Un modelo digital tridimensional para el diagnóstico precoz de la fibrosis hepática basado en la elastografía por resonancia magnética
Summary
El objetivo de este estudio fue desarrollar un nuevo modelo digital tridimensional para el diagnóstico precoz de la fibrosis hepática, que incluya la rigidez de cada vóxel en el hígado del paciente y, por lo tanto, pueda utilizarse para calcular la relación de distribución del hígado del paciente en diferentes etapas de fibrosis.
Abstract
La fibrosis hepática es una etapa temprana de la cirrosis hepática, y no existen mejores métodos no invasivos y convenientes para la detección y evaluación de la enfermedad. A pesar de los buenos avances logrados con el mapa de rigidez hepática (LSM) basado en la elastografía por resonancia magnética (ERM), todavía hay algunas limitaciones que deben superarse, incluida la determinación manual del enfoque, la selección manual de regiones de interés (ROI) y los datos discontinuos de LSM sin información estructural, lo que hace imposible evaluar el hígado en su conjunto. En este estudio, proponemos un novedoso modelo digital tridimensional (3D) para el diagnóstico precoz de la fibrosis hepática basado en ERM.
La resonancia magnética es una técnica de imagen no invasiva que emplea imágenes por resonancia magnética (IRM) para medir la rigidez hepática en el sitio de exploración a través de la interacción humano-computadora. Los estudios han indicado una correlación positiva significativa entre la LSM obtenida a través de la RM y el grado de fibrosis hepática. Sin embargo, para fines clínicos, es necesaria una cuantificación completa y precisa del grado de fibrosis hepática. Para abordar esto, en este estudio se propuso el concepto de Distribución de la Rigidez Hepática (LSD), que se refiere al volumen de rigidez 3D de cada vóxel hepático obtenido mediante la alineación de imágenes de tejido hepático 3D e indicadores de RM. Esto proporciona una herramienta clínica más eficaz para el diagnóstico y tratamiento de la fibrosis hepática.
Introduction
La fibrosis hepática se refiere a la formación excesiva de tejido cicatricial en el hígado, generalmente como resultado de daño o enfermedad hepática 1,2,3,4. Con frecuencia surge como consecuencia de una lesión hepática crónica y se asocia comúnmente con enfermedades hepáticas, como la hepatitis viral crónica, la enfermedad del hígado graso no alcohólico y la enfermedad hepática alcohólica. Si no se trata, la fibrosis hepática puede progresar a cirrosis, una afección potencialmente mortal asociada con una morbilidad y mortalidad significativas.
La investigación activa en esta área tiene como objetivo dilucidar los mecanismos celulares y moleculares que subyacen a la patogénesis de la fibrosis hepática, así como desarrollar nuevas estrategias diagnósticas y terapéuticas para mejorar los resultados de los pacientes. Otro objetivo es la detección no invasiva del estadio de fibrosis hepática, que es un aspecto crítico que se correlaciona directamente con el diagnóstico de la enfermedad, la selección del tratamiento y la evaluación del pronóstico. A pesar de la importancia de un diagnóstico preciso y el seguimiento de la fibrosis hepática, los métodos diagnósticos tradicionales, como la biopsia hepática, son invasivos y se asocian con riesgos significativos. Por el contrario, la elastografía por resonancia magnética 5,6 (ERM) es una técnica de imagen no invasiva prometedora que ha demostrado potencial en el diagnóstico y seguimiento de la fibrosis hepática mediante la cuantificación de la rigidez hepática.
En los últimos años, se han realizado importantes investigaciones centradas en evaluar la precisión y fiabilidad de la ERM en el diagnóstico de la fibrosis hepática, así como sus posibles ventajas frente a los métodos diagnósticos tradicionales. La métrica de rigidez hepática de la ERM ha sido aprobada por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA) para el diagnóstico clínico, y se ha realizado un extenso análisis comparativo con resultados patológicos en la práctica clínica. Los resultados mostraron que los mapas de rigidez generados por la ERM exhiben una fuerte correlación positiva con diversos estadios de la fibrosis hepática 7,8,9,10,11,12. Sin embargo, hasta ahora, el trabajo de evaluar con precisión y rastrear la progresión de la fibrosis hepática en pacientes a través del análisis cuantitativo de la distribución de la rigidez hepática (LSD) mediante la comparación de imágenes de la estructura hepática con la ERM no ha avanzado mucho.
En este estudio, se introduce la técnica de análisis de grupo de imágenes médicas13,14,15 para lograr una alineación precisa de las imágenes de la estructura hepática con el mapa de rigidez generado por la ERM en el espacio 3D, lo que permite el cálculo de los valores de rigidez hepática para cada vóxel de todo el hígado. Sobre la base del modelo digital 3D de LSD, se puede calcular y evaluar la distribución exacta de la estadificación de la fibrosis hepática específica del paciente. Esto sienta una base sólida para el diagnóstico cuantitativo preciso de la fibrosis hepática en etapa temprana.
Protocol
Representative Results
Discussion
En la práctica clínica, es difícil cuantificar y rastrear con precisión la condición de los pacientes con fibrosis hepática en etapa temprana. La comparación mostrada en la Figura 9 refleja plenamente el grado de fibrosis hepática en el paciente en comparación con un hígado sano; Por supuesto, esta cifra también puede ser una comparación entre dos períodos diferentes para el paciente, que se utiliza para evaluar la eficacia del tratamiento. Este método de cuantificación precis…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Esta publicación fue apoyada por el quinto programa nacional de investigación de excelentes talentos clínicos de medicina tradicional china organizado por la Administración Nacional de Medicina Tradicional China. El enlace oficial de la red es ‘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_LSD | Intelligent Entropy | HepaticFibrosis V1.0 | Beijing Intelligent Entropy Science & Technology Co Ltd. Modeling for CT/MRI fusion |
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