Name: Advancing Hepatic Fibrosis Diagnosis Using Magnetic Resonance Elastography and AI (Video) | JoVE
Uploaded: 2023-07-21T12:10:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Advancing Hepatic Fibrosis Diagnosis Using Magnetic Resonance Elastography and AI at JoVE.com

Эта публикация была поддержана пятой национальной программой исследований талантов в области традиционной китайской медицины, организованной Национальным управлением традиционной китайской медицины. Официальная сетевая ссылка — «http://www.natcm.gov.cn/renjiaosi/zhengcewenjian/2021-11-04/23082.html. '

В этом исследовании использовалось 3D-цифровое моделирование ЛСД для реконструкции печени типичного пациента с клинически подтвержденным фиброзом печени. Пациент был набран из известного учреждения по лечению заболеваний печени «You An Hospital» в Пекине, Китай, и прошел рутинную магнитно-р...

Quantitative Analysis of Liver Stiffness Distribution

<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>

В клинической практике сложно точно количественно оценить и отследить состояние пациентов с фиброзом печени на ранней стадии. Сравнение, представленное на рисунке 9 , полностью отражает степень фиброза печени у пациента по сравнению со здоровой печенью; Конечно, эта ци?...

Фиброз печени относится к образованию избыточной рубцовой ткани в печени, обычно в результате повреждения печени или заболевания 1,2,3,4. Он часто возникает как следствие хронического повреждения печени и обычно связан с заболеваниями печени, такими как хронический вирусный гепатит, неалкогольная жировая болезнь печени и алкогольная болезнь печени. При отсутствии лечения фиброз печени может прогрессировать до цирроза, потенциально опасного для жизни состояния, связанного со значительной заболеваемостью и смертностью.
Активные исследования в этой области направлены на выяснение клеточных и молекулярных механизмов, лежащих в основе патогенеза фиброза печени, а также на разработку новых диагностических и терапевтических стратегий для улучшения результатов лечения пациентов. Еще одной задачей является неинвазивное выявление стадии фиброза печени, что является критически важным аспектом, напрямую связанным с диагностикой заболевания, выбором лечения и оценкой прогноза. Несмотря на важность точной диагностики и мониторинга фиброза печени, традиционные методы диагностики, такие как биопсия печени, являются инвазивными и связаны со значительными рисками. Напротив, магнитно-резонансная эластография5,6 (MRE) является многообещающим неинвазивным методом визуализации, который продемонстрировал потенциал в диагностике и мониторинге фиброза печени путем количественной оценки жесткости печени.
В последние годы проводится значительное количество исследований, направленных на оценку точности и надежности MRE в диагностике фиброза печени, а также его потенциальных преимуществ перед традиционными методами диагностики. Метрика жесткости печени MRE была одобрена Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) для клинической диагностики, и в клинической практике был проведен обширный сравнительный анализ с патологическими результатами. Результаты показали, что карты жесткости, построенные MRE, демонстрируют сильную положительную корреляцию с различными стадиями фиброза печени 7,8,9,10,11,12. Тем не менее, до сих пор работа по точной оценке и отслеживанию прогрессирования фиброза печени у пациентов с помощью количественного анализа распределения жесткости печени (ЛСД) путем сопоставления изображений структуры печени с MRE не достигла большого прогресса.
В данном исследовании введена методика группового анализа медицинской визуализации13,14,15 для достижения точного совмещения изображений структуры печени с картой жесткости, сгенерированной MRE в 3D-пространстве, что позволяет рассчитать значения жесткости печени для каждого воксела всей печени. На основе 3D-цифровой модели ЛСД можно рассчитать и оценить точное распределение стадий фиброза печени для конкретного пациента. Это закладывает прочную основу для точной количественной диагностики фиброза печени на ранней стадии.

<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

Фиброз печени – это ранняя стадия цирроза печени, и лучших неинвазивных и удобных методов выявления и оценки заболевания не существует. Несмотря на хороший прогресс, достигнутый с картой жесткости печени (LSM) на основе магнитно-резонансной эластографии (MRE), все еще существуют некоторые ограничения, которые необходимо преодолеть, включая ручное определение фокуса, ручной выбор областей интереса (ROI) и прерывистые данные LSM без структурной информации, что делает невозможным оценку печени в целом. В данном исследовании мы предлагаем новую трехмерную (3D) цифровую модель для ранней диагностики фиброза печени на основе MRE.
MRE — это неинвазивный метод визуализации, который использует магнитно-резонансную томографию (МРТ) для измерения жесткости печени в месте сканирования путем взаимодействия человека с компьютером. Исследования показали значительную положительную корреляцию между LSM, полученной с помощью MRE, и степенью фиброза печени. Однако для клинических целей необходима всесторонняя и точная количественная оценка степени фиброза печени. Для решения этой проблемы в данном исследовании была предложена концепция распределения жесткости печени (LSD), которая относится к 3D-объему жесткости каждого воксела печени, полученному путем выравнивания 3D-изображений ткани печени и показателей MRE. Это обеспечивает более эффективный клинический инструмент для диагностики и лечения фиброза печени.

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

Используя информацию, содержащуюся в Description_Name поле файлов DICOM, исходную папку МРТ можно переименовать, чтобы облегчить быструю локализацию требуемой последовательности изображений в процессе анализа в группе визуализации. Внефазная последовательность MRI-IDEAL — это тип после?...

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

Advancing Hepatic Fibrosis Diagnosis Using Magnetic Resonance Elastography and AI (Video) | JoVE

Целью данного исследования была разработка новой трехмерной цифровой модели для ранней диагностики фиброза печени, которая включает в себя жесткость каждого воксела в печени пациента и, таким образом, может быть использована для расчета коэффициента распределения печени пациента на разных стадиях фиброза.

Трехмерная цифровая модель ранней диагностики фиброза печени на основе магнитно-резонансной эластографии

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 ...

Целью исследования является разработка трехмерной цифровой модели ранней диагностики фиброза печени на основе магнитно-резонансной эластографии. Исследование направлено на устранение ограничений существующих методов и обеспечение неинвазивного и количественного подхода для точной оценки и мониторинга фиброза печени. Некоторые из текущих экспериментальных задач в области исследований фиброза печени включают повышение точности сканирования и методов визуализации неинвазивных методов, таких как магнитно-резонансная эластография, стандартизацию вычислительных протоколов для получения стабильных результатов и накопление более полных данных, а именно размер данных для точной классификации и диагностики.Структурные изображения МРТ печени были точно согласованы с изображениями MRE, что позволило трехмерно распределить жесткость печени, распределение и добиться точного количественного определения в 3D-пространстве. Можно точно составить карту распределения жесткости печени для здоровой печени и удобно использовать ее для диагностики и лечения пациентов с различными стадиями цирроза печени. В будущем мы хотим заняться диагностикой, лечением и прогнозированием заболеваний печени на основе искусственного интеллекта, а также разработкой растительных препаратов, связанных с заболеваниями печени.