مبادئ التصوير المتعدد التماثل في علم الأورام وعلم الفيزياء

وقد حولت التصوير المتعدد المقاييس مجال الأورام من خلال توفير نظرة شاملة لبيولوجيا الورم من خلال التقييم المشترك للمعالم الفيزيائية والهيكلية المتعددة، بدلاً من الاعتماد على طريقة واحدة للتصوير، يدمج هذا النهج تقنيات تكميلية لالتقاط التجانس في الأنسجة السرطانية، مما يتيح تشخيصاً أكثر دقة، والتخدير، ورصد العلاج من خلال استخدام مبادئ جسدية مختلفة مصممة على سبيل المثال

ويتجلى التأثير السريري للتصوير المتعدد المقاييس بشكل خاص في السرطانات التي يفتقر فيها التصوير التقليدي إلى التحديد، فعلى سبيل المثال، يؤدي الجمع بين التصوير بالرنين المغناطيسي الموزَّع بالوزن الوبائي مع التصوير بالرنين المغناطيسي المتناثر الدينامي إلى تحسين الكشف عن سرطان البروستات ذي الأهمية السريرية، في حين أن الاختناق المختلط/الأشعة المقطعية مع أجهزة تتبع جديدة يعززان الارتفاع بسرطان الرئة، حيث أصبحت هذه التقنيات أكثر اعتمادا على نطاق أوسع، فهماً لا غنى عن الابتكارات المادية في المستقبل.

ما هو التصوير المتعدد المقاييس؟

(ب) يشير التصوير المتعدد المقاييس إلى اقتناء ودمج بيانات الصور من تسلسلين أو أكثر أو طرائق أو متناقضات في فحص واحد، والهدف هو استخلاص مختلف العمليات البيولوجية التي لا تتسم تماماً بأي مكافئ واحد، وفي علم الأورام، يجمع النهج المتعدد الشائع المعالم بين التصويري والحرفي، وعلى سبيل المثال، يمكن أن يشمل بروتوكول متعدد المقاييس للسرطان البروسيني المحتوي على وزن

وتكمن قيمة التصوير المتعدد التماثل في التآزر بين البارامترات، وقد تشير إشارة عالية على الرنين المغناطيسي الموزّع بثاني أكسيد الكربون إلى السوائل، ولكن عندما يقترن ذلك بانتشار محدود على الدي فيد، فإنه يشير بقوة إلى وجود تضخم، كما أن زيادة استيعاب الغازات الفلورية في نظام PET يشير إلى وجود نشاط ثانوي مرتفع، ولكن التسجيل المشترك مع CT يُضفي تحديداً على الشذوب الإيجابي ويُع ويُع ويُعُن ويُستثني الارتلالات الزائفة.

المبادئ الأساسية للتصوير المتعدد المقاييس

وتنظم أربعة مبادئ أساسية تصميم وتفسير الدراسات التصويرية المتعددة التماثلات، وتضمن هذه المبادئ أن تكون البيانات المجمعة قابلة لإعادة إنتاجها، وذات مغزى كمي، وقابلة للتطبيق السريري.

اقتناء البيانات التكميلية

ويُختار كل مقاس من البارامترات في بروتوكول متعدد المقاييس ليقوم بفحص جانب مختلف من بيولوجيات الورم، مثلاً في اختبار متعدد المقاييس لأورام الدماغ، وتصوير موزّع من طراز T1-، مع تقييم التعطل في الحاجز الدامي، وتصوير التلقيم الموزّع من ثاني أكسيد الكربون، وتصوير التشفير وتقييم النسيج، وتدابير التلقيح الارتقاء في حجم الدم الدماغي.

وينبغي أن يسترشد اختيار البارامترات بالسؤال السريري المحدد، أما بالنسبة لاكتشاف الأذى، فإن القرار التشريحي العالي يقترن بتسلسل وظيفي حساس، وبالنسبة لتخطيط العلاج، يمكن استخدام الخرائط الكمية لنشرها وارتطامها لتحديد حجم الأهداف أو التنبؤ بالنتائج، فالطبيعة التكميلية للبيانات تحد من الحاجة إلى تعيينات منفصلة، وتبسيط مسار التشخيص، وتقليل عبء المرضى إلى أدنى حد.

التحليل الكمي

Iniffusion- weighted imntis quantifies water mobility within tissues. In dynamic contrast-enhanced MRI, pharmakinetic parameters such as K^{] Trans[FLT traceto models]}

ويعد توحيد بروتوكولات الاحتياز أمرا بالغ الأهمية للتصوير الكمي، فالتغيرات في المعدات المنسَّقة أو معايير التسلسل أو عمليات الفرز المقارن يمكن أن تُحدث أخطاء منهجية، وقد وضع التحالف الكمي للمعالم الحيوية ومنظمات أخرى مبادئ توجيهية لتنسيق البروتوكولات وتحسين إمكانية التكاثر في مختلف المؤسسات.

التسجيل المشترك

ومن الضروري تحقيق المواءمة المكانية الدقيقة للصور من مختلف التسلسلات أو الطرائق، من أجل التفسير ذي المغزى المتعدد الشمولية، ويمكن إجراء عملية تسجيل مشتركة باستخدام التحولات الجامدة (لدورة التصوير نفسها) أو الخوارزميات القابلة للتلف (عندما تحدث تغييرات في التشريح بين المسح الضوئي، مثلاً بسبب لملء الشفرة أو نمو المسح النسيجي) في نظم الاحتياز المختلط مثل برنامج PET/CT.

وقد يؤدي سوء التسجيل إلى حدوث خامات في قياس البارامترات التي تحط من درجة الحرارة، فعلى سبيل المثال، فإن الحركة الصغيرة خلال تسلسل التقلبات ستؤدي إلى منحنىات غير مرجحة في النشاط الزمني، وتزداد إدماج تقنيات تصحيح الحركة المتقدمة، بما في ذلك صدى الملاحين والتلميح المحتمل، في البروتوكولات السريرية لتحسين القدرة على العمل.

الترجمة الشفوية المتكاملة

والمبدأ النهائي هو تجميع البيانات المتعددة التماثلية في تقييم تشخيصي موحد، إذ يقوم علماء الأشعة وعلماء الأورام بتقييم جميع المعايير معا، وتحديد أنماط التطابق أو الاختلاف، فعلى سبيل المثال، قد يكون هناك نقص في التصوير الموزَّع بـ T2-، وتضخم في الـ دي.وي مع انخفاض منخفض في معدل التحلل، ويظهر أن التآكل السريع في الأشعة المقطعية للأشعة تحت الحمراء يشير إلى نقص في النسيج()

وقد برزت المحركات والأشعة كأدوات قوية لتأهيل الترجمة الشفوية المتكاملة، ومن خلال تدريب الخوارزميات على مجموعات كبيرة من البيانات ذات الأشعة المتعددة الشمولية مع النتائج المعروفة، يمكن لهذه النظم أن تستخرج سمات فرعية وتولد درجات مخاطر تفوق أداء القراء من البشر لمهام محددة.

الدعائم الفيزيائية للتصوير المتعدد المقاييس

إن المبادئ المادية لكل طريقة من طرائق التصوير تحدد نوع المعلومات التي يتم استخلاصها، وفهم هذه المبادئ ضروري لاختيار المعايير المناسبة، وتحديد القطع الأثرية، وتفسير التغيرات في القيم الكمية، وفوق ذلك ندرس الفيزياء للطرائق الأساسية الثلاثة المستخدمة في مجال الأورام - التصوير بالرنين المغناطيسي، والأشعة المقطعية، وأشعة المقطعية، وخط التكلورية مع تمديدها المتعدد التناظرات.

التصوير الصوتي المغنطييسي والتغيرات المتعددة المقاييس

ويستغل التصوير بالرنين المغناطيسي النووي المغناطيسي (NMR) من بروتونات الهيدروجين في الماء والدهون، ويمتلك البروتون لحظة مغناطيسية تتواءم مع حقل مغناطيسي ثابت خارجي (B0) وينتج عن ذلك نبض الترددات المشعة في الاضطرابات التي تدور في تردد لارمور هذه التواؤم؛ وعند الاسترخاء، فإن التكاثر الافتراضي المختلف يؤدي إلى حدوث تضخم في النسيجات المخففة)

Diffusion-Weighted Imaging (DWI)] adds a couple of strong gradient pulses to measure the random Brownian motion of water molecules. In highly cellular tumors, restricted diffusion leads to reduced ADC values. The signal attenuation is described by the Stejskal-Tanner eiffquation:

() Dynamic Contrast-Enhanced MRI (DCE-MRI)) involves intravenous injection of a gadolinium-based contrast agent and rapid T1- weighted imaging to capture its passage through the vasculature. Signal intensity vs. time curves are analyzed using pharmacokinetic models (.

() [(FLT:0]) Megnetic Resonance Spectroscopy (MRS)] detects chemical shift differences of metabolites such as choline, creatine, and N-acetylaspartate. In cancer, elevated choline-to-creatine ratios indicate increased membrane turnover.

وتتقاسم جميع هذه التقنيات الفيزيائية الأساسية للمعدلات غير المتماثلة نفس الفيزياء الأساسية، ولكنها تختلف في تسلسل نبضها وتجهيز البيانات، ويوفر هذا الجمع مجموعة غنية من المقارنات التي تُسبِّب جوانب مختلفة من البنية الدقيقة للأنسجة والقابلية.

Positron Emission Tomography (PET) — Physics and Multi-Tracer Approaches

وتُعدّ هذه المادة تقنية تصوير جزئية تستند إلى فيزياء انبعاثات البوسيترون وإبادة، وتُستخدم مجرى لاسلكي يُسمّى بنظير ثنائي بوتيل القصدير (مثلاً، الفلورين 18، الكربون - 11) في شكل مبيدات مُعدّة، وتُدار هذه النسيجات المُنظَّمة عن طريق إنتاج جهاز تصوير مُصوَّر مُصوَّر.

(أ) [[الجهاز] [الجهاز] FLT:0]18[[FLT:]F]F])

ويدمج نظاماً مختلطاً للمسح التصويري الكيميائي الكيميائي والقطعي والقابلية للقطع والأشعة المقطعية والتصوير المقطعي في فحص واحد، ويوفر عنصر التكييف أو معدل الوفيات تصحيحاً تصاعدياً للتقسيم الكمي للفولط وصبغة التشريح، ويتيح هذا العنصر ميزة انخفاض الجرعة الإشعاعية والمقارنة بين الأنسجة الناعم الأعلى مقارنة بـة PET/CT، مما يجعله ملائماً بشكل خاص لعلم التشخيص التشخيصي.

التطوم المحوسب - العمود الفقري الأنويكي

ويعتمد التصوير بالأشعة السينية على تصعيد الأشعة السينية عند مرورها بالأنسجة ذات الكثافة المختلفة، ويدور أنبوب الأشعة السينية حول المريض، ويضع صفيفة من أجهزة الكشف حدّة الشعاع المبثوث، ويُقيَّم الطاق في وحدات هونسفيلد، ويُعرَّف الماء بأنه صفر من اليورانيوم العالي التخصيب، وكمية من حيث السعة 1000 من الأشعة فوق البنفسية.

وفي التصوير المتعدد المقاييس، كثيرا ما تستخدم مادة الأشعة السينية كقاعدة خلفية للتفاعل مع نظام PET أو MRI، غير أن الأشعة السينية يمكن أن تكون أيضا متعددة المقاييس من خلال تقنيات مزدوجة الطاقة، حيث تستخدم مطيافتان للأشعة السينية لتفريق المواد (مثلا، اليود من السعرات الحرارية) أو تقدير الصور الافتراضية للأشعة الكونية.

التطبيقات السريرية في أنواع السرطان الرئيسية

وقد طبقت المبادئ المذكورة أعلاه على العديد من السياقات السريرية، وفيما يلي أمثلة توضيحية للتصوير المتعدد التماثل في البروستات والأدمغة والثدي وسرطانات الرئة.

سرطان البروستات

وقد أصبح نظام الإبلاغ والبيانات الفوقية المتعددة (PI-RADS) الآن أداة قياسية لكشف ووصف سرطان البروستات، ويستخدم نظام الإبلاغ والبيانات الاصطناعي (PI-RADS) نظاماً للتربة يستند إلى التصوير الموزَّع بـ T2-، وDWI، وDCE-MRI. وتسجل الإصابات من 1 (منخفض المخاطر الشديدة) إلى 5 (من المخاطر العالية) استناداً إلى معايير محسنة للكشف عن السرطان.

روائح الدماغ

وفي مجال علم الأعصاب، تستخدم أجهزة متعددة المقاييس في تصنيف الجليموز، والتخطيط الجراحي، ورصد ما بعد العلاج، وتشمل البروتوكولات الموحدة T1 ما قبل وبعد التجارة، و T2، و FLAIR، و DWI، وتصوير الأشعة، وتساعد في التمييز بين الصور الخفية والورم المستخرجة من الإشعاعات، وتميز الصورة الأشعة المصورة الفوقية عن علم الوعود.

سرطان الثدي

وتستخدم الرنين المتعدد التماثلات في فحص المخاطر العالية وحل المشاكل في النتائج المغناطيسية المكافئة، وتشمل البروتوكولات عادةً التصوير بالرنين المغناطيسي المتناثر الدينامي (بإستخدام اللكسيكون BI-RADS)، والتصوير الموزّع بـ T2-، والتصوير الموزّع بالوزن المشع، والجمع بين الكيمياء، والارتقاء بمستوى الحساسية، والتبادل الكيميائي للأشعة فوق البنفسجية.

سرطان لونغ

ويعتبر الـ دي جي بي تي/CT حجر الزاوية في تحفيز سرطان الرئة غير المسموم، الذي يوفر بيانات الأيض والآلامية على السواء، ويمكن توسيع نطاق التصوير المتعدد الشفرات بإضافة مادة CT لتقييم ورم النسيج، أو باستخدام مادة CT ذات طاقة مزدوجة لإنتاج خرائط اليود والصور الافتراضية غير المتجانسة.

التحديات والاتجاهات المستقبلية

وعلى الرغم من مزاياه، فإن التصوير المتعدد الشمولات يواجه عدة تحديات، ولا يزال توحيد البروتوكول صعبا، لا سيما عندما يجمع بين الطرائق من مختلف البائعين، ويستلزم الحجم الكبير من البيانات أنبوبا فعالة لتجهيز المواد بعد التجهيز، ويمكن أن تتأثر إعادة إنتاج البارامترات الكمية بالمسح العائم، والحركة المرضية، وتباين العوامل، علاوة على أن تكلفة وزمن الامتحانات المتعددة التماثل تحد من الاعتماد الواسع النطاق في الظروف المحدودة الموارد.

وتشمل الاتجاهات المستقبلية إدماج الاستخبارات الاصطناعية في التجزؤ الآلي، واستخراج السمات، والنماذج التنبؤية، ويمكن للتعلم العميق أن يبث بيانات متعددة الشمول على مستوى الصور، وأن يتعلم مزيجا أمثل لمهام محددة، كما أن الأشعة والتعلم الآلي سيمكن من اكتشاف علامات بيولوجية جديدة تربطها بعلم الجينوميا (الأشعة) وفي موازاة ذلك، فإن التقدم في التلقيم المتزامن مع الترميزات المتسارعة.

(ب) فهم الفيزياء الأساسية يسمح للمستوصفين والباحثين بدفع حدود ما هو ممكن، وضمان استمرار التصوير المتعدد التماثلات في تحسين الرعاية المتعلقة بالسرطان، وللاطلاع على مزيد من القراءة، انظر [FLT] [FLT:] ، [FLT:] المبادئ التوجيهية لتوافق الآراء بشأن المادة MRI ،

خاتمة

إن التصوير المتعدد المقاييس في علم الأورام يمثل توليفاً للمبادئ المادية المتنوعة - بدءاً من السطو المغناطيسي النووي إلى إبادة الأجناس إلى تصاعد الأشعة السينية - كل واحد يوفر نافذة فريدة في علم الورم - ومن خلال الجمع بين عمليات اقتناء البيانات التكميلية، والتحليل الكمي، والتماثل الدقيق، والتفسير المتكامل، فإن هذا النهج يؤدي إلى تفصيل متعدد الأبعاد يتخطى أي تطبيقات للسرطان.