פרסום זה נתמך על ידי התוכנית הלאומית החמישית למחקר כישרונות קליניים מצוינים ברפואה סינית מסורתית שאורגנה על ידי המנהל הלאומי לרפואה סינית מסורתית. הקישור הרשמי לרשת הוא 'http://www.natcm.gov.cn/renjiaosi/zhengcewenjian/2021-11-04/23082.html. '

מחקר זה השתמש במידול תלת-ממדי דיגיטלי של אל-אס-די כדי לשחזר את הכבד של מטופל טיפוסי עם פיברוזיס בכבד שאושר קלינית. המטופל גויס ממוסד ידוע לטיפול במחלות כבד, "You An Hospital" בבייג'ינג, סין, ועבר הדמיית תהודה מגנטית שגרתית בבטן העליונה (MRI) והדמיית MRE לאחר מתן הסכמה. המטופל נבחר כמקרה בוחן לשיטת מחקר ?...

ניתוח כמותי של התפלגות נוקשות הכבד

<ol>
	<li>Henderson, N. C., Rieder, F., Wynn, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fibrosis:+from+mechanisms+to+medicines.">Fibrosis: from mechanisms to medicines.</a> Nature. 587 (7835), 555-566 (2020).</li><li>Parola, M., Pinzani, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liver+fibrosis:+Pathophysiology,+pathogenetic+targets+and+clinical+issues.">Liver fibrosis: Pathophysiology, pathogenetic targets and clinical issues.</a> Molecular Aspects of Medicine. 65, 37-55 (2019).</li><li>Ramachandran, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resolving+the+fibrotic+niche+of+human+liver+cirrhosis+at+single-cell+level.">Resolving the fibrotic niche of human liver cirrhosis at single-cell level.</a> Nature. 575 (7783), 512-518 (2019).</li><li>Stefan, N., H&#228;ring, H. -. U., Cusi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-alcoholic+fatty+liver+disease:+causes,+diagnosis,+cardiometabolic+consequences,+and+treatment+strategies.">Non-alcoholic fatty liver disease: causes, diagnosis, cardiometabolic consequences, and treatment strategies.</a> The Lancet. Diabetes &amp; Endocrinology. 7 (4), 313-324 (2019).</li><li>Castera, L., Friedrich-Rust, M., Loomba, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+assessment+of+liver+disease+in+patients+with+nonalcoholic+fatty+liver+disease.">Noninvasive assessment of liver disease in patients with nonalcoholic fatty liver disease.</a> Gastroenterology. 156 (5), 1264.e4-1281.e4 (2019).</li><li>Godoy-Matos, A. F., Silva J&#250;nior, W. S., Valerio, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NAFLD+as+a+continuum:+from+obesity+to+metabolic+syndrome+and+diabetes.">NAFLD as a continuum: from obesity to metabolic syndrome and diabetes.</a> Diabetology &amp; Metabolic Syndrome. 12 (1), 1-20 (2020).</li><li>Venkatesh, S. K., Xu, S., Tai, D., Yu, H., Wee, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correlation+of+MR+elastography+with+morphometric+quantification+of+liver+fibrosis+(Fibro-C-Index)+in+chronic+hepatitis+B.">Correlation of MR elastography with morphometric quantification of liver fibrosis (Fibro-C-Index) in chronic hepatitis B.</a> Magnetic Resonance in Medicine. 72 (4), 1123-1129 (2014).</li><li>Yin, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+hepatic+fibrosis+with+magnetic+resonance+elastography.">Assessment of hepatic fibrosis with magnetic resonance elastography.</a> Clinical Gastroenterology and Hepatology. 5 (10), 1207-1213 (2007).</li><li>Venkatesh, S. K., Wang, G., Lim, S. G., Wee, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+resonance+elastography+for+the+detection+and+staging+of+liver+fibrosis+in+chronic+hepatitis+B.">Magnetic resonance elastography for the detection and staging of liver fibrosis in chronic hepatitis B.</a> European Radiology. 24, 70-78 (2014).</li><li>Ichikawa, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+resonance+elastography+for+staging+liver+fibrosis+in+chronic+hepatitis+C.">Magnetic resonance elastography for staging liver fibrosis in chronic hepatitis C.</a> Magnetic Resonance in Medical Sciences. 11 (4), 291-297 (2012).</li><li>Chen, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Early+detection+of+nonalcoholic+steatohepatitis+in+patients+with+nonalcoholic+fatty+liver+disease+by+using+MR+elastography.">Early detection of nonalcoholic steatohepatitis in patients with nonalcoholic fatty liver disease by using MR elastography.</a> Radiology. 259 (3), 749-756 (2011).</li><li>Singh, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diagnostic+performance+of+magnetic+resonance+elastography+in+staging+liver+fibrosis:+a+systematic+review+and+meta-analysis+of+individual+participant+data.">Diagnostic performance of magnetic resonance elastography in staging liver fibrosis: a systematic review and meta-analysis of individual participant data.</a> Clinical Gastroenterology and Hepatology. 13 (3), 440.e6-451.e6 (2015).</li><li>Ferro, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radiomics+in+prostate+cancer:+an+up-to-date+review.">Radiomics in prostate cancer: an up-to-date review.</a> Therapeutic Advances in Urology. 14, 17562872221109020 (2022).</li><li>Nam, D., Chapiro, J., Paradis, V., Seraphin, T. P., Kather, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Artificial+intelligence+in+liver+diseases:+Improving+diagnostics,+prognostics+and+response+prediction.">Artificial intelligence in liver diseases: Improving diagnostics, prognostics and response prediction.</a> JHEP Reports. 4 (4), 100443 (2022).</li><li>Wu, Y. -. J., Wu, F. -. Z., Yang, S. -. C., Tang, E. -. K., Liang, C. -. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radiomics+in+early+lung+cancer+diagnosis:+from+diagnosis+to+clinical+decision+support+and+education.">Radiomics in early lung cancer diagnosis: from diagnosis to clinical decision support and education.</a> Diagnostics. 12 (5), 1064 (2022).</li></ol>

בפרקטיקה הקלינית, זה מאתגר לכמת ולעקוב במדויק אחר מצבם של חולי פיברוזיס בכבד בשלב מוקדם. ההשוואה המוצגת באיור 9 משקפת במלואה את מידת הפיברוזיס בכבד אצל המטופל בהשוואה לכבד בריא; כמובן, נתון זה יכול להיות גם השוואה בין שתי תקופות שונות עבור המטופל, המשמש להערכת יעילות הטיפול...

פיברוזיס בכבד מתייחס להיווצרות של רקמת צלקת עודפת בכבד, בדרך כלל כתוצאה מנזק לכבד או מחלה 1,2,3,4. לעתים קרובות היא מתעוררת כתוצאה מפגיעה כרונית בכבד והיא קשורה בדרך כלל למחלות כבד, כגון דלקת כבד נגיפית כרונית, מחלת כבד שומני שאינה אלכוהולית ומחלת כבד אלכוהולית. אם לא מטופלים, פיברוזיס בכבד יכול להתקדם לשחמת הכבד, מצב מסכן חיים פוטנציאלי הקשור לתחלואה ותמותה משמעותיות.
מחקר פעיל בתחום זה נועד להבהיר את המנגנונים התאיים והמולקולריים העומדים בבסיס הפתוגנזה של פיברוזיס בכבד, כמו גם לפתח אסטרטגיות אבחון וטיפול חדשניות לשיפור תוצאות המטופלים. מטרה נוספת היא גילוי לא פולשני של שלב הפיברוזיס בכבד, שהוא היבט קריטי שנמצא בקורלציה ישירה עם אבחון המחלה, בחירת הטיפול והערכת הפרוגנוזה. למרות החשיבות של אבחון מדויק וניטור של פיברוזיס בכבד, שיטות אבחון מסורתיות, כגון ביופסיה של הכבד, הן פולשניות וקשורות לסיכונים משמעותיים. לעומת זאת, אלסטוגרפיהבתהודה מגנטית 5,6 (MRE) היא טכניקת הדמיה לא פולשנית מבטיחה שהוכיחה פוטנציאל באבחון וניטור של פיברוזיס בכבד על ידי כימות נוקשות הכבד.
בשנים האחרונות נערך מחקר משמעותי שהתמקד בהערכת הדיוק והאמינות של MRE באבחון פיברוזיס בכבד, כמו גם יתרונותיו הפוטנציאליים על פני שיטות אבחון מסורתיות. מדד קשיחות הכבד של MRE קיבל אישור על ידי מנהל המזון והתרופות האמריקני (FDA) לאבחון קליני, וניתוח השוואתי נרחב עם תוצאות פתולוגיות נערך בפרקטיקה הקלינית. התוצאות הראו כי מפות הנוקשות שנוצרו על ידי MRE מציגות מתאם חיובי חזק עם שלבים שונים של פיברוזיסבכבד 7,8,9,10,11,12. עם זאת, עד כה, העבודה של הערכה מדויקת ומעקב אחר התקדמות פיברוזיס בכבד בחולים באמצעות ניתוח כמותי של התפלגות נוקשות הכבד (LSD) על ידי התאמת תמונות מבנה הכבד עם MRE לא התקדמה הרבה.
במחקר זה, טכניקת ניתוח קבוצת הדמיה רפואית13,14,15 מוצגת כדי להשיג יישור מדויק של תמונות מבנה הכבד עם מפת הנוקשות שנוצרה על ידי MRE במרחב תלת ממדי, המאפשר חישוב של ערכי נוקשות הכבד עבור כל ווקסל של הכבד כולו. בהתבסס על המודל התלת-ממדי הדיגיטלי של LSD, ניתן לחשב ולהעריך את ההתפלגות המדויקת של היערכות פיברוזיס בכבד ספציפית למטופל. זה מניח בסיס מוצק לאבחון כמותי מדויק של פיברוזיס כבד בשלב מוקדם.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>MATLAB</td>
			<td>MathWorks&#160;</td>
			<td>2022B</td>
			<td>Computing and visualization&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mimics</td>
			<td>Materialise</td>
			<td>Mimics Research V20</td>
			<td>Model format transformation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tools for 3D_LSD</td>
			<td>Intelligent&#160;Entropy</td>
			<td>HepaticFibrosis V1.0</td>
			<td>Beijing Intelligent Entropy Science &#38; Technology Co Ltd. 
			Modeling for CT/MRI fusion</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a three-dimensional digital model for early diagnosis of hepatic fibrosis based on magnetic resonance elastography

פיברוזיס בכבד הוא שלב מוקדם של שחמת הכבד, ואין שיטות לא פולשניות ונוחות יותר לאיתור והערכה של המחלה. למרות ההתקדמות הטובה שהושגה עם מפת קשיחות הכבד (LSM) המבוססת על אלסטוגרפיה של תהודה מגנטית (MRE), עדיין יש כמה מגבלות שיש להתגבר עליהן, כולל קביעת מיקוד ידנית, בחירה ידנית של אזורי עניין (ROIs), ונתוני LSM לא רציפים ללא מידע מבני, מה שלא מאפשר להעריך את הכבד בכללותו. במחקר זה, אנו מציעים מודל דיגיטלי תלת ממדי (3D) חדשני לאבחון מוקדם של פיברוזיס בכבד המבוסס על MRE.
MRE היא טכניקת הדמיה לא פולשנית המשתמשת בדימות תהודה מגנטית (MRI) כדי למדוד את נוקשות הכבד באתר הסריקה באמצעות אינטראקציה בין אדם למחשב. מחקרים הצביעו על קשר חיובי מובהק בין LSM המתקבל באמצעות MRE לבין מידת הפיברוזיס בכבד. עם זאת, למטרות קליניות, יש צורך בכימות מקיף ומדויק של מידת הפיברוזיס בכבד. כדי להתמודד עם זה, הרעיון של התפלגות נוקשות הכבד (LSD) הוצע במחקר זה, אשר מתייחס נפח נוקשות 3D של כל ווקסל כבד המתקבל על ידי יישור של תמונות רקמת כבד 3D אינדיקטורים MRE. זה מספק כלי קליני יעיל יותר לאבחון וטיפול בפיברוזיס בכבד.

Hepatic fibrosis refers to the formation of excessive scar tissue in the liver, usually as a result of liver damage or disease1,2,3,4. It frequently arises as a consequence of chronic liver injury and is commonly associated with liver diseases, such as chronic viral hepatitis, non-alcoholic fatty liver disease, and alcoholic liver disease. If left untreated, hepatic fibrosis can progress to cirrhosis, a potentially life-threatening condition associated with significant morbidity and mortality.
Active research in this area aims to elucidate the cellular and molecular mechanisms underlying the pathogenesis of hepatic fibrosis, as well as to develop novel diagnostic and therapeutic strategies to improve patient outcomes. Another objective is the noninvasive detection of the hepatic fibrosis stage, which is a critical aspect that directly correlates with disease diagnosis, treatment selection, and prognosis evaluation. Despite the importance of accurate diagnosis and the monitoring of hepatic fibrosis, traditional diagnostic methods, such as liver biopsy, are invasive and associated with significant risks. In contrast, magnetic resonance elastography5,6 (MRE) is a promising non-invasive imaging technique that has demonstrated potential in the diagnosis and monitoring of hepatic fibrosis by quantifying liver stiffness.
In recent years, there has been significant research focused on evaluating the accuracy and reliability of MRE in the diagnosis of hepatic fibrosis, as well as its potential advantages over traditional diagnostic methods. The liver stiffness metric of MRE has been granted approval by the United States Food and Drug Administration (FDA) for clinical diagnosis, and extensive comparative analysis with pathological results has been conducted in clinical practice. The results have shown that the stiffness maps generated by MRE exhibit a strong positive correlation with various stages of liver fibrosis7,8,9,10,11,12. Yet so far, the work of accurately evaluating and tracking the progression of liver fibrosis in patients through quantitative analysis of liver stiffness distribution (LSD) by matching liver structure images with MRE has not made much progress.
In this study, the medical imaging group analysis technique13,14,15 is introduced to achieve accurate alignment of the liver structure images with the stiffness map generated by MRE in 3D space, enabling the calculation of liver stiffness values for each voxel of the entire liver. Based on the 3D-digital model of LSD, the exact distribution of patient-specific liver fibrosis staging can be calculated and evaluated. This lays a solid foundation for the precise quantitative diagnosis of early-stage liver fibrosis.

מחבר זרקור: קידום אבחון פיברוזיס בכבד באמצעות אלסטוגרפיה תהודה מגנטית ובינה מלאכותית 

מודל דיגיטלי תלת מימדי לאבחון מוקדם של פיברוזיס בכבד המבוסס על אלסטוגרפיה בתהודה מגנטית

The scope of the research is to develop a three dimensional digital model for the early diagnosis of hepatic fibrosis based on magnetic resonance elastography. The research aims to address the limitations of current methods and provide a noninvasive and quantitative approach for the accurate assessment and monitoring of hepatic fibrosis. Some of the current experimental challenges in the field of hepatic fibrosis research include improving the scanning accuracy and imaging techniques of non-invasive methods like magnetic resonance elastography, standardizing computational protocols for consistent results and accumulating more comprehensive, and that was data size for accurate classification and diagnosis.The liver MRI structural images were accurately aligned with MRE images, enabling the three dimensional distribution of liver stiffness, distribution, and achieving precise quantification in 3D space. It is possible to accurately establish a liver's stiffness distribution map for a healthy liver, and conveniently utilize it for the diagnosis and the treatment of patients with different stages of liver cirrhosis. In the future, we want to address AI-driven diagnosis, treatment, and prognosis of liver diseases, as well as the development of herbal medicines related to liver diseases.

על ידי ניצול המידע בשדה Description_Name של קובצי DICOM, ניתן לשנות את שם תיקיית ה- MRI המקורית כדי להקל על לוקליזציה מהירה של רצף ההדמיה הנדרש במהלך תהליך הניתוח בקבוצת ההדמיה. רצף ה- MRI-IDEAL מחוץ לשלב הוא סוג של רצף MRI המשמש למתן תיאורים ברורים יותר של גבולות רקמת הכבד. הסיבה לכך היא שרצף מחוץ לפ...

Watch this Scientific Journal Video about Advancing Hepatic Fibrosis Diagnosis Using Magnetic Resonance Elastography and AI at JoVE.com

מטרת מחקר זה הייתה לפתח מודל דיגיטלי תלת ממדי חדשני לאבחון מוקדם של פיברוזיס בכבד, הכולל את הנוקשות של כל ווקסל בכבד של המטופל ובכך יכול לשמש לחישוב יחס הפיזור של הכבד של המטופל בשלבי פיברוזיס שונים.

Hepatic fibrosis is an early stage of liver cirrhosis, and there are no better non-invasive and convenient methods for the detection and evaluation of the ...

מטרת המחקר היא לפתח מודל דיגיטלי תלת מימדי לאבחון מוקדם של פיברוזיס בכבד המבוסס על אלסטוגרפיה של תהודה מגנטית. המחקר נועד להתמודד עם מגבלות השיטות הנוכחיות ולספק גישה לא פולשנית וכמותית להערכה וניטור מדויקים של פיברוזיס בכבד. חלק מהאתגרים הניסיוניים הנוכחיים בתחום מחקר פיברוזיס בכבד כוללים שיפור דיוק הסריקה וטכניקות הדמיה של שיטות לא פולשניות כמו אלסטוגרפיה בתהודה מגנטית, סטנדרטיזציה של פרוטוקולים חישוביים לתוצאות עקביות וצבירה מקיפה יותר, וזה היה גודל הנתונים לסיווג ואבחון מדויקים.התמונות המבניות של MRI הכבד יושרו במדויק עם תמונות MRE, ואפשרו התפלגות תלת ממדית של קשיחות הכבד, פיזור והשגת כימות מדויק במרחב תלת ממדי. ניתן לקבוע במדויק את מפת התפלגות הנוקשות של הכבד לכבד בריא, ולנצל אותה בנוחות לאבחון וטיפול בחולים עם שלבים שונים של שחמת הכבד. בעתיד, אנו רוצים להתייחס לאבחון, טיפול ופרוגנוזה מבוססי בינה מלאכותית של מחלות כבד, כמו גם לפיתוח תרופות צמחיות הקשורות למחלות כבד.

מודל דיגיטלי תלת מימדי לאבחון מוקדם של פיברוזיס בכבד המבוסס על אלסטוגרפיה בתהודה מגנטית

Abstract