Dixon Manyetik Rezonans Görüntüleme Kullanılarak Karaciğer Yağ Fraksiyonu Dağılım Analizi için 3 Boyutlu Bir Kantifikasyon Tekniği
Summary
Bu çalışma, Dixon Manyetik Rezonans Görüntüleme (Dixon MRI) kullanılarak karaciğer yağ fraksiyonu (LFF) dağılımı için benzersiz bir 3D kantitasyon yöntemi sunmaktadır. Faz içi ve su fazı görüntülerinden türetilen LFF haritaları, normal ve steatotik karaciğerler arasındaki LFF modellerini ayırt etmek için 3D karaciğer konturları ile entegre edilmiştir ve karaciğer yağ içeriğinin hassas bir şekilde değerlendirilmesini sağlar.
Abstract
Bu çalışma, Dixon MRI görüntü analizinin kullanımı yoluyla karaciğer yağ fraksiyonunun (LFF) dağılımı için bir 3D kantitasyon metodolojisi sunmaktadır. Temel amaç, karaciğer yağ içeriğini değerlendirmek için son derece doğru ve invaziv olmayan bir araç sunmaktır. İşlem, bir Dixon dizisinden Faz İçi ve Su fazı görüntülerinin elde edilmesini içerir. LFF haritaları daha sonra Lipid Faz görüntülerini Faz İçi görüntülere bölerek voksel ile voksel titizlikle hesaplanır. Eşzamanlı olarak, faz içi görüntülerden 3D karaciğer konturları çıkarılır. Bu önemli bileşenler, kapsamlı bir 3D-LFF dağıtım modeli oluşturmak için sorunsuz bir şekilde entegre edilmiştir. Bu teknik sağlıklı karaciğerlerle sınırlı değildir, aynı zamanda hepatik steatozdan muzdarip olanları da kapsar. Elde edilen sonuçlar, bu yaklaşımın karaciğer yağ içeriğini hem görselleştirmede hem de ölçmede dikkate değer etkinliğini göstermektedir. Normal ve steatotik karaciğerler arasında ayrım yapan kalıpları belirgin bir şekilde ayırt eder. Karaciğerin 3 boyutlu yapısını çıkarmak için Dixon MRG’den yararlanan bu yöntem, organın tamamını kapsayan kesin LFF değerlendirmeleri sunar ve böylece hepatik steatoz tanısı için dikkate değer bir etkinlikle büyük umut vaat eder.
Introduction
Alkolsüz Yağlı Karaciğer Hastalığı (NAFLD), karaciğer hücrelerinde anormal trigliserit birikiminden (hepatik steatoz) alkolsüz Steatohepatit (NASH) olarak bilinen karaciğer hücrelerinde iltihaplanma ve hasara kadar değişen bir patolojik durum yelpazesini kapsar. Bazı durumlarda NAFLD, fibroz, siroz, son dönem karaciğer hastalığı ve hatta Hepatoselüler karsinom (HCC) dahil olmak üzere daha ciddi aşamalara ilerleyebilir1. Dünya Sağlık Örgütü ve Küresel Hastalık Yükü’nden yayınlanan veriler, dünya çapında tüm yaş gruplarında yaklaşık 1.235,7 milyon kişinin NAFLD’den etkilendiğini göstermektedir2. NAFLD şu anda küresel olarak karaciğerle ilişkili hastalıkların en belirgin nedenlerinden biri olarak yer almaktadır ve önümüzdeki yıllarda son dönem karaciğer hastalığının önde gelen nedeni olması beklenmektedir3.
Hepatik steatozun yaygınlığının doğru değerlendirilmesi, kesin tanı, uygun tedavi seçimi ve hastalığın etkili progresyonunun izlenmesi için büyük önem taşımaktadır. Karaciğer yağ içeriğini değerlendirmek için altın standart karaciğer biyopsisi olmaya devam etmektedir. Bununla birlikte, invaziv doğası, ağrı, kanama ve diğer postoperatif komplikasyon potansiyeli nedeniyle, sık takip muayeneleri için pratik bir seçenek değildir 4,5,6. Sonuç olarak, hepatik yağ birikimini güvenilir bir şekilde ölçebilen noninvaziv görüntüleme tekniklerine acil bir ihtiyaç vardır. Manyetik rezonans görüntüleme (MRG), iyonlaştırıcı radyasyon içermemesi ve kimyasal kayma etkileri yoluyla yağ içeriğini hassas bir şekilde tespit etme yeteneği nedeniyle bu alanda umut vaat etmektedir 7,8.
Son çalışmalar, Dixon görüntüleme 9,10 gibi kimyasal kayma gradyan eko yöntemlerine dayalı olarak hepatik yağın ölçülmesi için MRI tekniklerini özetlemiştir. Bununla birlikte, bu tekniklerin çoğu, iki boyutlu ilgi alanlarının analizine dayanır. Karaciğer yağ fraksiyonunun (LFF) üç boyutlu dağılımının kapsamlı değerlendirmesi sınırlı kalmıştır. Bu çalışmada, Dixon MRG ile karaciğer yapısal görüntülemesini birleştiren benzersiz bir 3D LFF kantitizasyon yaklaşımı tanıtıldı. Ortaya çıkan 3D LFF modeli, karaciğerin tüm hacmi boyunca yağ içeriğinin dağılımının hassas bir şekilde görselleştirilmesini ve ölçülmesini sağlar. Bu teknik, hepatik steatozun doğru teşhisi için önemli klinik yararlılık göstermektedir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu araştırma, Dixon MRI9,10 kullanarak karaciğer yağ fraksiyonunun (LFF) dağılımını analiz etmek için yenilikçi bir 3D kantitasyon tekniği sunmaktadır. Bu yöntem, faz içi ve su fazı görüntülerinden oluşturulan LFF haritalarını 3D karaciğer konturları ile entegre ederek, normal ve steatotik karaciğerlerdeki LFF modellerini ayırt eder6. Sonuç olarak, karaciğer yağ içeriğinin hassas bir şekilde değerlendirilme…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu yayın, Ulusal Geleneksel Çin Tıbbı İdaresi tarafından düzenlenen, geleneksel Çin tıbbında olağanüstü klinik yeteneklerin belirlenmesi için beşinci ulusal programdan destek aldı. Resmi ağ bağlantısı’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 |
References
- 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).
