Summary
इस अध्ययन का उद्देश्य हेपेटिक फाइब्रोसिस के प्रारंभिक निदान के लिए एक नया त्रि-आयामी डिजिटल मॉडल विकसित करना था, जिसमें रोगी के यकृत में प्रत्येक वोक्सेल की कठोरता शामिल है और इस प्रकार, विभिन्न फाइब्रोसिस चरणों में रोगी के यकृत के वितरण अनुपात की गणना करने के लिए उपयोग किया जा सकता है।
Abstract
हेपेटिक फाइब्रोसिस यकृत सिरोसिस का एक प्रारंभिक चरण है, और रोग का पता लगाने और मूल्यांकन के लिए कोई बेहतर गैर-आक्रामक और सुविधाजनक तरीके नहीं हैं। चुंबकीय अनुनाद इलास्टोग्राफी (एमआरई) के आधार पर यकृत कठोरता मानचित्र (एलएसएम) के साथ की गई अच्छी प्रगति के बावजूद, अभी भी कुछ सीमाएं हैं जिन्हें दूर करने की आवश्यकता है, जिसमें मैनुअल फोकस निर्धारण, रुचि के क्षेत्रों (आरओआई) का मैनुअल चयन, और संरचनात्मक जानकारी के बिना असंतुलित एलएसएम डेटा शामिल है, जिससे यकृत का समग्र रूप से मूल्यांकन करना असंभव हो जाता है। इस अध्ययन में, हम एमआरई के आधार पर हेपेटिक फाइब्रोसिस के प्रारंभिक निदान के लिए एक उपन्यास त्रि-आयामी (3 डी) डिजिटल मॉडल का प्रस्ताव करते हैं।
एमआरई एक गैर-इनवेसिव इमेजिंग तकनीक है जो मानव-कंप्यूटर इंटरैक्शन के माध्यम से स्कैनिंग साइट पर यकृत कठोरता को मापने के लिए चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) का उपयोग करती है। अध्ययनों ने एमआरई के माध्यम से प्राप्त एलएसएम और हेपेटिक फाइब्रोसिस की डिग्री के बीच एक महत्वपूर्ण सकारात्मक सहसंबंध का संकेत दिया है। हालांकि, नैदानिक उद्देश्यों के लिए, यकृत फाइब्रोसिस की डिग्री का एक व्यापक और सटीक परिमाणीकरण आवश्यक है। इसे संबोधित करने के लिए, इस अध्ययन में यकृत कठोरता वितरण (एलएसडी) की अवधारणा प्रस्तावित की गई थी, जो 3 डी यकृत ऊतक छवियों और एमआरई संकेतकों के संरेखण द्वारा प्राप्त प्रत्येक यकृत वोक्सेल की 3 डी कठोरता मात्रा को संदर्भित करता है। यह हेपेटिक फाइब्रोसिस के निदान और उपचार के लिए एक अधिक प्रभावी नैदानिक उपकरण प्रदान करता है।
Introduction
हेपेटिक फाइब्रोसिस यकृत में अत्यधिक निशान ऊतक के गठन को संदर्भित करता है, आमतौर पर यकृत क्षति या बीमारी 1,2,3,4 के परिणामस्वरूप। यह अक्सर पुरानी जिगर की चोट के परिणामस्वरूप उत्पन्न होता है और आमतौर पर यकृत रोगों से जुड़ा होता है, जैसे कि पुरानी वायरल हेपेटाइटिस, गैर-मादक फैटी यकृत रोग और मादक यकृत रोग। यदि इलाज नहीं किया जाता है, तो हेपेटिक फाइब्रोसिस सिरोसिस में प्रगति कर सकता है, जो महत्वपूर्ण रुग्णता और मृत्यु दर से जुड़ी संभावित जीवन-धमकी देने वाली स्थिति है।
इस क्षेत्र में सक्रिय अनुसंधान का उद्देश्य यकृत फाइब्रोसिस के रोगजनन को अंतर्निहित सेलुलर और आणविक तंत्र को स्पष्ट करना है, साथ ही रोगी के परिणामों में सुधार के लिए नई नैदानिक और चिकित्सीय रणनीतियों को विकसित करना है। एक अन्य उद्देश्य हेपेटिक फाइब्रोसिस चरण का गैर-आक्रामक पता लगाना है, जो एक महत्वपूर्ण पहलू है जो सीधे रोग निदान, उपचार चयन और रोग निदान मूल्यांकन से संबंधित है। सटीक निदान और यकृत फाइब्रोसिस की निगरानी के महत्व के बावजूद, पारंपरिक नैदानिक तरीके, जैसे कि यकृत बायोप्सी, आक्रामक हैं और महत्वपूर्ण जोखिमों से जुड़े हैं। इसके विपरीत, चुंबकीय अनुनाद इलास्टोग्राफी 5,6 (एमआरई) एक आशाजनक गैर-इनवेसिव इमेजिंग तकनीक है जिसने यकृत कठोरता को निर्धारित करके यकृत फाइब्रोसिस के निदान और निगरानी में क्षमता का प्रदर्शन किया है।
हाल के वर्षों में, हेपेटिक फाइब्रोसिस के निदान में एमआरई की सटीकता और विश्वसनीयता के मूल्यांकन पर केंद्रित महत्वपूर्ण शोध हुआ है, साथ ही पारंपरिक नैदानिक विधियों पर इसके संभावित फायदे भी हैं। एमआरई के यकृत कठोरता मीट्रिक को नैदानिक निदान के लिए संयुक्त राज्य खाद्य और औषधि प्रशासन (एफडीए) द्वारा अनुमोदन प्रदान किया गया है, और नैदानिक अभ्यास में पैथोलॉजिकल परिणामों के साथ व्यापक तुलनात्मक विश्लेषण किया गया है। परिणामों से पता चला है कि एमआरई द्वारा उत्पन्न कठोरता मानचित्र यकृत फाइब्रोसिस7,8,9,10,11,12 के विभिन्न चरणों के साथ एक मजबूत सकारात्मक सहसंबंध प्रदर्शित करते हैं। फिर भी, अब तक, एमआरई के साथ यकृत संरचना छवियों का मिलान करके यकृत कठोरता वितरण (एलएसडी) के मात्रात्मक विश्लेषण के माध्यम से रोगियों में यकृत फाइब्रोसिस की प्रगति का सटीक मूल्यांकन और ट्रैकिंग करने के काम में ज्यादा प्रगति नहीं हुई है।
इस अध्ययन में, मेडिकल इमेजिंग समूह विश्लेषण तकनीक13,14,15 को 3 डी स्पेस में एमआरई द्वारा उत्पन्न कठोरता मानचित्र के साथ यकृत संरचना छवियों के सटीक संरेखण को प्राप्त करने के लिए पेश किया गया है, जिससे पूरे यकृत के प्रत्येक वोक्सेल के लिए यकृत कठोरता मूल्यों की गणना सक्षम हो जाती है। एलएसडी के 3 डी-डिजिटल मॉडल के आधार पर, रोगी-विशिष्ट यकृत फाइब्रोसिस स्टेजिंग के सटीक वितरण की गणना और मूल्यांकन किया जा सकता है। यह प्रारंभिक चरण के यकृत फाइब्रोसिस के सटीक मात्रात्मक निदान के लिए एक ठोस आधार देता है।
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Protocol
इस अध्ययन ने नैदानिक रूप से पुष्टि किए गए यकृत फाइब्रोसिस के साथ एक विशिष्ट रोगी के यकृत के पुनर्निर्माण के लिए 3 डी-डिजिटल एलएसडी मॉडलिंग का उपयोग किया। रोगी को बीजिंग, चीन में एक प्रसिद्ध यकृत रोग उपचार संस्थान, "यू एन हॉस्पिटल" से भर्ती किया गया था, और सहमति प्रदान करने के बाद नियमित ऊपरी पेट चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) और एमआरई इमेजिंग की गई थी। पैथोलॉजिकल परीक्षा के माध्यम से हेपेटिक फाइब्रोसिस स्टेजिंग की पुष्टि और स्पष्ट नैदानिक लक्षणों की अनुपस्थिति के कारण रोगी को इस शोध पद्धति के लिए केस स्टडी के रूप में चुना गया था, जो प्रारंभिक चरण के हेपेटिक फाइब्रोसिस रोगियों के निदान में इस शोध की प्रयोज्यता और नैदानिक मूल्य पर जोर देता है। यह पेपर इस रोगी के यकृत और एक स्वस्थ यकृत के बीच एक मात्रात्मक तुलना भी प्रदान करता है। इस अध्ययन में उपयोग किए गए सॉफ्टवेयर उपकरण सामग्री की तालिका में सूचीबद्ध हैं।
1. डेटा संग्रह और तैयारी
नोट: पैरामीटर अंतर अनुसंधान विधि के प्रति संवेदनशील नहीं है।
- एमआरआई स्कैनिंग रणनीतियाँ
नोट: इस अध्ययन ने जीई द्वारा निर्मित चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) डिवाइस का उपयोग करके नैदानिक इमेजिंग से प्राप्त वास्तविक डीआईसीओएम डेटा का उपयोग किया। डेटा की सामग्री में आइडियल (इको विषमता और कम से कम वर्ग अनुमान के साथ पानी और वसा का पुनरावृत्त अपघटन), पानी-वसा पृथक्करण इमेजिंग और चुंबकीय अनुनाद इलास्टोग्राफी (एमआरई) इमेजिंग शामिल हैं।- सुनिश्चित करें कि आदर्श डेटा में 256 पिक्सेल बाय 256 पिक्सेल का क्षैतिज रिज़ॉल्यूशन है, जिसमें 1.5625 मिमी की पिक्सेल रिक्ति और 10 मिमी की स्लाइस मोटाई है।
नोट: स्कैनिंग रणनीति को और अनुकूलित किया जा सकता है, लेकिन इस अध्ययन में नियोजित पद्धति उच्च-सटीक चिकित्सा इमेजिंग पर लागू होती है।
- सुनिश्चित करें कि आदर्श डेटा में 256 पिक्सेल बाय 256 पिक्सेल का क्षैतिज रिज़ॉल्यूशन है, जिसमें 1.5625 मिमी की पिक्सेल रिक्ति और 10 मिमी की स्लाइस मोटाई है।
- प्रत्येक अनुक्रम के फ़ोल्डर का नाम बदलें.
नोट: चूंकि उपकरण से निर्यात किया गया DICOM डेटा स्पष्ट रूप से अनुक्रम नाम प्रदान नहीं करता है, प्रीप्रोसेसिंग चरण के दौरान, बाद के विश्लेषण और प्रसंस्करण की सुविधा के लिए प्रत्येक अनुक्रम के लिए स्पष्ट नाम जोड़ना आवश्यक है।- सभी DICOM डेटा की एक अनुकूलित कार्यशील निर्देशिका में प्रतिलिपि बनाएँ।
- MATLAB की कार्यशील निर्देशिका में डेटा वाली निर्देशिका पर नेविगेट करें।
- प्रत्येक अनुक्रम के लिए फ़ोल्डरों में वर्णनात्मक नाम जोड़ने के लिए Description_Name फ़ंक्शन निष्पादित करें।
- नाम बदलने से पहले और बाद में तुलना के लिए चित्र 1 देखें। विभिन्न विश्लेषणात्मक उद्देश्यों के लिए आवश्यक छवि अनुक्रमों की पहचान की सुविधा के लिए प्रत्येक छवि अनुक्रम फ़ोल्डर में एक विवरण नाम जोड़ें।
- आदर्श की छवियों को जल्दी से जांचें।
- विभिन्न चरणों के फ़ोल्डरों की निर्देशिका को बदलें, जिसमें इन-फेज, आउट-फेज, पानी और वसा चरण शामिल हैं, जिन्हें आदर्श का उपयोग करके इमेजिंग के लिए अलग-अलग फ़ोल्डरों में संग्रहीत किया गया था।
- प्रत्येक चरण के लिए प्रभाव अनुक्रम देखने के लिए Slice_View फ़ंक्शन निष्पादित करें।
- एमआरआई-आइडियल अनुक्रम के लिए इंटरैक्टिव ग्राफिक यूजर इंटरफेस (जीयूआई) की छवि के लिए चित्रा 2 देखें। विभिन्न अनुक्रमों के माध्यम से जल्दी से ब्राउज़ करने के लिए जीयूआई के निचले भाग में स्क्रॉल बार का उपयोग करें।
- यकृत ऊतक सीमाओं के स्पष्ट विवरण प्रदान करने के लिए एमआरआई अनुक्रम के प्रकार के रूप में एमआरआई-आइडियल आउट-फेज अनुक्रम का उपयोग करें।
नोट: निम्नलिखित ऑपरेशनों में, यकृत के 3 डी क्षेत्र को चित्रित करने के लिए आदर्श के आउट-फेज अनुक्रम का उपयोग करने पर ध्यान केंद्रित किया जाएगा।
2. यकृत के 3 डी क्षेत्र को निकालें
नोट: यकृत के 3 डी क्षेत्र में अलग-अलग वोक्सेल एलएसडी के लिए स्थानिक वाहक के रूप में काम करते हैं, जिसमें प्रत्येक वोक्सेल का कठोरता मूल्य एमआरई से प्राप्त होता है। संलयन से पहले यकृत ऊतक के 3 डी क्षेत्र को निकालना एक आवश्यक कदम है। जबकि इस कार्य को अधिक कुशलता से पूरा करने के लिए गहरी शिक्षा का उपयोग किया जा सकता है, यह इस अध्ययन का ध्यान केंद्रित नहीं है। इसलिए, परिपक्व सॉफ्टवेयर उपकरण (जैसे, मिमिक्स) अभी भी यकृत ऊतक के 3 डी क्षेत्र को निकालने के लिए यहां उपयोग किए जाते हैं।
- MIMICS सॉफ़्टवेयर को प्रारंभ करने के लिए, नया प्रोजेक्ट चुनें और आगामी संवाद बॉक्स में, आदर्श आउट-फेज़ छवियों वाले फ़ोल्डर पर नेविगेट करें। NEXT | कन्वर्ट बटन पर क्लिक करके आगे बढ़ें, जिससे अनुक्रम-संपादन स्थिति में प्रवेश प्राप्त हो सके।
- खाली मास्क बनाने के लिए, दाईं ओर स्थित मास्क संवाद बॉक्स में नया बटन पर क्लिक करें और अधिकतम सीमा का चयन करें।
- सभी क्षैतिज दृश्यों में यकृत के क्षेत्र को सीमांकित करने के लिए, सेगमेंट लेबल के नीचे स्थित मास्क संपादित करें उपकरण का उपयोग करें।
- यकृत के 3 डी स्थानिक भाग को उत्पन्न करने के लिए, चित्रित किए गए यकृत मास्क का चयन करें और मास्क से गणना भाग बटन पर क्लिक करें। यकृत के निकाले गए 3 डी क्षेत्र को चित्र 3 में दिखाया गया है।
- फ़ाइल पर क्लिक करें | निर्यात | Dicom आदेश का चयन करें। पॉपअप संवाद बॉक्स में, यकृत मास्क चुनें, फ़ाइल पथ और फ़ाइलों के नाम सेट करें, और निर्दिष्ट DICOM फ़ाइलों में यकृत के 3D क्षेत्र के निर्यात को पूरा करने के लिए ठीक बटन क्लिक करें.
3. यकृत कठोरता मानचित्र अनुक्रम
नोट: प्रारंभिक फाइब्रोसिस वाले रोगियों में एमआरई कठोरता सीमा आमतौर पर 8 केपीए से नीचे होती है। इसे देखने के लिए, 'SE27_ST8K_(पीए)' लेबल वाली अनुक्रम छवि का चयन किया जाना चाहिए।
- निर्देशिका को 'SE27_ST8K_(पीए)' के फ़ोल्डर में बदलें, जिसमें यकृत कठोरता मानचित्र अनुक्रम होता है।
- प्रत्येक कठोरता मानचित्र के माध्यम से ब्राउज़ करने के लिए, मैटलैब के कार्यस्थान में MRE_show फ़ंक्शन निष्पादित करें, जिसमें फ़ंक्शन का तर्क निर्दिष्ट पथ में स्थित फ़ाइल नाम है।
- चित्रा 4 में दिखाया गया यकृत कठोरता मानचित्र एक आरजीबी ट्रू-कलर छवि है, जिसमें 512 पिक्सेल बाय 512 पिक्सेल बाय 3 मैट्रिक्स की डेटा संरचना है, जहां प्रत्येक पिक्सेल बिंदु में तीन प्राथमिक रंगों, आरबीजी का प्रतिनिधित्व करने वाले तीन मान हैं। बाईं ओर रंग पट्टी का निरीक्षण करें जो विभिन्न रंगीन पिक्सेल के संबंधित कठोरता मूल्यों को प्रदर्शित करता है। उनके संबंधित सहसंबंधों का उपयोग करके प्रत्येक पिक्सेल की सटीक कठोरता की गणना करें।
- चित्रा 4 में पूरक जानकारी में अनुक्रम विवरण, स्कैन स्थिति, समय, रोगी की जानकारी और छवि पैरामीटर जैसे डेटा शामिल हैं। एमआरई और आदर्श अनुक्रमों के बीच स्थानिक संबंध स्थापित करने के लिए इन डेटा, विशेष रूप से छवि मापदंडों का उपयोग करें।
4.3D-यकृत कठोरता वितरण की मात्रा
नोट: 3 डी यकृत कठोरता मात्रा में प्रत्येक वोक्सेल 3 डी यकृत क्षेत्र में एक संबंधित वोक्सेल के कठोरता मूल्य का प्रतिनिधित्व करता है, जो चित्रा 4 में प्रत्येक पिक्सेल के कठोरता मूल्य से प्राप्त होता है। चित्रा 3 में 3 डी यकृत क्षेत्र को चित्रा 4 में कठोरता मानचित्र के साथ संरेखित करके, प्रत्येक वोक्सेल के कठोरता मूल्य को निकाला जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप 3 डी यकृत कठोरता की मात्रा उत्पन्न होती है।
- चित्र 5 में दिखाए गए 3 डी-वॉल्यूम यकृत कठोरता वितरण को प्राप्त करने के लिए इनपुट मापदंडों के रूप में चित्रा 3 में दिखाए गए 3 डी यकृत क्षेत्र और चित्रा 4 में यकृत कठोरता मानचित्र के साथ LSD_Slice फ़ंक्शन का आह्वान करें।
- चित्रा 5 में दिखाए गए जीयूआई के नीचे स्क्रॉल बार को खींचकर यकृत की प्रत्येक परत के कठोरता मानचित्र को देखें।
नोट: हालांकि, चित्रा 4 के विपरीत, केवल यकृत ऊतक को यहां सटीक रूप से बनाए रखा गया है। - जीयूआई (चित्रा 5) के ऊपरी दाएं कोने में आइकन का निरीक्षण करें जैसे कि ज़ूम इन करना, ज़ूम आउट करना, वैश्विक दृश्य पर लौटना, और चयनित पिक्सेल के निर्देशांक को चिह्नित करना।
नोट: डिफ़ॉल्ट रंग पट्टी "जेट" का रंगमानचित्र है जिसका अर्थ है कि नीले से लाल तक संबंधित मान (यूनिट केपीए) कम से उच्च हैं। - 3 डी लिवर एलएसडी के स्थानिक वितरण को प्राप्त करने के लिए LSD_Slice के समान इनपुट के साथ LSD_Volume फ़ंक्शन निष्पादित करें, जैसा कि चित्रा 6 में दिखाया गया है। बाएं माउस बटन को दबाए रखकर और स्क्रीन को खींचकर किसी भी परिप्रेक्ष्य से एलएसडी के 3 डी-वॉल्यूम को देखें (चित्रा 6)।
5. एलएसडी मात्रात्मक विश्लेषण
नोट: इस अध्ययन का एक महत्वपूर्ण मात्रात्मक विश्लेषण फोकस रोगी के यकृत में एलएसडी वोक्सेल के विभिन्न चरणों का अनुपात प्रदान करना है। चित्रा 6 से पता चलता है कि रोगियों में यकृत फाइब्रोसिस का वितरण विभिन्न स्थानिक स्थानों में असमान है। नैदानिक लक्षण अभी तक स्पष्ट नहीं होने का कारण मुख्य रूप से यकृत ऊतक का काफी अनुपात सामान्य चरण में होने के कारण है। इसलिए, रोगियों और स्वस्थ व्यक्तियों के बीच अंतर को ठीक से निर्धारित करना आवश्यक है। यह इस अध्ययन की एक महत्वपूर्ण मात्रात्मक अवधारणा है।
- हेपेटिक फाइब्रोसिस के विभिन्न चरणों के लिए कठोरता मूल्यों की संख्यात्मक सीमा निर्धारित करें, जैसा कि चित्र 7 में दिखाया गया है।
- चित्रा 6 में दिखाए गए एलएसडी के 3 डी-वॉल्यूम के इनपुट पैरामीटर के साथ Hepatic_Fibrosis फ़ंक्शन को लागू करके विभिन्न फाइब्रोसिस चरणों (चित्रा 8) में रोगी के पूरे यकृत वोक्सेल के वितरण की गणना करें।
- ऊपर वर्णित विशिष्ट यकृत फाइब्रोसिस रोगी के साथ पूरी तरह से स्वस्थ यकृत के परिणामों की गणना और तुलना करने के लिए समान चरणों का उपयोग करें (चित्रा 9)।
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Representative Results
DICOM फ़ाइलों के Description_Name क्षेत्र में जानकारी का उपयोग करके, इमेजिंग समूह में विश्लेषण प्रक्रिया के दौरान आवश्यक इमेजिंग अनुक्रम के तेजी से स्थानीयकरण की सुविधा के लिए मूल एमआरआई फ़ोल्डर का नाम बदला जा सकता है। एमआरआई-आइडियल आउट-फेज अनुक्रम एमआरआई अनुक्रम का प्रकार है जिसका उपयोग यकृत ऊतक सीमाओं के स्पष्ट विवरण प्रदान करने के लिए किया जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि एमआरआई-आइडियल आउट-ऑफ-फेज अनुक्रम विशिष्ट छवि प्रसंस्करण तकनीकों के माध्यम से विभिन्न ऊतकों की चुंबकीकरण शक्ति और कोण को बेहतर ढंग से अलग कर सकता है।
एमआरआई-आइडियल आउट-फेज अनुक्रम छवियों को उत्पन्न करने और छवि अधिग्रहण के दौरान आउट-फेज नियंत्रण का उपयोग करने के लिए ग्रेडिएंट इको सीक्वेंस (जीआरई) का उपयोग करके काम करता है। यह इमेजिंग के दौरान ऊतकों के बीच चुंबकीय क्षेत्र असमानता को कम करता है, इस प्रकार ऊतक संरचनाओं के लिए छवियों के संकल्प और विपरीत में सुधार होता है। इसके अतिरिक्त, एमआरआई-आइडियल आउट-फेज अनुक्रम वसा संकेत को भी दबा सकता है, इस प्रकार इमेजिंग में वसा के हस्तक्षेप को कम कर सकता है और आसन्न ऊतक संरचनाओं का बेहतर प्रदर्शन प्रदान कर सकता है। सारांश में, एमआरआई-आइडियल आउट-फेज अनुक्रम चुंबकीय क्षेत्र नियंत्रण और वसा संकेत दमन जैसी तकनीकों का उपयोग करके इमेजिंग रिज़ॉल्यूशन और कंट्रास्ट में सुधार कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप स्पष्ट ऊतक सीमाएं होती हैं।
यद्यपि यकृत की 3 डी शारीरिक संरचना को निकालने के लिए गहन शिक्षण उपकरण का उपयोग किया जा सकता है, इस विधि में मशीन सीखने की त्रुटि की एक निश्चित डिग्री है। इस अध्ययन का फोकस हेपेटिक फाइब्रोसिस का सटीक परिमाणीकरण है; इसलिए, मिमिक्स उपकरण का उपयोग 3 डी यकृत ऊतक क्षेत्र के निष्कर्षण के लिए किया गया था, जो यकृत ऊतक के अपेक्षाकृत सटीक 3 डी क्षेत्र को निकालने के लिए विशेषज्ञ अनुभव के साथ संयुक्त था।
एमआरई कठोरता मानचित्र ऊपरी पेट में प्रत्येक क्षैतिज स्कैन के भीतर विभिन्न स्थानिक स्थितियों की कतरनी कठोरता प्रदर्शित कर सकता है। इस अध्ययन ने हेपेटिक फाइब्रोसिस के शुरुआती चरणों पर ध्यान केंद्रित किया; इसलिए, संख्यात्मक सीमा 0-8 kPa थी। चित्रा 4 जीई डिवाइस पर एमआरई-लिवर कठोरता मानचित्र का मानक संस्करण है, जिसमें कठोरता मानचित्र शामिल है, लेकिन यकृत की शारीरिक संरचना को अलग करना मुश्किल है। इस अध्ययन का मुख्य नवाचार चित्र 3 में दिखाए गए यकृत की शारीरिक संरचना के साथ एमआरई-लिवर कठोरता मानचित्र को संरेखित करके प्राप्त सटीक परिमाणीकरण है।
चित्रा 5 यकृत के लिए एक सटीक कठोरता मानचित्र प्रदान करता है, जो डॉक्टरों और रोगियों को अस्पष्ट अर्थ के बजाय प्रारंभिक यकृत फाइब्रोसिस घावों के स्थान और आकार की सटीक समझ रखने की अनुमति देता है। यह आगे संख्यात्मक परिमाणीकरण विश्लेषण के लिए रास्ता साफ करता है।
चित्रा 6 3 डी अंतरिक्ष में क्षैतिज अक्ष के साथ प्रत्येक यकृत स्कैन की गई परत के कठोरता मानचित्र का पुनर्निर्माण करके प्राप्त किया जाता है; चित्रा 6 चित्रा 5 का 3 डी संस्करण है। 3 डी स्पेस में, रोगी के हेपेटिक फाइब्रोसिस की डिग्री और स्थान को अधिक स्पष्ट रूप से पहचाना जा सकता है।
एमआरई कठोरता के साथ पैथोलॉजिकल परीक्षा परिणामों की तुलना, विश्लेषण और अध्ययन के परिणाम कहीं और पाए जा सकतेहैं। रोगियों में यकृत फाइब्रोसिस चरण के संख्यात्मक वितरण को और निर्धारित करने के लिए, चित्रा 7 पिछले शोध परिणामों के आधार पर इस अध्ययन में उपयोग किए जाने वाले विभिन्न चरणों के लिए कठोरता अंतराल की सीमा को सूचीबद्ध करता है।
चित्रा 7 में दर्शाए गए यकृत फाइब्रोसिस के विभिन्न चरणों के लिए कठोरता संख्यात्मक सीमा के अनुसार, रोगी के लिए विभिन्न चरणों में यकृत 3 डी वोक्सेल के विशिष्ट अनुपात की गणना करना संभव है। यह गणना 3 डी एलएसडी से डेटा पर आधारित है जैसा कि चित्रा 6 में दिखाया गया है। नतीजतन, चित्रा 8 रोगी के यकृत फाइब्रोसिस के मात्रात्मक परिणामों को प्रस्तुत करता है, जो रोगी के यकृत के अनुपात को दर्शाता है जो यकृत फाइब्रोसिस के विभिन्न चरणों के अंतर्गत आता है।
चित्रा 8 में दिखाए गए परिणामों के आधार पर, एक स्वस्थ यकृत के डेटा की गणना इस अध्ययन में शोध की गई विधि के मात्रात्मक प्रभाव को चित्रित करने के लिए तुलना के रूप में की गई थी, जैसा कि चित्रा 9 में दिखाया गया है। दोनों के बीच सटीक परिमाणीकरण अंतर की कल्पना की जा सकती है। इस शोध प्रतिमान के आधार पर, बाद के अध्ययनों में, यह समूह एक स्वस्थ यकृत के एलएसडी और प्रारंभिक चरण यकृत फाइब्रोसिस के मात्रात्मक वर्गीकरण में आगे की जांच करेगा।
चित्रा 1: प्रत्येक एमआरआई अनुक्रम का विवरण नाम। यहां एमआरआई स्कैन अनुक्रमों के फ़ोल्डर नाम दिखाए गए हैं। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्रा 2: प्रत्येक आदर्श चरण अनुक्रम के स्लाइस का ग्राफिक उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस। एमआरआई-आइडियल के माध्यम से ब्राउज़ करने का एक उदाहरण। एमआरआई-आइडियल एक शक्तिशाली उपकरण है जो एमआरआई छवियों की गुणवत्ता और व्याख्या को बढ़ाता है, खासकर उन मामलों में जहां वसा और पानी पृथक्करण महत्वपूर्ण है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्रा 3: यकृत का निकाला गया 3 डी क्षेत्र। यकृत की संरचनात्मक छवियों के आधार पर यकृत की 3 डी स्थानिक सीमा दिखाता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्रा 4: यकृत कठोरता मानचित्र। एमआरई-लिवर कठोरता मानचित्र का मानक संस्करण। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्रा 5: यकृत कठोरता वितरण के स्लाइस। यकृत से संबंधित एक सटीक कठोरता मानचित्र. कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्रा 6: यकृत कठोरता वितरण की 3 डी-मात्रा। यह चित्रा 5 का 3 डी संस्करण है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्रा 7: हेपेटिक फाइब्रोसिस के विभिन्न चरण। पिछले शोध परिणामों के आधार पर इस अध्ययन में उपयोग किए जाने वाले विभिन्न चरणों के लिए कठोरता अंतराल की सीमा की सूची। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्रा 8: विभिन्न चरणों के यकृत कठोरता वितरण। रोगी के हेपेटिक फाइब्रोसिस के मात्रात्मक परिणाम रोगी के यकृत के अनुपात को इंगित करते हैं जो यकृत फाइब्रोसिस के विभिन्न चरणों के अंतर्गत आता है। संक्षिप्त नाम: एलएसडी = यकृत कठोरता वितरण। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्रा 9: यकृत कठोरता वितरण की तुलना। एक स्वस्थ यकृत और प्रारंभिक चरण के यकृत फाइब्रोसिस वाले रोगी के बीच एक विस्तृत मात्रात्मक तुलना। संक्षिप्त नाम: एलएसडी = यकृत कठोरता वितरण। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
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Discussion
नैदानिक अभ्यास में, प्रारंभिक चरण के यकृत फाइब्रोसिस रोगियों की स्थिति को सटीक रूप से निर्धारित करना और ट्रैक करना चुनौतीपूर्ण है। चित्रा 9 में दिखाई गई तुलना पूरी तरह से एक स्वस्थ यकृत की तुलना में रोगी में यकृत फाइब्रोसिस की डिग्री को दर्शाती है; बेशक, यह आंकड़ा रोगी के लिए दो अलग-अलग अवधियों के बीच तुलना भी हो सकता है, जिसका उपयोग उपचार प्रभावकारिता के मूल्यांकन के लिए किया जाता है। यह सटीक परिमाणीकरण विधि इस अध्ययन का मुख्य महत्वपूर्ण कदम है। इसके अलावा, चित्रा 5 और चित्रा 6 में दिखाए गए एलएसडी की 3 डी मात्रा की गणना विधि रोगी के यकृत में फाइब्रोटिक घावों के स्थानिक स्थान और आकार का सटीक रूप से पता लगा सकती है, जो प्रारंभिक चरण के यकृत फाइब्रोसिस के सटीक निदान के लिए एक ठोस मात्रात्मक आधार प्रदान करती है। यह 3 डी-डिजिटल मॉडल का उपयोग करके सटीक निर्देशित यकृत पंचर के लिए वैज्ञानिक समर्थन भी प्रदान कर सकता है।
यह अध्ययन 3 डी एलएसडी की अवधारणा और हेपेटिक फाइब्रोसिस के विभिन्न चरणों में इसकी सटीक मात्रा का प्रस्ताव करता है। परिणाम बताते हैं कि यह विधि प्रारंभिक यकृत फाइब्रोसिस रोगियों की रोग प्रगति का मात्रात्मक रूप से प्रभावी ढंग से आकलन कर सकती है। संभावित सुधार और विकास में एमआरई स्कैन की स्कैनिंग सटीकता में सुधार शामिल है, विशेष रूप से क्षैतिज स्कैनिंग अंतराल; यकृत चुंबकीय अनुनाद संरचनात्मक छवियों की इमेजिंग सटीकता में सुधार; यकृत के 3 डी क्षेत्र के तेजी से निष्कर्षण में सहायता के लिए गहरी सीखने की तकनीक पेश करना; नैदानिक तुलना के लिए आधार रेखा स्थापित करने के लिए स्वस्थ यकृत के लिए अधिक एलएसडी डेटा जमा करना; और अधिक सटीक वर्गीकरण मानकों को विकसित करने के लिए हेपेटिक फाइब्रोसिस के प्रत्येक चरण के लिए अधिक रोगी डेटा जमा करना।
यद्यपि इस अध्ययन में प्रस्तावित विधि मात्रात्मक रूप से 3 डी एलएसडी के आधार पर प्रारंभिक यकृत फाइब्रोसिस का चरण कर सकती है, यह रोग के विकासके अंतर्निहित तंत्र को संबोधित नहीं करती है। विभिन्न उपकरण और स्कैनिंग रणनीतियों से असंगत परिणाम हो सकते हैं। एक अधिक मानकीकृत और सार्वभौमिक कम्प्यूटेशनल प्रोटोकॉल विकसित करना चुनौतीपूर्ण बना हुआ है।
हेपेटिक फाइब्रोसिस के लिए पारंपरिक आक्रामक नैदानिक विधियों की तुलना में, इस पेपर में प्रस्तुत कार्य में निम्नलिखित प्रमुख फायदे हैं। सबसे पहले, नियमित ऊपरी पेट एमआरआई और एमआरई दोनों गैर-इनवेसिव हैं। दूसरा, 3 डी एलएसडी 3 डी अंतरिक्ष में यकृत फाइब्रोसिस घावों के आकार और स्थान को सटीक रूप से चिह्नित कर सकता है। तीसरा, मात्रात्मक परिणाम चिकित्सकों को यकृत फाइब्रोसिस के विभिन्न चरणों में यकृत वोक्सेल के अनुपात की स्पष्ट समझ प्रदान कर सकते हैं। अंत में, इस अध्ययन ने एमआरई कठोरता मानचित्र के साथ यकृत ऊतक संरचना का सटीक संरेखण हासिल किया, जिससे चिकित्सकों को संरचनात्मक छवियों से कठोरता मूल्यों को सूचकांक करने की अनुमति मिलती है या इसके विपरीत, कठोरता मानचित्र में घावों से यकृत ऊतक के स्थानिक स्थान को अनुक्रमित करने के लिए। यह दृष्टिकोण प्रारंभिक यकृत फाइब्रोसिस के सटीक परिमाणीकरण के लिए बहुत मूल्यवान है।
एमआरआई-आइडियल तकनीक कई प्रतिध्वनि समय पर एमआरआई छवियों को प्राप्त करके काम करती है, जो उनकी विभिन्न अनुनाद आवृत्तियों का फायदा उठाकर पानी और वसा संकेतों को अलग करने की अनुमति देती है। यह पृथक्करण एक पुनरावृत्ति अपघटन प्रक्रिया के माध्यम से प्राप्त किया जाता है जो छवि के प्रत्येक पिक्सेल में पानी और वसा के सापेक्ष अनुपात की गणना करता है। परिणामी छवियां चिकित्सकों को शरीर में वसा के वितरण और मात्रा के बारे में मूल्यवान जानकारी प्रदान कर सकती हैं, जो मोटापे, मधुमेह और यकृत रोग जैसी स्थितियों के निदान और निगरानी में उपयोगी हो सकती हैं।
इस अध्ययन में प्रस्तावित मात्रात्मक विधि न केवल प्रारंभिक यकृत फाइब्रोसिस के मात्रात्मक निदान के लिए लागू होती है, बल्कि मध्य और देर से चरण यकृत सिरोसिस के निदान के लिए भी लागू होती है। इसका उपयोग हेपेटिक फाइब्रोसिस या यकृत सिरोसिस वाले रोगियों को बाहर करने के लिए एक समूहीकरण और स्क्रीनिंग तकनीक के रूप में भी किया जा सकता है, साथ ही साथ विभिन्न प्रकार के यकृत सिरोसिस के लिए एक रोगसूचक उपकरण भी हो सकता है। 3 डी एलएसडी का उपयोग सटीक यकृत पंचर या सर्जरी के लिए नेविगेशन उपकरण के रूप में भी किया जा सकता है।
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Disclosures
इस अध्ययन की सामग्री की तालिका में सूचीबद्ध हेपेटिक फाइब्रोसिस परिमाणीकरण के लिए सॉफ्टवेयर उपकरण, हेपेटिकफाइब्रोसिस वी 1.0, बीजिंग इंटेलिजेंट एन्ट्रॉपी साइंस एंड टेक्नोलॉजी कंपनी लिमिटेड का एक सॉफ्टवेयर टूल है। इस सॉफ्टवेयर टूल के बौद्धिक संपदा अधिकार कंपनी के हैं।
Acknowledgments
यह प्रकाशन पारंपरिक चीनी चिकित्सा के राष्ट्रीय प्रशासन द्वारा आयोजित पांचवें राष्ट्रीय पारंपरिक चीनी चिकित्सा नैदानिक उत्कृष्ट प्रतिभा अनुसंधान कार्यक्रम द्वारा समर्थित था। आधिकारिक नेटवर्क लिंक 'http://www.natcm.gov.cn/renjiaosi/zhengcewenjian/2021-11-04/23082.html' है। '
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| MATLAB | MathWorks | 2022B | Computing and visualization |
| Mimics | Materialise | Mimics Research V20 | Model format transformation |
| Tools for 3D_LSD | Intelligent Entropy | HepaticFibrosis V1.0 | Beijing Intelligent Entropy Science & Technology Co Ltd. Modeling for CT/MRI fusion |
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