טכניקת כימות תלת ממדית לניתוח פיזור שברי שומן בכבד באמצעות הדמיית תהודה מגנטית של דיקסון
Summary
מחקר זה מציג שיטת כימות תלת-ממדית ייחודית לפיזור מקטע שומן בכבד (LFF) באמצעות דימות תהודה מגנטית של דיקסון (Dixon MRI). מפות LFF, הנגזרות מתמונות בפאזה ובפאזה של מים, משולבות עם קווי מתאר תלת-ממדיים של הכבד כדי להבדיל בין דפוסי LFF בין כבד רגיל וסטאטוטי, ומאפשרות הערכה מדויקת של תכולת השומן בכבד.
Abstract
מחקר זה מציג מתודולוגיית כימות תלת ממדית להתפלגות מקטע שומן בכבד (LFF) באמצעות שימוש בניתוח תמונות MRI של דיקסון. המטרה המרכזית היא להציע אמצעי מדויק ביותר ולא פולשני להערכת תכולת השומן בכבד. התהליך כולל רכישה של תמונות בפאזה ובפאזת מים מרצף דיקסון. לאחר מכן מפות LFF מחושבות בקפידה על ידי ווקסל על ידי חלוקת תמונות הפאזה הליפידית בתמונות In-phase. בו-זמנית, קווי מתאר תלת-ממדיים של הכבד מופקים מתמונות In-phase. רכיבים חיוניים אלה משולבים בצורה חלקה כדי לבנות מודל הפצה מקיף של 3D-LFF. טכניקה זו אינה מוגבלת לכבדים בריאים, אלא מתרחבת לאלה הסובלים מסטטוזיס בכבד. התוצאות שהתקבלו מדגימות את היעילות יוצאת הדופן של גישה זו הן בהדמיה והן בכימות תכולת השומן בכבד. הוא מבחין בבירור בדפוסים המבדילים בין כבד רגיל לכבד סטאטוטי. על ידי רתימת Dixon MRI כדי לחלץ את המבנה התלת-ממדי של הכבד, שיטה זו מציעה הערכות LFF מדויקות המשתרעות על פני כל האיבר, ובכך טומנת בחובה הבטחה גדולה לאבחון של סטאטוזיס בכבד ביעילות יוצאת דופן.
Introduction
מחלת כבד שומני לא אלכוהולית (NAFLD) כוללת ספקטרום של מצבים פתולוגיים, החל מהצטברות חריגה של טריגליצרידים בתאי כבד (סטאטוזיס בכבד) ועד להתפתחות דלקת ונזק לתאי כבד, המכונה סטיאטוהפטיטיס לא אלכוהולית (NASH). במקרים מסוימים, NAFLD יכול להתקדם לשלבים חמורים יותר, כולל פיברוזיס, שחמת הכבד, מחלת כבד סופנית, או אפילו קרצינומה הפטוצלולרית (HCC)1. נתונים שפורסמו על ידי ארגון הבריאות העולמי והנטל העולמי של מחלות מצביעים על כך שכ -1,235.7 מיליון אנשים ברחבי העולם מושפעים מ- NAFLD בכל קבוצות הגיל2. NAFLD מדורגת כיום כאחד הגורמים הבולטים ביותר למחלות הקשורות לכבד ברחבי העולם וצפויה להפוך לגורם המוביל למחלות כבד סופניות בעשורים הקרובים3.
להערכה מדויקת של היקף סטאטוזיס בכבד יש חשיבות רבה לאבחון מדויק, בחירת טיפול מתאימה ומעקב יעיל אחר התקדמות המחלה. תקן הזהב להערכת תכולת השומן בכבד ממשיך להיות ביופסיית כבד. עם זאת, בשל אופיו הפולשני, הפוטנציאל לכאב, דימום וסיבוכים אחרים לאחר הניתוח, הוא אינו אופציה מעשית לבדיקות מעקב תכופות 4,5,6. כתוצאה מכך, יש צורך דחוף בטכניקות הדמיה לא פולשניות שיכולות לכמת באופן אמין את שקיעת השומן בכבד. דימות תהודה מגנטית (MRI) מראה הבטחה בתחום זה בשל היעדר קרינה מייננת ויכולתו לזהות ברגישות תכולת שומן באמצעות השפעות שינוי כימי 7,8.
מחקרים אחרונים התוו טכניקות MRI לכימות שומן בכבד, המבוססות על שיטות הד הדרגתיות של שינוי כימי כמו הדמיית דיקסון 9,10. עם זאת, רוב הטכניקות הללו מסתמכות על ניתוח של אזורי עניין דו-ממדיים. ההערכה המקיפה של ההתפלגות התלת-ממדית של מקטע שומן בכבד (LFF) נותרה מוגבלת. במחקר הנוכחי מוצגת גישת כימות LFF תלת-ממדית ייחודית, המשלבת MRI של דיקסון עם הדמיה מבנית של הכבד. מודל LFF תלת ממדי המתקבל מאפשר הדמיה מדויקת ומדידה של התפלגות תכולת השומן בכל נפח הכבד. טכניקה זו מדגימה תועלת קלינית משמעותית לאבחון מדויק של סטאטוזיס בכבד.
Protocol
Representative Results
Discussion
מחקר זה מציג טכניקת כימות תלת-ממדית חדשנית לניתוח התפלגות מקטע השומן בכבד (LFF) באמצעות Dixon MRI 9,10. על ידי שילוב מפות LFF, אשר מופקות מתמונות בפאזה ובפאזות מים, עם קווי מתאר תלת-ממדיים של הכבד, שיטה זו מבחינה בין דפוסי LFF בכבדים רגילים וסטאטוטיים6. כתוצ?…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
פרסום זה קיבל תמיכה מהתוכנית הלאומית החמישית לזיהוי כישרונות קליניים מצטיינים ברפואה סינית מסורתית, שאורגנה על ידי המנהל הלאומי לרפואה סינית מסורתית. הקישור הרשמי לרשת הוא’http://www.natcm.gov.cn/renjiaosi/zhengcewenjian/2021-11-04/23082.html.
Materials
| MATLAB | MathWorks | 2022B | Computing and visualization |
| Mimics | Materialise | Mimics Research V20 | Model format transformation |
| Tools for 3D_LFF | Intelligent Entropy | HepaticSteatosis V1.0 | Beijing Intelligent Entropy Science & Technology Co Ltd. Modeling for CT/MRI fusion |
Referencias
- Pouwels, S., et al. Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD): a review of pathophysiology, clinical management and effects of weight loss. BMC Endocr Disord. 22 (1), 63 (2022).
- Younossi, Z. M., et al. The global burden of liver disease. Clin Gastroenterol Hepatol. 21 (8), 1978-1991 (2023).
- Younossi, Z., et al. Global burden of NAFLD and NASH. Trends, predictions, risk factors and prevention. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 15 (1), 11-20 (2018).
- Boyum, J. H., et al. Incidence and risk factors for adverse events related to image-guided liver biopsy. Mayo Clin Proc. 91 (3), 329-335 (2016).
- Khalifa, A., Rockey, D. C. The utility of liver biopsy in 2020. Curr Opin Gastroenterol. 36 (3), 184-191 (2020).
- Sumida, Y., Nakajima, A., Itoh, Y. Limitations of liver biopsy and non-invasive diagnostic tests for the diagnosis of nonalcoholic fatty liver disease/nonalcoholic steatohepatitis. World J Gastroenterol. 20 (2), 475-485 (2014).
- Ajmera, V., Loomba, R. Imaging biomarkers of NAFLD, NASH, and fibrosis. Mol Metab. 50, 101167 (2021).
- Castera, L., Friedrich-Rust, M., Loomba, R. Noninvasive assessment of liver disease in patients with nonalcoholic fatty liver disease. Gastroenterology. 156 (5), 1264-1281 (2019).
- Jiang, Y., et al. Application of multi-echo Dixon and MRS in quantifying hepatic fat content and staging liver fibrosis. Sci Rep. 13 (1), 12555 (2023).
- Yang, Y., et al. The accuracy and clinical relevance of the multi-echo dixon technique for evaluating changes to hepatic steatosis in patients with non-alcoholic fatty liver disease treated with formulated food. Magn Reson Med Sci. 22 (2), 263-271 (2023).
- Peng, H., et al. Fat-water separation based on Transition REgion Extraction (TREE). Magn Reason Med. 82 (1), 436-448 (2019).
- Hines, C. D. G., et al. T(1) independent, T(2)(*) corrected chemical shift based fat-water separation with multi-peak fat spectral modeling is an accurate and precise measure of hepatic steatosis. Magn Reason Imaging. 33 (1), 873-881 (2011).
- Tang, A., et al. Nonalcoholic fatty liver disease: MR imaging of liver proton density fat fraction to assess hepatic steatosis. Radiology. 267 (2), 422-431 (2013).
- Caussy, C., Reeder, S. B., Sirlin, C. B., Loomba, R. Noninvasive, quantitative assessment of liver fat by MRI-PDFF as an endpoint in NASH Trials. Hepatology. 68 (2), 763-772 (2018).
- Reeder, S. B., Cruite, I., Hamilton, G., Sirlin, C. B. Quantitative assessment of liver fat with magnetic resonance imaging and spectroscopy. Magn Reson Imaging. 34 (4), 729-749 (2011).
