$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
تمت الموافقة على الدراسة ، وتم تجنيد المريض من قسم الأمراض المعدية في مستشفى Dongzhimen ، جامعة بكين للطب الصيني ، في بكين ، الصين. خضع المريض لفحص روتيني بالرنين المغناطيسي ديكسون في البطن بعد تقديم الموافقة المستنيرة. في هذا التحقيق ، يتم استخدام نهج نمذجة التوزيع 3D لإعادة بناء جزء الدهون في الكبد (LFF) في مريض قياسي مصاب بتنكس دهني كبدي تم تشخيصه طبيا. علاوة على ذلك ، توفر الدراسة تقييما كميا يقارن كبد المريض بكبد سليم. يتم سرد أدوات البرمجيات المستخدمة في هذا البحث في جدول المواد.
1. إعداد وجمع البيانات
ملاحظة: لا يزال التباين في المعلمات غير متأثر بنهج البحث. في هذا التحقيق ، تم الحصول على بيانات DICOM حقيقية من التصوير السريري. تم الحصول على البيانات باستخدام جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي بقوة مجال تبلغ 1.5 تسلا. تتكون مجموعة البيانات من أربع مراحل متميزة مشتقة من تسلسل ديكسون ، وتحديدا في الطور ، وخارج الطور ، والماء ، والدهون.
- تحقق من تسلسل ديكسون للجزء العلوي من البطن.
- انسخ جميع بيانات DICOM إلى دليل عمل مخصص.
ملاحظة: دليل العمل هو نفسه في كل من نظام التشغيل و MATLAB.
- انتقل إلى الدليل الذي يحتوي على البيانات داخل دليل العمل الحالي ل MATLAB (كما هو موضح في الشكل 1).
- تأكد من أن بيانات DIXON تعرض دقة أفقية تبلغ 520 بكسل × 704 بكسل ، مع تباعد بكسل يبلغ 0.5682 مم وسمك شريحة يبلغ 5 مم.
- تحقق بسرعة من صور ديكسون.
- قم بتغيير الدليل للوصول إلى المجلدات لمراحل مختلفة ، والتي تتضمن مراحل داخل الطور ، وخارج الطور ، والماء ، والدهون ، كل منها مخزن في مجلدات مميزة لتصوير ديكسون.
- استخدم وظيفة Slice_View لتصور الصور لكل مرحلة.
- انظر الشكل 2 لعرض صورة لواجهة المستخدم الرسومية التفاعلية (GUI) لتسلسل MRI-Dixon. استخدم شريط التمرير الموجود في الجزء السفلي من واجهة المستخدم الرسومية للتنقل بكفاءة عبر التسلسلات المختلفة.
- استخدم تسلسل التصوير بالرنين المغناطيسي ديكسون في الطور لتحسين أوصاف حدود أنسجة الكبد.
ملاحظة: في الشكل 2 ، يمكن للمرء العثور على الرموز الموجودة في الزاوية اليمنى العليا من واجهة المستخدم الرسومية. توفر هذه الرموز وظائف مثل التصغير والتكبير والعودة إلى العرض العام ووضع علامة على إحداثيات البكسل المحدد. استفد من ميزة التكبير / التصغير لفحص ميزات الآفة المحلية عن كثب.
- استخدم ميزة وضع علامة على إحداثيات البكسل لحساب المسافة بين نقطتين ، مما يساعد في قياس أحجام العقيدات.
- يستخدم شريط الألوان الأولي خريطة الألوان النفاثة ، مما يدل على تحول اللون من الأزرق إلى الأحمر ، مما يدل على قيم منخفضة إلى عالية على التوالي. للتبديل إلى خريطة الألوان الرمادية القياسية وإعادة تعيين واجهة المستخدم الرسومية بالكامل ، انقر بزر الماوس الأيمن فوق شريط الألوان وحدد الخيار من القائمة المنبثقة.
- إذا كانت نافذة التصفية الافتراضية غير مناسبة ، فاضبطها عن طريق السحب لأعلى ولأسفل في منتصف الشكل باستخدام زر الماوس الأيسر لتعديل مستوى النافذة. يؤدي السحب إلى اليسار واليمين إلى ضبط عرض النافذة ، وسيظهر نطاق التصفية الدقيق على شريط الألوان.
ملاحظة: ستركز العمليات اللاحقة على استخدام تسلسل DIXON في الطور لتمثيل منطقة 3D من الكبد.
2. استخراج منطقة 3D من الكبد
ملاحظة: لحساب جزء الدهون في الكبد (LFF) ، يعمل كل فوكسل داخل منطقة الكبد 3D كحامل مكاني ، مع قيمة جزء الدهون التي تم الحصول عليها من بيانات MRI-Dixon. قبل حساب LFF ، من الضروري استخراج منطقة الكبد 3D. على الرغم من أن طرق التعلم العميق يمكن أن تحقق ذلك بشكل أكثر كفاءة ، إلا أن التركيز هنا ينصب على استخدام أدوات برمجية ناضجة مثل MIMICS لاستخراج منطقة الكبد.
- افتح برنامج MIMICS واختر مشروع جديد. في مربع الحوار التالي، حدد موقع المجلد الذي يحتوي على صور DIXON Out-phase. استمر بالنقر فوق NEXT ، ثم اضغط على تحويل للدخول إلى وضع تحرير التسلسل.
- قم بإنشاء قناع فارغ بالنقر فوق جديد داخل مربع الحوار MASK الموجود على الجانب الأيمن ، واختر الحد الأقصى.
- استخدم أداة تحرير الأقنعة الموجودة أسفل تسمية "القطع" لتحديد منطقة الكبد في جميع طرق العرض الأفقية.
- قم بإنشاء تمثيل مكاني 3D للكبد عن طريق اختيار قناع الكبد الموضح سابقا والنقر على حساب جزء من القناع. سيتم عرض منطقة الكبد ثلاثية الأبعاد الناتجة (راجع الشكل 3).
- انتقل إلى ملف ، ثم حدد تصدير ، واختر خيار DICOM . في مربع الحوار المنبثق ، حدد قناع الكبد ، وحدد مسار الملف والأسماء ، ثم انقر فوق "موافق " لتصدير منطقة الكبد 3D إلى ملفات DICOM المعينة.
3. إنشاء خريطة جزء الدهون (FF-Map)
ملاحظة: خريطة كسر الدهون (FF-Map) لها نطاق قيمة 0-1. في هذه الدراسة ، تم حساب FF لكل فوكسل بقسمة قيمة الفوكسل في الطور مطروحا منه الماء فقط على قيمة في الطور باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي Dixon.
- قم بتغيير الدليل إلى مجلد الصور في الطور وحدد وظيفة Volume_In لإنشاء وحدة التخزين في الطور.
- قم بتغيير الدليل إلى مجلد صور الماء فقط وحدد الدالة Volume_Water لإنشاء وحدة تخزين المياه فقط.
- حدد وظيفة FF_Volume باستخدام المجلدين اللذين تم إنشاؤهما في الخطوة 3.1 والخطوة 3.2 كمدخلات للحصول على حجم FF للتصوير بالرنين المغناطيسي للبطن ، كما هو موضح في الشكل 4.
- يتم تقديم خريطة جزء الدهون (FF) الموضحة في الشكل 4 كصورة RGB بالألوان الحقيقية مع بنية بيانات 520 × 704 × 44 مصفوفة. في هذا التمثيل ، يتكون كل بكسل من ثلاث قيم ، تمثل القنوات الحمراء والخضراء والزرقاء. لاحظ شريط الألوان على الجانب الأيسر ، والذي يوفر مرجعا مرئيا لقيم كسر الدهون المرتبطة بوحدات البكسل الملونة المختلفة.
ملاحظة: تسمح واجهة المستخدم الرسومية الموضحة في الشكل 4 بمراقبة كبد المريض عن كثب من خلال أداة التكبير في الزاوية اليمنى العليا والحصول على قيم FF الدقيقة باستخدام أداة الفحص. من خلال سحب شريط التمرير في الأسفل ، يمكن للمستخدمين مراقبة خرائط FF لجميع مواضع المسح الضوئي في المستوى الأفقي.
حجم 4. 3D لتوزيع أجزاء الدهون في الكبد
ملاحظة: يوضح الشكل 4 خريطة LFF المحسوبة بناء على صور التصوير بالرنين المغناطيسي Dixon للجزء العلوي من البطن. بالاقتران مع منطقة الكبد ثلاثية الأبعاد في الشكل 3 ، يمكن حساب حجم 3D-LFF للكبد بأكمله بشكل منفصل.
- استخدم وظيفة LFF_Volume ، وزودها بمنطقة الكبد ثلاثية الأبعاد (كما هو موضح في الشكل 3) وخريطة تصلب الكبد (الموضحة في الشكل 4) كمعلمات إدخال. سيؤدي ذلك إلى إنشاء تمثيل 3D-Volume لجزء دهون الكبد ، كما هو موضح في الشكل 5.
- لفحص خريطة الصلابة لكل طبقة من طبقات الكبد ، ما عليك سوى استخدام شريط التمرير الموجود أسفل واجهة المستخدم الرسومية المعروضة في الشكل 5.
ملاحظة: في طريقة العرض هذه، يتم تصوير أنسجة الكبد فقط بدقة.
- انتبه إلى الرموز الموجودة في الزاوية اليمنى العليا من واجهة المستخدم الرسومية (كما هو موضح في الشكل 5). توفر هذه الأيقونات وظائف للتصغير والتكبير والعودة إلى العرض العام ووضع علامة على إحداثيات البكسل المحدد.
ملاحظة: يستخدم شريط الألوان الافتراضي خريطة الألوان "النفاثة" ، حيث تنتقل الألوان من الأزرق إلى الأحمر لتمثيل قيم مختلفة (تقاس بوحدات كيلو باسكال) من الأقل إلى الأعلى.
- قم بتشغيل الدالة LFF_Distribution باستخدام معلمات الإدخال المتطابقة مثل "LFF_Volume" لإنتاج التوزيع المكاني لجزء دهون الكبد ثلاثي الأبعاد (3D-LFF) ، كما هو موضح في الشكل 6.
التحليل الكمي 5. 3D-LFF
ملاحظة: فوكسل الكبد الطبيعي: LFF < 5٪. فوكسل الكبد الدهني الخفيف: 5٪ -10٪ ؛ فوكسل الكبد الدهني المعتدل: 10٪ -20٪ ؛ فوكسل الكبد الدهني الشديد: LFF ≥ 20٪ 11،12،13،14،15. التركيز الكمي الرئيسي لهذه الدراسة هو تحديد نسبة voxels في مراحل LFF المختلفة في كبد المريض. يوضح الشكل 6 التوزيع المكاني غير المتكافئ لجزء دهون الكبد في المريض. يعزى عدم وجود أعراض سريرية مميزة في المقام الأول إلى نسبة كبيرة من أنسجة الكبد الطبيعية. لذلك ، فإن التحديد الكمي الدقيق للاختلافات بين المرضى والأفراد الأصحاء أمر حتمي. وهذا يمثل مفهوما كميا حيويا هنا.
- احسب توزيع 3D-LFF للكبد السليم بتكرار الخطوات من 1 إلى 4.
ملاحظة: تتيح وظيفة شريط MATLAB المدمجة مقارنة توزيعات 3D-LFF للكبد الصحي والدهني (الشكل 7).