تقنية القياس الكمي 3D لتحليل توزيع أجزاء الدهون في الكبد باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي ديكسون
Summary
تقدم هذه الدراسة طريقة فريدة من نوعها 3D الكمي لتوزيع جزء الدهون في الكبد (LFF) باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي ديكسون (ديكسون التصوير بالرنين المغناطيسي). تم دمج خرائط LFF ، المستمدة من الصور في الطور والمرحلة المائية ، مع ملامح الكبد 3D للتمييز بين أنماط LFF بين الكبد الطبيعي والدهني ، مما يتيح التقييم الدقيق لمحتوى الدهون في الكبد.
Abstract
تقدم هذه الدراسة منهجية القياس الكمي 3D لتوزيع جزء الدهون في الكبد (LFF) من خلال استخدام تحليل صور التصوير بالرنين المغناطيسي ديكسون. الهدف الرئيسي هو تقديم وسيلة دقيقة للغاية وغير جراحية لتقييم محتوى الدهون في الكبد. تتضمن العملية الحصول على صور في الطور ومرحلة الماء من تسلسل ديكسون. ثم يتم حساب خرائط LFF بدقة voxel بواسطة voxel عن طريق قسمة صور Lipid Phase على الصور في الطور. في الوقت نفسه ، يتم استخراج ملامح الكبد 3D من الصور في المرحلة. يتم دمج هذه المكونات الحاسمة بسلاسة لبناء نموذج توزيع 3D-LFF شامل. لا تقتصر هذه التقنية على الكبد السليم بل تمتد إلى المصابين بالتنكس الدهني الكبدي. تظهر النتائج التي تم الحصول عليها الفعالية الملحوظة لهذا النهج في كل من تصور وقياس محتوى الدهون في الكبد. يميز بوضوح الأنماط التي تفرق بين الكبد الطبيعي والدهني. من خلال تسخير التصوير بالرنين المغناطيسي ديكسون لاستخراج بنية 3D للكبد ، تقدم هذه الطريقة تقييمات LFF دقيقة تغطي كامل العضو ، وبالتالي تحمل وعدا كبيرا لتشخيص التنكس الدهني الكبدي بفعالية ملحوظة.
Introduction
يشمل مرض الكبد الدهني غير الكحولي (NAFLD) مجموعة من الحالات المرضية ، بدءا من التراكم غير الطبيعي للدهون الثلاثية في خلايا الكبد (تنكس دهني كبدي) إلى تطور الالتهاب وتلف خلايا الكبد ، والمعروفة باسم التهاب الكبد الدهني غير الكحولي (NASH). في بعض الحالات ، يمكن أن يتطور NAFLD إلى مراحل أكثر حدة ، بما في ذلك التليف أو تليف الكبد أو مرض الكبد في المرحلة النهائية أو حتى سرطان الخلايا الكبدية (HCC) 1. تشير البيانات المنشورة من منظمة الصحة العالمية والعبء العالمي للأمراض إلى أن ما يقرب من 1,235.7 مليون فرد في جميع أنحاء العالم يتأثرون بمرض الكبد الدهني غير الكحولي في جميع الفئات العمرية2. يصنف NAFLD حاليا كواحد من أبرز أسباب الأمراض المرتبطة بالكبد على مستوى العالم ومن المتوقع أن يصبح السبب الرئيسي لمرض الكبد في المرحلة النهائية في العقود القادمة3.
يحمل التقييم الدقيق لمدى التنكس الدهني الكبدي أهمية كبيرة للتشخيص الدقيق واختيار العلاج المناسب والمراقبة الفعالة لتطور المرض. لا يزال المعيار الذهبي لتقييم محتوى الدهون في الكبد هو خزعة الكبد. ومع ذلك ، نظرا لطبيعته الغازية ، واحتمال حدوث الألم والنزيف ومضاعفات ما بعد الجراحة الأخرى ، فهو ليس خيارا عمليا لفحوصات المتابعة المتكررة4،5،6. وبالتالي ، هناك حاجة ملحة لتقنيات التصوير غير الباضعة التي يمكن أن تحدد ترسب الدهون الكبدية بشكل موثوق. يظهر التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) نتائج واعدة في هذا المجال بسبب افتقاره إلى الإشعاع المؤين وقدرته على اكتشاف محتوى الدهون بحساسية من خلال تأثيرات التحول الكيميائي 7,8.
حددت الدراسات الحديثة تقنيات التصوير بالرنين المغناطيسي لقياس الدهون الكبدية ، بناء على طرق صدى تدرج التحول الكيميائي مثل تصوير ديكسون 9,10. ومع ذلك ، فإن غالبية هذه التقنيات تعتمد على تحليل مناطق الاهتمام ثنائية الأبعاد. ظل التقييم الشامل للتوزيع ثلاثي الأبعاد لجزء الدهون في الكبد (LFF) محدودا. في هذه الدراسة ، يتم تقديم نهج قياس كمي 3D LFF فريد من نوعه ، يجمع بين التصوير بالرنين المغناطيسي ديكسون والتصوير الهيكلي للكبد. يسمح نموذج 3D LFF الناتج بتصور دقيق وقياس توزيع محتوى الدهون في جميع أنحاء حجم الكبد بالكامل. توضح هذه التقنية فائدة سريرية كبيرة للتشخيص الدقيق للتنكس الدهني الكبدي.
Protocol
Representative Results
Discussion
يقدم هذا البحث تقنية قياس كمية 3D مبتكرة لتحليل توزيع جزء الدهون في الكبد (LFF) باستخدام Dixon MRI 9,10. من خلال دمج خرائط LFF ، التي يتم إنشاؤها من الصور في الطور والمرحلة المائية ، مع ملامح الكبد 3D ، تميز هذه الطريقة بين أنماط LFF في الكبد الطبيعي والدهني6. ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تلقى هذا المنشور دعما من البرنامج الوطني الخامس لتحديد المواهب السريرية المتميزة في الطب 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_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).
