Modelo digital tridimensional para diagnóstico precoce de fibrose hepática baseado em elastografia por ressonância magnética

Summary

O objetivo deste estudo foi desenvolver um novo modelo digital tridimensional para o diagnóstico precoce da fibrose hepática, que inclua a rigidez de cada voxel no fígado do paciente e possa, assim, ser usado para calcular a razão de distribuição do fígado do paciente em diferentes estágios de fibrose.

Abstract

A fibrose hepática é um estágio inicial da cirrose hepática, não havendo melhores métodos não invasivos e convenientes para a detecção e avaliação da doença. Apesar dos bons avanços obtidos com o mapa de rigidez hepática (MSE) baseado na elastografia por ressonância magnética (RM), ainda existem algumas limitações que precisam ser superadas, incluindo determinação manual de foco, seleção manual de regiões de interesse (ROIs) e dados descontínuos de MMC sem informações estruturais, o que impossibilita a avaliação do fígado como um todo. Neste estudo, propomos um novo modelo digital tridimensional (3D) para o diagnóstico precoce de fibrose hepática baseado em EMR.

A ERM é uma técnica de imagem não invasiva que emprega ressonância magnética (RM) para medir a rigidez hepática no local do exame por meio da interação humano-computador. Estudos indicam correlação positiva significativa entre o MSL obtido por ERM e o grau de fibrose hepática. No entanto, para fins clínicos, uma quantificação abrangente e precisa do grau de fibrose hepática é necessária. Para resolver isso, o conceito de Distribuição de Rigidez Hepática (LSD) foi proposto neste estudo, que se refere ao volume de rigidez 3D de cada voxel hepático obtido pelo alinhamento de imagens 3D do tecido hepático e indicadores de ERM. Isso fornece uma ferramenta clínica mais eficaz para o diagnóstico e tratamento da fibrose hepática.

Introduction

A fibrose hepática refere-se à formação de tecido cicatricial excessivo no fígado, geralmente como resultado de lesão ou doença hepática1,2,3,4. Frequentemente surge como consequência de lesão hepática crônica e é comumente associada a doenças hepáticas, como hepatite viral crônica, doença hepática gordurosa não alcoólica e doença hepática alcoólica. Se não tratada, a fibrose hepática pode evoluir para cirrose, uma condição potencialmente fatal associada a morbidade e mortalidade significativas.

A pesquisa ativa nesta área visa elucidar os mecanismos celulares e moleculares subjacentes à patogênese da fibrose hepática, bem como desenvolver novas estratégias diagnósticas e terapêuticas para melhorar os desfechos dos pacientes. Outro objetivo é a detecção não invasiva do estágio de fibrose hepática, que é um aspecto crítico que se correlaciona diretamente com o diagnóstico da doença, seleção do tratamento e avaliação do prognóstico. Apesar da importância do diagnóstico preciso e do monitoramento da fibrose hepática, os métodos diagnósticos tradicionais, como a biópsia hepática, são invasivos e associados a riscos significativos. Em contraste, a elastografia por ressonância^{magnética5,6} (MRE) é uma técnica de imagem não invasiva promissora que tem demonstrado potencial no diagnóstico e monitoramento da fibrose hepática por meio da quantificação da rigidez hepática.

Nos últimos anos, tem havido pesquisas significativas focadas em avaliar a acurácia e a confiabilidade da ERM no diagnóstico da fibrose hepática, bem como suas potenciais vantagens sobre os métodos diagnósticos tradicionais. A métrica de rigidez hepática da ERM foi aprovada pela Food and Drug Administration (FDA) dos Estados Unidos para diagnóstico clínico, e extensa análise comparativa com resultados patológicos tem sido conduzida na prática clínica. Os resultados mostraram que os mapas de rigidez gerados pela ERM apresentam forte correlação positiva com os diversos estágios da fibrose hepática7,8,9,10,11,12. No entanto, até agora, o trabalho de avaliar e rastrear com precisão a progressão da fibrose hepática em pacientes por meio da análise quantitativa da distribuição de rigidez hepática (LSD) combinando imagens de estrutura hepática com ERM não fez muito progresso.

Neste estudo, a técnica de análise de grupo de imagens médicas^13,14,15 é introduzida para obter o alinhamento preciso das imagens da estrutura hepática com o mapa de rigidez gerado pela ERM no espaço 3D^, permitindo o cálculo dos valores de rigidez hepática para cada voxel de todo o fígado. Com base no modelo 3D-digital do LSD, a distribuição exata do estadiamento específico da fibrose hepática do paciente pode ser calculada e avaliada. Isso estabelece uma base sólida para o diagnóstico quantitativo preciso de fibrose hepática em estágio inicial.

Protocol

Este estudo utilizou a modelagem 3D-digital do LSD para reconstruir o fígado de um paciente típico com fibrose hepática clinicamente confirmada. O paciente foi recrutado de uma conhecida instituição de tratamento de doenças hepáticas, “You An Hospital” em Pequim, China, e foi submetido a ressonância magnética (RM) e ressonância magnética (RM) de abdome superior de rotina após fornecer consentimento. O paciente foi escolhido como estudo de caso para este método de pesquisa devido à confirmação do estadiame…

Representative Results

Utilizando as informações no campo Description_Name dos arquivos DICOM, a pasta original da RM pode ser renomeada para facilitar a rápida localização da sequência de imagens necessária durante o processo de análise no grupo de imagens. A sequência de fase externa MRI-IDEAL é o tipo de sequência de RM usada para fornecer descrições mais claras dos limites do tecido hepático. Isso ocorre porque a sequência fora de fase MRI-IDEAL pode diferenciar melhor a força e o ângulo de magnetização…

Discussion

Na prática clínica, é um desafio quantificar e rastrear com precisão a condição de pacientes com fibrose hepática em estágio inicial. A comparação mostrada na Figura 9 reflete plenamente o grau de fibrose hepática no paciente em comparação com um fígado saudável; Naturalmente, este número também pode ser uma comparação entre dois períodos diferentes para o paciente, usado para avaliação da eficácia do tratamento. Este método preciso de quantificação é a etapa crít…

Materials

MATLAB	MathWorks	2022B	Computing and visualization
Mimics	Materialise	Mimics Research V20	Model format transformation
Tools for 3D_LSD	Intelligent Entropy	HepaticFibrosis V1.0	Beijing Intelligent Entropy Science & Technology Co Ltd. Modeling for CT/MRI fusion