czJazyk
Domů / Znalost / Obsah

Znalost

Hodnocení objemu ledvin pomocí MRI: Experimentální protokol, část 1

Mar 28, 2023

Abstraktní

Délka a objem ledvin jsou důležitými parametry při klinickém hodnocení pacientů s diabetes mellitus, transplantacemi ledvin nebo stenózou renální arterie. Velikost ledvin se používá v primární diagnostice k rozlišení akutní (spíše oteklé ledviny) a chronické (spíše malé ledviny) patofyziologie.Celkový objem ledvinje také zavedeným biomarkerem ve studiích léčby autozomálně dominantní polycystické choroby ledvin (ADPKD). Faktorů ovlivňujících velikost ledvin je více a stále se vedou diskuse o hodnotě naměřené velikosti ledviny z hlediska funkce ledvin nebo kardiovaskulárního rizika. Renální objem se nejčastěji vypočítává měřením tří os ledviny za předpokladu, že orgán připomíná elipsoid. Standardně se měří podélný a příčný průměr ledviny. Na zvířecích modelech jsou délka a objem ledvin1 také důležitými parametry při hodnocení odmítnutí orgánu po transplantaci a při stanovení selhání ledvin v důsledku stenózy renální arterie, recidivujících infekcí močových cest nebo diabetes mellitus. Celkový objem ledvin (TKV) je obecně cenným parametrem pro predikci prognózy a sledování progrese onemocnění na zvířecích modelech lidských onemocnění, jako je polycystické onemocnění ledvin (PKD) nebo akutní poškození ledvin (AKI) a chronické onemocnění ledvin (CKD).

Tato kapitola je založena na práci COST Action PARENCHIMA, komunitně řízené sítě financované z programu Evropské unie European Cooperation in Science and Technology (COST), jejímž cílem je zlepšit reprodukovatelnost a standardizaci biomarkerů renální MRI. Tento protokol analýzy doplňují dvě samostatné kapitoly popisující základní koncept a experimentální postup.
Klíčová slovaZobrazování magnetickou rezonancí (MRI), Ledviny, Myši, Krysy, T2, T1, Objem

1. Úvod

ledvinyvelikost se používá v primární diagnostice k rozlišení akutní (spíše oteklé ledviny) a chronické (spíše malá ledvina) patofyziologie. Délka a objem ledvin jsou důležitými parametry při klinickém hodnocení pacientů s diabetes mellitus, transplantacemi ledvin nebo stenózou renální arterie. Celkový objem ledvin (TKV) je také kvalifikován jako biomarker ve studiích léčby autozomálně dominantní polycystické choroby ledvin (ADPKD). Podle nezávazných doporučení FDA může být tento biomarker použit vývojáři léčiv pro kvalifikovaný kontext použití při podávání žádostí o nové léky, aplikací nových léků a žádostí o licence na biologické přípravky. Existuje mnoho faktorů, které ovlivňují velikost a objem ledvin.

V posledních letech získal velkou pozornost výzkum využití kmenových buněk a čínského bylinného léku pro léčbu onemocnění ledvin. Hlavním mechanismem těchto dvou terapií je podpora opravy poraněných ledvinových tkání achránit zbývající renální funkce. 

Čínský bylinný lék, cistanche, se od starověku používá v tradiční čínské medicíně k léčbě různých chronických onemocnění ledvin. Uvádí se, že cistanche má potenciál snížit zánět,snížit fibrózu ledvina podporují syntézu složek extracelulární matrice. Bylo zjištěno, že tyto účinky jsou způsobeny jeho bioaktivními složkami, včetně mnoha fenolických látek, triterpenoidů a kumarinů.

Na druhou stranu technologie kmenových buněk způsobila revoluci v lékařské praxi. Výzkum prokázal, že kmenové buňky se mohou diferencovat na různé typy ledvinových buněk a provádět terapeutické aktivity, včetně ochrany zbývajících funkčních ledvinových tkání, zpomalení tkáňové fibrózy a opravy poškozených ledvinových tkání.

cistanche portugal

Klikněte na doplněk Cistanche Tubulosa

Požádat o víc:

david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501

V konečném důsledku by spojení tradiční čínské medicíny s moderní vědou mohlo být klíčem k léčbě různých onemocnění ledvin. Tato strategie byla postupně přijata lékařskou komunitou a studie již prokázaly, že kombinovaná terapie cistanche a léčba kmenovými buňkami může výrazně snížit úmrtnost na onemocnění ledvin.

Na závěr použitícistanchea léčba kmenovými buňkami při léčbě onemocnění ledvin ukazuje velký potenciál a vyžaduje další výzkum. Kombinovaná terapie těchto dvou léčebných postupů by mohla poskytnout zlepšenou možnost léčby pro ty, kteří čelí onemocnění ledvin.

U pacientů je ledvinový objem pravděpodobně jedním z nejdůležitějších prediktivních parametrů ztráty funkce ledvin. Proto se u rizikových pacientů doporučuje stanovení velikosti ledvin. Například pacienti s ADPKD<30 years with a combined renal volume >1500 ml a odhadovaná rychlost glomerulární filtrace (eGFR)<90 mL/min are at high risk even with otherwise normal renal function. Such patients will need renal replacement therapy within 20 years. In ADPKD patients renal volume measurements have been studied extensively and provide a method for patient stratification, monitoring of disease progression, and therapeutic efficacy [1–3].

Terapeutická rozhodnutí jsou také často založena na velikosti ledviny a například rutinně hodnocena při sledování pacientů s renální stenózou nebo pro hodnocení kandidátů na transplantaci ledviny [4, 5]. Proto je důležité použít metodu měření, která poskytuje přesné a přesné výsledky in vivo.

cistanche in urdu

Na zvířecích modelech jsou délka a objem ledvin také důležitými parametry při hodnocení odmítnutí orgánu po transplantaci a při stanovení selhání ledvin v důsledku stenózy renální arterie, recidivujících infekcí močových cest nebo diabetes mellitus. Celkový objem ledvin (TKV) je obecně cenným parametrem pro predikci prognózy a sledování progrese onemocnění v modelech polycystické nemoci ledvin (PKD). Dosud však neexistuje žádný zlatý standard pro renální volumetrii in vivo.

Renální objem se nejčastěji vypočítává měřením tří os ledviny za předpokladu, že orgán připomíná elipsoid. Standardně se měří podélný a příčný průměr ledviny. Objem ledvin se vypočítá podle následujícího přibližného vzorce (u lidí tyto údaje o objemu ledvin dobře korelují s délkou těla a věkem) (viz obr. 1):

objem {{0}} délka × šířka × průměrná hloubka × 0,5.

Konvenční anatomická magnetická rezonance nabízí snadný přístup k vysoce kvalitním obrazovým datům. Ledvinový objem je spolehlivě reprodukován a měření lze provádět s minimálním zkreslením a nízkou inter- a intraoperatorní variabilitou [6]. Při metodě počtu voxelů je přesný výpočet usnadněn získáním více po sobě jdoucích snímků řezů ledviny. Po identifikaci hranic orgánů poskytuje souhrn všech objemů voxelů ležících v hranicích orgánů celkový objem ledvin. I když je takový přístup vysoce přesný, je také časově náročný. Přenesení měření TKV do každodenní praxe vyžaduje zobrazovací techniky a protokoly, které jsou široce dostupné, přitom se snadno a rychle používají. Dále jsou potřebné metody pro interpretaci výsledků, které jsou proveditelné a snadno použitelné. Pro tento účel jsou k dispozici open-source nástroje pro analýzu obrazu, které usnadňují rychlé a snadné stanovení TKV.

desert cistanche benefits

Pro anatomickou MRI ledviny jsou modalitou volby T2 vážené sekvence MRI. Poskytují vynikající kontrast mezi různými tkáněmi a různými oddíly samotné ledviny. Standardní spin-echo T2 vážené zobrazovací sekvence jsou časově náročné kvůli dlouhým dobám opakování TR. Stále však nabízejí nejlepší kvalitu obrazu s ohledem na reprodukovatelnost a variabilitu mezi řezy. Navíc lze takové sekvence snadno modifikovat

k provedení multi-echo zobrazení, což má za následek sadu snímků s různou váhou, kterou lze dokonce použít k výpočtu map T2. V tomto tutoriálu demonstrujeme použitelnost 2D T2 vážené multi-echo MRI pro přesné stanovení objemu ledvin a porovnáváme různé standardizované techniky měření TKV pomocí MRI skenerů vyvinutých pro klinické rutinní zobrazování nebo určených pro (preklinické) zobrazování malých zvířat.
Tato kapitola je součástí knihy Pohlmann A, Niendorf T (eds.) (2020) Preclinical MRI of the Kidney — Methods and Protocols. Springer, New York.

2 Materiály

2.1 Zvířata

Tyto experimentální protokoly jsou přizpůsobeny pro myši (C57BL/6J) s tělesnou hmotností 20–30 g. Rady pro adaptaci na krysy (Wistar, Sprague-Dawley nebo Lewis) jsou uvedeny v podpoložce 4, kde je to nutné.

cistanche tablets benefits

2.2 Vybavení laboratoře

1. Anestezie: Pro standardní experimenty poskytuje inhalace isofluranu (CP-Pharma, Baxter) robustní anestezii po dobu až 2 hodin s poměrně malým počtem vedlejších účinků na fyziologii ledvin. Podrobný popis a diskusi o anestezii naleznete v kapitole Kaucsar T et al. "Příprava a sledování malých zvířat při MRI ledvin."
2. Plyny: O2 nebo stlačený vzduch jako dopravní systém pro odpařený isofluran. Kromě vzduchu pro použití se systémy pulzní oxymetrie pro monitorování okysličení krve je během experimentu na nemocných zvířatech preferován plyn O2.

3. Zařízení pro fyziologické monitorování EKG, teploty a dýchání pro spouštění snímání obrazu: například SAI (Model 1030, SAII, Stony Brook, NY, USA).

2.3 Hardware MRI

Obecné hardwarové požadavky na renální 1H MRI u myší a potkanů ​​jsou popsány v kapitole od Ramose Delgada P et al. "Hardwarové úvahy pro preklinickou magnetickou rezonanci ledvin" (otevřený přístup). Technika popsaná v této kapitole byla přizpůsobena pro 9,4 T MR systém (Biospec 94/20, Bruker Biospin, Ettlingen, Německo), ale doporučení pro adaptaci na jiné síly pole a systémy (např. 4,7 T Varian a 3 T Siemens Skyra human MR tam, kde je to nutné, je uveden skener využívající zápěstní RF cívku (pro příjem signálu) nebo kolenní RF cívku (vysílání-příjem)).

U preklinických systémů MRI lze pro přenos a příjem signálu použít objemové RF cívky pokrývající celá těla myší nebo potkanů. V případě potřeby však lze poměr signálu k šumu (SNR) zvýšit použitím vyhrazených povrchových přijímacích RF cívek (tj. čtyřprvkové povrchové RF cívky srdce myši nebo čtyřprvkové povrchové RF cívky srdce potkana) v kombinaci s lineárně polarizovaným přenosem. -pouze objemové RF cívky.

Není potřeba žádný další speciální nebo přídavný hardware.

2.4 Protokoly MRI

Pro anatomickou MRI ledviny jsou modalitou volby T2-vážené sekvence MRI. Zrychlené zobrazovací techniky jsou dostupné na všech systémech MRI. Na systémech Bruker jsou identifikovány zkratkami „RARE“ nebo „turboRARE“ (pro zlepšení relaxace rychlého získávání). Na Philips a Siemens jsou takovéto sekvence obvykle označeny "FSE" nebo "TSE" (pro rychlé spinové echo nebo turbo spinové echo).

2.5 Nástroje analýzy obrazu

Data MRI lze snadno analyzovat manuální planimetrií nebo výpočtem TKV z měření délky a šířky s různými standardizovanými rovnicemi2 ("tradiční elipsoid", "Mayo elipsoid" a "Metoda středního řezu"). K tomu doporučujeme použít open-source zobrazovací nástroje ImageJ nebo IcY:

1. ImageJ a univerzální nástroj hůlky.

2. IcY.

Pro poskytnutí ex vivo zlatého standardu mohou být objemy ledvin dodatečně měřeny post mortem pomocí metody vytěsňování tekutin.

3 Metody

Renální objemy lze vypočítat několika způsoby, pomocí elipsoidního vzorce nebo metodou voxelového počtu. Pro výpočet elipsoidního vzorce je délka určena na sagitálních skenech. Šířka a tloušťka budou měřeny v hilu na příčných skenech. Šířku lze měřit i na největším příčném průměru. Bude vypočítán objem-hilum i objem-maximum. Měření objemu pomocí elipsoidního vzorce lze snadno provést za méně než 2 minuty. Ve většině klinických studií se k hodnocení objemu ledvin běžně používá elipsoidní metoda. U této metody se předpokládá, že ledvina připomíná elipsoidní strukturu. To vede k systematickému podhodnocování objemu ledvin. Ve skutečnosti ledvina není skutečnou elipsoidní strukturou.

cistanche sold near me

Při metodě počítání voxelů se sečtou objemy všech voxelů na hranici ledviny, čímž se získá skutečný celkový objem ledviny, takže získání nepřesných výsledků je vysoce nepravděpodobné. U metody voxel-count musí být ledvina segmentována ručně. Segmentace lze provést sledováním hranic ledviny na každém řezu. Celkový objem ledviny se pak vypočte součtem všech objemů voxelů ležících v hranicích ledviny. Účinky částečného objemu, ke kterým dochází, pokud voxely obsahují ledvinu i okolní tkáň, by mohly vést k nadhodnocení objemu ledvin, pokud jsou takové voxely zahrnuty do hranic ledviny. Aby se předešlo takovému nadhodnocení, může být segmentační čára nakreslena v polovině délky změny intenzity signálu mezi ledvinou a okolními tkáněmi. Techniky poloautomatické segmentace, jako je oblast pěstování, mohou ušetřit čas. Takové metody však nejsou pro většinu dostupného softwaru skutečně praktické. Sousední tkáně s velmi podobnou intenzitou signálu se stále musí oddělovat ručně. Tuk v ledvinách může narušit segmentaci hranic kvůli artefaktům chemického posunu tuk-voda při použití techniky segmentace s rostoucí oblastí, což vede k podhodnocení celkového objemu. Poloautomatické segmentační techniky jsou také náročné na snímky získané pomocí akcelerovaných T2-vážených sekvencí MRI. Zatímco zrychlené T2-vážené zobrazování poskytuje dobré výsledky, pokud je morfologie orgánůVzhledem k tomu, že kolísání poměru signálu k šumu mezi jednotlivými řezy v důsledku prostorových změn v zesílení šumu vlastní paralelním zobrazovacím technikám, nelze zcela zabránit. Z tohoto důvodu se výběr prahových hodnot a šíření musí provádět individuálně pro každý řez a je zdrojem zaujatosti výzkumníka a experimentální chyby. Novější techniky segmentace, jako je automatická detekce obrysů, mohou být v budoucím softwaru možnostíimplementací.
Výpočet objemu ledvin z koronálních i sagitálních skenů může pomoci odstranit rozdíly způsobené aberacemi v umístění řezu.
Kromě toho existuje zjednodušená technika středních řezů pro MRI. Při této technice se ledvinový objem vypočítá z plochy jednoho snímku středního řezu ledviny vynásobené počtem řezů. Objemy ledvin dobře korelují se stereologií a mají vysokou reprodukovatelnost srovnatelnou s manuální planimetrií. Při výpočtu objemů jednotlivých ledvin jsou však jak technika středního řezu, tak elipsoidní vzorec méně přesné než stereologie a manuální nebo poloautomatická planimetrie. Ačkoli je tato technika výrazně rychlejší než ruční trasování pro výpočet objemu ledvin, je pomalejší než standardní elipsoidní metoda. Odhady objemu jsou založeny na multiplikátoru spojeném s hypotézou, že tvar ledviny je elipsoidní.
Všechny tyto přístupy spoléhají na geometrické předpoklady, což nemusí být pravda.
1. Načtěte 2D multislice multi-echo sekvenci (MSME). (preferováno viz poznámka 1)
2. Nastavte nejkratší možnou dobu ozvěny (TE) a rozestup ozvěny (ΔTE) za podmínky, že tuk a voda jsou ve fázi (viz poznámka 2). Poslední TE by se měla blížit největšímu očekávanému T2 (*) v ledvině násobeném 1,5 (viz poznámka 3). Cílem je získat alespoň pět echo snímků. Zvažte zvýšení šířky pásma akvizice a použití polovičního Fourierova zrychlení ke zkrácení prvního TE a ΔTE (viz poznámka 4).
3. Zvolte nejkratší možnou dobu opakování (TR) pro dobrou účinnost signálu od šumu za čas (SNR/t). TR bude omezeno délkou echo vlaku a počtem řezů, které získáte.
4. Upravte úhel převrácení (FA) na TR a T1, abyste dosáhli co nejlepšího SNR. Jako dobrou výchozí hodnotu použijte Ernstův úhel E=arccos (exp (-TR/T1)). Pak vyzkoušejte pár menších a větších FA a experimentálně určete optimální FA porovnáním naměřených SNR.

5. Nastavte vysokou akviziční šířku pásma (BW) pro zkrácení ΔTE a zároveň sledujte SNR, který klesá s druhou odmocninou BW. Nízké SNR lze vyvážit průměrováním (viz poznámka 5).

6. Povolte nasycení tukem. Na systémech s ultravysokým polem to funguje dobře, aby se zabránilo tukovým signálům překrývajícím ledviny kvůli chemickým posunům. Při nižších intenzitách pole může fungovat méně efektivně.

7. Aktivujte dýchací spoušť (na krok fáze nebo na řez). To je nezbytné pro snížení pohybových artefaktů (viz také Poznámka 6) a snížení rozmazání pohybu a nežádoucích změn intenzit mezi snímky pořízenými různými TE.
8. Zvolte jako směr fázového kódování směr LR a přizpůsobte geometrii tak, aby FOV v tomto směru zahrnovalo celé zvíře (cca 40 mm).
9. Použijte frekvenční kódování ve směru hlava-noha (rostrálně-kaudální), abyste se vyhnuli vážnému aliasingu. Upravte FOV podle svých potřeb a mějte na paměti, že v tomto směru může být FOV menší než u zvířete a menší FOV umožňuje menší akviziční matici a zase kratší rozestup ozvěny.
10. Použijte vhodnou tloušťku řezu, obvykle kolem 1,0 mm.
11. Použijte vysoké rozlišení v rovině, které umožňuje SNR, obvykle mezi 100 a 200 μm. Vyplnění nuly ve směru kódování fáze může být užitečné pro urychlení akvizice. K dalšímu zkrácení prvního TE lze použít poloviční Fourierovu ve směru čtení (asymetrické echo), pokud je T2* (<5 ms) can occur. Reducing the excitation pulse length to below 1 ms would then also help to shorten TE.
12. A spin echo sequence (MSME) with an echo time of >20 ms je velmi citlivých na nestabilitu vašeho systému. Pokud systém z nějakého důvodu není stabilní, lze to často pozorovat přímo na časovém signálu.
13. Příklady specifických sad parametrů viz Poznámky 9–13.


Mohlo by se Vám také líbit