使用Dixon磁共振成像分析肝脏脂肪分数分布的3D定量技术

摘要

本研究引入了一种独特的 3D 定量方法，使用 Dixon 磁共振成像 （Dixon MRI） 对肝脏脂肪分数 （LFF） 分布进行定量。从同相和水相图像得出的 LFF 图与 3D 肝脏轮廓集成，以区分正常肝脏和脂肪变性肝脏之间的 LFF 模式，从而能够精确评估肝脏脂肪含量。

摘要

本研究提出了一种通过利用 Dixon MRI 图像分析来测量肝脏脂肪分数 （LFF） 分布的 3D 定量方法。其核心目的是提供一种高度准确和非侵入性的方法来评估肝脏脂肪含量。该过程涉及从Dixon序列中获取同相和水相图像。然后，通过将脂质相图像除以同相图像，逐个细致地计算 LFF 图。同时，从相位图像中提取 3D 肝脏轮廓。这些关键组件无缝集成，以构建全面的 3D-LFF 分布模型。这种技术不仅限于健康的肝脏，还延伸到那些患有肝脂肪变性的人。获得的结果证明了这种方法在可视化和量化肝脏脂肪含量方面的显着有效性。它清楚地辨别区分正常肝脏和脂肪变性肝脏的模式。通过利用Dixon MRI提取肝脏的3D结构，该方法提供了跨越整个器官的精确LFF评估，从而为肝脂肪变性的诊断带来了巨大的希望，并具有显着的有效性。

引言

非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）包括一系列病理状况，从肝细胞中甘油三酯的异常积累（肝脂肪变性）到炎症的发展和肝细胞损伤，称为非酒精性脂肪性肝炎（NASH）。在某些情况下，NAFLD可以发展到更严重的阶段，包括纤维化、肝硬化、终末期肝病，甚至肝细胞癌（HCC）¹。世界卫生组织和全球疾病负担的公布数据表明，全世界约有12.357亿人受到NAFLD所有^{年龄组的影响}2。NAFLD目前是全球肝脏相关疾病最突出的原因之一，预计在未来几十年内将成为终末期肝病的主要原因³。

准确评估肝脂肪变性程度对于准确诊断、适当选择治疗方案和有效监测疾病进展具有重要意义。评估肝脏脂肪含量的金标准仍然是肝活检。然而，由于其侵入性，潜在的疼痛、出血和其他术后并发症，它不是频繁随访检查的实用选择^4,5,6。因此，迫切需要能够可靠地量化肝脏脂肪沉积的无创成像技术。磁共振成像 （MRI） 在这一领域显示出前景，因为它缺乏电离辐射，并且能够通过化学位移效应灵敏地检测脂肪含量 ^7,8

研究方案

该研究获得批准，患者从中国北京中医药大学东直门医院感染科招募。患者在提供知情同意后接受了常规的腹部 Dixon MRI 扫描。在这项研究中，采用 3D 分布建模方法重建医学诊断为肝脂肪变性的标准患者的肝脏脂肪分数 （LFF）。此外，该研究还提供了将患者的肝脏与健康肝脏进行比较的定量评估。本研究中使用的软件工具列在 材料表中。

1. 准备和数据收集

注：参数的方差不受研究方法的影响。在这项调查中，从临床影像学检查中获得了真实的DICOM数据。数据是使用场强为 1.5 特斯拉的 MRI 设备获取的。该数据集包括源自 Dixon 序列的四个不同阶段，特别是同相、异相、水和脂肪。

1. 检查上腹部的 Dixon 序列。
   1. 将所有 DICOM 数据复制到自定义的工作目录。
      注意：工作目录在操作系统和 MATLAB 中是相同的。
   2. 转到 MATLAB 当前工作目录中存放数据的目录（如 图 1 所示）。
   3. 确认 DIXON 数据显示的水平分辨率为 520 像素 x 704 像素，像素间距为 0.5682 毫米，切片厚度为 5 毫米。
2. 快速检查 Dixon 的图像。
   1. 更改目录以访问不....

讨论

本研究提出了一种创新的 3D 量化技术，用于使用 Dixon MRI ^9,10 分析肝脏脂肪分数 （LFF） 的分布。通过将从同相和水相图像生成的 LFF 图与 3D 肝脏轮廓相结合，该方法区分了正常肝脏和脂肪变性肝脏中的 LFF 模式⁶。因此，它有助于精确评估肝脏脂肪含量。

第 3 步代表了计算 FF 图以量化每个体素中脂肪含量的关键阶?.......

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
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