نموذج رقمي ثلاثي الأبعاد للتشخيص المبكر للتليف الكبدي على أساس التصوير الإلستوجرافي بالرنين المغناطيسي
Summary
كان الهدف من هذه الدراسة هو تطوير نموذج رقمي ثلاثي الأبعاد جديد للتشخيص المبكر للتليف الكبدي ، والذي يتضمن صلابة كل فوكسل في كبد المريض ، وبالتالي يمكن استخدامه لحساب نسبة توزيع كبد المريض في مراحل التليف المختلفة.
Abstract
التليف الكبدي هو مرحلة مبكرة من تليف الكبد ، ولا توجد طرق أفضل غير جراحية ومريحة للكشف عن المرض وتقييمه. على الرغم من التقدم الجيد الذي تم إحرازه في خريطة تصلب الكبد (LSM) بناء على التصوير الإلستوجرافي بالرنين المغناطيسي (MRE) ، لا تزال هناك بعض القيود التي يجب التغلب عليها ، بما في ذلك تحديد التركيز اليدوي ، والاختيار اليدوي لمناطق الاهتمام (ROIs) ، وبيانات LSM المتقطعة بدون معلومات هيكلية ، مما يجعل من المستحيل تقييم الكبد ككل. في هذه الدراسة ، نقترح نموذجا رقميا جديدا ثلاثي الأبعاد (3D) للتشخيص المبكر للتليف الكبدي على أساس التصوير الإلستوجرافي بالألمانيوران.
التصوير الإلستوجرافي بالرنين المغناطيسي هو تقنية تصوير غير جراحية تستخدم التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) لقياس تصلب الكبد في موقع المسح من خلال التفاعل بين الإنسان والحاسوب. أشارت الدراسات إلى وجود علاقة إيجابية كبيرة بين LSM التي تم الحصول عليها من خلال التصوير بالرنين المغناطيسي ودرجة التليف الكبدي. ومع ذلك ، للأغراض السريرية ، من الضروري إجراء تقدير كمي شامل ودقيق لدرجة التليف الكبدي. لمعالجة هذا ، تم اقتراح مفهوم توزيع تصلب الكبد (LSD) في هذه الدراسة ، والذي يشير إلى حجم صلابة 3D لكل فوكسل الكبد الذي تم الحصول عليه عن طريق محاذاة صور أنسجة الكبد ثلاثية الأبعاد ومؤشرات التصوير بالرنين المغناطيسي. هذا يوفر أداة سريرية أكثر فعالية لتشخيص وعلاج التليف الكبدي.
Introduction
يشير التليف الكبدي إلى تكوين نسيج ندبي مفرط في الكبد ، عادة نتيجة لتلف الكبد أو المرض1،2،3،4. غالبا ما ينشأ نتيجة لإصابة الكبد المزمنة ويرتبط عادة بأمراض الكبد ، مثل التهاب الكبد الفيروسي المزمن ومرض الكبد الدهني غير الكحولي وأمراض الكبد الكحولية. إذا ترك دون علاج ، يمكن أن يتطور التليف الكبدي إلى تليف الكبد ، وهي حالة قد تهدد الحياة وترتبط باعتلال ووفيات كبيرة.
يهدف البحث النشط في هذا المجال إلى توضيح الآليات الخلوية والجزيئية الكامنة وراء التسبب في التليف الكبدي ، وكذلك تطوير استراتيجيات تشخيصية وعلاجية جديدة لتحسين نتائج المرضى. هدف آخر هو الكشف غير الباضع عن مرحلة التليف الكبدي ، وهو جانب حاسم يرتبط ارتباطا مباشرا بتشخيص المرض واختيار العلاج وتقييم التشخيص. على الرغم من أهمية التشخيص الدقيق ومراقبة التليف الكبدي ، فإن طرق التشخيص التقليدية ، مثل خزعة الكبد ، غازية وترتبط بمخاطر كبيرة. في المقابل ، يعد التصوير الإلستوجرافي بالرنين المغناطيسي 5,6 (MRE) تقنية تصوير واعدة غير جراحية أثبتت إمكاناتها في تشخيص ومراقبة التليف الكبدي عن طريق تحديد تصلب الكبد.
في السنوات الأخيرة ، كانت هناك أبحاث مهمة تركز على تقييم دقة وموثوقية التصوير بالرنين المغناطيسي في تشخيص التليف الكبدي ، فضلا عن مزاياه المحتملة على طرق التشخيص التقليدية. تم منح مقياس تصلب الكبد ل MRE الموافقة من قبل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) للتشخيص السريري ، وتم إجراء تحليل مقارن واسع النطاق مع النتائج المرضية في الممارسة السريرية. أظهرت النتائج أن خرائط الصلابة الناتجة عن التصوير الإلستوجرافي بالإلستوجرافي تظهر ارتباطا إيجابيا قويا مع مراحل مختلفة من تليف الكبد7،8،9،10،11،12. ومع ذلك ، حتى الآن ، فإن عمل التقييم الدقيق وتتبع تطور تليف الكبد لدى المرضى من خلال التحليل الكمي لتوزيع تصلب الكبد (LSD) عن طريق مطابقة صور بنية الكبد مع التصوير الإلستوجرافي بمخاطر الألغام لم يحرز تقدما كبيرا.
في هذه الدراسة ، تم تقديم تقنية تحليل مجموعة التصوير الطبي13،14،15 لتحقيق محاذاة دقيقة لصور بنية الكبد مع خريطة الصلابة التي تم إنشاؤها بواسطة التصوير بالرنين المغناطيسي في الفضاء ثلاثي الأبعاد ، مما يتيح حساب قيم تصلب الكبد لكل فوكسل من الكبد بأكمله. استنادا إلى نموذج 3D-digital ل LSD ، يمكن حساب وتقييم التوزيع الدقيق لمراحل تليف الكبد الخاصة بالمريض. هذا يضع أساسا متينا للتشخيص الكمي الدقيق لتليف الكبد في مرحلة مبكرة.
Protocol
Representative Results
Discussion
في الممارسة السريرية ، من الصعب تحديد وتتبع حالة مرضى التليف الكبدي في المراحل المبكرة بدقة. تعكس المقارنة الموضحة في الشكل 9 تماما درجة التليف الكبدي لدى المريض مقارنة بالكبد السليم. بالطبع ، يمكن أن يكون هذا الرقم أيضا مقارنة بين فترتين مختلفتين للمريض ، تستخدم لتقييم فع…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم دعم هذا المنشور من قبل البرنامج الوطني الخامس لأبحاث المواهب السريرية الممتازة للطب الصيني التقليدي الذي نظمته الإدارة الوطنية للطب الصيني التقليدي. رابط الشبكة الرسمي هو ‘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 |
Referências
- Henderson, N. C., Rieder, F., Wynn, T. A. Fibrosis: from mechanisms to medicines. Nature. 587 (7835), 555-566 (2020).
- Parola, M., Pinzani, M. Liver fibrosis: Pathophysiology, pathogenetic targets and clinical issues. Molecular Aspects of Medicine. 65, 37-55 (2019).
- Ramachandran, P., et al. Resolving the fibrotic niche of human liver cirrhosis at single-cell level. Nature. 575 (7783), 512-518 (2019).
- Stefan, N., Häring, H. -. U., Cusi, K. Non-alcoholic fatty liver disease: causes, diagnosis, cardiometabolic consequences, and treatment strategies. The Lancet. Diabetes & Endocrinology. 7 (4), 313-324 (2019).
- Castera, L., Friedrich-Rust, M., Loomba, R. Noninvasive assessment of liver disease in patients with nonalcoholic fatty liver disease. Gastroenterology. 156 (5), 1264.e4-1281.e4 (2019).
- Godoy-Matos, A. F., Silva Júnior, W. S., Valerio, C. M. NAFLD as a continuum: from obesity to metabolic syndrome and diabetes. Diabetology & Metabolic Syndrome. 12 (1), 1-20 (2020).
- Venkatesh, S. K., Xu, S., Tai, D., Yu, H., Wee, A. Correlation of MR elastography with morphometric quantification of liver fibrosis (Fibro-C-Index) in chronic hepatitis B. Magnetic Resonance in Medicine. 72 (4), 1123-1129 (2014).
- Yin, M., et al. Assessment of hepatic fibrosis with magnetic resonance elastography. Clinical Gastroenterology and Hepatology. 5 (10), 1207-1213 (2007).
- Venkatesh, S. K., Wang, G., Lim, S. G., Wee, A. Magnetic resonance elastography for the detection and staging of liver fibrosis in chronic hepatitis B. European Radiology. 24, 70-78 (2014).
- Ichikawa, S., et al. Magnetic resonance elastography for staging liver fibrosis in chronic hepatitis C. Magnetic Resonance in Medical Sciences. 11 (4), 291-297 (2012).
- Chen, J., et al. Early detection of nonalcoholic steatohepatitis in patients with nonalcoholic fatty liver disease by using MR elastography. Radiology. 259 (3), 749-756 (2011).
- Singh, S., et al. Diagnostic performance of magnetic resonance elastography in staging liver fibrosis: a systematic review and meta-analysis of individual participant data. Clinical Gastroenterology and Hepatology. 13 (3), 440.e6-451.e6 (2015).
- Ferro, M., et al. Radiomics in prostate cancer: an up-to-date review. Therapeutic Advances in Urology. 14, 17562872221109020 (2022).
- Nam, D., Chapiro, J., Paradis, V., Seraphin, T. P., Kather, J. N. Artificial intelligence in liver diseases: Improving diagnostics, prognostics and response prediction. JHEP Reports. 4 (4), 100443 (2022).
- Wu, Y. -. J., Wu, F. -. Z., Yang, S. -. C., Tang, E. -. K., Liang, C. -. H. Radiomics in early lung cancer diagnosis: from diagnosis to clinical decision support and education. Diagnostics. 12 (5), 1064 (2022).
