Bu yayın, Ulusal Geleneksel Çin Tıbbı İdaresi tarafından düzenlenen beşinci ulusal geleneksel Çin tıbbı klinik mükemmel yetenekler araştırma programı tarafından desteklenmiştir. Resmi ağ bağlantısı 'http://www.natcm.gov.cn/renjiaosi/zhengcewenjian/2021-11-04/23082.html. '

Bu çalışmada, klinik olarak doğrulanmış hepatik fibrozisli tipik bir hastanın karaciğerini yeniden yapılandırmak için 3D-dijital LSD modellemesi kullanılmıştır. Hasta, Çin'in Pekin kentindeki tanınmış bir karaciğer hastalığı tedavi kurumu olan "You An Hospital"dan işe alındı ve onay verildikten sonra rutin üst karın manyetik rezonans görüntüleme (MRI) ve MRE görüntülemesi yapıldı. Hasta, patolojik inceleme ile hepatik fibrozis evrelemesinin doğrulanması ve bu araştırmanın erken evre hepatik fibrozis hastalarının teşhisinde uygulanabilirliğini ve klinik değerini vurgulayan belirgin klinik semptomların olmaması nedeniyle bu araştırma yöntemi için vaka çalışması olarak seçilmiştir. Bu makale aynı zamanda bu hastanın karaciğeri ile sağlıklı bir karaciğer arasında kantitatif bir karşılaştırma sağlar. Bu çalışmada kullanılan yazılım araçları Malzeme Tablosunda listelenmiştir.
1. Veri toplama ve hazırlama
NOT: Parametre farkı araştırma yöntemine duyarlı değildir.
<ol><li>MRI tarama stratejileri NOT: Bu çalışmada, GE tarafından üretilen bir manyetik rezonans görüntüleme (MRI) cihazı kullanılarak klinik görüntülemeden elde edilen gerçek DICOM verileri kullanılmıştır. Verilerin içeriğinde IDEAL (Eko Asimetrisi ve En Küçük Kareler tahmini ile Su ve Yağın Yinelemeli Ayrışması), su-yağ ayırma görüntüleme ve manyetik rezonans elastografi (MRE) görüntüleme yer almaktadır.<ol><li>İDEAL verilerin 256 piksel x 256 piksel yatay çözünürlüğe, 1,5625 mm piksel aralığına ve 10 mm dilim kalınlığına sahip olduğundan emin olun. NOT: Tarama stratejisi daha da optimize edilebilir, ancak bu çalışmada kullanılan metodoloji daha yüksek hassasiyetli tıbbi görüntüleme için geçerlidir.</li>
	</ol></li>
	<li>Her dizinin klasörünü yeniden adlandırın. NOT: Ekipmandan dışa aktarılan DICOM verileri açıkça dizi adları sağlamadığından, ön işleme aşamasında, sonraki analiz ve işlemeyi kolaylaştırmak için her dizi için açık adlar eklemek gerekir.<ol><li>Tüm DICOM verilerini özelleştirilmiş bir çalışma dizinine kopyalayın.</li>
		<li>MATLAB'ın çalışma dizinindeki verileri içeren dizine gidin.</li>
		<li>Her dizi için klasörlere açıklayıcı adlar eklemek için Description_Name işlevini yürütün.</li>
		<li>Yeniden adlandırmadan önce ve sonra karşılaştırma için Şekil 1'e bakın. Çeşitli analitik amaçlar için gerekli görüntü dizilerinin tanımlanmasını kolaylaştırmak için her görüntü dizisi klasörüne bir Açıklama Adı ekleyin.</li>
	</ol></li>
	<li>IDEAL görüntülerini hızlıca kontrol edin.<ol><li>IDEAL kullanarak görüntüleme için ayrı klasörlerde saklanan faz içi, faz dışı, su ve yağ fazları dahil olmak üzere farklı faz klasörlerinin dizinini değiştirin.</li>
		<li>Her aşama için etki dizilerini görüntülemek için Slice_View işlevini yürütün.</li>
		<li>MRI-IDEAL dizisi için etkileşimli grafik kullanıcı arayüzünün (GUI) bir görüntüsü için Şekil 2'ye bakın. Farklı dizilere hızlıca göz atmak için GUI'nin altındaki kaydırma çubuğunu kullanın.</li>
		<li>Karaciğer dokusu sınırlarının daha net tanımlarını sağlamak için MRI dizisi türü olarak MRI-IDEAL faz dışı dizisini kullanın. NOT: Aşağıdaki işlemlerde, karaciğerin 3D bölgesini tanımlamak için IDEAL'in faz dışı dizisini kullanmaya odaklanılacaktır.</li>
	</ol></li>
</ol>2. Karaciğerin 3D bölgesini çıkarın
NOT: Karaciğerin 3D bölgesindeki bireysel vokseller, LSD için uzamsal taşıyıcılar olarak hizmet eder ve her vokselin sertlik değeri MRE'den türetilir. Karaciğer dokusunun 3 boyutlu bölgesinin çıkarılması, füzyondan önce gerekli bir adımdır. Derin öğrenme, bu görevi daha verimli bir şekilde gerçekleştirmek için kullanılabilirken, bu çalışmanın odak noktası değildir. Bu nedenle, karaciğer dokusunun 3D bölgesini çıkarmak için burada hala olgun yazılım araçları (örneğin, MIMICS) kullanılmaktadır.
<ol><li>MIMICS yazılımını başlatmak için Yeni Proje'yi seçin ve takip eden iletişim kutusunda İDEAL faz dışı görüntüleri içeren klasöre gidin. İLERİ | Dönüştür düğmesine tıklayarak devam edin, böylece dizi düzenleme durumuna giriş yapın.</li>
	<li>Boş bir Maske oluşturmak için, sağ tarafta bulunan MASKE iletişim kutusundaki Yeni düğmesine tıklayın ve maksimum eşiği seçin.</li>
	<li>Karaciğer alanını tüm yatay görünümlerde sınırlamak için, Segment etiketinin altında bulunan Maskeleri Düzenle aracını kullanın.</li>
	<li>Karaciğerin 3B uzamsal kısmını oluşturmak için, tanımlanmış karaciğer maskesini seçin ve Maskeden Parçayı Hesapla düğmesine tıklayın. Karaciğerin çıkarılan 3 boyutlu bölgesi Şekil 3'te gösterilmiştir.</li>
	<li>Dosya | İhracat | Dicom komutunu seçin. Açılır iletişim kutusunda, karaciğer maskesini seçin, dosya yolunu ve dosyaların adlarını ayarlayın ve OK Karaciğerin 3B bölgesinin belirtilen DICOM dosyalarına dışa aktarılmasını tamamlamak için düğmesine basın.</li>
</ol>3. Karaciğer sertliği harita dizisi
NOT: Erken fibrozisli hastalarda MRE sertlik aralığı tipik olarak 8 kpa'nın altındadır. Bunu görüntülemek için 'SE27_ST8K_(Pa)' etiketli sekans görüntüsü seçilmelidir.
<ol><li>Dizini, karaciğer sertliği harita dizisini içeren 'SE27_ST8K_(Pa)' klasörüne değiştirin.</li>
	<li>Her sertlik haritasına göz atmak için, Matlab'ın çalışma alanında MRE_show işlevini, işlevin bağımsız değişkeni belirtilen yolda bulunan dosya adı olacak şekilde yürütün.</li>
	<li>Şekil 4'te gösterilen karaciğer sertliği haritası, 512 piksel x 512 piksel x 3 matris veri yapısına sahip, her piksel noktasının üç ana rengi temsil eden üç değere sahip olduğu bir RGB gerçek renkli görüntüdür. Farklı renkli piksellerin karşılık gelen sertlik değerlerini gösteren soldaki renk çubuğuna bakın. İlgili korelasyonlarını kullanarak her pikselin tam sertliğini hesaplayın.</li>
	<li>Şekil 4'teki ek bilgiler, dizi açıklaması, tarama pozisyonu, zaman, hasta bilgileri ve görüntü parametreleri gibi verileri içerir. MRE ve IDEAL dizileri arasındaki uzamsal ilişkiyi kurmak için bu verileri, özellikle görüntü parametrelerini kullanın.</li>
</ol>4.3D-Karaciğer sertliği dağılımının hacmi
NOT: 3D karaciğer sertliği hacmindeki her voksel, Şekil 3'teki her pikselin sertlik değerinden türetilen, 4D karaciğer bölgesindeki karşılık gelen bir vokselin sertlik değerini temsil eder. Şekil 3'teki 3D karaciğer bölgesini Şekil 4'teki sertlik haritası ile hizalayarak, her bir vokselin sertlik değeri çıkarılabilir ve bu da 3D karaciğer sertliği hacminin üretilmesine neden olur.
<ol><li>Şekil 5'te gösterildiği gibi, karaciğer sertliği dağılımının 3D Hacmini elde etmek için girdi parametreleri olarak Şekil 3'te gösterilen 3D karaciğer bölgesi ve Şekil 4'teki Karaciğer sertliği haritası ile LSD_Slice fonksiyonunu çağırın.</li>
	<li>Şekil 5'te gösterilen GUI'nin altındaki kaydırma çubuğunu sürükleyerek karaciğerin her katmanının sertlik haritasını görüntüleyin. NOT: Bununla birlikte, Şekil 4'ten farklı olarak, burada sadece karaciğer dokusu doğru bir şekilde tutulur.</li>
	<li>GUI'nin sağ üst köşesindeki (Şekil 5) yakınlaştırma, uzaklaştırma, genel görünüme dönme ve seçilen pikselin koordinatlarını işaretleme gibi simgelere dikkat edin. NOT: Varsayılan renk çubuğu "jet" renk haritasıdır, bu da maviden kırmızıya karşılık gelen değerlerin (Birim kpa) düşükten yükseğe olduğu anlamına gelir.</li>
	<li>Şekil 6'da gösterildiği gibi, 3D karaciğer LSD'nin uzamsal dağılımını elde etmek için LSD_Volume işlevini LSD_Slice ile aynı girdiyle yürütün. Farenin sol düğmesini basılı tutup ekranı sürükleyerek LSD'nin 3B hacmini herhangi bir perspektiften görüntüleyin (Şekil 6).</li>
</ol>5. LSD kantitatif analizi
NOT: Bu çalışmanın önemli bir kantitatif analiz odağı, hastanın karaciğerindeki LSD voksellerinin farklı aşamalarının oranını sağlamaktır. Şekil 6 , hastalarda karaciğer fibrozunun dağılımının farklı mekansal konumlarda eşit olmadığını göstermektedir. Klinik semptomların henüz belirgin olmamasının nedeni, esas olarak karaciğer dokusunun önemli bir kısmının normal bir aşamada olmasından kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, hastalar ve sağlıklı bireyler arasındaki farkı tam olarak ölçmek gerekir. Bu, bu çalışmanın önemli bir nicel kavramıdır.
<ol><li>Şekil 7'de gösterildiği gibi, hepatik fibrozun farklı aşamaları için sertlik değerlerinin sayısal aralıklarını belirleyin.</li>
	<li>Şekil 6'da gösterilen LSD'nin 3D hacminin giriş parametresi ile Hepatic_Fibrosis fonksiyonunu çağırarak hastanın tüm karaciğer voksellerinin farklı fibroz aşamalarındaki dağılımını hesaplayın (Şekil 8).</li>
	<li>Tamamen sağlıklı bir karaciğerin sonuçlarını hesaplamak ve yukarıda açıklanan tipik karaciğer fibrozu hastası ile karşılaştırmak için aynı adımları kullanın (Şekil 9).</li>
</ol>

Karaciğer Sertliği Dağılımının Kantitatif Analizi

<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>

Bu çalışmanın Malzeme Tablosunda listelenen hepatik fibroz ölçümü için yazılım aracı olan HepaticFibrosis V1.0, Beijing Intelligent Entropy Science & Technology Co Ltd.'den bir yazılım aracıdır. Bu yazılım aracının fikri mülkiyet hakları şirkete aittir.

Klinik uygulamada, erken evre hepatik fibroz hastalarının durumunu doğru bir şekilde ölçmek ve izlemek zordur. Şekil 9'da gösterilen karşılaştırma, sağlıklı bir karaciğere kıyasla hastadaki hepatik fibroz derecesini tam olarak yansıtmaktadır; Tabii ki, bu rakam aynı zamanda tedavi etkinliğinin değerlendirilmesi için kullanılan hasta için iki farklı dönem arasında bir karşılaştırma olabilir. Bu hassas niceleme yöntemi, bu çalışmanın temel kritik adımıdı...

Hepatik fibroz, genellikle karaciğer hasarı veya hastalığının bir sonucu olarak karaciğerde aşırı skar dokusu oluşumunu ifade eder 1,2,3,4. Sıklıkla kronik karaciğer hasarının bir sonucu olarak ortaya çıkar ve genellikle kronik viral hepatit, alkolsüz yağlı karaciğer hastalığı ve alkolik karaciğer hastalığı gibi karaciğer hastalıkları ile ilişkilidir. Tedavi edilmezse, hepatik fibroz, önemli morbidite ve mortalite ile ilişkili potansiyel olarak yaşamı tehdit eden bir durum olan siroza ilerleyebilir.
Bu alandaki aktif araştırmalar, hepatik fibrozisin patogenezinin altında yatan hücresel ve moleküler mekanizmaları aydınlatmanın yanı sıra hasta sonuçlarını iyileştirmek için yeni tanı ve tedavi stratejileri geliştirmeyi amaçlamaktadır. Diğer bir amaç, hastalık teşhisi, tedavi seçimi ve prognoz değerlendirmesi ile doğrudan ilişkili olan kritik bir husus olan hepatik fibroz evresinin noninvaziv tespitidir. Hepatik fibrozisin doğru tanı ve izlenmesinin önemine rağmen, karaciğer biyopsisi gibi geleneksel tanı yöntemleri invazivdir ve önemli risklerle ilişkilidir. Buna karşılık, manyetik rezonans elastografi5,6 (MRE), karaciğer sertliğini ölçerek hepatik fibrozun tanı ve izlenmesinde potansiyel gösteren, umut verici bir non-invaziv görüntüleme tekniğidir.
Son yıllarda, hepatik fibrozis tanısında MRE'nin doğruluğu ve güvenilirliğinin yanı sıra geleneksel tanı yöntemlerine göre potansiyel avantajlarını değerlendirmeye odaklanan önemli araştırmalar yapılmıştır. MRE'nin karaciğer sertliği metriği, Amerika Birleşik Devletleri Gıda ve İlaç Dairesi (FDA) tarafından klinik tanı için onay almıştır ve klinik uygulamada patolojik sonuçlarla kapsamlı karşılaştırmalı analizler yapılmıştır. Sonuçlar, MRE tarafından oluşturulan sertlik haritalarının, karaciğer fibrozununçeşitli aşamaları ile güçlü bir pozitif korelasyon sergilediğini göstermiştir 7,8,9,10,11,12. Ancak şimdiye kadar, karaciğer yapısı görüntülerini MRE ile eşleştirerek karaciğer sertliği dağılımının (LSD) kantitatif analizi yoluyla hastalarda karaciğer fibrozunun ilerlemesini doğru bir şekilde değerlendirme ve izleme çalışmaları çok fazla ilerleme kaydetmemiştir.
Bu çalışmada, tüm karaciğerin her bir vokseli için karaciğer sertliği değerlerinin hesaplanmasını sağlayan, MRE tarafından oluşturulan sertlik haritası ile karaciğer yapısı görüntülerinin 3 boyutlu uzayda doğru hizalanmasını sağlamak için tıbbi görüntüleme grubu analiz tekniği13,14,15 tanıtılmıştır. LSD'nin 3D-dijital modeline dayanarak, hastaya özgü karaciğer fibroz evrelemesinin tam dağılımı hesaplanabilir ve değerlendirilebilir. Bu, erken evre karaciğer fibrozunun kesin kantitatif teşhisi için sağlam bir temel oluşturur.

<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

Hepatik fibroz, karaciğer sirozunun erken bir aşamasıdır ve hastalığın tespiti ve değerlendirilmesi için daha iyi non-invaziv ve uygun yöntemler yoktur. Manyetik rezonans elastografisine (MRE) dayalı karaciğer sertliği haritası (LSM) ile kaydedilen iyi ilerlemeye rağmen, manuel odak belirleme, ilgilenilen bölgelerin (ROI'ler) manuel seçimi ve karaciğeri bir bütün olarak değerlendirmeyi imkansız kılan yapısal bilgi olmadan süreksiz LSM verileri dahil olmak üzere hala üstesinden gelinmesi gereken bazı sınırlamalar vardır. Bu çalışmada, hepatik fibrozisin erken tanısı için MRE'ye dayalı yeni bir üç boyutlu (3D) dijital model öneriyoruz.
MRE, insan-bilgisayar etkileşimi yoluyla tarama bölgesindeki karaciğer sertliğini ölçmek için manyetik rezonans görüntüleme (MRI) kullanan non-invaziv bir görüntüleme tekniğidir. Çalışmalar, MRE yoluyla elde edilen LSM ile hepatik fibrozis derecesi arasında anlamlı bir pozitif korelasyon olduğunu göstermiştir. Bununla birlikte, klinik amaçlar için, hepatik fibroz derecesinin kapsamlı ve kesin bir şekilde ölçülmesi gereklidir. Bunu ele almak için, bu çalışmada, 3D karaciğer dokusu görüntülerinin ve MRE göstergelerinin hizalanmasıyla elde edilen her bir karaciğer vokselinin 3D sertlik hacmini ifade eden Karaciğer Sertliği Dağılımı (LSD) kavramı önerilmiştir. Bu, hepatik fibrozun tanı ve tedavisi için daha etkili bir klinik araç sağlar.

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.

Yazar Spotlight: Manyetik Rezonans Elastografi ve Yapay Zeka Kullanarak Hepatik Fibroz Tanısını İlerletme 

Hepatik fibrozisin erken tanısı için manyetik rezonans elastografiye dayalı üç boyutlu dijital model

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.

DICOM dosyalarının Description_Name alanındaki bilgiler kullanılarak, görüntüleme grubundaki analiz işlemi sırasında gerekli görüntüleme dizisinin hızlı bir şekilde lokalizasyonunu kolaylaştırmak için orijinal MRI klasörü yeniden adlandırılabilir. MRI-IDEAL faz dışı sekans, karaciğer dokusu sınırlarının daha net tanımlarını sağlamak için kullanılan MRI sekansı türüdür. Bunun nedeni, MRI-IDEAL faz dışı sekansının, belirli görüntü işleme teknikleri aracıl...

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

Bu çalışmanın amacı, hepatik fibrozisin erken teşhisi için, hastanın karaciğerindeki her bir vokselin sertliğini içeren ve böylece hastanın karaciğerinin farklı fibroz evrelerindeki dağılım oranını hesaplamak için kullanılabilecek yeni bir üç boyutlu dijital model geliştirmekti.

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 ...

Araştırmanın kapsamı, manyetik rezonans elastografiye dayalı hepatik fibrozisin erken tanısı için üç boyutlu bir dijital model geliştirmektir. Araştırma, mevcut yöntemlerin sınırlamalarını ele almayı ve hepatik fibrozisin doğru değerlendirilmesi ve izlenmesi için noninvaziv ve kantitatif bir yaklaşım sağlamayı amaçlamaktadır. Hepatik fibroz araştırmaları alanındaki mevcut deneysel zorluklardan bazıları, manyetik rezonans elastografi gibi invaziv olmayan yöntemlerin tarama doğruluğunu ve görüntüleme tekniklerini iyileştirmeyi, tutarlı sonuçlar için hesaplama protokollerini standartlaştırmayı ve daha kapsamlı biriktirmeyi içerir ve bu, doğru sınıflandırma ve tanı için veri boyutudur.Karaciğer MRG yapısal görüntüleri, MRE görüntüleri ile doğru bir şekilde hizalandı, bu da karaciğer sertliğinin, dağılımının üç boyutlu dağılımını ve 3D uzayda hassas nicelemenin elde edilmesini sağladı. Sağlıklı bir karaciğer için karaciğer sertliği dağılım haritasını doğru bir şekilde oluşturmak ve karaciğer sirozunun farklı evrelerinde olan hastaların tanı ve tedavisinde rahatlıkla kullanmak mümkündür. Gelecekte, karaciğer hastalıklarının yapay zeka güdümlü teşhisi, tedavisi ve prognozunun yanı sıra karaciğer hastalıklarıyla ilgili bitkisel ilaçların geliştirilmesini ele almak istiyoruz.

a-three-dimensional-digital-model-for-early-diagnosis-hepatic

Research

JoVE Journal

Medicine

A Three-Dimensional Digital Model for Early Diagnosis of Hepatic Fibrosis Based on Magnetic Resonance Elastography

806 Görüntüleme.  Capital Medical University. Araştırmanın kapsamı, manyetik rezonans elastografiye dayalı hepatik fibrozisin erken tanısı için üç boyutlu bir dijital model geliştirmektir. Araştırma, mevcut yöntemlerin sınırlamalarını ele almayı ve hepatik fibrozisin doğru değerlendirilmesi ve izlenmesi için noninvaziv ve kantitatif bir yaklaşım sağlamayı amaçlamaktadır. Hepatik fibroz araştırmaları alanındaki mevcut deneysel zorluklardan bazıları, manyetik rezonans elastografi gibi invaziv olmayan yönt...