Мултипараметарски функционални МРИ бубрега: тренутно стање и будући трендови са приступима дубоком учењу Ⅱ

ИИИ. Постпроцесирање и анализа података: нове стратегије са дубоким учењем

Са мултипараметријским фМРИ, може се генерисати огромна количина података. Како треба поступати са овом количином података? Како се ове информације могу директно издвојити?

Постпроцесирање и анализа података је тема која се ретко описује детаљно у већини клиничких студија у вези са функционалним снимањем бубрега.

▶ Слика 1 Мултипараметријскифункционално снимање бубрегаволонтера који показује вишеструке резове различитих функционалних параметара. Карактеризација ткива са Т1 мапирањем. Б БОЛД МРИ са Т2* мапирањем. Ц Процена микроструктуре помоћу АДЦ мапирања. Д Перфузионо снимање са АСЛ (мапирање бубрежног крвотока (РБФ).).

КЛИКНИТЕ ОВДЕ ДА ДОБИЈЕТЕ ЦИСТАНЦХЕ ЗА ФУНКЦИЈУ БУБРЕГА

Ипак, то је један од главних ограничавајућих фактора за употребу у клиничкој пракси, јер може имати значајан утицај на интерпретацију података. За успешну примену мултипараметарских фМРИ протокола у клиничкој рутини и студијама великих група пацијената у будућности, потребна је стандардизована постпроцесирање података и радни ток анализе података.

за апликације машинског учења наМРИ бубрегаи за „премошћавање јаза између података и технологије“ [48].

▶ Слика 2 Цевовод за обраду слике који приказује различите кораке примене за приступе дубоког учења у мултипараметријској МРИ бубрега

Термин "дубоко учење" односи се на дубоку мрежу вишеслојних неуронских мрежа за анализу података. Главна разлика ДЛ приступа у поређењу са другим техникама машинског учења је његова

од прикупљања података до компјутерске дијагностике.

▶ Слика 2 даје преглед различитих корака примене за приступе дубоког учења.

Почевши од МР аквизиције слике, ДЛ се може применити у процесу реконструкције слике како би се значајно побољшала робусност, тачност и квалитет слике са недовољно узоркованихк-простор података као и за оптимизацију брзине у поређењу са конвенционалним приступима реконструкцији [51–56]. Импресивни резултати су виђени на пример у динамичкој МР реконструкцији слике срца МРИ, где су развијене реконструкција слике у реалном времену [57] и 4 Д ДЛ мреже за реконструкцију [58]. Такође, методе засноване на ЦНН-у могу помоћи у откривању артефаката [59],проспективна корекција покрета [60] и уклањање шума [61–63]. У супер резолуцији слике, технике дубоког учења се примењују за реконструкцију слика веће резолуције илисеквенце слика са слика ниске резолуције [64–66]. Даље области примене укључују синтезу слика за добијање нових параметарских слика контраста ткива из колекције МР аквизицијеције [67, 68], квантитативно мапирање осетљивости (КСМ) на неинвазивно проценити магнетну осетљивост биолошког ткива[69, 70] и МР отисак прста (МРФ) [71].

Мултипараметријска ренална фМРИ представља неколико изазова за анализу података у вези са регистрацијом и сегментацијом, при чему се ДЛ чини посебно обећавајућим да подстакне даљи развој и пут ка клиничкој рутини. Прво, бубрежни паренхим је тешко разликовати од околних органа и структура само по интензитету сигнала. Друго, мултипараметарски фМРИ обухвата хетерогене контрасте сигнала и квалитет слике. Штавише, бубрези могу драматично да варирају у свом анатомском положају, величини и карактеристикама, као што су цисте. На крају, али не и најмање важно, кретање услед дисања доводи до значајних варијација у положају бубрега не само између већ и унутар мерења. Дакле, регистрација и сегментација слике су предуслов за ефикасну анализу мултипараметарских фМРИ података.

Регистрација слике подразумева просторно поравнање интра- и интер-субјективних слика бубрега како би се омогућили даљи кораци обраде. Постоји низ стратегија за регистрацију слике са различитим приступима, који се могу груписати у технике стицања слике и методе накнадне обраде [72]. Нова употреба ДЛ показује највећи потенцијал да допринесе ефикаснијој регистрацији слике, чиме се надмашује стандардне деформабилне регистрационе алгоритме у прецизности и брзини. Ипак, чека се апликација за МРИ бубрега, што се такође може приписати недостатку јавних скупова података и протокола за валидацију. Примена новоразвијених метода на друге модалитете снимања и органе, међутим, изгледа обећавајуће за прелазак на МРИ бубрега [50].

За квантитативну анализу мултипараметарскихфМРИ у бубрезима, сегментација органа за проценуукупан волумен бубрега(ТКВ) али такођепреграде за бубрегеукључујући кортекс и медулу је битан корак. Због изазова мултипараметријског фМРИ бубрега као што је горе описано, ручна сегментација је била преовлађујућа техника сегментације у студијама МРИ бубрега. Међутим, за клиничку употребу реналне фМРИ, овај дуготрајан и напоран метод треба заменити ефикаснијим техникама сегментације. Поред других полуаутоматских и аутоматских техника сегментације, као што су обрада слике и сегментација слике заснована на моделу, машинско учење и посебно приступи дубоког учења поново су се показали као најперспективнији за решавање сложенијих мултипараметарских скупова података [73]. ДЛ је већ примењен у неколико студија за сегментацију бубрега за процену ТКВ [74–78].

Идући још даље од задатака пре- и накнадне обраде слике, ДЛ се може имплементирати за компјутерски потпомогнуту дијагнозу. Комбиновањем способности анализе сликовних података и преузимања клиничких информација, могу се развити аутоматизовани системи класификације да помогну клиничкој дијагностици, као што је успешно показано у дијагнози рака простате, на пример [79, 80]. У дијагностици бубрега показало се да ДЛ методе помажу у дијагнози одбацивања трансплантата помоћу фМРИ и интеграцији клиничких података, чиме се формира компјутерски потпомогнут дијагностички систем (ЦАД) запроцена функције бубрегаукључујућиДВИ, ОДВАЖАН, иклиренс креатинина[81–83]. Друга примена ДЛ је диференцијација карцинома бубрежних ћелија [84, 85].

ИВ. Дискусија

МРИ бубрега је нова техника која још није успостављена у клиничкој рутини. Клиничари обично преферирају неколико других познатијих техника снимања са различитим снагама и слабостима

Најчешћи метод за снимање бубрега је ултразвук. То је такође неинвазивна, нејонизујућа техника, која пружа могућност динамичког снимања морфолошких абнормалности у високој резолуцији, мерења протока крви доплер методом и примене безбедног контрастног средства за визуелизацију перфузије безштети бубрегу[86–89]. За разлику од МРИ, он је широко доступан и исплатив [90]. Међутим, квалитет слике зависи од оператера и може бити значајно смањен гасом између сонде и органа од интереса или гојазношћу испитаника. Мерења и слике је теже репродуковати, а квантификација је изводљива само у ограниченој мери [2, 91, 92].

Као и МРИ, ЦТ је техника томографског снимања која користи зрачење за добијање слика. Иако су технике магнетне резонанце постале много ефикасније током последњих деценија, ЦТ је и даље много бржи од МРИ и исплативији [93, 94]. Осим морфолошког и ангиографског имиџинга, ЦТ има могућност мерења бубрежног крвотока и перфузије, као и ГФР и тубуларне функције [2]. Главни недостатак ЦТ-а је потреба за нефротоксичним контрастним средством за већину задатака осим откривања опструкције бубрега, што ограничава његову употребу заболести бубрега [95].

Функционално снимање бубрега у клиничкој рутини такође укључује сцинтиграфију бубрега. То је златни стандард за мерење гломеруларне филтрације и тубуларне функције [92] и омогућава тачну процену подељене функције и опструкције бубрега. Без обзира на то, резолуција и квалитет слике су веома лоши у поређењу са другим модалитетима снимања, а дијагностичка вредност је ограничена.

Већина клиничара није свесна потенцијала које нуди МРИфункционално снимање бубрегачак и без примене контрастних средстава. Али постоји и неколико недостатака коришћења МРИ који могу представљати препреку за ширу примену. Главни недостатак МРИ је ограничена доступност, посебно у мањим болницама, и трошак који се односи на куповину и одржавање [90]. МРИ бубрега се може извести са 1,5 и 3 Тесле, иако су студије показале користи од 3 Тесле за СНР, време испитивања и просторну резолуцију [9]. Штавише, за употребу МРИ су потребни искусни оператери. Када се користе мултипараметријски фМРИ протоколи за испитивање бубрега, и даље постоји потреба за стандардизованим процедурама, протоколима и постпроцесирањем, као и више понуда компанија за медицинску технологију [6]. Супротно општем уверењу, време прегледа МРИ је значајно смањено последњих деценија и појединачни параметри се могу мерити за неколико минута. Штавише, стратегије дисања као што су задржавање даха, снимање изазвано дисањем или сликање слободног дисања могу се прилагодити пацијентовом стању за већину секвенци [9]. На крају, али не и најмање важно, морају се узети у обзир релативне контраиндикације као што су пејсмејкери и кохлеарни имплантати.

Без обзира на то, МРИ има много тога да понуди и може помоћи да се смање трошкови вишеструких понекад чак и инвазивних дијагностичких прегледа. Поред анатомског снимања високе резолуције, опсег функционалних параметара које нуди МРИ је изузетан и може се постићи углавном без употребе контрастног средства. Протоколи испита могу се прилагодитиклиничко питање,обољење бубрега, и стање пацијента и погодни су и за краткорочно и за дуготрајно праћење. На крају, циљ развоја мултипараметарског фМРИ за бубреге није да замени постојеће технике као што су ултразвук и сцинтиграфија бубрега, већ да се прошири и побољша сликање бубрега и помогне клиничарима и пацијентима у лечењуболести бубрега.

В. Резиме

Мултипараметријска функционална МРИ бубрега је обећавајући приступ за процену бубрежне функције и патофизиологије. Комбинације перфузије, дифузије и БОЛД снимања заједно са техникама за карактеризацију ткива као што су Т1 и Т2 мапирање и даљи МР биомаркери могу се одабрати у зависности од клиничког питања и патологије бубрега како би се стекао свеобухватнији увид у узрок и последице болести и ефекат терапијских интервенција. Међутим, потребно је превазићи неколико препрека пре него што се метода може применити у клиничку рутину. С једне стране, постоји потреба за стандардизацијом фМРИ протокола како би се омогућила упоредивост студија и олакшала клиничка примена. С друге стране, неопходне су нове стратегије за руковање појавом огромних количина података. Недавни напредак у ДЛ техникама отвара нове могућности за накнадну обраду и анализу података и може дати клиничкој употреби фМРИ бубрега одлучујући помак. Више студија које испитују различитепатологије бубрегаса већим кохортама и лонгитудиналним дизајном са имплементацијом стандардизованог тока посла за прикупљање података, накнадну обраду и анализу су потребни да би се даље побољшала и истовремено показала способност мултипараметарског фМРИ да побољша дијагностикуснимање бубрега.

Сукоб интереса

Аутори изјављују да немају сукоб интереса.

Референце

[1] Ксие И, Бове Б, Мокдад АХ ет ал. Анализа студије о глобалном терету болести истиче глобалне, регионалне и националне трендове епидемиологије хроничне болести бубрега од 1990. до 2016. године.Киднеи Интернатионал2018; 94: 567–581

[2] Беиервалтес ВХ, Харрисон-Бернард ЛМ, Сулливан ЈЦ ет ал. Процена функције бубрега; Клиренс, бубрежна микроциркулација, бубрежни проток крви и метаболички баланс. Свеобухватна физиологија: Америчко друштво за рак 2013: 165–200. дои:10.1002/цопи.ц120008

[3] Тревисани Ф, Ди Марко Ф, Цапитанио У ет ал. Недостатак у процени функције бубрега у клиничкој пракси: незгодна истина. Истраживање бубрега и крвног притиска 2020; 45: 166–179

[4] Керамида Г, Јамес ЈМ, Пресцотт МЦ ет ал. Замке и ограничења радионуклидног снимања бубрега код одраслих. Семинари из нуклеарне медицине 2015; 45: 428–439

[5] Еделман РР. Историја МР снимања се види кроз странице радиологије. Радиологи 2014; 273: С181–С200

[6] Цароли А, Пруијм М, Бурниер М ет ал. Функционална магнетна резонанца бубрега: где смо? Перспектива Европске ЦОСТ Ацтион ПАРЕНЦХИМА. Трансплантација Непхрол Диал 2018; 33: ии1–ии3

[7] Цхандарана Х, Лее ВС. МРИ функције бубрега: Да ли смо спремни за клиничку примену? Ам Ј Роентгенол. Америцан Јоурнал оф Роентгенологи 2009; 192: 1550–1557

[8] Почетна|Паренхима. 2021 хттпс://реналмри.орг/ [9] Мендицховсзки И, Пулленс П, Деккерс И ет ал. Техничке препоруке за клинички превод реналне МРИ: консензус пројекат Сарадње у науци и технологији акције ПАРЕНЦХИМА. Магн Ресон Матер Пхи 2020; 33: 131–140

[10] Мартиросиан П, Босс А, Сцхрамл Ц ет ал. Снимање перфузије магнетном резонанцом без контрастног средства. Европски часопис нуклеарне медицине и молекуларне слике 2010; 37: 52–64

[11] Мартиросиан П, Клосе У, Мадер И ет ал. ФАИР труе-ФИСП перфузионо снимање бубрега. Магнетна резонанца у медицини 2004; 51: 353–361

[12] Нери Ф, Буцханан ЦЕ, Хартевелд АА ет ал. Техничке препоруке засноване на консензусу за клиничко превођење АСЛ МРИ бубрега. Материјали магнетне резонанце у физици, биологији и медицини 2020; 33: 141–161

Услуга подршке Вецистанцхе-а - највећи извозник цистанцхеа у Кини:

Е-пошта:wallence.suen@wecistanche.com

Вхатсапп/тел:+86 15292862950

Купите за више детаља о спецификацијама:

хттпс://ввв.кјцистанцхе.цом/цистанцхе-схоп

НАБАВИТЕ ПРИРОДНИ ОРГАНСКИ ЕКСТРАКТ ЦИСТАНЦХЕ СА 25% ЕХИНАКОЗИДА И 9% АКТЕОЗИДА ЗА ИНФЕКЦИЈУ БУБРЕГА