Difuusiomallien vertailu Wilmsin kasvaimissa ja normaalissa kontralateraalisessa munuaiskudoksessa

Ottaa yhteyttä:tina.xiang@wecistanche.com

Abstrakti

TavoiteDiffusion-Weighted Imagingista (DWI) johdettu ADC (Näennäinen diffuusiokerroin) on osoittautunut lupaaviksi ei-invasiivisena kvantitatiivisena kuvantamisen biomarkkerinaWilmsin kasvaimet. Kuitenkin monia ei-Gaussin malleja voitaisiin soveltaa DWI: hen. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli vertailla neljän soveltuvuuttadiffuusiomallit (monoeksponentiaalinen, IVIM [Intravoxel Incoherent Motion], venytetty eksponentiaalinen ja kurtoosi) Wilmsin kasvaimissa ja vahingoittumattomissa kontralateraalisissamunuaiset.

Materiaalit ja menetelmät DWI-tiedot tarkasteltiin takautuvasti (110 Wilmsin kasvainta ja 75 normaalia munuaisaineistoa). Kunkin mallin sopivuus mitattiin vokselikohtaisesti käyttämällä Akaike Information Criteriaa (AIC). Keskimääräinen AIC laskettiin kullekin kasvaintilavuudelle (tai vastakkaiselle normaalille munuaiskudokselle). Yksisuuntaiset ANOVA:t Greenhouse-Geisser-korjauksella ja post hoc -testit Bonferroni-korjauksella arvioivat merkittäviä eroja AIC-arvojen välillä; pienin AIC, joka ilmaisee optimaalisen mallin.

TuloksetIVIM ja venytetty eksponentiaali sopivat parhaiten Wilmsin tuumorin DWI-tietoihin. IVIM sopi parhaiten normaaleille munuaistiedoille. Mono eksponentiaalinen oli vähiten sopiva sovitusmenetelmä sekä Wilmsin kasvaimille että normaaleille munuaistiedoille.

KeskusteluDiffuusiopainotettu signaali sisäänWilmsin kasvaimetja normaalimunuaiskudostaei osoita monoeksponentiaalista vaimenemista ja sitä kuvaavat paremmin ei-Gaussin diffuusiomallit.

AvainsanatWilmsin kasvain. Munuaiset. Diffuusio

Saat lisätietoja napsauttamalla tätä

Johdanto

Wilmsin kasvain on yleisin lasten munuaiskasvain [1], ja Euroopassa potilaita hoidetaan kemoterapialla ennen leikkausta kasvaimen koon pienentämiseksi [2]. Täydellisen tai osittaisen nefrektomian jälkeen histologinen analyysi luokittelee kasvaimen alatyypiksi vallitsevan solutyypin mukaan [3]. Potilaille tehdään usein useita MRI-skannauksia hoitovasteen seuraamiseksi, ja diffuusiopainotettua kuvantamista (DWI) hankitaan usein.

Näennäinen diffuusiokerroin (ADC) voidaan johtaa DWI:stä soveltamalla monoeksponentiaalista sovitusta (Eq.1) diffuusiotietoihin.

(1)S(b)= Se-b.ADC

missä S(b) on signaali tietyllä b-arvolla ja S. on signaali ilman diffuusiopainotusta.

ADC on osoittanut suurta lupausta kvantitatiivisena kuvantamistyökaluna Wilmsin kasvaimessa. Esimerkiksi ADC:tä on käytetty erottamaan hyvänlaatuiset kasvaimet pahanlaatuisista kasvaimista (tämän osajoukko

kohortti on Wilmsin kasvaimia)[4], erottaa neuroblastooma Wilmsin kasvaimesta[5], tarkkaile kemoterapiavastetta [6, 7], tunnistaa histologiset alatyypit [7] ja auttaa tunnistamaan nekroottisen Wilmsin kasvainkudoksen [8].

Vaikka ADC on hyödyllinen parametri, on olemassa muita ei-Gaussisia malleja (VIM[9][ntravoxel Incoherent Motion], venytetty eksponentiaalinen [10] ja kurtosis [11]), joita voidaan soveltaa DWI-dataan tuottamaan laaja valikoima diffuusiometriikka. IVIM(Eq.2) on bi-eksponentiaalinen malli, joka ei ainoastaan ​​kuvaa veden liikettä verisuonten ulkopuolisessa tilassa, vaan myös satunnaisesti orientoidussa mikrokapillaariverkossa. Se tuottaa parametrit D (diffuusiokerroin, joka ei vaikuta nopeasti virtaavan veden vaikutuksesta kapillaariverkostoon, jota kutsutaan hitaaksi diffuusioksi), D* (diffuusiokerroin, joka johtuu veden satunnaisesta liikkeestä veressä kapillaariverkko - nopea diffuusio) ja f (nopeasti virtaavaan komponenttiin liittyvä tilavuusosuus). (2)S(b)= So[(1-f)e(-bD plus fel-b(D plus D')

Venytetty eksponentiaalinen malli (yhtälö 3) kuvaa diffuusion heterogeenisyyttä yhden vokselin sisällä, kuvaamalla poikkeamaa monoeksponentiaalisesta vaimenemisesta. Se tuottaa parametrit DDC (hajautunut diffuusiokerroin) ja a (venytysparametri kuvaamaan poikkeamaa homogeenisesta diffuusiota).

(3)S(b)= S,e(-(b.DDC)")

Kurtoosimalli (Eq.4) kuvaa poikkeamaa vesimolekyylien siirtymästä Gaussin jakauman jälkeen ja tuottaa parametrit D (diffuusiokerroin korjattuna ei-Gaussin siirtymälle) ja K (kurtoosi).

(4)S(b)= Soe-bD plus b2D,?K/6

Näillä malleilla on potentiaalia tarjota lisätietoa kudosten mikrorakenteesta. Lisäksi niiden on osoitettu antavan parempia kuvauksia diffuusiotiedoista verrattuna monoeksponentiaaliseen malliin peräsuolen syövän [12], eturauhassyövän luumetastaasien [13], munasarjasyövän [14] ja terveen munuaiskudoksen [15] osalta. Näiden mallien soveltamisesta Wilmsin kasvaimeen on kuitenkin tehty rajallista tutkimusta, kun ne voivat olla hyödyllisiä kasvainkudoksen erittäin heterogeenisen soluympäristön vuoksi. Lisäksi oletetaan, että korkean perfuusiotason vuoksimunuaisetja koska IVIM on suunniteltu ottamaan huomioon diffuusiosignaalin perfuusioon liittyvä komponentti, tämä malli voi tarjota erinomaisen sovituksen tähän DWI-dataan [16].

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, tarjoavatko nämä mallit (VIM, venytetty eksponentiaalinen ja kurtoosi) parempia sovituksia diffuusiopainotettuun signaaliin verrattuna monoeksponentiaaliseen malliin Wilmsin kasvaimissa ja kontralateraalisessa normaalissa.munuainen. Sopivuuden hyvyys laskettiin käyttämällä Akaike Information Criterion (AIC) -kriteeriä[17], joka rankaisee malleja, jotka sisältävät enemmän vapaita parametreja kuin mitä raakadata tukee. Lisäksi toissijaisena tavoitteena Wilmsin kasvaimet erotettiin histologisen alatyypin mukaan sen määrittämiseksi, suosivatko tietyt mallit tiettyjä alatyyppejä.

Materiaalit ja menetelmät Tutkimuspopulaatio

Instituutiollinen eettinen hyväksyntä myönnettiin ja suostumustarpeesta luovuttiin tälle yhden keskuksen tutkimukselle. Laitosemme radiologian kuvantamisjärjestelmän 10-vuoden retrospektiivinen katsaus (huhtikuu 2007-maaliskuu 2017) tehtiin kaikille vatsan MRI-tiedoille lapsille, joilla on todistettu histologinen diagnoosiWilmsin kasvain. Sisällyttämiskriteerit olivat ne, joilla oli useita b-arvoisia DWI-tietoja (mukaan lukien maksimi b-arvo 1000 s/mm2) ja kasvainkoko, joka kattoi vähintään 2 aksiaalista viipaletta DWI:llä. Myös äärimmäisiä liikeartefakteja sisältävät DWI:t poistettiin. MRI-tiedot kerättiin Wilmsin kasvainpotilailta sekä ennen kemoterapiaa että sen jälkeen. Histologiset alatyypit varmistettiin leikkauksen jälkeen osalle kasvaimia. Normaalien munuaistietojen saamiseksi käytettiin vastapuolista, vahingoittumatonta munuaista, paitsi potilailla, joilla oli molemminpuolinen sairaus.

MRI

Kaikki kuvantaminen suoritettiin 1,5 T Siemens Magnetom Avanto skannerilla, joka oli varustettu 40 mT/m gradienteilla. Potilaan koosta riippuen käytettiin yhtä tai kahta kehon matriisikäämiä täyden peiton saamiseksi (6 elementtisuunnittelu, Siemens). Potilaat olivat joko hereillä tai nukutettuja ikänsä mukaan.

Kaikilta potilailta saatiin moninkertainen b-arvo DWI, ja se hankittiin vapaan hengityksen aikana. DWI-protokolla oli seuraava: 7 tai 8b arvot 3 ortogonaalisuunnassa (0, 50, 100 250 500 750 1000 s/mm² tai 0,50 100 150 200 250 500 200 250 500 s / 100 mm²s TR/TE: 2800 ms/89 ms, näkökenttä: 350 × 350 mm, vokselin koko: 1,4 × 1,4 × 6 mm, viipaleiden lukumäärä: 19, matriisin koko: 128 × 96 × 19. Yhdeksän keskiarvoa hankittiin kutakin arvoa ja jälkikuvia (keskimäärin yli 3 suunnasta) käytettiin analysointiin. Standardikliiniset sekvenssit hankittiin myös yhdessä, mukaan lukien rasva-suppressoitu T w ennen ja jälkeen gadoliniumpohjaisen varjoaineen antamisen; kliinisen kuvantamissekvenssien täydelliset tiedot löytyy osoitteesta [18].

Jälkikäsittelyä

Diffuusiotiedot käsiteltiin käyttämällä Matlabissa suunniteltuja jäljityskuvia ja sisäisiä mallisovitusrutiineja (versio 2019a, MathWorks Inc., Natick, MA, USA) vokselikohtaisesti käyttämällä neljää erilaista diffuusiomallia: monoeksponentiaalinen (Eq. 1), IVIM (yhtälö 2), venytetty eksponentiaalinen (yhtälö 3) ja kurtosis (yhtälö 4).

Kussakin tapauksessa S määritettiin signaaliksi kohdassa b{{{10}}}}, ja monoeksponentiaalisessa mallissa In(S/S.):n lineaarinen sovitus kaikkia b-arvoja vastaan ​​oli suoritettu. Ei-gaussisille malleille sovitus suoritettiin käyttämällä Levenberg-Mar-quart epälineaarista pienimmän neliösumman algoritmia (käyttäen Matlabin lsq-curve-fit-funktiota) kaikille b-arvoille (paitsi IVIM-mallia). IVIM-mallissa laskettiin ensinnäkin In(S/S.):n lineaarinen sovitus b:tä vastaan ​​korkeilla b-arvoilla (200-1000 s/mm2) D:n arvon määrittämiseksi. Tämän jälkeen D* ja f sovittiin samanaikaisesti (kiinteän D:n kanssa). D:llä ei ollut rajoituksia ylärajoilla, ja f oli rajoitettu väliin 0 ja 1. Venytetyssä eksponentiaalisessa mallissa DDC:llä ei ollut ylärajaehtoja, ja se oli rajoitettu välillä 0 ja 1. Kurtoosissa ylärajat eivät rajoita Dk:ta eikä K:tä, ja K:n alaraja oli 0.

Kiinnostavat alueet (ROI)

ROI:t luotiin Mango Softwarella (Research Imaging Institute, UTHSCSA). ROI:t piirrettiin b{{0}}-kuviin koko kasvaintilavuuden ympäriltä. Lasten radiologiaan (MV3) erikoistunut radiologi muokkasi ja varmisti. vuoden lastenradiologia). Normaali munuaiskudos määritettiin myös b0-kuvissa käyttämällä kontralateraalista munuaista (lukuun ottamatta niitä, joilla oli molemminpuolinen sairaus) koko munuaistilavuuden ympärillä, ja alueet, joilla on korkea virtaus, kuten alueet, jotka ympäröivät munuaislantiota, jätettiin pois; esimerkki voidaan nähdä kuvassa 1. Kaikki mallien vertailuja koskevat analyysit rajoittuivat näihin ROI:ihin.

Mallin vertailuanalyysi

AIC:tä käytettiin vertaamaan neljää mallia (monoeksponentiaalinen, IVIM, venytetty eksponentiaalinen ja kurtoosi). Jokaiselle kasvaimen ROI:lle ja normaalille munuaisen ROI:lle. AIC laskettiin mallikohtaisesti. Keskimääräinen AIC laskettiin koko ROI-tilavuudesta mallia kohden. Kunkin mallin keskimääräisiä AIC-arvoja verrattiin sitten käyttämällä yksisuuntaista toistettujen mittausten ANOVAa ja Greenhouse-Geis-ser-korjausta epätasaisen varianssin huomioon ottamiseksi, ja post hoc -testit suoritettiin käyttämällä Bonferroni-korjausta. Merkittävä ero määriteltiin p<0.05.anovas were="" calculated="" for="" the="" entire="" wilms'tumour="" and="" normal="" kidney="" populations,="" as="" well="" as="" within="" different="" subgroups="" (pre-chemotherapy,="" post-chemotherapy,="" and="" different="" b="" value="" acquisitions="" [7="" and="" 8="" b="" value="" ranges]).="" additionally,="" models="" were="" compared="" between="" wilms'tumour="" histological="" subtypes="" to="" determine="" whether="" a="" certain="" subtype="" favoured="" a="" particular="" model.="" the="" post-chemotherapy="" data="" were="" used="" for="" this="" comparison="" as="" it="" was="" the="" nearest="" time="" point="" to="">

Tulokset

Tutkimuspopulaatio

Yhteensä 110 Wilmsin kasvainta sisällytettiin diffuusiomallin vertailuanalyysiin; joka koostui 49 kemoterapiaa edeltävästä ja 61 kemoterapian jälkeisestä kasvaimesta (38 kemoterapiaa edeltäneistä kasvaimista sisältyi 61 kemoterapian jälkeiseen kohorttiin). Vuokaavio, jossa on yksityiskohtaiset tiedot tapausten sisällyttämisestä ja poissulkemisesta, näkyy kuvassa 2. Potilaiden keski-ikä kemoterapiaa edeltävässä skannauksessa oli 2,43 vuotta (SD:2,2) ja kemoterapian jälkeisen skannauksen keski-ikä oli 3,0 vuotta (SD:2,8).

The diffusion data were acquired using either 7 or 8 b values（0,50,100,250,500,750,1000 s/mm²or 0,50,100,150,200,250,500,1000 s/mm>). Tämä johtui protokollan muuttamisesta tämän tutkimuksen aikana syistä, jotka eivät liity tähän tutkimukseen. Neljäkymmentäyhdeksällä kasvaimella oli 7 b-arvoprotokolla (22 ennen kemoterapiaa ja 27 kemoterapian jälkeen), ja 61 kasvaimella oli 8b-arvon protokolla (27 ennen kemoterapiaa ja 34 kemoterapian jälkeen).

61 kemoterapian jälkeisestä kasvaimesta 56:lla oli histologisesti vahvistettuja alatyyppejä: 7 blastemaalinen, 9 epiteeli, 13 strooma, 8 regressiivinen, 18 sekamuotoinen ja 1 täysin nekroottinen. Alatyypit määriteltiin SIOP-2001-protokollan [3] mukaisesti.

Normaalina munuaistietona käytettiin kontralateraalista vahingoittumatonta munuaista. Kahdenvälisten tapausten poissulkemisen vuoksi mukana oli yhteensä 75 normaalia munuaistietoa;38kemoterapiaa saaneilta potilailta ja 37 potilailta, jotka eivät olleet saaneet. 75 normaalista munuaistietojoukosta 31:llä oli 7 b-arvon protokolla (15 ennen kemoterapiaa ja 16 kemoterapian jälkeen) ja 44:llä oli 8b-arvon protokolla (22 ennen kemoterapiaa ja 22 hoidon jälkeen).

Wilmsin kasvaintulokset

Yksisuuntaiset ANOVAt Greenhouse-Geisser-korjauksella paljasti, että AIC-arvot erosivat merkittävästi diffuusiomallien välillä kaikissa olosuhteissa:koko kohortti:(F(1.08, 117.91)=157.08,p=1.68 ×10-24), kemoterapiaa edeltävä:(F(1.05,50.53)=79.35,p=3.11×10-12),kemoterapian jälkeinen:( F(1.13;67.92)=85.92,p=1.34×10-14),7b-arvot:(F(1.21;58.16)=76.23,p{ {39}}.10×10-13),ja8b-arvot:(F(1.04;62.49)=95.51,p=1.68×10-14).

Kuva 3 esittää kunkin tilan boxdiagrammia, ja merkittävät palkit korostavat post hoc -testituloksia käyttämällä Bonferroni-korjausta. Kaikissa olosuhteissa monoeksponentiaalisen mallin AIC-arvot olivat merkittävästi korkeammat kuin kolme muuta mallia, mikä osoittaa, että tämä oli vähiten sopiva malli Wilmsin kasvaindatalle. Koko Wilmsin kasvaimen ja kemoterapian jälkeisen kohortin kohdalla venytetty eksponentiaalinen oli paras malli diffuusiotietojen sovittamiseen, koska tämä antoi alhaisimmat AIC-arvot. Kuvassa 4 on esimerkki siitä, kuinka hyvin mallit sopivat diffuusion heikkenemissignaaliin kemoterapian jälkeisen Wilmsin kasvaimen yksittäisessä vokselissa.

Kemoterapiaa edeltävälle kohortille ja kun tiedot jaettiin 7 ja 8 b:n arvoalueille, sekä IVIM että venytetty eksponentiaalinen malli pidettiin sopivimpana malleina, eikä näiden kahden mallin AIC-arvojen välillä ollut merkittävää eroa.

Additionally, one-way ANOVAs were used to investigate whether the best fit model was related to Wilms'tumour histological subtypes, using the post-chemotherapy data as they were the closest timepoints to histology. Only one tumour was classified as necrotic and was therefore removed from this section of the analysis. Figure 5 shows the AIC values for each subtype based on different diffusion models. There were no significant differences between AIC values across the subtypes (blastemal [n=7], epithelial [n=9], mixed [n=18], stromal [n=13], regressive [n=8]), for any of the models (p>0.05).

Normaalit munuaistulokset

Yksisuuntaiset ANOVA-tutkimukset Greenhouse-Geisser-korjauksella paljasti myös, että AIC-arvot erosivat merkittävästi diffuusiomallien välillä kaikissa olosuhteissa normaalien munuaistietojen osalta: koko kohortti: (F(1.51,85.2)=276. 07, s }), kemoterapian jälkeinen: (F(1.16;42.81)=157.33,p=1.10×10-15,7 b arvot:(F(1.14;34.10){{ 38}}.49,p=1.06×10-1),ja 8b-arvot:(F(1.14,49.10)=193.30,p=1.19× 10-19.

Kuva 6 esittää kunkin tilan boxdiagrammia, ja merkitsevyyspalkit korostavat post hoc -testituloksia käyttämällä Bonferroni-korjausta. Normaalit munuaistiedot antoivat samanlaisia ​​tuloksia kuin Wilmsin kasvaintiedot: kaikissa olosuhteissa monoeksponentiaalisen mallin AIC-arvot olivat merkittävästi korkeammat kuin kolmessa muussa mallissa, mikä osoittaa, että tämä oli vähiten sopiva malli normaaleille munuaistiedoille. Toisin kuin Wilmsin kasvaintiedot, normaalit munuaistiedot osoittivat kaikissa olosuhteissa, että IVIM antoi alhaisimmat AIC-arvot, mikä osoitti, että se oli sopivin malli tälle diffuusiotiedolle. Kuvassa 7 on esimerkki siitä, kuinka hyvin mallit sopivat diffuusion heikkenemissignaaliin kemoterapian jälkeisen Wilmsin kasvainpotilaan kontralateraalisissa normaaleissa munuaistiedoissa.

Keskustelu

Tässä tutkimuksessa verrattiin neljää malliadiffuusio(monoeksponentiaalinen, IVIM, venytetty eksponentiaalinen ja kurtoosi) sen mukaan, kuinka hyvin ne sopivat DWI-signaalin vaimenemiseen AIC:n mukaan. Nämä vertailut tehtiin Wilmsin kasvaimissa, sekä ennen kemoterapiaa että sen jälkeen, ja vastapuolisessa, vahingoittumattomassa munuaisessa normaalin munuaiskudoksen mittana. Diffuusiotiedot tulivat sekä 7- että 8b-arvoalueilta. Wilmsin kasvaintietojen osalta osoitettiin, että venytetty eksponentiaalinen malli tarjosi parhaan sopivuuden. Tämä tulos säilyi, kun analyysi rajoittui kemoterapian jälkeiseen ryhmään. Kuitenkin, kun analyysi keskittyi kemoterapiaa edeltäviin tietoihin ja kun se erotettiin b-arvon hankinnalla, IVIM:n ja venytetyn eksponentiaalisen välillä ei ollut merkittäviä eroja, ja molemmat mallit antoivat alhaisimmat AIC-arvot. Lisäksi ei ollut erityisiä mallipreferenssejä, kun kasvaimet ryhmiteltiin histologisen alatyypin mukaan. Normaalien munuaistietojen osalta IVIM sopi parhaiten kaikkiin analyyseihin. Monoeksponentiaalinen malli osoitettiin AIC:n mukaan vähiten sopivaksi malliksi; tarjoaa jatkuvasti merkittävästi korkeammat AIC-arvot muihin malleihin verrattunaWilmsin kasvainja normaalit munuaistietojoukot.

Tämän tutkimuksen pääasiallinen havainto oli, että ei-Gaussin mallit antoivat paremmat kuvaukset diffuusiotiedoista verrattuna monoeksponentiaaliseen sekä Wilmsin kasvaimeen että normaaliin munuaiskudokseen. Poikkeama monoeksponentiaalisesta heikkenemisestä on korostettu ja tutkittu aiemmin: on osoitettu, että signaalissa oli nopea lasku alhaisemmilla arvoilla, mitä seurasi asteittainen lasku korkeammilla b-arvoilla maksassa [19]. Alkuperäisen laskun oletettiin johtuvan verisuonten perfuusiosta, koska alempien b-arvojen uskotaan olevan herkkiä perfuusion signaalin vaimenemiselle [9], joten IVIM-malli sopii hyvin näihin tietoihin. Tämän on osoitettu olevan terveessä munuaiskudoksessa [20,21], jossa signaalin osoitettiin olevan bi-eksponentiaalinen toisin kuin monoeksponentiaalinen; koska munuaiset ovat hyvin perfusoitu elin. Tämä tutkimus tukee näitä havaintoja, koska IVIM:ää suosittiin muihin malleihin verrattuna normaalissa munuaiskudoksessa. Tämä havainto säilyi kemoterapian jälkeisessä normaalin munuaisen tietojoukossa, mikä viittaa siihen, että hoito ei vaikuttanut normaaliin munuaiskudokseen tavalla, joka voitaisiin havaita DWI-tiedoilla.

Venytetty eksponentiaalinen malli sopi hyvin DWI Wilmsin kasvaintietoihin. Aiemmin mainitut tutkimukset peräsuolen syövästä ja terveestä peräsuolen kudoksesta[12], eturauhassyövän luun etäpesäkkeistä [13] ja munasarjasyövästä[14] osoittivat kaikki tämän mallin sopivan parhaiten DWI-tietoihin verrattuna IVIM:ään ja monoeksponentiaaliseen. Venytetty eksponentiaalinen malli tarjoaa kaksi parametria ja DDC; Vaikka sen tarkkaa fysiologista perustaa ei tunneta, sen uskotaan edustavan kudosten heterogeenisyyttä, ja alhaisempi arvo viittaa heterogeenisempaan ympäristöön [10]. Koska Wilmsin kasvainkudos on hyvin heterogeenista, ei ole yllättävää, että venytetty eksponentiaalinen malli kuvaa nämä tiedot hyvin.

Venytetyn eksponentiaalisen mallin lisäksi IVIM sopi yhtä hyvin kemoterapiaa edeltäviin Wilmsin kasvaimiin, kun taas näin ei ollut hoidon jälkeen. Hoidon jälkeen nekroottinen kudos todennäköisesti lisääntyy ja siten perfuusio vähenee, minkä vuoksi IVIM (perfuusiovaikutuksiin keskittyvä malli) saattaa muuttua vähemmän sopivaksi.

Mikään histologinen alatyyppi ei näyttänyt suosivan tiettyä mallia, mutta lukumäärät kussakin ryhmässä olivat pieniä. Lisäksi on tärkeää huomata, että histologiset alatyypit määritellään vain alaosion analysoinnin jälkeen

koko kasvaimen tilavuudesta. Wilmsin kasvaimet ovat hyvin heterogeenisiä, ja yhden kasvaimen poikki on alueita, joissa soluympäristö on erilainen. Näiden erillisten alueiden vokselit ovat saattaneet osoittaa vaihtelevia diffuusiomallien mieltymyksiä. Tämä analyysi ei kuitenkaan ollut mahdollista edistyneen histologian puutteen vuoksi.

Muiden kuin Gaussin mallien käyttäminen ei ainoastaan ​​sovi paremmin tietoihin, vaan se voi myös tarjota kliinistä lisätietoa. On esimerkiksi osoitettu, että kurtoosista peräisin oleva D voi tarjota korkeamman diagnostisen tarkkuuden ADC:hen verrattuna erottaessaan kasvaimen ei-kasvaimesta haimasyövässä [22]. Lisäksi (venytetty eksponentiaalisesti) oli korkeampi herkkyys ja spesifisyys erotettaessa minimaalisen rasvan angiomyolipooma ja munuaissolusyöpä verrattuna ADC:hen [23]. Lisäksi sekä D että f(IVIM) ovat osoittaneet lupaavia munuaistoiminnan korostamisessa, ja molemmat parametrit liittyvät arvioituun munuaiskerästen suodatusnopeuteen potilailla, joilla on krooninen munuaissairaus [24]. Siksi ei-Gaussin malleilla voi myös olla potentiaalia tarjota lisätietoja munuaiskudoksen mikrorakenteesta.

Vaikka monoeksponentiaalinen malli ei sopinut parhaiten DWI-tietoihin, se ei tarkoita, että sitä ei pitäisi käyttää kliinisesti. Kuten aiemmin mainittiin, ADC:n on osoitettu olevan kliinisesti hyödyllinen Wilmsin kasvaimessa [4-8]. Lisäksi ADC ei vaadi useita b-arvoja, mikä on etu, koska monet keskukset eivät välttämättä hanki DWI:tä useilla b-arvoilla vakiona. Siksi, vaikka tämä tutkimus osoittaa poikkeaman monoeksponentiaalisesta signaalin vaimenemisesta, on tärkeää tietää, että vaikka malli ei ehkä ole paras DWI-tietojen kuvaaja, se on kuitenkin kliinisesti hyödyllinen.

Menetelmä parhaiten sopivan mallin valitsemiseksi on tämän tutkimuksen mahdollinen heikkous. AIC ottaa huomioon mallin monimutkaisuuden ja istuvuuden, joten se vaikutti sopivalta vaihtoehdolta mallien vertailuun ja valintaan. On tärkeää harkita, onko yksi malli selkeästi paras koko kudokselle vai onko mallien välillä vain pieni ero. Tätä korostivat aiemmin Manikis et al. [25] peräsuolen syövässä, jossa vaikka yleisesti monoeksponentti oli parempi kuin IVIM, kudosten välillä oli suurta heterogeenisuutta. Tämä osoitettiin myös Wilmsin kasvaimissa tässä tutkimuksessa, sekä IVIM- että venytettyjen eksponentiaalisten mallien kanssa, jotka osoittavat hyvän sopivuuden dataan. Tämä mielessä pitäen on oltava varovainen, ennen kuin väitetään, että tietty malli sopii parhaiten tietoihin, koska saattaa olla, että monet mallit ovat lähes samanlaisia ​​sovituslaadultaan.

Lisäksi maksimi b-arvo 1000 s/mm² on saattanut olla rajoituksena kurtosis-mallille, koska se herkistyy korkeammilla b-arvoilla [26]. Siksi tämä malli on saattanut toimia paremmin optimoidulla b-arvoalueella kuin nykyiset tiedot. Kuitenkin tutkimuksessa, joka koski munuaisten kurtoosin toteutettavuutta, käytettiin myös maksimiarvoa b=1000 s/mm' [27]. Lisäksi tässä tutkimuksessa haluttiin keskittyä sovittamiseen rutiininomaisesti hankittuihin kliinisiin tietoihin, joilla ei ole erittäin korkeita b-arvoja. Tätä mielipidettä on ehdotettu myös aiemmissa töissä, joissa monoeksponentiaalista mallia verrattiin maksan kurtoosiin käyttämällä myös maksimiarvoa b=1000 s/mm² 【28】.

Kaiken kaikkiaan tämä tutkimus osoitti, että monoeksponentiaalinen malli ei sovi DWwI-tietoihin samoin kuin IVIM:iin, venytettyyn eksponentiaaliseen tai kurtoosiin Wilmsin kasvainkudoksessa tai normaalissa munuaiskudoksessa. Lisäksi mallia ei suositeltu

erilliset solualatyypit. IVIM sopi parhaiten normaaliin munuaiskudokseen, ja Wilmsin kasvaimissa sekä IVIM että venytetyt eksponentiaaliset mallit tarjosivat parhaat tiedot. ADC:tä käytetään usein kliinisessä tutkimuksessa, ja siksi oletetaan, että signaalin vaimeneminen on monoeksponentiaalinen. Nämä tulokset viittaavat kuitenkin siihen, että Wilmsin kasvaimessa ja normaalissa munuaiskudoksessa DWI-signaali ei osoita monoeksponentiaalista heikkenemistä. Siksi muiden mallien käyttäminen voi tarjota tarkempia esityksiä taustalla olevasta kudosympäristöstä, ja johdetut parametrit voivat tarjota kliinisesti hyödyllistä tietoa.

Viitteet

1. Pastore G, Znaor A, Spreafco F et al (2006) Pahanlaatuisten munuaiskasvainten ilmaantuvuus ja eloonjääminen eurooppalaisilla lapsilla (1978–1997): raportti Automated Childhood Cancer Information System -hankkeesta. Eur J Cancer 42:2103–2114. https://doi. org/10.1016/j.ejca.2006.05.010

2. van den Heuvel-Eibrink MM, Hol JA, Pritchard-Jones K et al (2017) Kantapaperi: Perusteet Wilmsin kasvaimen hoidolle UMBRELLA SIOP-RTSG 2016 -protokollassa. Nature Rev Urol 14:743–752. https://doi.org/10.1038/nrurol.2017.163

3. Vujanić GM, Sandstedt B, Harms D et al (2002) Revised International Society of Pediatric Oncology (SIOP) lapsuuden munuaiskasvaimien työluokitus. Med Pediatr Oncol 38:79–82

4. Gawande RS, Gonzalez G, Messing S et al (2013) Diffuusiopainotetun kuvantamisen rooli lasten hyvänlaatuisten ja pahanlaatuisten vatsan kasvainten erottamisessa. Pediatr Radiol 43:836-845. https:// doi.org/10.1007/s00247-013-2626-0

5. Aslan M, Aslan A, Habibi HA et al (2017) Diffuusiopainotettu MRI Wilmsin kasvaimen erottamiseksi neuroblastoomasta. Diagn Interv Radiol 23:403-406. https://doi.org/10.5152/dir.2017.16541

6. Littooij AS, Humphries PD, Olsen ØE (2015) Intra- ja interobserver vaihtelu koko kasvaimen näennäisen diffuusiokertoimen mittaukset nefroblastooma: pilottitutkimus. Pediatr Radiol 45:1651-1660. https://doi.org/10.1007/s00247-015-3354-4

7. Hales PW, Olsen ØE, Sebire NJ et al (2015) Moni-Gaussin malli Wilmsin kasvaimen alatyypin ja kemoterapiavasteen näennäisen diffuusiokertoimen histogrammianalyysiin. NMR Biomed 28:948-957. https://doi.org/10.1002/nbm.3337

8. Rogers HJ, Verhagen MV, Shelmerdine SC et al (2018) Vaihtoehtoinen lähestymistapa kontrastitehostekuvaukseen: diffuusiopainotettu kuvantaminen ja T1-painotettu kuvantaminen tunnistaa ja kvantifioi nekroosin Wilms-kasvaimessa. Eur Radiol. https://doi. org/10.1007/s00330-018-5907-z

9. Le Bihan D, Breton E, Lallemand D et al (1988) Difuusion ja perfuusion erottaminen intravokselin epäkoherentissa liikkeessä MR-kuvauksessa. Radiology 168:497-505. https://doi.org/10.1148/radio logy.168.2.3393671

10. Bennett KM, Schmainda KM, Bennett RT et al (2003) Jatkuvasti jakautuneiden aivokuoren veden diffuusionopeuksien karakterisointi venytetyllä eksponentiaalisella mallilla. Magn Reson Med 50:727–734. https://doi.org/10.1002/mrm.10581

11. Jensen JH, Helpern JA, Ramani A et al (2005) Diffuusiokurtoosikuvantaminen: ei-gaussin veden diffuusion kvantifiointi magneettiresonanssikuvauksen avulla. Magn Reson Med 53:1432–1440. https://doi.org/10.1002/mrm.20508

12. Zhang G, Wang S, Wen D et al (2016) Ei-Gaussin ja Gaussin diffuusiomallien vertailu peräsuolen syövän diffuusiopainotetussa kuvantamisessa 3,0 T MRI:ssä. Sci Rep. https://doi. org/10.1038/srep38782

13. Reischauer C, Patzwahl R, Koh DM et al (2017) Difuusiopainotetun kuvantamisen ei-mono-eksponentiaalinen analyysi eturauhassyövän luumetastaasien hoidon seurantaan. Sci Rep. https://doi.org/10.1038/s41598-017-06246-4

14. Winfield JM, deSouza NM, Priest AN et al (2015) DW-MRI-tietojen mallinnus primaarisista ja metastaattisista munasarjakasvaimista. Eur Radiol 25:2033–2040. https://doi.org/10.1007/s0033 0-014-3573-3

15. Pentang G, Lanzman RS, Heusch P et al (2014) Ihmisen munuaisen diffuusiokurtoosikuvaus: toteutettavuustutkimus. Magn Reson Imaging 32:413–420. https://doi.org/10.1016/j.mri.2014.01.006

16. Caroli A, Schneider M, Friedli I et al (2018) Diffuusiopainotettu magneettikuvaus diffuusin munuaispatologian arvioimiseksi: systemaattinen katsaus ja lausunto. Nephrol Dial Transplant 33:ii29–ii40. https://doi.org/10.1093/ndt/gfy163