Un modèle numérique tridimensionnel pour le diagnostic précoce de la fibrose hépatique basé sur l’élastographie par résonance magnétique
Summary
L’objectif de cette étude était de développer un nouveau modèle numérique tridimensionnel pour le diagnostic précoce de la fibrose hépatique, qui inclut la rigidité de chaque voxel dans le foie du patient et peut donc être utilisé pour calculer le rapport de distribution du foie du patient à différents stades de la fibrose.
Abstract
La fibrose hépatique est un stade précoce de la cirrhose du foie, et il n’existe pas de meilleures méthodes non invasives et pratiques pour la détection et l’évaluation de la maladie. Malgré les progrès réalisés avec la carte de rigidité hépatique (LSM) basée sur l’élastographie par résonance magnétique (EMR), il reste encore quelques limites à surmonter, notamment la détermination manuelle de la focalisation, la sélection manuelle des régions d’intérêt (ROI) et les données LSM discontinues sans information structurelle, ce qui rend impossible l’évaluation du foie dans son ensemble. Dans cette étude, nous proposons un nouveau modèle numérique tridimensionnel (3D) pour le diagnostic précoce de la fibrose hépatique basé sur l’ERM.
L’ERM est une technique d’imagerie non invasive qui utilise l’imagerie par résonance magnétique (IRM) pour mesurer la rigidité hépatique au site d’examen par interaction homme-machine. Des études ont indiqué une corrélation positive significative entre le LSM obtenu par ERM et le degré de fibrose hépatique. Cependant, à des fins cliniques, une quantification complète et précise du degré de fibrose hépatique est nécessaire. Pour y remédier, le concept de distribution de rigidité hépatique (LSD) a été proposé dans cette étude, qui fait référence au volume de rigidité 3D de chaque voxel hépatique obtenu par l’alignement d’images 3D de tissus hépatiques et d’indicateurs EMR. Il s’agit d’un outil clinique plus efficace pour le diagnostic et le traitement de la fibrose hépatique.
Introduction
La fibrose hépatique fait référence à la formation d’un tissu cicatriciel excessif dans le foie, généralement à la suite de lésions hépatiques oud’une maladie 1,2,3,4. Elle survient fréquemment à la suite de lésions hépatiques chroniques et est généralement associée à des maladies du foie, telles que l’hépatite virale chronique, la stéatose hépatique non alcoolique et la maladie alcoolique du foie. Si elle n’est pas traitée, la fibrose hépatique peut évoluer vers une cirrhose, une affection potentiellement mortelle associée à une morbidité et à une mortalité importantes.
La recherche active dans ce domaine vise à élucider les mécanismes cellulaires et moléculaires sous-jacents à la pathogenèse de la fibrose hépatique, ainsi qu’à développer de nouvelles stratégies diagnostiques et thérapeutiques pour améliorer les résultats pour les patients. Un autre objectif est la détection non invasive du stade de la fibrose hépatique, qui est un aspect critique qui est directement corrélé au diagnostic de la maladie, au choix du traitement et à l’évaluation du pronostic. Malgré l’importance d’un diagnostic précis et de la surveillance de la fibrose hépatique, les méthodes de diagnostic traditionnelles, telles que la biopsie hépatique, sont invasives et associées à des risques importants. En revanche, l’élastographie par résonance magnétique 5,6 (EMR) est une technique d’imagerie non invasive prometteuse qui a démontré son potentiel dans le diagnostic et le suivi de la fibrose hépatique en quantifiant la rigidité hépatique.
Au cours des dernières années, d’importantes recherches ont été menées sur l’évaluation de la précision et de la fiabilité de l’ERM dans le diagnostic de la fibrose hépatique, ainsi que sur ses avantages potentiels par rapport aux méthodes de diagnostic traditionnelles. La mesure de la rigidité hépatique de l’ERM a été approuvée par la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis pour le diagnostic clinique, et une analyse comparative approfondie avec des résultats pathologiques a été menée dans la pratique clinique. Les résultats ont montré que les cartes de rigidité générées par l’ERM présentent une forte corrélation positive avec les différents stades de la fibrose hépatique 7,8,9,10,11,12. Pourtant, jusqu’à présent, le travail d’évaluation et de suivi précis de la progression de la fibrose hépatique chez les patients par l’analyse quantitative de la distribution de la rigidité hépatique (LSD) en faisant correspondre les images de la structure hépatique avec l’ERM n’a pas fait beaucoup de progrès.
Dans cette étude, la technique d’analyse de groupe d’imagerie médicale13,14,15 est introduite pour obtenir un alignement précis des images de la structure hépatique avec la carte de rigidité générée par l’EMR dans l’espace 3D, permettant le calcul des valeurs de rigidité hépatique pour chaque voxel de l’ensemble du foie. Sur la base du modèle numérique 3D du LSD, la distribution exacte de la stadification de la fibrose hépatique spécifique au patient peut être calculée et évaluée. Cela jette une base solide pour le diagnostic quantitatif précis de la fibrose hépatique à un stade précoce.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dans la pratique clinique, il est difficile de quantifier et de suivre avec précision l’état des patients atteints de fibrose hépatique à un stade précoce. La comparaison présentée à la figure 9 reflète pleinement le degré de fibrose hépatique chez le patient par rapport à un foie sain ; Bien entendu, ce chiffre peut également être une comparaison entre deux périodes différentes pour le patient, utilisée pour l’évaluation de l’efficacité du traitement. Cette méthod…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Cette publication a été soutenue par le cinquième programme national de recherche sur les talents cliniques d’excellence en médecine traditionnelle chinoise organisé par l’Administration nationale de la médecine traditionnelle chinoise. Le lien réseau officiel est ‘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).
