자기공명탄성검사(Magnetic Resonance Elastography)를 기반으로 한 간섬유증 조기 진단을 위한 3차원 디지털 모델

Summary

이 연구의 목적은 간섬유증의 조기 진단을 위한 새로운 3차원 디지털 모델을 개발하는 것인데, 여기에는 환자의 간에서 각 복셀의 경직도가 포함되어 있어 다양한 섬유증 단계에서 환자의 간 분포 비율을 계산하는 데 사용할 수 있습니다.

Abstract

간섬유증은 간경변증의 초기 단계이며, 질병의 발견 및 평가를 위한 더 나은 비침습적이고 편리한 방법은 없습니다. 자기 공명 탄성 조영술(MRE)을 기반으로 한 간 경직 맵(LSM)이 좋은 진전을 이뤘음에도 불구하고, 수동 초점 결정, 관심 영역(ROI)의 수동 선택, 구조적 정보가 없는 불연속 LSM 데이터 등 극복해야 할 몇 가지 한계가 여전히 있어 간 전체를 평가할 수 없습니다. 본 연구에서는 MRE를 기반으로 한 간섬유증 조기진단을 위한 새로운 3차원(3D) 디지털 모델을 제안한다.

MRE는 자기공명영상(MRI)을 사용하여 인간-컴퓨터 상호작용을 통해 스캐닝 부위의 간 강성을 측정하는 비침습적 영상 기술입니다. 연구에 따르면 MRE를 통해 얻은 LSM과 간 섬유증 정도 사이에 상당한 양의 상관관계가 있는 것으로 나타났습니다. 그러나 임상적 목적을 위해서는 간 섬유증의 정도에 대한 포괄적이고 정확한 정량화가 필요합니다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 3D 간 조직 영상과 MRE 지표의 정렬에 의해 얻어진 각 간 복셀의 3D 경직 부피를 의미하는 LSD(Liver Stiffness Distribution)의 개념을 제안했습니다. 이는 간 섬유증의 진단 및 치료를 위한 보다 효과적인 임상 도구를 제공합니다.

Introduction

간섬유증은 간에 과도한 반흔 조직이 형성되는 것을 말하며, 일반적으로 간 손상이나 질병의 결과로^{발생합니다} 1,2,3,4. 만성 간 손상의 결과로 자주 발생하며 일반적으로 만성 바이러스성 간염, 비알코올성 지방간 질환 및 알코올성 간 질환과 같은 간 질환과 관련이 있습니다. 간섬유증을 치료하지 않고 방치하면 간경변증으로 진행될 수 있으며, 간경변증은 심각한 이환율과 사망률과 함께 생명을 위협할 수 있는 질환입니다.

이 분야의 활발한 연구는 간섬유증의 발병기전의 기저에 있는 세포 및 분자 메커니즘을 밝히고 환자 결과를 개선하기 위한 새로운 진단 및 치료 전략을 개발하는 것을 목표로 합니다. 또 다른 목표는 간 섬유증 단계의 비침습적 검출이며, 이는 질병 진단, 치료 선택 및 예후 평가와 직접적인 관련이 있는 중요한 측면입니다. 간 섬유증의 정확한 진단과 모니터링의 중요성에도 불구하고 간 생검과 같은 전통적인 진단 방법은 침습적이며 심각한 위험과 관련이 있습니다. 대조적으로, 자기 공명 탄성 조영술

Protocol

이 연구는 3D 디지털 LSD 모델링을 활용하여 임상적으로 확인된 간섬유증이 있는 일반적인 환자의 간을 재구성했습니다. 환자는 중국 베이징의 유명 간질환 치료기관인 '유안병원'에서 모집돼 동의 후 상복부 자기공명영상(MRI)과 MRE 영상을 받았다. 본 연구방법은 병리학적 검사를 통해 간섬유증 병기가 확인되고 뚜렷한 임상증상이 없어 초기 간섬유증 환자 진단에 대한 응용가능성과 임상적 가치가 강조되는 사례연구로 선정됐다. 이 논문은 또한 이 환자의 간과 건강한 간의 정량적 비교를 제공합니다. 이 연구에 사용된 소프트웨어 도구는 재료 목차에 나열되어 있습니다.

1. 데이터 수집 및 준비

알림: 매개변수 차이는 연구 방법에 민감하지 않습니다.

1. MRI 스캔 전략
   참고: 본 연구는 GE에서 제조한 자기공명영상(MRI) 기기를 이용한 임상영상에서 얻은 실제 DICOM 데이터를 활용하였다. 데이터 내용에는 IDEAL(반향 비대칭 및 최소 제곱 추정을 사용한 물과 지방의 반복 분해), 물-지방 분리 이미징 및 자기 공명 엘라스토그래피(MRE) 이미징이 포함됩니다.
   1. IDEAL 데이터의 가로 해상도가 256 x 25....

Results

DICOM 파일의 Description_Name 필드에 있는 정보를 활용하여 이미징 그룹의 분석 프로세스 중에 필요한 이미징 시퀀스의 신속한 위치 파악을 용이하게 하기 위해 원본 MRI 폴더의 이름을 변경할 수 있습니다. MRI-IDEAL out-phase sequence는 간 조직 경계에 대한 보다 명확한 설명을 제공하는 데 사용되는 MRI 시퀀스 유형입니다. 이는 MRI-IDEAL 위상차 시퀀스가 특정 이미지 처리 기술을 통해 서로 다른 조직의 자화 강도와 각도를 더 잘 구별할 수 있기 때문입니다.

MRI-IDEAL out-phase sequence는 그래디언트 에코 시퀀스(GRE)를 사용하여 이미지를 생성하고 이미지 획득 중에 out-phase 제어를 활용하는 방식으로 작동합니다. 이는 이미징 중 조직 간의 자기장 불균질성을 줄여 조직 구조에 대한 이미지의 해상도와 대비를 향상시킵니다. 또한 MRI-IDEAL out-phase 시퀀스는 지방 신.......

Discussion

임상 실습에서 초기 단계 간 섬유증 환자의 상태를 정확하게 정량화하고 추적하는 것은 어렵습니다. 그림 9 에 표시된 비교는 건강한 간과 비교하여 환자의 간 섬유화 정도를 완전히 반영합니다. 물론 이 수치는 치료 효능 평가에 사용되는 환자에 대한 두 가지 다른 기간을 비교한 것일 수도 있습니다. 이 정확한 정량화 방법은 이 연구의 핵심적이고 중요한 단계입니다. 또한, 도 5 및 도 6 에 나타낸 LSD의 3D 부피 계산 방법은 환자의 간 내 섬유화 병변의 공간적 위치와 크기를 정확하게 파악할 수 있어 초기 간섬유증의 정확한 진단을 위한 확실한 정량적 근거를 제공한다. 또한 3D 디지털 모델을 사용하여 정밀하게 유도된 간 천자에 대한 과학적 지원을 제공할 수 있습니다.

이 연구는 3D LSD의 개념과 간 섬유증의 여러 단계에.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
MATLAB	매스웍스	2022B	컴퓨팅 및 시각화
Mimics	Materialise	Mimics Research V20	모델 형식 변환
도구	엔트로피	간섬유증 V1.0	베이징 지능형 엔트로피 과학 & Technology Co Ltd. CT/MRI 융합을 위한 모델링