nlTaal
Huis / Kennis / Inhoud

Kennis

Beoordeling van het niervolume met MRI: experimenteel protocol deel 1

Mar 28, 2023

Abstract

Nierlengte en -volume zijn belangrijke parameters bij de klinische beoordeling van patiënten met diabetes mellitus, niertransplantaties of nierarteriestenose. Niergrootte wordt in de primaire diagnostiek gebruikt om onderscheid te maken tussen acute (nogal gezwollen nieren) en chronische (een vrij kleine nier) pathofysiologie.Totaal niervolumeis ook een gevestigde biomarker in studies voor de behandeling van autosomaal dominante polycysteuze nierziekte (ADPKD). Er zijn verschillende factoren die de niergrootte beïnvloeden en er is nog steeds discussie over de waarde van de gemeten niergrootte in termen van nierfunctie of cardiovasculair risico. Het niervolume wordt meestal berekend door de drie assen van de nier te meten, ervan uitgaande dat het orgaan op een ellipsoïde lijkt. Standaard worden de longitudinale en transversale diameters van de nier gemeten. In diermodellen zijn nierlengte en -volume1 ook belangrijke parameters bij de beoordeling van orgaanafstoting na transplantatie en de bepaling van nierfalen als gevolg van nierarteriestenose, recidiverende urineweginfecties of diabetes mellitus. In het algemeen is het totale niervolume (TKV) een waardevolle parameter voor het voorspellen van de prognose en het volgen van ziekteprogressie in diermodellen van menselijke ziekten zoals polycystische nierziekte (PKD) of acuut nierletsel (AKI) en chronische nierziekte (CKD).

Dit hoofdstuk is gebaseerd op het werk van COST Action PARENCHIMA, een door de gemeenschap aangestuurd netwerk dat wordt gefinancierd door het programma European Cooperation in Science and Technology (COST) van de Europese Unie, dat tot doel heeft de reproduceerbaarheid en standaardisatie van nier-MRI-biomarkers te verbeteren. Dit analyseprotocol wordt aangevuld met twee afzonderlijke hoofdstukken die het basisconcept en de experimentele procedure beschrijven.
TrefwoordenMagnetische resonantiebeeldvorming (MRI), Nier, Muizen, Ratten, T2, T1, Volume

1. Inleiding

Niergrootte wordt gebruikt in de primaire diagnostiek om onderscheid te maken tussen acute (nogal gezwollen nieren) en chronische (eerder een kleine nier) pathofysiologie. Nierlengte en -volume zijn belangrijke parameters bij de klinische beoordeling van patiënten met diabetes mellitus, niertransplantaties of nierarteriestenose. Het totale niervolume (TKV) is ook gekwalificeerd als biomarker in studies voor de behandeling van autosomaal dominante polycysteuze nierziekte (ADPKD). Volgens de niet-bindende aanbevelingen van de FDA kan deze biomarker door medicijnontwikkelaars worden gebruikt voor de gekwalificeerde gebruikscontext bij het indienen van aanvragen voor nieuwe geneesmiddelen voor onderzoek, aanvragen voor nieuwe geneesmiddelen en vergunningsaanvragen voor biologische geneesmiddelen. Er zijn veel factoren die de grootte en het volume van de nier bepalen.

Onderzoek naar het gebruik van stamcellen en een Chinees kruidengeneesmiddel voor de behandeling van nierziekten heeft de laatste jaren veel aandacht gekregen. Het belangrijkste mechanisme van de twee therapieën is het bevorderen van het herstel van beschadigde nierweefsels enbeschermen de overige nierfuncties. 

De Chinese kruidenremedie cistanche wordt al sinds de oudheid in de traditionele Chinese geneeskunde gebruikt om verschillende chronische nierziekten te behandelen. Het is gemeld dat cistanche het potentieel heeft om ontstekingen te verminderen,nierfibrose verminderenen bevordert de synthese van extracellulaire matrixcomponenten. Het is gebleken dat deze effecten te danken zijn aan de bioactieve componenten, waaronder veel fenolische stoffen, triterpenoïden en coumarines.

Aan de andere kant heeft stamceltechnologie voor een revolutie in de medische praktijk gezorgd. Onderzoek heeft aangetoond dat stamcellen kunnen differentiëren in verschillende soorten niercellen en therapeutische activiteiten kunnen uitvoeren, waaronder het beschermen van de resterende functionele nierweefsels, het vertragen van weefselfibrose en het herstellen van beschadigd nierweefsel.

cistanche portugal

Klik op Cistanche Tubulosa-supplement

Vraag voor meer:

david.deng@wecistanche.com WhatsApp:86 13632399501

Uiteindelijk zou de combinatie van traditionele Chinese geneeskunde met moderne wetenschap de sleutel kunnen zijn tot de behandeling van verschillende nierziekten. Deze strategie is geleidelijk geaccepteerd door de medische gemeenschap en studies hebben al aangetoond dat de gecombineerde therapie van cistanche en stamcelbehandeling het sterftecijfer van nierziekten aanzienlijk kan verminderen.

Kortom, het gebruik vancistancheen stamcelbehandeling bij de behandeling van nierziekten heeft een groot potentieel en vereist verder onderzoek. De gecombineerde therapie van de twee behandelingen zou een verbeterde behandelingsoptie kunnen bieden voor mensen met nieraandoeningen.

Bij patiënten is het niervolume waarschijnlijk een van de belangrijkste voorspellende parameters voor nierfunctieverlies. Daarom wordt een bepaling van de niergrootte aanbevolen voor risicopatiënten. Bijvoorbeeld ADPKD patiënten<30 years with a combined renal volume >1500 ml en een geschatte glomerulaire filtratiesnelheid (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].

Ook worden therapeutische beslissingen vaak gebaseerd op de grootte van de nier, en bijvoorbeeld routinematig beoordeeld bij de follow-up van patiënten met nierstenose of voor de beoordeling van niertransplantatiekandidaten [4, 5]. Daarom is het belangrijk om een ​​meetmethode te gebruiken die nauwkeurige en nauwkeurige resultaten in vivo oplevert.

cistanche in urdu

In diermodellen zijn nierlengte en -volume ook belangrijke parameters bij de beoordeling van orgaanafstoting na transplantatie en de bepaling van nierfalen als gevolg van nierarteriestenose, terugkerende urineweginfecties of diabetes mellitus. In het algemeen is het totale niervolume (TKV) een waardevolle parameter voor het voorspellen van de prognose en het volgen van ziekteprogressie in modellen van polycystische nierziekte (PKD). Toch bestaat er tot nu toe geen gouden standaard voor niervolumetrie in vivo.

Het niervolume wordt meestal berekend door de drie assen van de nier te meten, ervan uitgaande dat het orgaan op een ellipsoïde lijkt. Standaard worden de longitudinale en transversale diameters van de nier gemeten. Het niervolume wordt berekend volgens de volgende benaderingsformule (bij mensen komen deze niervolumegegevens goed overeen met de lichaamslengte en leeftijd) (zie afb. 1):

volume {{0}} lengte × breedte × gemiddelde diepte × 0,5.

Conventionele anatomische MRI biedt gemakkelijke toegang tot hoogwaardige beeldgegevens. Het niervolume wordt betrouwbaar gereproduceerd en metingen kunnen worden uitgevoerd met minimale afwijking en lage inter- en intraoperatorvariabiliteit [6]. Bij de voxel-telmethode wordt de nauwkeurige berekening vergemakkelijkt door de verwerving van meerdere opeenvolgende beelden die de nier doorsnijden. Na identificatie van de orgaangrenzen levert de som van alle voxelvolumes die binnen de orgaangrenzen liggen het totale niervolume op. Hoewel een dergelijke aanpak zeer nauwkeurig is, is het ook tijdrovend. Om TKV-metingen over te brengen naar de dagelijkse praktijk, zijn beeldvormingstechnieken en -protocollen vereist die overal beschikbaar zijn, eenvoudig in gebruik en snel. Verder zijn methoden nodig voor de interpretatie van resultaten die haalbaar en gemakkelijk toe te passen zijn. Hiervoor zijn open-source beeldanalysetools beschikbaar die een snelle en gemakkelijke bepaling van TKV mogelijk maken.

desert cistanche benefits

Voor anatomische MRI van de nier is T2-gewogen MRI-sequenties de voorkeursmodaliteit. Ze zorgen voor een uitstekend contrast tussen verschillende weefsels en de verschillende compartimenten van de nier zelf. Standaard spin-echo T2-gewogen beeldvormingssequenties zijn tijdrovend vanwege de lange herhalingstijden TR. Ze bieden echter nog steeds de beste beeldkwaliteit op het gebied van reproduceerbaarheid en interslice-variabiliteit. Bovendien kunnen dergelijke reeksen gemakkelijk worden gewijzigd

om multi-echo-beeldvorming uit te voeren, resulterend in een reeks afbeeldingen met verschillende wegingen die zelfs kunnen worden gebruikt om T2-kaarten te berekenen. In deze tutorial demonstreren we de toepasbaarheid van een 2D T2 gewogen multi-echo MRI voor nauwkeurige bepaling van het niervolume en vergelijken we verschillende gestandaardiseerde TKV-meettechnieken met behulp van MRI-scanners die zijn ontwikkeld voor klinische routinematige beeldvorming of die zijn bedoeld voor (preklinische) beeldvorming van kleine dieren.
Dit hoofdstuk maakt deel uit van het boek Pohlmann A, Niendorf T (eds) (2020) Preclinical MRI of the Kidney—Methods and Protocols. Springer, New York.

2 materialen

2.1 Dieren

Deze experimentele protocollen zijn op maat gemaakt voor muizen (C57BL/6J) met een lichaamsgewicht van 20-30 g. Advies voor aanpassing aan ratten (Wistar, Sprague-Dawley of Lewis) wordt waar nodig gegeven in rubriek 4.

cistanche tablets benefits

2.2 Laboratoriumapparatuur

1. Anesthesie: voor standaardexperimenten biedt isofluraan-inhalatie (CP-Pharma, Baxter) robuuste anesthesie gedurende maximaal 2 uur met relatief weinig bijwerkingen op de nierfysiologie. Voor een gedetailleerde beschrijving en bespreking van de anesthesie verwijzen wij u naar het hoofdstuk van Kaucsar T et al. "Voorbereiding en monitoring van kleine dieren in nier-MRI."
2. Gassen: O2 of perslucht, als afgiftesysteem voor verdampt isofluraan. Naast lucht voor gebruik met pulsoximetriesystemen voor het bewaken van de bloedoxygenatie, heeft O2-gas de voorkeur tijdens het experiment op zieke dieren.

3. Apparaten voor fysiologische monitoring ECG, temperatuur en ademhaling, om de beeldacquisitie te triggeren: bijvoorbeeld SAI (Model 1030, SAII, Stony Brook, NY, VS).

2.3 MRI-hardware

De algemene hardwarevereisten voor renale 1H MRI bij muizen en ratten worden beschreven in het hoofdstuk van Ramos Delgado P et al. "Hardware-overwegingen voor preklinische magnetische resonantie van de nier" (open toegang). De in dit hoofdstuk beschreven techniek is op maat gemaakt voor een 9,4 T MR-systeem (Biospec 94/20, Bruker Biospin, Ettlingen, Duitsland) maar advies voor aanpassing aan andere veldsterktes en systemen (bijv. 4,7 T Varian en 3 T Siemens Skyra menselijke MR scanner met behulp van een pols-RF-spoel (voor signaalontvangst) of knie-RF-spoel (zenden-ontvangen)) wordt waar nodig gegeven.

Met preklinische MRI-systemen kunnen volume-RF-spoelen worden gebruikt die het hele lichaam van muizen of ratten bedekken voor signaaloverdracht en -ontvangst. Indien nodig kan de signaal-ruisverhouding (SNR) echter worden verhoogd door gebruik te maken van speciale oppervlakteontvangst-RF-spoelen (d.w.z. muishart-oppervlak-RF-spoel met vier elementen of rathart-oppervlak-RF-spoel met vier elementen) in combinatie met lineair gepolariseerde zendspoelen. -alleen volume RF-spoelen.

Er is geen andere speciale of aanvullende hardware vereist.

2.4 MRI-protocollen

Voor anatomische MRI van de nier zijn T2-gewogen MRI-sequenties de modaliteit bij uitstek. Versnelde beeldvormende technieken zijn beschikbaar op alle MRI-systemen. Op Bruker-systemen worden ze aangeduid met de afkortingen "RARE" of "turboRARE" (voor versnelde verwervingsrelaxatie verbeterd). Op Philips en Siemens worden dergelijke reeksen meestal aangeduid met "FSE" of "TSE" (voor snelle spin-echo of turbo-spin-echo).

2.5 Hulpmiddelen voor beeldanalyse

MRI-gegevens kunnen eenvoudig worden geanalyseerd door handmatige planimetrie of door TKV te berekenen uit lengte- en breedtemetingen met verschillende gestandaardiseerde vergelijkingen2 (de "traditionele ellipsoïde", de "Mayo-ellipsoïde" en de "mid-slice-methode"). Hiervoor raden we aan om de open-source beeldvormingstools ImageJ of IcY te gebruiken:

1. ImageJan en de Versatile Wand Tool.

2. IJS.

Voor het leveren van de ex vivo gouden standaard kunnen niervolumes aanvullend post-mortem worden gemeten met behulp van de vloeistofverplaatsingsmethode.

3 methoden

Niervolumes kunnen op verschillende manieren worden berekend, met behulp van de ellipsoïdeformule of de voxel-telmethode. Voor de berekening van de ellipsoïde formule wordt de lengte bepaald op de sagittale scans. De breedte en dikte worden gemeten bij de hilum op de transversale scans. De breedte kan ook worden gemeten bij de grootste dwarsdiameter. Zowel volume-hilum als volume-maximum worden berekend. Volumemetingen met behulp van de ellipsoïde formule kunnen eenvoudig in minder dan 2 minuten worden gedaan. In de meeste klinische onderzoeken wordt de ellipsoïdemethode gewoonlijk toegepast voor het bepalen van het niervolume. Bij deze methode wordt aangenomen dat de nier lijkt op een ellipsoïde structuur. Dit leidt tot een systematische onderschatting van het niervolume. De nier is geen echte ellipsoïde structuur.

cistanche sold near me

Met de voxel-telmethode worden de volumes van alle voxels binnen de grens van de nier opgeteld, waardoor het werkelijke totale volume van de nier wordt verkregen, zodat het zeer onwaarschijnlijk is dat er onnauwkeurige resultaten worden verkregen. Voor de voxel-telmethode moet de nier handmatig worden gesegmenteerd. Segmentaties kunnen worden uitgevoerd door de grenzen van de nier op elk plakje te volgen. Het totale niervolume wordt dan berekend door optelling van alle voxelvolumes die binnen de grenzen van de nier liggen. Gedeeltelijke volume-effecten, die optreden als voxels zowel nier als omliggend weefsel bevatten, kunnen leiden tot een overschatting van het niervolume als dergelijke voxels binnen de grenzen van de nier vallen. Om een ​​dergelijke overschatting te voorkomen, kan de segmentatielijn halverwege de verandering in signaalintensiteit tussen de nier en omliggende weefsels worden getrokken. Halfautomatische segmentatietechnieken, zoals regioteelt, kunnen tijd besparen. Dergelijke methoden zijn echter niet praktisch in gebruik voor de meeste beschikbare software. Naburige weefsels met zeer vergelijkbare signaalintensiteit moeten nog steeds handmatig worden gescheiden. Vet in de nieren kan de segmentatie van de grenzen verstoren als gevolg van vet-water chemische verschuivingsartefacten bij gebruik van de regio-groeiende segmentatietechniek, wat leidt tot een onderschatting van het totale volume. Halfautomatische segmentatietechnieken zijn ook een uitdaging om uit te voeren op beelden die zijn verkregen met versnelde T2-gewogen MRI-sequenties. Terwijl versnelde T{6}}gewogen beeldvorming goede resultaten oplevert als orgaanmorfologie dat wel isbeschouwd, kunnen fluctuaties in de signaal-ruisverhouding tussen de afzonderlijke plakken als gevolg van ruimtelijke veranderingen in de ruisversterking die inherent zijn aan parallelle beeldvormingstechnieken niet volledig worden voorkomen. Om deze reden moet de selectie van drempelwaarden en verspreiding voor elk segment afzonderlijk worden gedaan en is dit een bron van vooringenomenheid van de onderzoeker en experimentele fouten. Nieuwere segmentatietechnieken, zoals automatische contourdetectie, kunnen een optie zijn in toekomstige softwareimplementaties.
Het berekenen van het niervolume op basis van zowel coronale als sagittale scans kan helpen om verschillen als gevolg van afwijkingen in de positionering van de coupes te elimineren.
Verder is er een vereenvoudigde Mid-Slice-techniek voor MRI. Bij deze techniek wordt het niervolume berekend uit de oppervlakte van een enkel middelste plakbeeld van de nier vermenigvuldigd met het aantal plakjes. De niervolumes correleren goed met stereologie en hebben een hoge reproduceerbaarheid die vergelijkbaar is met handmatige planimetrie. Bij het berekenen van afzonderlijke niervolumes zijn zowel de mid-slicetechniek als de ellipsoïdeformule echter minder nauwkeurig dan stereologie en handmatige of halfautomatische planimetrie. Hoewel deze techniek aanzienlijk sneller is dan handmatig traceren voor het berekenen van het niervolume, is deze techniek langzamer dan de standaard ellipsoïdemethode. Volumeschattingen zijn gebaseerd op een vermenigvuldiger gekoppeld aan de hypothese dat de vorm van de nier ellipsvormig is.
Al deze benaderingen zijn gebaseerd op geometrische aannames, die misschien niet waar zijn.
1. Laad de 2D multislice multi-echo sequentie (MSME). (bij voorkeur zie opmerking 1)
2. Stel de kortst mogelijke echotijd (TE) en echoafstand (ΔTE) in, op voorwaarde dat vet en water in fase zijn (zie opmerking 2). De laatste TE moet dicht bij de grootste verwachte T2 (*) in de nier liggen, vermenigvuldigd met 1,5 (zie opmerking 3). Het doel is om minimaal vijf echobeelden te verkrijgen. Overweeg om de acquisitiebandbreedte te vergroten en een halve Fourier-versnelling te gebruiken om de eerste TE en ΔTE te verkorten (zie opmerking 4).
3. Kies de kortst mogelijke herhalingstijd (TR) voor een goede signaal-ruis-per-tijd (SNR/t) efficiëntie. TR wordt beperkt door de lengte van de echotrein en het aantal plakken dat u verkrijgt.
4. Pas de draaihoek (FA) aan de TR en T1 aan om de best mogelijke SNR te bereiken. Gebruik de Ernst-hoek E=arccos (exp (-TR/T1)) als een goede startwaarde. Probeer vervolgens een paar kleinere en grotere FA's en bepaal experimenteel de optimale FA door de gemeten SNR's te vergelijken.

5. Stel een hoge acquisitiebandbreedte (BW) in om ΔTE te verkorten, terwijl u de SNR in de gaten houdt, die afneemt met de vierkantswortel van BW. Lage SNR kan worden gecompenseerd door middeling (zie opmerking 5).

6. Vetverzadiging inschakelen. Op ultrahoge veldsystemen werkt dit goed om te voorkomen dat vetsignalen de nier bedekken als gevolg van chemische verschuivingen. Bij lagere veldsterktes werkt het mogelijk minder efficiënt.

7. Schakel de ademhalingstrigger in (per fasestap of segment). Dit is essentieel om bewegingsartefacten te verminderen (zie ook opmerking 6) en om bewegingsonscherpte en ongewenste intensiteitsvariaties tussen de beelden die met verschillende TE's zijn verkregen, te verminderen.
8. Kies als fasecoderingsrichting de LR-richting en pas de geometrie zo aan dat het gezichtsveld in deze richting het hele dier omvat (ca. 40 mm).
9. Gebruik frequentiecodering in de richting hoofd-voeten (rostraal-caudaal) om ernstige aliasing te voorkomen. Pas de FOV aan uw behoeften aan, rekening houdend met het feit dat in deze richting de FOV kleiner kan zijn dan het dier en een kleinere FOV maakt een kleinere verwervingsmatrix mogelijk, en op zijn beurt een kortere echo-afstand.
10. Gebruik een geschikte plakdikte, doorgaans rond de 1,0 mm.
11. Gebruik de hoge resolutie in het vlak die de SNR toestaat, typisch tussen 100 en 200 μm. Nulvulling in fasecoderingsrichting kan nuttig zijn om acquisitie te versnellen. Men kan halve Fourier in leesrichting gebruiken (asymmetrische echo) om de eerste TE verder te verkorten, indien zeer korte 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 is erg gevoelig voor de instabiliteit van uw systeem. Als het systeem om wat voor reden dan ook niet stabiel is, is dit vaak direct op het tijdsein waar te nemen.
13. Zie Opmerkingen 9–13 voor voorbeelden van specifieke parametersets.


Misschien vind je dit ook leuk