Direct correlation of intravoxel incoherent motion imaging based on implicit neural representations and histopathology in pediatric Wilms’ tumors: can it differentiate between subtypes?
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि इंट्रावोक्सेल इनकोहेरेंट मोशन (IVIM) MRI पैरामीटर्स, विशेष रूप से इम्प्लिसिट न्यूरल रिप्रेजेंटेशन के माध्यम से अनुमानित छद्म-विसरण गुणांक (D*), जो 3D-प्रिंटेड गाइड्स का उपयोग करके हिस्टोपैथोलॉजी के साथ सीधे सह-संबंधित हैं, पारंपरिक अपीरेंट डिफ्यूजन कोएफिशिएंट (ADC) मेट्रिक्स से बेहतर प्रदर्शन करते हुए, पेडियाट्रिक विल्म्स ट्यूमर के स्ट्रोमल और अन्य उपप्रकारों के बीच प्रभावी ढंग से अंतर कर सकते हैं।
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पीडियाट्रिक मेडिसिन (बाल चिकित्सा विज्ञान) की दुनिया में, विल्म्स ट्यूमर किडनी कैंसर का एक विशिष्ट प्रकार है जो अक्सर छोटे बच्चों में, आमतौर पर एक से चार वर्ष की आयु के बीच दिखाई देता है। ये ट्यूमर एक जैसे ऊतकों के समान गांठें नहीं होते; बल्कि, वे विभिन्न कोशिकीय सामग्रियों के जटिल मिश्रण होते हैं, बिल्कुल एक केक की तरह जिसमें आटे, चीनी और अंडों की अलग-अलग परतें होती हैं। ट्यूमर उपचार के प्रति कैसे प्रतिक्रिया देता है, यह इस बात पर बहुत निर्भर करता है कि इसके ढांचे में कौन सी सामग्री प्रमुख है। वर्तमान में, डॉक्टर एक मानक प्रोटोकॉल का पालन करते हैं जहाँ वे सर्जरी से पहले कीमोथेरेपी के साथ ट्यूमर का इलाज करते हैं, बिना यह जाने कि ट्यूमर वास्तव में किन चीजों से बना है। यह दृष्टिकोण सुरक्षित है, लेकिन यह कभी-कभी बच्चे का बहुत अधिक आक्रामक रूप से या बहुत कम आक्रामक रूप से इलाज करने का कारण बन सकता है, क्योंकि उपचार उस बच्चे के ट्यूमर की विशिष्ट जैविक संरचना के अनुरूप नहीं होता है। इसे हल करने के लिए, शोधकर्ता बिना ट्यूमर को काटे उसके अंदर देखने का एक तरीका खोज रहे हैं, इस उम्मीद में कि पहली खुराक दिए जाने से पहले ही वे इसकी विशिष्ट सामग्रियों की पहचान कर सकें।
मैग्नेटिक रेजोनेंस इमेजिंग, या एमआरआई (MRI), एक शक्तिशाली उपकरण है जो शरीर की विस्तृत तस्वीरें बनाने के लिए चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग करता है। एमआरआई स्कैन का एक सामान्य प्रकार यह मापता है कि ऊतकों के भीतर पानी के अणु कैसे चलते हैं, जिसे डिफ्यूजन (विसरण) नामक गुण कहा जाता है। अतीत में, डॉक्टरों ने इन स्कैन से प्राप्त एक एकल संख्या का उपयोग करके ट्यूमर के प्रकार का अनुमान लगाया है, लेकिन इस पद्धति में ट्यूमर के घने, अधिक कोशिकीय हिस्सों को उसके ढीले, अधिक तरल पदार्थ से भरे हिस्सों से अलग करने के लिए आवश्यक सटीकता की कमी होती है। 'इंट्रावोक्सेल इनकोहेरेंट मोशन इमेजिंग' नामक एक अधिक उन्नत तकनीक साधारण डिफ्यूजन के कारण होने वाली पानी की गति को ऊतक के भीतर सूक्ष्म रक्त प्रवाह के कारण होने वाली गति से अलग करने का प्रयास करती है। यह विधि कई अलग-अलग माप उत्पन्न करती है, जिनमें से प्रत्येक ट्यूमर के आंतरिक वातावरण की एक अनूठी झलक प्रदान करता है। हालाँकि, छोटे बच्चों में इन स्कैन से सटीक रीडिंग प्राप्त करना कठिन है क्योंकि चित्र दानेदार हो सकते हैं और स्कैनिंग के लिए उपलब्ध समय बहुत कम होता है।
यूनिवर्सिटी मेडिकल सेंटर उट्रेक्ट के एक शोधकर्ता ने यह परीक्षण करने के लिए हाथ आजमाया कि क्या ये उन्नत एमआरआई माप विल्म्स ट्यूमर में पाए जाने वाले विभिन्न प्रकार के ऊतकों के बीच विश्वसनीय रूप से अंतर कर सकते हैं। उन्होंने उन तीस बच्चों के समूह के साथ काम किया जिन्होंने इस बीमारी के लिए सर्जरी करवाई थी। चुनौती यह थी कि एमआरआई स्कैन के धुंधले, जटिल डेटा को ट्यूमर के वास्तविक भौतिक ऊतक से सीधे जोड़ना। इसे अत्यधिक सटीकता के साथ करने के लिए, उन्होंने प्रत्येक रोगी के लिए एक कस्टम-मेड, 3D-प्रिंटेड गाइड का उपयोग किया। यह गाइड एक विशेष कुकी कटर की तरह कार्य करती थी, यह सुनिश्चित करते हुए कि जब सर्जन ट्यूमर को निकालता है, तो रोगविज्ञानी (पैथोलॉजिस्ट) उसे ठीक उसी दिशा और मोटाई में काट सके जैसा कि एमआरआई छवियों में दिखाया गया है। इसने उन्हें एमआरआई स्कैन के विशिष्ट स्लाइस को सूक्ष्मदर्शी के नीचे वास्तविक ऊतक के संगत स्लाइस से सीधे मिलाने की अनुमति दी।
उन्होंने एमआरआई डेटा का विश्लेषण करने के लिए एक परिष्कृत कंप्यूटर पद्धति का उपयोग किया, जो पुरानी तकनीकों की तुलना में बच्चों के स्कैन में दिखने वाले दानेदार चित्रों को बेहतर ढंग से संभालने में सक्षम है। उन्होंने स्कैन से प्राप्त तीन विशिष्ट मापों पर ध्यान केंद्रित किया: एक जो बताता है कि पानी ऊतक के माध्यम से कैसे फैलता है, एक जो रक्त प्रवाह के अंश को बताता है, और तीसरा जो उस रक्त प्रवाह की गति को बताता है। जब उन्होंने इन मापों की तुलना वास्तविक ऊतक के नमूनों से की, तो उन्हें एक स्पष्ट पैटर्न मिला। रक्त प्रवाह की गति बताने वाला माप स्ट्रोमल ऊतक (stromal tissue) में काफी अधिक था, जो ट्यूमर के ढीले, सहायक भाग को दर्शाता है, विशेष रूप से एपिथेलियल, मिश्रित और रिग्रेसिव (अपघटित) ऊतक प्रकारों की तुलना में। यह सुझाव देता है कि यह विशिष्ट माप ट्यूमर के अन्य विशिष्ट उपप्रकारों की तुलना में स्ट्रोमल घटक की पहचान करने के लिए एक मार्कर के रूप में कार्य कर सकता है।
इसके विपरीत, अन्य मापों ने, जिसमें डॉक्टरों द्वारा वर्तमान में उपयोग किए जाने वाले मानक डिफ्यूजन नंबर शामिल हैं, इस अध्ययन में ऊतक के प्रकारों के बीच कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं दिखाया। उन्होंने उल्लेख किया कि उनके निष्कर्ष अपेक्षाकृत कम ऊतक नमूनों पर आधारित थे, और जिन विशिष्ट प्रकार के ऊतकों का उन्होंने परीक्षण किया था, उन्हें सर्जरी से पहले दी गई कीमोथेरेपी द्वारा परिवर्तित किया गया था। इसलिए, यह अध्ययन सुझाव देता है कि जबकि रक्त प्रवाह का माप एपिथेलियल, मिश्रित और रिग्रेसिव प्रकारों से स्ट्रोमल ऊतक को अलग करने के लिए एक आशाजनक उपकरण है, सभी विभिन्न उपप्रकारों के बीच अंतर करने की पुष्टि करने के लिए और अधिक डेटा की आवश्यकता है, विशेष रूप से उन घने कोशिकीय भागों के लिए जिन्हें पहचानना कठिन है। यह कार्य यह प्रदर्शित करता है कि उच्च गुणवत्ता वाली इमेजिंग को ऊतक के नमूनों के सटीक भौतिक मिलान के साथ जोड़कर, उन जैविक अंतरों को देखा जा सकता है जो पहले अदृश्य थे, जो भविष्य में बच्चों के किडनी कैंसर के लिए अधिक व्यक्तिगत उपचार योजनाओं की ओर एक संभावित मार्ग प्रदान करता है।
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