Name: A Non-Invasive Tool to Assess and Differentiate Fat Patterns in Liver Using 3D Dixon MRI (Video) | JoVE
Uploaded: 2023-10-20T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Non-Invasive Tool to Assess and Differentiate Fat Patterns in Liver Using 3D Dixon MRI at JoVE.com

Denna publikation fick stöd från det femte nationella programmet för identifiering av framstående kliniska talanger inom traditionell kinesisk medicin, organiserat av National Administration of Traditional Chinese Medicine. Den officiella nätverkslänken är'http://www.natcm.gov.cn/renjiaosi/zhengcewenjian/2021-11-04/23082.html.

Studien godkändes och patienten rekryterades från avdelningen för infektionssjukdomar vid Dongzhimen Hospital, Beijing University of Chinese Medicine, i Peking, Kina. Patienten genomgick en rutinmässig Dixon MRT-undersökning av buken efter att ha gett informerat samtycke. I denna undersökning används en 3D-distributionsmodelleringsmetod för att rekonstruera leverfettfraktionen (LFF) hos en standardpatient med medicinskt diagnostiserad leversteatos. Vidare ger studien en kvantitativ bedömning som jämför patient...

A Comprehensive 3D-Liver Fat Function Distribution Model Using Dixon MRI

<ol>
	<li>Pouwels, 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=Non-alcoholic+fatty+liver+disease+(NAFLD):+a+review+of+pathophysiology,+clinical+management+and+effects+of+weight+loss.">Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD): a review of pathophysiology, clinical management and effects of weight loss.</a> BMC Endocr Disord. 22 (1), 63 (2022).</li><li>Younossi, Z. 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=The+global+burden+of+liver+disease.">The global burden of liver disease.</a> Clin Gastroenterol Hepatol. 21 (8), 1978-1991 (2023).</li><li>Younossi, Z., 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=Global+burden+of+NAFLD+and+NASH.+Trends,+predictions,+risk+factors+and+prevention.">Global burden of NAFLD and NASH. Trends, predictions, risk factors and prevention.</a> Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 15 (1), 11-20 (2018).</li><li>Boyum, J. H., 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=Incidence+and+risk+factors+for+adverse+events+related+to+image-guided+liver+biopsy.">Incidence and risk factors for adverse events related to image-guided liver biopsy.</a> Mayo Clin Proc. 91 (3), 329-335 (2016).</li><li>Khalifa, A., Rockey, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+utility+of+liver+biopsy+in+2020.">The utility of liver biopsy in 2020.</a> Curr Opin Gastroenterol. 36 (3), 184-191 (2020).</li><li>Sumida, Y., Nakajima, A., Itoh, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Limitations+of+liver+biopsy+and+non-invasive+diagnostic+tests+for+the+diagnosis+of+nonalcoholic+fatty+liver+disease/nonalcoholic+steatohepatitis.">Limitations of liver biopsy and non-invasive diagnostic tests for the diagnosis of nonalcoholic fatty liver disease/nonalcoholic steatohepatitis.</a> World J Gastroenterol. 20 (2), 475-485 (2014).</li><li>Ajmera, V., 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=Imaging+biomarkers+of+NAFLD,+NASH,+and+fibrosis.">Imaging biomarkers of NAFLD, NASH, and fibrosis.</a> Mol Metab. 50, 101167 (2021).</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), 1264-1281 (2019).</li><li>Jiang, Y., 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=Application+of+multi-echo+Dixon+and+MRS+in+quantifying+hepatic+fat+content+and+staging+liver+fibrosis.">Application of multi-echo Dixon and MRS in quantifying hepatic fat content and staging liver fibrosis.</a> Sci Rep. 13 (1), 12555 (2023).</li><li>Yang, Y., 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=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.">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.</a> Magn Reson Med Sci. 22 (2), 263-271 (2023).</li><li>Peng, H., 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=Fat-water+separation+based+on+Transition+REgion+Extraction+(TREE).">Fat-water separation based on Transition REgion Extraction (TREE).</a> Magn Reason Med. 82 (1), 436-448 (2019).</li><li>Hines, C. D. G., 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=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.">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.</a> Magn Reason Imaging. 33 (1), 873-881 (2011).</li><li>Tang, A., 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=Nonalcoholic+fatty+liver+disease:+MR+imaging+of+liver+proton+density+fat+fraction+to+assess+hepatic+steatosis.">Nonalcoholic fatty liver disease: MR imaging of liver proton density fat fraction to assess hepatic steatosis.</a> Radiology. 267 (2), 422-431 (2013).</li><li>Caussy, C., Reeder, S. B., Sirlin, C. B., 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,+quantitative+assessment+of+liver+fat+by+MRI-PDFF+as+an+endpoint+in+NASH+Trials.">Noninvasive, quantitative assessment of liver fat by MRI-PDFF as an endpoint in NASH Trials.</a> Hepatology. 68 (2), 763-772 (2018).</li><li>Reeder, S. B., Cruite, I., Hamilton, G., Sirlin, C. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+assessment+of+liver+fat+with+magnetic+resonance+imaging+and+spectroscopy.">Quantitative assessment of liver fat with magnetic resonance imaging and spectroscopy.</a> Magn Reson Imaging. 34 (4), 729-749 (2011).</li></ol>

Denna forskning presenterar en innovativ 3D-kvantifieringsteknik för att analysera fördelningen av leverfettfraktion (LFF) med hjälp av Dixon MRI 9,10. Genom att integrera LFF-kartor, som genereras från infas- och vattenfasbilder, med 3D-leverkonturer, skiljer denna metod mellan LFF-mönster i normala och steatotiska lever6. Följaktligen underlättar det en exakt utvärdering av leverfetthalten.
Steg 3 repr...

Icke-alkoholisk fettleversjukdom (NAFLD) omfattar ett spektrum av patologiska tillstånd, allt från onormal ackumulering av triglycerider i leverceller (leversteatos) till utveckling av inflammation och skador på leverceller, känd som icke-alkoholisk steatohepatit (NASH). I vissa fall kan NAFLD utvecklas till allvarligare stadier, inklusive fibros, cirros, leversjukdom i slutstadiet eller till och med hepatocellulärt karcinom (HCC)1. Publicerade data från Världshälsoorganisationen och Global Burden of Disease tyder på att cirka 1 235,7 miljoner individer världen över är drabbade av NAFLD i alla åldersgrupper2. NAFLD rankas för närvarande som en av de mest framträdande orsakerna till leverrelaterade sjukdomar globalt och förväntas bli den ledande orsaken till leversjukdom i slutstadiet under de kommande decennierna3.
En korrekt bedömning av leversteatosens omfattning är av stor betydelse för exakt diagnos, lämpligt behandlingsval och effektiv övervakning av sjukdomsprogression. Guldstandarden för att bedöma leverfetthalten fortsätter att vara leverbiopsi. Men på grund av dess invasiva natur, risken för smärta, blödning och andra postoperativa komplikationer är det inte ett praktiskt alternativ för frekventa uppföljningsundersökningar 4,5,6. Följaktligen finns det ett stort behov av icke-invasiva avbildningstekniker som på ett tillförlitligt sätt kan kvantifiera fettinlagring i levern. Magnetisk resonanstomografi (MRT) är lovande inom detta område på grund av dess brist på joniserande strålning och dess förmåga att känsligt upptäcka fettinnehåll genom kemiska skifteffekter 7,8.
Nyligen genomförda studier har beskrivit MRI-tekniker för att kvantifiera leverfett, baserat på kemiska skiftgradientekometoder som Dixon-avbildning 9,10. Icke desto mindre bygger majoriteten av dessa tekniker på analys av tvådimensionella regioner av intresse. Den omfattande utvärderingen av den tredimensionella fördelningen av leverfettfraktion (LFF) har förblivit begränsad. I den aktuella studien introduceras en unik 3D LFF-kvantifieringsmetod, som kombinerar Dixon MRI med strukturell avbildning av levern. Den resulterande 3D LFF-modellen möjliggör exakt visualisering och mätning av fördelningen av fettinnehåll genom hela levervolymen. Denna teknik visar betydande klinisk användbarhet för korrekt diagnos av leversteatos.

<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_LFF</td>
			<td>Intelligent Entropy</td>
			<td>HepaticSteatosis V1.0</td>
			<td>Beijing Intelligent Entropy Science &#38; Technology Co Ltd. 
			Modeling for CT/MRI fusion</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a 3d quantification technique for liver fat fraction distribution analysis using dixon magnetic resonance imaging

Denna studie presenterar en 3D-kvantifieringsmetod för fördelningen av leverfettfraktion (LFF) genom användning av Dixon MRI-bildanalys. Det centrala målet är att erbjuda ett mycket exakt och icke-invasivt sätt att utvärdera leverfetthalten. Processen innebär insamling av infas- och vattenfasbilder från en Dixon-sekvens. LFF-kartor beräknas sedan noggrant voxel för voxel genom att dividera lipidfasbilderna med fasbilderna. Samtidigt extraheras 3D-leverkonturer från bilderna i fasen. Dessa viktiga komponenter är sömlöst integrerade för att konstruera en omfattande 3D-LFF-distributionsmodell. Denna teknik är inte begränsad till friska lever, utan sträcker sig till dem som drabbats av leversteatos. De erhållna resultaten visar den anmärkningsvärda effektiviteten av detta tillvägagångssätt för att både visualisera och kvantifiera leverfetthalten. Den urskiljer tydligt mönster som skiljer mellan normala och steatotiska lever. Genom att utnyttja Dixon MRI för att extrahera 3D-strukturen i levern, erbjuder denna metod exakta LFF-bedömningar som spänner över hela organet, vilket är mycket lovande för diagnos av leversteatos med anmärkningsvärd effektivitet.

A 3D Quantification Technique for Liver Fat Fraction Distribution Analysis Using Dixon Magnetic Resonance Imaging

Denna undersökning använder faktiska patientdata som förvärvats med hjälp av en kommersiellt tillgänglig MR-skanner för att validera 3D-metoden för kvantifiering av leverfettfraktion (figur 1). MRT-protokollet inkluderade Dixons fyrfasavbildning 9,10: In-phase, Out-of-phase, Water-only och Fat-only (figur 2). Fettfraktionen (FF) för varje voxel beräknas genom att dividera Voxelsignalen i fas mi...

Watch this Scientific Journal Video about A Non-Invasive Tool to Assess and Differentiate Fat Patterns in Liver Using 3D Dixon MRI at JoVE.com

A Non-Invasive Tool to Assess and Differentiate Fat Patterns in Liver Using 3D Dixon MRI (Video) | JoVE

Denna studie introducerar en unik 3D-kvantifieringsmetod för fördelning av leverfettfraktion (LFF) med hjälp av Dixon magnetisk resonanstomografi (Dixon MRI). LFF-kartor, härledda från bilder i fas- och vattenfas, är integrerade med 3D-leverkonturer för att skilja LFF-mönster mellan normala och steatotiska lever, vilket möjliggör exakt bedömning av leverfetthalten.

En 3D-kvantifieringsteknik för analys av leverfettfraktionsfördelning med hjälp av Dixon magnetisk resonanstomografi

This study presents a 3D quantification methodology for the distribution of liver fat fraction (LFF) through the utilization of Dixon MRI image analysis. ...

Denna studie utvecklade en 3D Dixon MRI-teknik för att exakt kvantifiera leverfettfördelningen, i syfte att validera dess effektivitet som ett exakt, icke-invasivt verktyg för att bedöma och differentiera fettmönster i normala kontra steatotiska lever. De senaste framstegen inom MR-fettkvantifiering inkluderar normala 3D-distributionsmodelleringsmetoder, som integrerar Dixon Imaging med leverstruktursegmentering för att möjliggöra exakt visualisering och miljö av leverfettfraktionsmönster. Integrering av AI-driven medicinsk bildbehandling, djupinlärning, 3D-visualisering och en multimodal datafusion förbättrar modellering av hela levern och steatotisk bedömning, vilket underlättar exakt beslutsfattande på kliniken.Aktuella experimentella utmaningar inkluderar standardisering av beräkningsarbetsflöden, hantering av variationer i utrustning och protokoll och klargörande av mekanismerna för sjukdomsprogression inom forskning om leversteatos. Vårt protokoll erbjuder fördelen med 3D-bedömning av leverfettfraktion, vilket överträffar 2D-teknikerna. Resultaten kommer att främja forskningen inom vårt område genom att erbjuda en omfattande och exakt 3D LFF-bedömning av olika stadier av fettleversjukdom, vilket är avgörande för behandlingsbeslut och prognosutvärdering.