لليسارالكلى) كانت أعلى بكثير من تلك التي تم قياسها في التليف الذي تم فحصهالكلى(- {0}}. 43 ± - 0.02 جزء في المليون).

خاتمة QSM للإنسانالكلىيمكن أن يكون نهجًا واعدًا لتقييم المعلومات حول بنية النسيج الكلوي المجهري. لذلك ، قد يحسن التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي الكلوي.

الكلمات المفتاحية خرائط الحساسية الكمية · كلويالتصوير بالرنين المغناطيسي - التصوير الكلوي الوظيفي

مقدمة

في السنوات الأخيرة ، كان هناك اهتمام بحثي متزايد في الوظائفكلويالتصوير بالرنين المغناطيسي. أظهرت العديد من الدراسات السابقة الإمكانات الكبيرة للمؤشرات الحيوية للتصوير بالرنين المغناطيسي لتوصيف العمليات المرضية المختلفة المشاركة في تطورفشل كلوي مزمن(كد) [1-3]. السمة النسيجية المميزة لمرض الكلى المزمن وسبب رئيسي لفقدان وظائف الكلى التدريجي في التليف الخلالي الكلوي. لذلك ، فإن درجة التليف الخلالي في أنسجة الكلى هي مؤشر مهم في تحديد قابلية الانعكاستلف الكلى. حتى الآن ، تعتبر الخزعة الكلوية هي الأداة السريرية الوحيدة الموثوقة لتقييم درجة التليف الأنبوبي الخلالي. نظرًا لأن هذا الإجراء التشخيصي جائر ، ومضعف بسبب التحيز في أخذ العينات ، وغير قابل للتكرار بشكل تعسفي [4 ، 5] ، فإن طريقة التصوير غير الغازية القادرة على تقييم درجة التليف الخلالي الكلوي بدقة أمر مرغوب فيه للغاية.

رسم خرائط الحساسية الكمية(QSM) هي تقنية جديدة للتصوير بالرنين المغناطيسي ، تستخدم صور الطور لإنتاج تباين بنيوي عالي ومعلومات كمية عن القابلية المغناطيسية للأنسجة [6-9]. في الدراسات السابقة ، كانت إدارة الجودة النوعية حساسة للتغيرات في البنية الدقيقة للأنسجة أو التركيب الكيميائي [10-12] ، وبالتالي فهي نهج واعد وغير جراحي لتقييمكلويالتليف الخلالي [13]

حتى الآن ، تم تطبيق QSM في الغالب لقياس الترسبات المرضية في العقد القاعدية في العديد من الأمراض العصبية ، أو كمؤشر حيوي لتصوير الحمل الزائد للحديد الكبدي [14-17]. استكشفت المزيد من الدراسات الحديثة في النماذج الحيوانية إمكانات تقييم الجودة QSMكلويالمجهرية [13 ، 18 ، 19]. على وجه الخصوص ، Xie et al. [13] أظهر حساسية QSM في الكشف عن الأمراض الناجمة عن التهاب الكلى والتليف في الفئران. ومع ذلك ، على حد علمنا ، لم تكن هناك دراسة كافية أجريت في الجسم الحي لرسم خريطة القابلية للإصابة في الجسم الحي.كلية أومان.

QSM البطن (رسم خرائط القابلية الكمية) يعتبر تحديًا تقنيًا. أولاً ، تؤدي حركة الجهاز التنفسي لأعضاء البطن العلوية إلى تباين بنيوي محدود وقيم حساسية أقل من الواقع [17]. ثانيًا ، يؤثر وجود دهون البطن سلبًا على تقدير خريطة المجال B 0 ، وهي خطوة مهمة في خوارزمية QSM [17 ، 20]. ثالثًا ، تتسبب الاختلافات الكبيرة في الحساسية حول واجهات الهواء والأنسجة في حدوث تشققات حادة ، وبالتالي خرائط QSM خاطئة [21]. علاوة على ذلك ، كما هو موضح في دراسة محاكاة أولية سابقة أجرتها مجموعة الدراسة الخاصة بنا [22] ، فإن دقة خريطة حساسية البطن تتأثر بشدة بخطوة معالجة المرحلة ، بما في ذلك فك التغليف وإزالة حقل الخلفية.

يهدف العمل الحالي إلى تقييم جدوى أداء QSM في الجسم الحي لـكلية بشريةعلى نظام التصوير بالرنين المغناطيسي السريري. لهذا الغرض ، بروتوكول اقتناء التصوير بالرنين المغناطيسي الأمثل و QSM (رسم خرائط القابلية الكمية) تم استخدام خط أنابيب المعالجة للحصول على خرائط QSM للكلية.

انقر لCistanche para que sirve لعلاج أمراض الكلى

طُرق

دراسة السكان

تمت الموافقة على الدراسة من قبل لجنة الأخلاقيات المحلية ، وتم الحصول على موافقة خطية مستنيرة من جميع المواد.

تسعة عشر متطوعًا سليمًا (متوسط ​​العمر 28.1 ± 12.9 عامًا) دون أي تاريخالكلىشارك في الدراسة بمرض أو أي مرض جهازي معروف يحتمل أن يصيب الكلى. تم قياس خمسة مواضيع مرتين بفاصل زمني 10 دقائق بين القياسات وإعادة تحديد المواقع في التصوير بالرنين المغناطيسي لتقييم التكاثر.

علاوة على ذلك ، يبلغ من العمر 78- عام ، مريض ذكر يعاني من حالة شديدةالكلىتليف بسبب سوابق طويلة منكلويقصور (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=""> (رسم خرائط القابلية الكمية).

لم يتم إجراء تحضيرات محددة قبل الفحص [1].

الحصول على البيانات

تم إجراء الحصول على البيانات على ماسح ضوئي 3 تي (Magnetom Prisma ، Siemens AG ، Healthineers ، Erlangen ، ألمانيا) باستخدام ملف العمود الفقري المكون من 32 قناة مع ملف جسم 30 قناة. تم استخدام تسلسل صدى الدوران التوربيني أحادي الطلقة (HASTE) بنصف فورييه في جميع محاور الصور الثلاثة (المحورية والإكليلية والسهمية) للحصول على صور تشريحية. تم استخدام هذه الصور التشريحية لوضع FOV لـ QSM التالية (رسم خرائط القابلية الكمية) تسلسل. تم وضع FOV مركزيًا فيالكلى(رسم بياني 1).

تم الحصول على بيانات QSM باستخدام تسلسل صدى متدرج ثلاثي الأبعاد متعدد الصدى يحبس الأنفاس مع المعلمات التالية: عدد الصدى=4 ؛ TE1 / ΔTE / TR=3. 1 / 3.7 / 17 مللي ثانية ؛ زاوية الانقلاب=15 درجة ؛ مصفوفة اكتساب =256 × 192 × 26 ؛ حجم فوكسل =1. 64 × 1.64 × 3 مم 3 ؛ عرض النطاق الترددي =1775 هرتز / بكسل ؛ شريحة ومرحلة تشفير فورييه =6 / 8 ؛ عامل تسريع التصوير المتوازي =2 ؛ وقت الاستحواذ 33 ثانية. إعداداتكلويتم تحديد اكتساب QSM في الاختبارات المسبقة لتحقيق جودة الصورة المثلى في أقصر وقت اكتساب ممكن.

تم التحقق من جودة حبس الأنفاس أثناء اكتساب QSM من خلال التحكم البصري بواسطة كاميرا مراقبة المريض المدمجة. علاوة على ذلك ، تم التحقق من جودة البيانات المكتسبة من قبل اثنين من أخصائيي الأشعة ذوي الخبرة في تصوير البطن (AL 10 سنوات ، BV 4 سنوات) قبل المعالجة اللاحقة. في حالة القطع الأثرية الهامة في البيانات ، فإن QSM (رسم خرائط القابلية الكمية) تم تكرار الاستحواذ على الفور أو استبعاده من التحليل الإضافي إذا فشل التكرار.

الشكل 1 مثال على وضع FOV لـكلويالاستحواذ على QSM. تم وضع FOV مركزيًا فيالكلىلضمان ظروف تصوير موحدة

المعالجة البعدية

يعرض مخطط التدفق في الشكل 2 خطوات إعادة الإعمار التي تم اتخاذها لتقديرالكلىخرائط QSM. تم إجراء جميع الحسابات باستخدام MATLAB (R2018a ؛ The MathWorks ، Inc. ، Natick ، ​​MA).

في الخطوة الأولى ، كانت البيانات ممتلئة بصفر مما أدى إلى حجم فوكسل 0. 8 × 0. 8 × 2.25 مم³. تم تحسين المعالجة اللاحقة لـ QSM في الأصل لتصوير الدماغ ، حيث تكون مساهمة الدهون في إشارة التصوير بالرنين المغناطيسي ضئيلة [20]. ومع ذلك ، تتطلب التطبيقات خارج الدماغ وخاصة في البطن إزالة الدهون بشكل فعال لتجنب التحيز الكمي في خرائط الحساسية. في هذه الدراسة ، تم القضاء على تأثير التحول الكيميائي غير المرغوب فيه بين الماء والدهون من خلال طريقة تسمى فك الطور المتزامن وإزالة التحول الكيميائي (SPURS) [20]. يستخدم SPURS فكًا مبنيًا على قطع الرسم البياني للتخلص من التفافات الطور في بيانات المرحلة الصفرية المملوءة. علاوة على ذلك ، تم تطبيق نهج T2 * -IDEAL [23] لحساب خرائط الحقول المصححة للدهون الناتجة ، والتي تم استخدامها كمدخل لإزالة حقل الخلفية.

في هذه الدراسة ، تم إنشاء أقنعة البطن بالكامل تلقائيًا على الصور المحورية (Brain Surface Extractor (BSE) من BrainSuite ، الإصدار 18 أ ، جامعة كاليفورنيا) من بيانات الحجم المملوءة بالصفر لإزالة الهواء غير المرغوب فيه خارج البطن. بعد مراقبة الجودة المرئية للتجزئة ، تم استخدام الأقنعة التي تم إنشاؤها لإزالة حقل الخلفية بمساعدة خوارزمية قيمة حدود Laplacian (LBV) [24] ، والتي تعد جزءًا من MEDI-toolbox [25].

في خطوة أخيرة ، تم حل المشكلة العكسية غير المطروحة عن طريق تقليل القطع الأثرية المتسلسلة لـ QSM (رسم خرائط القابلية الكمية) طريقة (STAR-QSM) [26] من STI-Suite [9] مما أدى إلى خرائط الحساسية. تم تشغيل كل من LBV و STAR-QSM بالإعدادات الافتراضية.

تم استخدام البرنامج ITK-SNAP (الإصدار 3.8. 0 ، جامعة بنسلفانيا) لرسم مناطق الاهتمام يدويًا (ROIs) في أنسجة العضلات المجاورة للفقر (336 بكسل) ، والكبد (900 بكسل) ، وكلهاالكلى(5533 ± 1792 بكسل و 4756 ± 1142 بكسل لليسار واليمينالكلى، على التوالى)،كلويالقشرة (1260 ± 279 بكسل و 1245 ± 265 بكسل للكلى اليسرى واليمنى ، على التوالي) والنخاع الكلوي (993 ± 293 بكسل و 962 ± 392 بكسل للكلى اليسرى واليمنى ، على التوالي) (الشكل 3). تم رسم جميع ROIs على ثلاث شرائح متتالية وتم حساب متوسط ​​الحساسية والانحراف المعياري (SD) لكل عضو وموضوع. تم استخدام أنسجة العضلات المجاورة للفقرات كمرجع لتقدير QSM في الدراسة الحالية لضمان اتساق قيم الحساسية (المواد التكميلية ، الجدول S1) [27].

الشكل 2 مخطط تدفق يعرض خطوات إعادة الإعمار حساب خرائط الحساسية. نقطة البداية لإعادة الإعمار هي الحجم المملوء بالصفر وبيانات المرحلة. تم تطبيق فك الطور المتزامن وإزالة التحول الكيميائي (SPURS) على بيانات المرحلة الصفرية لإزالة تأثيرات التحول الكيميائي بين الماء والدهون. علاوة على ذلك ، تم تطبيق نهج T2 * -IDEAL لحساب خرائط الحقول المصححة للدهون الناتجة (المرحلة غير المغلفة). تم إنشاء أقنعة البطن بالكامل تلقائيًا من بيانات الحجم المملوءة بالصفر لإزالة حقل الخلفية بمساعدة خوارزمية قيمة حدود Laplacian (LBV). في خطوة أخيرة ، تم حل المشكلة العكسية غير المطروحة عن طريق تقليل القطع الأثرية المتسلسلة لـ QSM (رسم خرائط القابلية الكمية) طريقة (STAR-QSM) من STI-Suite مما أدى إلى خرائط الحساسية.

لفحص ما إذا كانت تأثيرات ما بعد المعالجة العالمية تحيز QSM المحسوب (رسم خرائط القابلية الكمية) القيم ، على سبيل المثال ، الأخطاء غير المحلية من تقدير المجال غير الموثوق به عبر ROIs ، تم تحديد قيم QSM في الكبد ومقارنتها بقيم الأدبيات المتاحة.

علاوة على ذلك ، تعد دقة إزالة الهواء الخارجي خطوة مهمة لتقدير QSM الكمي. لتقييم تأثير جودة تعريف القناع على قيم QSM ، تنوع تعريف القناع في موضوع صحي واحد. وبالتالي ، تم تطبيق أربعة أقنعة مختلفة (بدون هواء خارج البطن ، تحتوي على كمية صغيرة وكبيرة من الهواء الخارجي وتحتوي على مساحة صورة كاملة) على مجموعة البيانات ، على التوالي ، وقيم القابلية للتأثر بالجزء الأيمنالكلىوتمت مقارنة.

الشكل 3 مثال على تحديد عائد الاستثمار. صورة حجم البطن مع مناطق الاهتمام النموذجية (ROIs) مرسومة في الأنسجة العضلية المجاورة للفقر (336 بكسل) ، والكبد (900 بكسل) ، والكلى بأكملها (5533 ± 1792 بكسل و 4756 ± 1142 بكسل للكلى اليسرى واليمنى ، على التوالي ) ،كلويالقشرة (1260 ± 279 بكسل و 1245 ± 265 بكسل لليسار واليمينالكلى، على التوالي) والنخاع الكلوي (993 ± 293 بكسل و 962 ± 392 بكسل للكلى اليسرى واليمنى ، على التوالي)

تحليل احصائي

قيم الحساسية لليسار واليمينالكلى، بالإضافة إلى القشرة والنخاع في كلتا الكليتين ، من مجموعة التحكم الصحية ، تم حساب متوسطها في جميع الموضوعات ومقارنتها بالمتوسط ​​و SD داخل الكلية الليفية اليمنى لتقييم مثال على الأهمية السريرية المحتملة لـ QSM.

علاوة على ذلك ، تم استخدام اختبار Wilcoxon لمقارنة نتائج QSM للكلى اليمنى واليسرى أيضًاكلويالقشرة والنخاع. الى جانب ذلك ، هناك علاقة بيرسون بينالكلىوتم حساب حساسية الكبد لمجموعة التحكم الصحية.

نتائج

تم استبعاد اثنين من الأشخاص الأصحاء من التحليل الإضافي بسبب القطع الأثرية الشديدة على الحدود بين الرئتين والأنسجة المحيطة (الشكل 4 هـ).

QSM (رسم خرائط القابلية الكمية) تم تحديد الكمية بنجاح في 17 متطوعًا يتمتعون بصحة جيدة والمريض المصابونكلويتليف (المواد التكميلية ، الأشكال S1 – S3). يمكن تمييز أعضاء البطن العلوية المتنيّة ، مثل الكبد والكلى ، بوضوح في مجموعات البيانات هذه (الشكل 4). في حالة واحدة ، فشل فك الطور في منطقة صغيرة قريبة منالكلى، مما يؤدي إلى قيم حساسية غير دقيقة في تلك المنطقة (الشكل 4 د). ومع ذلك ، تأثر جزء صغير فقط من الكلية وتم اعتباره أثناء وضع عائد الاستثمار. لم يكن هناك ارتباط يمكن ملاحظته بين قيم QSM للكلى والكبد (R 2=0. 035) (الشكل 5) ، مما يشير إلى عدم وجود تأثيرات عالمية من تحيز ما بعد المعالجة لقيم الحساسية المحسوبة.

يعرض الشكل 6 خرائط الحساسية والقيم الخاصة باختلاف تعريف القناع في متطوع سليم واحد. لا تغييرات في QSM الكلوي (رسم خرائط القابلية الكمية) يمكن تحديد القيم في حالة عدم دقة التجزئة الصغيرة نسبيًا (الشكل 6 أ ، ب). ومع ذلك ، أدت كميات أكبر من الهواء إلى قيم حساسية غير دقيقة (الشكل 6 ج ، د).

المعنىكلويكانت قيم حساسية المتطوعين الأصحاء {0}. 0 4 ± 0. 0 7 أجزاء في الدقيقة (النطاق - {{1 {12}}}} . 0 7 إلى 0.16 جزء في المليون) للكلى اليمنى و - 0.06 ± 0.19 جزء في المليون (النطاق - 0.35 إلى 0.39 جزء في المليون) للكلى اليسرى ، على التوالي (الجدول 1). متوسط ​​قيم القابلية للإصابة باليمين واليسارالكلىكانت مختلفة بشكل كبير (ص<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).

يتم قياس قيم حساسية الكبد لدى المتطوعين الأصحاء والمريضكلويكان التليف في نفس النطاق {0}. 17 ± 0. 13 جزء في المليون و 0. 15 ± 0.01 جزء في المليون للمتطوعين الأصحاء والمريض المصاب بالتليف الكلوي ، على التوالي (الجدول 2).

كشفت قياسات التكاثر في خمسة مواضيع عن قابلية استنساخ جيدة لكل من الكبد والكلية اليمنى QSM (رسم خرائط القابلية الكمية) مع عدم وجود اختلاف كبير في قيم الحساسية الكبدية أو الكلوية بين كلا القياسين (ص =0. 48) (الجدول 3). قيم القابلية للتأثر بالحقالكلىكانت {0}}. 0 2 ± 0. 0 6 أجزاء في الدقيقة و- 0. 0 3 ± {{15} } .11 جزء في المليون لقياسات الاختبار وإعادة الاختبار ، على التوالي. كانت حساسية الكبد 0.16 ± 0.10 جزء في المليون و 0.12 ± 0.07 جزء في المليون على التوالي.

يوضح الشكل 7 خرائط QSM المتراكبة على صور الحجم لمتطوع سليم والمريض الذي تم فحصه مصابًا بالتليف الخلالي الكلوي. كانت حساسية الكلية الليفية اليمنى شديدة السعة المغناطيسية (- 0. 43 ± 0. 02 جزء في المليون).

مناقشة

QSM (رسم خرائط القابلية الكمية) هو نهج جديد واعد لتقييم المعلومات حول البنية الدقيقة للأنسجة ووظيفتها. في هذا العمل ، أظهرنا جدوى إجراء QSM في الجسم الحي للكلية البشرية على نظام التصوير بالرنين المغناطيسي السريري. كان مخطط الاستحواذ المقدم بالإضافة إلى خط أنابيب معالجة QSM المنفذ ، والذي يتكون من أحدث أساليب QSM ، ناجحًا في 90 بالمائة من الموضوعات التي تم فحصها وأدى إلى نتائج قابلة للتكرار. كانت الهياكل التشريحية في البطن يمكن تمييزها بوضوح على خرائط QSM ولم يكن هناك سوى عدد قليل من القطع الأثرية في منطقة الأمعاء. الى جانب ذلك ، الفرق بين متوسط ​​قيم QSM التي تم الحصول عليها في الأصحاءالكلىوتظهر حساسية الكلى الليفية إمكانات QSM (رسم خرائط القابلية الكمية) للتمييز بين الصحي والمرضيكلويالانسجة. نظرًا لأن هذا التمويل يعتمد على حالة تليف واحد فقط ، يجب أن تثبت الدراسات الإضافية مع عدد أكبر من المرضى القيمة التشخيصية لـ QSM في المستقبل.

الشكل 4 أمثلة لصور الطور الملفوفة وغير المغلفة بالإضافة إلى خرائط المجال والحساسية المحلية والقناع المقابل لأعلى البطن لخمسة متطوعين أصحاء. من الواضح أن الهياكل التشريحية يمكن تمييزها ولا يوجد سوى عدد قليل من القطع الأثرية في منطقة الأمعاء (أ - ج). في حالة واحدة ، فشل فك تغليف المرحلة بالقرب من ملفالكلى، مما يؤدي إلى قيم حساسية غير دقيقة (د ، سهم أبيض). مثال على القطع الأثرية الشديدة بسبب الهواء في الرئتين (مثل الأسهم السوداء) ، والتي كانت موجودة في اثنين من المتطوعين الأصحاء. تمت إزالة مجموعتي البيانات من المعالجة اللاحقة.

الشكل 5 مؤامرة ارتباط بيرسون بينكلويوقيم الحساسية الكبدية للمتطوعين الأصحاء. لا يوجد ارتباط يمكن ملاحظته بين QSM الكلوي والكبدي (رسم خرائط القابلية الكمية) القيم (R 2=0. 035) ، تشير إلى أن تأثيرات المعالجة اللاحقة العالمية لم تؤثر على تقدير QSM الكمي.

الشكل 6 أمثلة لخرائط وقيم القابلية للتغير في تعريف القناع لإزالة الهواء الخارجي لدى متطوع سليم واحد. لا توجد تغييرات في قيم QSM للحقالكلىيمكن تحديدها في حالة عدم دقة التجزئة الصغيرة نسبيًا مع عدم ترك هواء خارجي بعد التجزئة (أ) واحتوائها على كمية صغيرة من الهواء الخارجي (ب). ومع ذلك ، أدت الكميات الكبيرة من الهواء الخارجي إلى قيم حساسية غير دقيقة (ج ، د)

الجدول 1 قيم القابلية للإصابة بالكليةالكلى، والقشرة ، ولب المتطوعين الأصحاء بلغ متوسط ​​جميع المواد السبعة عشر

الاختلاف الكبير في QSM (رسم خرائط القابلية الكمية) قيم اليسار واليمينالكلى(p<0.05) is="" probably="" based="" on="" higher="" motion="" artifacts="" in="" the="" left="" kidney.="" considering="" the="" standard="" deviation,="" the="" susceptibility="" of="" healthy="">كلويtissue 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)

الجدول 2: قيم الحساسية للكلى اليمنى والكبد للمتطوعين الأصحاء ، بمتوسط ​​جميع الأشخاص الـ 17 ، والمريض المصاب بالتليف الكلوي الحاد

قيمة QSM للحقالكلىمن مرضى التليف الكلوي يختلف اختلافًا كبيرًا عن قيم QSM المقاسة في الكلية اليمنى لمتطوعين أصحاء. ومع ذلك ، فإن قيم الكبد QSM المقاسة في متطوعين أصحاء والمريض المصاب بالتليف الكلوي هي في نفس النطاق ، باستثناء التأثيرات العالمية لتحيز نتائج QSM الكلوية.

تم بالفعل تطبيق QSM في بطن الإنسان من قبل [17 ، 27 ، 29 ، 30] ، مما يظهر نتائج واعدة كتقنية جديدة للتصوير بالرنين المغناطيسي. ومع ذلك ، فإن الطريقة تطرح بعض التحديات التقنية التي أعاقت تطبيقها في الجسم الحي على الكلى البشرية حتى الآن. من خلال الجمع بين خطوات المعالجة اللاحقة للصور الموجودة بالفعل وتحسينها لـ QSM (رسم خرائط القابلية الكمية)، تم حل بعض هذه المشكلات بنجاح في الدراسة الحالية. أولاً ، تم التخلص من المشغولات الحركية التي يسببها التنفس الحر من خلال الحصول على البيانات أثناء حبس النفس عند الإلهام النهائي. ثانيًا ، تمت إزالة تأثير التحول الكيميائي غير المرغوب فيه بين الماء والدهون عن طريق استخدام خط أنابيب متقدم بعد المعالجة. ثالثًا ، تم تحديد معلمات الاستحواذ والمعالجة الكافية لتقليل القطع الأثرية وتقديم نتائج قابلة للتكرار.

الجدول 3 نتائج الاستنساخ.

يعني ± قيم قابلية الانحراف المعياري لليمينالكلىوالكبد تم حساب متوسطها على جميع موضوعات التكاثر الخمسة. قابلية استنساخ جيدة لكل من الكبد والكلية اليمنى QSM مع عدم وجود فرق كبير في قيم الحساسية الكبدية أو الكلوية بين كلا القياسين (ص =0. 48)

التين. 7 صور الحجم متراكبة مع خرائط QSM للكلية اليمنى لمتطوع سليم (الصورة اليسرى) والمريض المصاب بالتليف الكلوي (الصورة اليمنى). الليفيالكلىيُظهر قيمة مغناطيسية قوية (- {0}. 43 ± 0.02 جزء في المليون) ، والتي كانت أقل بكثير من قيمة QSM التي تم قياسها فيكلويالأنسجة (الكلى اليمنى {0}}. 04 ± 0.07 جزء في المليون)

على حد علمنا ، هذه هي الدراسة الأولى التي يتم إجراؤها في الجسم الحي QSM (رسم خرائط القابلية الكمية) في الإنسانالكلىعلى نظام التصوير بالرنين المغناطيسي السريري. نظرًا لعدم وجود قيم أدبية لـ QSM للكلية ، تمكنا فقط من مقارنة قيم حساسية الكبد التي تم الحصول عليها في دراستنا مع تلك التي أبلغت عنها المجموعات الأخرى. في الدراسة التي أجراها لين وآخرون. [27] ، تراوحت حساسية الكبد المحسوبة من 0. 23 إلى 5.94 جزء في المليون. ومع ذلك ، ركزت دراستهم على المرضى الذين يعانون من فرط الحديد في الكبد (داء ترسب الأصبغة الدموية). أظهر الأفراد الذين لديهم رواسب حديدية أقل في الكبد قيم QSM بحوالي 0 .34 جزء في المليون واعتبروا أصحاء. في دراسة Dong et al. [2 0] ، تعني قيم حساسية الكبد البالغة {{1 0}. تم ​​تحديد 23 ± 0. 07 جزء في المليون. بشكل عام ، قيم الكبد QSM المقاسة في الدراسة الحالية (النطاق 0.01 - 0.44 جزء في المليون) متوافقة مع البحث السابق ، مما يشير إلى عدم وجود تأثيرات عالمية تحيز نتائجنا.

يمكن أن يؤثر تعريف القناع السيئ علىكلويقيم QSM. لذلك ، تعد الدقة المثلى لإزالة الهواء الخارجي خطوة مهمة لتقدير QSM الكمي. في الدراسة الحالية ، قمنا بتغيير تعريف القناع لموضوع صحي واحد. في هذا المثال ، لا توجد تغييرات جوهرية في قيم QSM للحقالكلىيمكن تحديدها في حالة عدم دقة التجزئة الصغيرة نسبيًا ، كما كان الحال في دراستنا. ومع ذلك ، يمكن أن يكون التقييم المنهجي لتأثير تعريف القناع على قيم QSM هدفًا لمزيد من دراسات المحاكاة.

في هذه الدراسة ، كان تباين قيم QSM للكلية اليسرى أعلى بكثير من تلك الموجودة في الكلية اليمنى (ص<0.05). this="" difference="" might="" be="" due="" to="" higher="" cardiac="" artifacts="" of="" the="" left="">الكلى، كما هو موضح في العديد من دراسات التصوير بالرنين المغناطيسي الكلوية السابقة [28]. يمكن تقليل هذا التأثير مع مزيد من تطوير QSM الكلوي.

لم يكن التمايز القشري - النخاعي ممكنًا بواسطة QSM (رسم خرائط القابلية الكمية) in the current study (p>0. 05) ، ويفترض أن ذلك يرجع إلى الدقة المعتدلة للطريقة. يجب أن يكون تحسين دقة QSM لتمكين التمايز القشري النخاعي موضوعًا لمزيد من الدراسات.

لفحص القيمة التشخيصية المحتملة لـ QSM ، المريض المصابكلويتم تضمين التليف كمثال على أمراض الكلى في نهاية المرحلة في الدراسة. في السابق ، تم الإبلاغ عن أن التليف الكلوي يزيد من المحتوى المغنطيسي للأنسجة الكلوية [13] ، ربما بسبب الترسب الزائد للكولاجين ، وهو مادة مغناطيسية قوية [31]. بالنظر إلى الانحراف المعياري ، تتقلب حساسية الأنسجة الكلوية السليمة حول 0 في الدراسة الحالية. في دراستنا ، الليفيةالكلىأظهر قيمة حساسية مغناطيسية قوية ، والتي كانت أقل بكثير من تلك الموجودة في أنسجة الكلى السليمة. هناك حاجة إلى البحث المستقبلي في مجموعة أكبر من المرضى لتقييم القيمة التشخيصية الدقيقة لـ QSM الكلوي (رسم خرائط القابلية الكمية).

هناك العديد من القيود على عملنا. أولاً ، كان عدد المتطوعين الأصحاء منخفضًا وتم تضمين مريض واحد فقط في هذه الدراسة. ومع ذلك ، كان تركيزنا على تطوير بروتوكول اقتناء قوي وخط أنابيب ما بعد المعالجة لأداء QSM في الكلى في الجسم الحي على نظام التصوير بالرنين المغناطيسي السريري. ثانيًا ، تم استخدام نهج SPURS و T2 * IDEAL لإزالة تأثير التحول الكيميائي غير المرغوب فيه بين الماء والدهون ولحساب خرائط الحقول المصححة للدهون. لم يتم استخدام تقنية قمع الدهون في هذه الدراسة ، لأنها ستطيل من وقت الاكتساب. لمعالجة هذه المشكلة ، يجب أن تؤخذ في الاعتبار طرق التصوير الأسرع مثل فحص حبس النفس الحجمي (VIBE) [32] أو مخططات الاكتساب الشعاعي [33] عند قياس QSM في البطن. ثالثًا ، تزيل الأقنعة المتولدة الهواء خارج البطن فقط. كان الهواء في الأمعاء والرئتين لا يزال موجودًا في حسابات القابلية للإصابة. قد يؤدي هذا إلى أخطاء غير محلية في الحقول المحلية عبر عائد الاستثمار [34]. ومع ذلك ، فقد أظهرنا قابلية استنساخ جيدة داخل الكائن في الدراسة الحالية ، مما يشير إلى أن الخطأ بسبب الهواء داخل البطن يمكن إهماله. علاوة على ذلك ، كانت دقة صور MR منخفضة نوعًا ما ، مما قد يؤدي إلى التقليل من القابلية للتأثر [35 ، 36]. للتغلب على هذا القيد ، تم ملء البيانات الأولية بصفر قبل المعالجة اللاحقة لـ QSM. إلى جانب ذلك ، تم الحصول على بيانات QSM في لحظة حبس أنفاس واحدة مدتها 33 ثانية ، والتي قد يكون من الصعب إجراؤها للمرضى وكبار السن. وبالتالي ، هناك حاجة إلى مزيد من التحسين لتسلسل تدرج صدى ثلاثي الأبعاد متعدد الصدى لتقليل وقت المسح مع الحفاظ على جودة الصورة.

في الختام ، جدوى في الجسم الحي QSM (رسم خرائط القابلية الكمية) في الإنسانالكلىتم إثباته بنجاح في الدراسة الحالية بإمكانية استنساخ جيدة. يشير الاختلاف الواضح في قيم QSM بين الكلى السليمة والكلية الليفية إلى إمكانية التشخيص المحتملة لـ QSM. يجب إجراء مزيد من الدراسات مع عدد أكبر من المرضى لإثبات الأهمية التشخيصية لـ QSM للوظيفةكلويالتصوير بالرنين المغناطيسي.

المواد التكميلية الإلكترونية تحتوي النسخة الإلكترونية من هذه المقالة (https://doi.org/10.1007/s10334-020-00895-9) على مواد تكميلية ، وهي متاحة للمستخدمين المصرح لهم.

مساهمات المؤلفين EB: دراسة التصور والتصميم ، والحصول على البيانات ، وتحليل وتفسير البيانات ، وصياغة المخطوطة ، والمراجعة النقدية ؛ JS: دراسة التصور والتصميم ، والحصول على البيانات ، والمراجعة النقدية ؛ TT: الحصول على البيانات وتحليلها وتفسيرها والمراجعة النقدية ؛ JJ: الحصول على البيانات وتحليلها وتفسيرها والمراجعة النقدية ؛ RZ: الحصول على البيانات وتحليلها وتفسيرها والمراجعة النقدية ؛ BV: الحصول على البيانات وتحليلها وتفسيرها والمراجعة النقدية ؛ HW: دراسة التصور والتصميم وتحليل وتفسير البيانات والمراجعة النقدية ؛ AL: دراسة التصور والتصميم ، واكتساب البيانات ، وتحليل البيانات وتفسيرها ، وصياغة المخطوطة ، والمراجعة النقدية.

تم تمكين تمويل الوصول المفتوح وتنظيمه بواسطة Projekt DEAL.

أعراض الكستانش والفشل الكلوي

الامتثال للمعايير الأخلاقية

تضارب المصالح يعلن المؤلفون أنه ليس لديهم تضارب في المصالح. بالإضافة إلى ذلك ، ليس لجميع المؤلفين علاقة مالية مع أي منظمة. لم تتم رعاية الدراسة. المعيار الأخلاقي تمت الموافقة على الدراسة من قبل لجنة الأخلاقيات المحلية. الموافقة المستنيرة تم الحصول على الموافقة المسبقة الخطية من جميع الموضوعات. الوصول المفتوح هذه المقالة مرخصة بموجب Creative Commons Attribution 4. 0 الترخيص الدولي ، التي تسمح بالاستخدام والمشاركة والتكييف والتوزيع والاستنساخ بأي وسيط أو تنسيق ، طالما أنك تمنح الائتمان المناسب للمؤلف (المؤلفين) الأصليين والمصدر ، وتوفر رابطًا إلى ترخيص المشاع الإبداعي ، وتوضح ما إذا كانت التغييرات مصنوع. يتم تضمين الصور أو مواد الطرف الثالث الأخرى الواردة في هذه المقالة في ترخيص المشاع الإبداعي الخاص بالمقال ما لم يُذكر خلاف ذلك في حد ائتمان المادة. إذا لم يتم تضمين المادة في ترخيص Creative Commons الخاص بالمقال وكان استخدامك المقصود غير مسموح به بموجب اللوائح القانونية أو يتجاوز الاستخدام المسموح به ، فستحتاج إلى الحصول على إذن مباشر من صاحب حقوق الطبع والنشر. لعرض نسخة من هذا الترخيص ، قم بزيارة http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

مراجع

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) التوصيات الفنية للترجمة السريرية لـكلويالتصوير بالرنين المغناطيسي: مشروع إجماعي لـ PARENCHIMA للتعاون في مجال العلوم والتكنولوجيا. 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) المؤشرات الحيوية للتصوير بالرنين المغناطيسي للأمراض المزمنةالكلىالمرض: ورقة موقف من التعاون الأوروبي في العلوم والتكنولوجيا العمل PARENCHIMA. زرع الكلى 33: 24-214

3. Caroli A، Pruijm M، Burnier M، Selby NM (2018) التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي للكلى: أين نقف؟ منظور COST Action PARENCHIMA الأوروبي. زراعة الكلى. 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 theكلويخزعة: استراتيجيات التشخيص الجزيئي في أمراض الكلى. J Am Soc Nephrol 13: 1961–1972

5. Corwin HL، Schwartz MM، Lewis EJ (1988) أهمية حجم العينة في تفسير خزعة الكلى. Am J Nephrol 8: 85-89

6. Haacke EM ، Liu S ، Buch S ، Zheng W ، Wu D ، Ye Y (2015) رسم خرائط الحساسية الكمية: الوضع الحالي والاتجاهات المستقبلية. تصوير Magn Reson 33: 1-25

7. Liu C، Wei H، Gong NJ، Cronin M، Dibb R، Decker K (2015) رسم خرائط الحساسية الكمية: آليات التباين والتطبيقات السريرية. التصوير المقطعي 1: 3-17

8. Schweser F ، Deistung A ، Reichenbach JR (2016) أسس التصوير بالرنين المغناطيسي ومعالجتها لرسم خرائط الحساسية الكمية (QSM). Z Med Phys 26: 6–34

9. Li W، Wu B، Liu C (2011) يعكس رسم الخرائط الكمية لحساسية الدماغ البشري التباين المكاني في تكوين الأنسجة. NeuroImage 55: 1645–1656

10. Wang Y ، Liu T (2015) رسم خرائط الحساسية الكمية (QSM): فك تشفير بيانات التصوير بالرنين المغناطيسي لمؤشر حيوي مغناطيسي للأنسجة. Magn Reson Med 73: 82-101

11. Duyn JH ، Van Gelderen P ، Li TQ ، De Zwart JA ، Koretsky AP ، Fukunaga M (2007) التصوير بالرنين المغناطيسي عالي المجال للبنية التحتية القشرية للدماغ بناءً على مرحلة الإشارة. Proc Natl Acad Sci USA 104: 11796-11801

12. ليو سي (2010) حساسية موتر التصوير. Magn Reson Med 63: 1471–1477

13. Xie L، Sparks MA، Li W، Qi Y، Liu C، Cofman TM، Johnson GA (2013)الكلىالتهاب وتليف في الفئران التي تعاني من نقص مستقبلات الأنجيوتنسين من النوع 1. NMR بيوميد 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 يرتبط بالإعاقة في التصلب المتعدد. الأشعة 289: 487-496

15. Li DTH، Hui ES، Chan Q، Yao N، Chua SE، McAlonan GM، Pang SYY، Ho SL، Mak HKF (2018) رسم خرائط الحساسية الكمية كمؤشر على شذوذ الحديد الحوفي تحت القشرة في مرض باركنسون مع الخرف. NeuroImage Clin 20: 365–373

16. Sun H، Klahr AC، Kate M، Gioia LC، Emery DJ، Butcher KS، Wilman AH (2018) رسم خرائط الحساسية الكمية لمتابعة النزيف داخل الجمجمة. الأشعة 288: 830 - 839

17. شارما إس دي ، هيرناندو دي ، هورنج دي ، ريدر إس بي (2015) رسم خرائط الحساسية الكمية في البطن كمؤشر حيوي للتصوير للحديد الكبدي الزائد. Magn Reson Med 74: 673-683

18. Xie L، Layton AT، Wang N، Larson PEZ، Zhang JL، Lee VS، Liu C، Johnson GA (2016) رسم خرائط حساسية كمية ديناميكية معزز بالتباين باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي لوقت الصدى فائق القصر للتقييمكلويوظيفة. Am J Physiol Ren Physiol 310: F174-F182

19. Xie L ، Dibb R ، Cofer GP ، Li W ، Nicholls PJ ، Johnson GA ، Liu C (2015) تصوير موتر الحساسية للكلية وأسسها الهيكلية المجهرية. 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) الطور المتزامن لفك وإزالة التحول الكيميائي (SPURS) باستخدام قطع الرسم البياني: التطبيق في القابلية الكمية رسم الخرائط. 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) طريقة لتقدير وإزالة القطع الأثرية في رسم خرائط الحساسية الكمية. NeuroImage 108: 111-122

22. Bechler E ، Stabinska J ، Wittsack H (2019) تحليل طرق مختلفة لفك الطور لتحسين رسم خرائط الحساسية الكمية في البطن. Magn Reson Med 82: 2077-2089

23. Hernando D، Kramer JH، Reeder SB (2013) مجمع R2 * Relaxometry متعدد الذروة المصحح للدهون: النظرية والتحسين والتحقق السريري. Magn Reson Med 70: 1319-1331

24. Zhou D ، Liu T ، Spincemaille P ، Wang Y (2014) إزالة الخلفية عن طريق حل مشكلة قيمة حدود Laplacian. NMR بيوميد 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) Morphology مكّن انعكاس ثنائي القطب لرسم خرائط القابلية الكمية باستخدام الاتساق الهيكلي بين صورة الحجم وخريطة الحساسية. NeuroImage 59: 2560-2568

26. Wei H، Dibb R، Zhou Y، Sun Y، Xu J، Wang N، Liu C (2015) تخفيض القطع الأثرية لرسم الخرائط الكمية لحساسية المصادر ذات النطاق الديناميكي الكبير. الرنين المغناطيسي النووي بيوميد 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) رسم خرائط الحساسية الكمية بالاشتراك مع فصل الدهون عن الماء لحديد الكبد والدهون في وقت واحد تقدير الكسر. 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 theالكلىفي 3. 0 و 1.5 تسلا. اكتا راديول 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) الرسم الآلي السريع لخرائط الحساسية الكمية للكبد. جي ماجن ريسون للتصوير. https://doi.org/10.1002/jmri.26632

30. Li J و Lin H و Liu T و Zhang Z و Prince MR و Gillen K و Yan X و Song Q و Hua T و Zhao X و Zhang M و Zhao Y و Li G و Tang G و Yang G و Brittenham GM و يقلل وانج واي (2018) رسم خرائط الحساسية الكمية (QSM) من التداخل الناتج عن علم الأمراض الخلوية في تقدير R2 * لتركيز الحديد في الكبد. جي ماغن ريسون للتصوير 48: 1069-1079

31. Luo J، He X، d'Avignon DA، Ackerman JJH، Yablonskiy DA (2010) تحولات تردد المياه المستحثة بالبروتين 1H MR: مساهمات من الحساسية المغناطيسية وتأثيرات التبادل. J Magn Reson 202: 102-108

32. Rofsky NM، Lee VS، Laub G، Pollack MA، Krinsky GA، Thomasson D، Ambrosino MM، Weinreb JC (1999) تصوير البطن بالرنين المغناطيسي مع فحص حجمي محرف لحبس النفس. الأشعة 212: 876-884

33. Yedururi S، Kang HC، Wei W، Wagner-Bartak NA، Marcal LP، Staford RJ، Willis BJ، Szklaruk J (2016) Free-التنفس شعاعي الحجمي الحجمي محرف فحص حبس النفس مقابل حبس النفس الديكارتي الحجمي المقحم. فحص التصوير بالرنين المغناطيسي للكبد عند 1.5 T. العالم J Radiol 8: 707

34. Schweser F ، Robinson S ، de Rochefort L ، Li W ، Bredies K (2017) مقارنة مصورة لطرق المعالجة لمرحلة التصوير بالرنين المغناطيسي و QSM: إزالة المساهمات الميدانية الخلفية من مصادر خارج منطقة الاهتمام. NMR بيوميد. https://doi.org/10.1002/nm.3604

35. Karsa A، Punwani S، Shmueli K (2019) تأثير الدقة المنخفضة والتغطية على دقة خرائط الحساسية. Magn Reson Med 81: 1833–1848

36. Zhou D ، Cho J ، Zhang J ، Spincemaille P ، Wang Y (2017) التقليل من القابلية للتأثر في شبح عالي الحساسية: الاعتماد على دقة التصوير ، تباين الحجم ، وغيرها من المعلمات. Magn Reson Med 78: 1080-1086

ملاحظة الناشر تظل Springer Nature محايدة فيما يتعلق بالمطالبات القضائية في الخرائط المنشورة والانتماءات المؤسسية.