MRI عملکردی چند پارامتری کلیه: وضعیت فعلی و روندهای آینده با رویکردهای یادگیری عمیق Ⅱ

III. پس پردازش و تجزیه و تحلیل داده ها: استراتژی های جدید با یادگیری عمیق

با fMRI چند پارامتری، می توان مقدار زیادی داده تولید کرد. چگونه باید این مقدار داده را مدیریت کرد؟ چگونه می توان این اطلاعات را مستقیما استخراج کرد؟

پس از پردازش و تجزیه و تحلیل داده ها موضوعی است که به ندرت در بیشتر مطالعات بالینی در مورد تصویربرداری عملکردی کلیوی با جزئیات توضیح داده شده است.

▶ شکل 1 چند پارامتریتصویربرداری عملکرد کلیهیک داوطلب که چند برش از پارامترهای عملکردی مختلف را نشان می دهد. خصوصیات بافت با نقشه برداری T1. B BOLD MRI با نقشه برداری T2*. C ارزیابی ریزساختار با نگاشت ADC. D تصویربرداری پرفیوژن با ASL (نقشه برداری جریان خون کلیوی (RBF).).

برای دریافت CISTANCHE برای عملکرد کلیه، اینجا را کلیک کنید

با این وجود، یکی از عوامل محدود کننده اصلی برای استفاده در عمل بالینی است، زیرا می تواند تأثیر قابل توجهی بر تفسیر داده ها داشته باشد. برای کاربرد موفقیت‌آمیز پروتکل‌های fMRI چند پارامتری در روال بالینی و مطالعات گروه‌های بزرگ بیماران در آینده، پس‌پردازش استاندارد داده‌ها و جریان‌های کاری تجزیه و تحلیل داده‌ها مورد نیاز است.

برای برنامه های یادگیری ماشین درام آر آی کلیهو برای "پر کردن شکاف بین داده ها و فناوری" [48].

▶ شکل 2 خط لوله پردازش تصویر که مراحل مختلف کاربرد را برای رویکردهای یادگیری عمیق در MRI چند پارامتری کلیه نشان می دهد.

اصطلاح "یادگیری عمیق" به یک شبکه عمیق از شبکه های عصبی چند لایه برای تجزیه و تحلیل داده ها اشاره دارد. تفاوت اصلی رویکرد DL در مقایسه با سایر تکنیک های یادگیری ماشین در آن است

از اکتساب داده تا تشخیص به کمک رایانه.

▶ شکل 2 نمای کلی از مراحل مختلف کاربرد برای رویکردهای یادگیری عمیق را نشان می دهد.

با شروع از گرفتن تصویر MR، DL را می توان در فرآیند بازسازی تصویر پیاده سازی کرد تا به طور قابل توجهی استحکام، دقت و کیفیت تصویر را از نمونه های کم نمونه بهبود بخشد.داده‌های فضای k و همچنین برای بهینه‌سازی سرعت در مقایسه با رویکردهای بازسازی مرسوم [51-56]. نتایج چشمگیری به عنوان مثال در بازسازی تصویر MR دینامیک MRI قلب مشاهده شده است، جایی که بازسازی تصویر بلادرنگ [57] و شبکه های بازسازی 4 DL توسعه یافته اند [58]. همچنین، روش های مبتنی بر CNN می توانند در تشخیص مصنوعات کمک کنند [59]،تصحیح حرکت آینده نگر [60] و حذف نویز تصویر [61-63]. در وضوح تصویر فوق العاده، تکنیک های یادگیری عمیق برای بازسازی تصاویر با وضوح بالاتر یاتوالی تصویر از تصاویر با وضوح پایین [64-66]. زمینه های کاربردی دیگر شامل سنتز تصویر برای به دست آوردن تصاویر پارامتریک جدید از کنتراست بافت از مجموعه ای از اکتسابی MR است.نظرات [67، 68]، نگاشت حساسیت کمی (QSM) به غیربه طور تهاجمی حساسیت مغناطیسی بافت بیولوژیکی را تخمین می زنند[69، 70] و انگشت نگاری MR (MRF) [71].

fMRI کلیه چند پارامتری چالش‌های متعددی را برای تجزیه و تحلیل داده‌ها در رابطه با ثبت و تقسیم‌بندی ایجاد می‌کند، جایی که به نظر می‌رسد DL به ویژه امیدوارکننده توسعه بیشتر و مسیر روال بالینی است. اولاً، تمایز پارانشیم کلیه از اندام‌ها و ساختارهای اطراف تنها با شدت سیگنال دشوار است. ثانیاً، fMRI چند پارامتری کنتراست سیگنال و کیفیت تصویر ناهمگن را در بر می گیرد. به‌علاوه، کلیه‌ها می‌توانند از نظر موقعیت آناتومیک، اندازه و ویژگی‌هایی مانند کیست‌ها به‌طور چشمگیری متفاوت باشند. آخرین اما نه کم اهمیت، حرکت ناشی از تنفس منجر به تغییر قابل توجهی در موقعیت کلیه ها نه تنها در بین اندازه گیری ها، بلکه در اندازه گیری ها نیز می شود. بنابراین، ثبت و تقسیم بندی تصویر، پیش شرطی برای تجزیه و تحلیل کارآمد داده های fMRI چند پارامتری است.

ثبت تصویر به معنای تراز فضایی تصاویر کلیه درون و بین موضوعی برای فعال کردن مراحل پردازش بیشتر است. طیف وسیعی از استراتژی‌ها برای ثبت تصویر با رویکردهای مختلف وجود دارد که می‌توان آنها را به تکنیک‌های اکتساب تصویر و روش‌های پس پردازش گروه‌بندی کرد [72]. استفاده نوظهور از DL بیشترین پتانسیل را برای کمک به ثبت تصویر کارآمدتر نشان می‌دهد و در نتیجه از الگوریتم‌های ثبت تغییر شکل‌پذیر استاندارد در دقت و سرعت پیشی می‌گیرد. با این حال، درخواست برای MRI کلیه در انتظار است، که ممکن است به فقدان مجموعه داده‌های عمومی و پروتکل‌های اعتبارسنجی نسبت داده شود. با این حال، استفاده از روش‌های جدید توسعه‌یافته برای سایر روش‌های تصویربرداری و اندام‌ها، برای انتقال به MRI کلیه امیدوارکننده به نظر می‌رسد [50].

برای تجزیه و تحلیل کمی چند پارامتریfMRI در کلیه ها، بخش بندی اندام برای ارزیابیحجم کل کلیه(TKV) بلکه همچنینمحفظه های کلیهشامل قشر و مدولا یک مرحله ضروری است. با توجه به چالش های fMRI چند پارامتری کلیه همانطور که در بالا توضیح داده شد، قطعه بندی دستی تکنیک تقسیم بندی رایج در مطالعات MRI کلیه بوده است. با این حال، برای استفاده بالینی از fMRI کلیه، این روش زمان‌بر و پر زحمت باید با تکنیک‌های قطعه‌بندی کارآمدتر جایگزین شود. علاوه بر سایر تکنیک‌های تقسیم‌بندی نیمه خودکار و خودکار مانند پردازش تصویر و تقسیم‌بندی تصویر مبتنی بر مدل، روش‌های یادگیری ماشین و به‌ویژه یادگیری عمیق دوباره امیدوارکننده‌ترین روش‌ها برای مقابله با مجموعه داده‌های چندپارامتری پیچیده‌تر هستند [73]. DL قبلاً در چند مطالعه برای تقسیم بندی کلیه ها برای تخمین TKV استفاده شده است [74-78].

فراتر از وظایف پیش و پس از پردازش تصویر، DL را می توان برای تشخیص به کمک رایانه پیاده سازی کرد. با ترکیب توانایی تجزیه و تحلیل داده‌های تصویربرداری و بازیابی اطلاعات بالینی، سیستم‌های طبقه‌بندی خودکار می‌توانند برای کمک به تشخیص بالینی ایجاد شوند، همانطور که برای مثال در تشخیص سرطان پروستات با موفقیت نشان داده شده است [79، 80]. در تشخیص کلیه، روش‌های DL برای کمک به تشخیص رد پیوند با fMRI و ادغام داده‌های بالینی نشان داده شده‌اند، در نتیجه یک سیستم تشخیصی به کمک کامپیوتر (CAD) برایارزیابی عملکرد کلیهشاملDWI, پررنگ، وترخیص کالا از گمرک کراتینین[81-83]. یکی دیگر از کاربردهای DL، تمایز کارسینوم سلول کلیه است [84، 85].

IV. بحث

MRI کلیه یک تکنیک نوظهور است که هنوز در روتین بالینی ایجاد نشده است. چندین تکنیک تصویربرداری ثابت تر با نقاط قوت و ضعف مختلف معمولاً توسط پزشکان ترجیح داده می شود

متداول ترین روش مورد استفاده برای تصویربرداری کلیه، سونوگرافی است. همچنین یک تکنیک غیر تهاجمی و غیریونیزان است که توانایی تصویربرداری پویا از ناهنجاری‌های مورفولوژیکی با وضوح بالا، اندازه‌گیری جریان خون با روش داپلر و استفاده از یک ماده کنتراست ایمن برای تجسم پرفیوژن بدون آن را فراهم می‌کند.آسیب رساندن به کلیه[86–89]. برخلاف MRI، به طور گسترده در دسترس و مقرون به صرفه است [90]. با این حال، کیفیت تصویر وابسته به اپراتور است و می تواند به طور قابل توجهی توسط گاز بین مبدل و اندام مورد نظر یا چاقی سوژه کاهش یابد. بازتولید اندازه‌گیری‌ها و تصاویر دشوارتر است و کمی‌سازی تنها در حد محدودی امکان‌پذیر است [2، 91، 92].

سی تی مانند MRI یک تکنیک تصویربرداری توموگرافی است که از پرتو برای به دست آوردن تصاویر استفاده می کند. اگرچه تکنیک‌های MRI در دهه‌های گذشته بسیار کارآمدتر شده‌اند، CT هنوز هم بسیار سریع‌تر از MRI ​​است و مقرون‌به‌صرفه‌تر است [93، 94]. جدای از تصویربرداری مورفولوژیکی و آنژیوگرافی، CT توانایی اندازه‌گیری جریان خون کلیوی و پرفیوژن و همچنین GFR و عملکرد توبولی را دارد [2]. اشکال عمده CT نیاز به ماده حاجب نفروتوکسیک برای اکثر کارها علاوه بر تشخیص انسداد کلیوی است که استفاده از آن را محدود می کند.بیماری های کلیوی [95].

تصویربرداری عملکردی کلیه در روال بالینی شامل سینتی گرافی کلیه نیز می شود. این استاندارد طلایی برای اندازه‌گیری فیلتراسیون گلومرولی و عملکرد لوله‌ای است [92] و ارزیابی دقیق عملکرد تقسیم و انسداد کلیه را امکان‌پذیر می‌سازد. با این وجود، وضوح و کیفیت تصویر در مقایسه با سایر روش‌های تصویربرداری بسیار ضعیف است و ارزش تشخیصی محدود است.

اکثر پزشکان از پتانسیل ارائه MRI آگاه نیستندتصویربرداری عملکردی کلیه هاحتی بدون استفاده از مواد حاجب. اما استفاده از ام آر آی معایبی نیز دارد که ممکن است مانعی برای کاربردهای گسترده تر باشد. اشکال اصلی MRI در دسترس بودن محدود به خصوص در بیمارستان های کوچکتر و هزینه های مربوط به خرید و نگهداری است [90]. ام آر آی کلیه را می توان با 1.5 و 3 تسلا انجام داد، اگرچه مطالعات مزایای 3 تسلا را برای SNR، زمان معاینه و وضوح فضایی نشان داده اند [9]. علاوه بر این، استفاده از MRI ​​به اپراتورهای مجرب نیاز دارد. هنگام استفاده از پروتکل‌های fMRI چندپارامتری برای بررسی کلیه‌ها، هنوز نیاز به روش‌های استاندارد، پروتکل‌ها، و مراحل پس از پروسه و همچنین پیشنهادات بیشتر توسط شرکت‌های فناوری پزشکی وجود دارد [6]. برخلاف تصور عمومی، زمان معاینه MRI در دهه های گذشته به میزان قابل توجهی کاهش یافته است و پارامترهای منفرد را می توان در چند دقیقه اندازه گیری کرد. علاوه بر این، راهبردهای تنفسی مانند حبس نفس، تصویربرداری با تحریک تنفسی یا تنفس آزاد را می توان برای اکثر توالی ها با شرایط بیمار تطبیق داد [9]. آخرین اما نه کم‌اهمیت، موارد منع مصرف نسبی مانند ضربان‌ساز و کاشت حلزون باید در نظر گرفته شوند.

با این وجود، MRI چیزهای زیادی برای ارائه دارد و ممکن است به کاهش هزینه‌های معاینات تشخیصی متعدد گاهی حتی تهاجمی کمک کند. علاوه بر تصویربرداری آناتومیک با وضوح بالا، دامنه پارامترهای عملکردی ارائه شده توسط MRI استثنایی است و می توان عمدتاً بدون استفاده از ماده حاجب به دست آورد. پروتکل های کشور آزمون را می توان با آن تطبیق دادمسئله بالینی,بیماری کلیویو وضعیت بیمار و برای پایش کوتاه مدت و بلندمدت مناسب هستند. در نهایت، هدف از ایجاد fMRI چند پارامتری برای کلیه‌ها جایگزینی روش‌های شناخته‌شده مانند سونوگرافی و سینتی‌گرافی کلیه نیست، بلکه گسترش و بهبود تصویربرداری کلیوی و کمک به پزشکان و بیماران در درمان این بیماری است.بیماری های کلیوی.

V. خلاصه

MRI عملکردی چند پارامتری کلیه یک رویکرد امیدوارکننده برای ارزیابی عملکرد کلیه و پاتوفیزیولوژی است. ترکیبی از پرفیوژن، انتشار، و تصویربرداری BOLD همراه با تکنیک هایی برای تعیین خصوصیات بافت مانند نقشه برداری T1 و T2 و نشانگرهای زیستی بیشتر MR را می توان بسته به سؤال بالینی و آسیب شناسی کلیه انتخاب کرد تا بینش جامع تری در مورد علت و عواقب بیماری ها به دست آورد. تاثیر مداخلات درمانی با این حال، قبل از اجرای روش در روال بالینی، باید بر موانع متعددی غلبه کرد. از یک طرف، نیاز به استانداردسازی پروتکل های fMRI برای امکان مقایسه مطالعات و تسهیل کاربرد بالینی وجود دارد. از سوی دیگر، استراتژی‌های جدید برای رسیدگی به ظهور حجم عظیمی از داده‌ها ضروری است. پیشرفت‌های اخیر در تکنیک‌های DL، فرصت‌های جدیدی را برای پس‌پردازش و تجزیه و تحلیل داده‌ها باز می‌کند و ممکن است به استفاده بالینی از fMRI کلیوی یک فشار قاطع به جلو بدهد. مطالعات بیشتر به بررسی متفاوتآسیب شناسی کلیهبا همگروهی های بزرگتر و طراحی طولی با اجرای یک گردش کار استاندارد شده برای جمع آوری داده ها، پس پردازش و تجزیه و تحلیل برای بهبود بیشتر و در عین حال نشان دادن توانایی fMRI چند پارامتری برای افزایش تشخیص مورد نیاز است.تصویربرداری از کلیه ها.

تضاد منافع

نویسندگان اعلام می کنند که هیچ تضاد منافعی ندارند.

منابع

[1] Xie Y، Bowe B، Mokdad AH و همکاران. تجزیه و تحلیل مطالعه بار جهانی بیماری، روندهای جهانی، منطقه ای و ملی اپیدمیولوژی بیماری مزمن کلیه را از سال 1990 تا 2016 برجسته می کند.کلیه بین المللی2018; 94: 567–581

[2] Beierwaltes WH، Harrison-Bernard LM، Sullivan JC و همکاران. ارزیابی عملکرد کلیه؛ پاکسازی، میکروسیرکولاسیون کلیوی، جریان خون کلیوی، و تعادل متابولیک. فیزیولوژی جامع: انجمن سرطان آمریکا 2013: 165-200. doi:10.1002/copy.c120008

[3] Trevisani F, Di Marco F, Capitanio U et al. شکاف ارزیابی عملکرد کلیه در عمل بالینی: یک حقیقت ناخوشایند. تحقیقات کلیه و فشار خون 2020; 45: 166-179

[4] Keramida G، James JM، Prescott MC و همکاران. مشکلات و محدودیت های تصویربرداری کلیوی رادیونوکلئیدی در بزرگسالان. سمینارهای پزشکی هسته ای 2015; 45: 428-439

[5] Edelman RR. تاریخچه تصویربرداری MR از طریق صفحات رادیولوژی دیده می شود. رادیولوژی 2014; 273: S181–S200

[6] Caroli A، Pruijm M، Burnier M و همکاران. تصویربرداری رزونانس مغناطیسی عملکردی کلیه ها: کجا ایستاده ایم؟ چشم انداز اقدام اروپایی هزینه PARENCHIMA. Nephrol Dial Transplant 2018; 33: ii1–ii3

[7] Chandarana H، Lee VS. MRI عملکرد کلیه: آیا ما برای کاربرد بالینی آماده هستیم؟ من جی رونتگنول هستم. مجله آمریکایی رونتژنولوژی 2009; 192: 1550-1557

[8] صفحه اصلی|پارانشیما. 2021 https://renalmri.org/ [9] Mendichovszky I, Pullens P, Dekkers I et al. توصیه‌های فنی برای ترجمه بالینی MRI کلیه: پروژه اجماع همکاری در علم و فناوری اقدام PARENCHIMA. Magn Reson Mater Phy 2020; 33: 131-140

[10] Martirosian P، Boss A، Schraml C و همکاران. تصویربرداری پرفیوژن رزونانس مغناطیسی بدون مواد حاجب. مجله اروپایی پزشکی هسته ای و تصویربرداری مولکولی 2010; 37: 52-64

[11] Martirosian P، Klose U، Mader I و همکاران. تصویربرداری پرفیوژن FAIR true-FISP از کلیه ها. تشدید مغناطیسی در پزشکی 2004; 51: 353-361

[12] Nery F، Buchanan CE، Harteveld AA و همکاران. توصیه‌های فنی مبتنی بر اجماع برای ترجمه بالینی MRI ASL کلیه مواد تشدید مغناطیسی در فیزیک، زیست شناسی و پزشکی 2020؛ 33: 141-161

خدمات حمایتی Wecistanche - بزرگترین صادرکننده سیستانچ در چین:

ایمیل:wallence.suen@wecistanche.com

واتساپ/تلفن:+86 15292862950

خرید برای جزئیات بیشتر مشخصات:

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

برای عفونت کلیه، عصاره طبیعی ارگانیک سیستانچ را با 25% اکیناکوزید و 9% آکتئوزید دریافت کنید.