Technika kwantyfikacji 3D do analizy rozkładu frakcji tłuszczowej wątroby przy użyciu rezonansu magnetycznego Dixona

To badanie wprowadza unikalną metodę kwantyfikacji 3D rozkładu frakcji tłuszczowej wątroby (LFF) przy użyciu rezonansu magnetycznego Dixona (Dixon MRI). Mapy LFF, pochodzące z obrazów w fazie i w fazie wodnej, są zintegrowane z konturami wątroby 3D w celu rozróżnienia wzorców LFF między wątrobą normalną a stłuszczoną, umożliwiając precyzyjną ocenę zawartości tłuszczu w wątrobie.

W tym badaniu opracowano technikę 3D Dixon MRI w celu precyzyjnego ilościowego określenia rozkładu tłuszczu w wątrobie, mając na celu potwierdzenie jej skuteczności jako dokładnego, nieinwazyjnego narzędzia do oceny i różnicowania wzorców tłuszczowych w prawidłowej i stłuszczonej wątrobie. Ostatnie postępy w kwantyfikacji tkanki tłuszczowej metodą rezonansu magnetycznego obejmują normalne podejścia do modelowania rozkładu 3D, integrujące obrazowanie Dixona z segmentacją struktury wątroby, aby umożliwić precyzyjną wizualizację i pomiar wzorców frakcji tłuszczowej w wątrobie. Integracja obrazowania medycznego opartego na sztucznej inteligencji, głębokiego uczenia, wizualizacji 3D i multimodalnej fuzji danych usprawnia modelowanie całej wątroby i ocenę stłuszczenia, ułatwiając precyzyjne podejmowanie decyzji w klinice.

Obecne wyzwania eksperymentalne obejmują standaryzację przepływów pracy obliczeniowej, zajęcie się różnicami w sprzęcie i protokołach oraz wyjaśnienie mechanizmów progresji choroby w badaniach nad stłuszczeniem wątroby. Nasz protokół oferuje przewagę w postaci oceny frakcji tłuszczowej wątroby w 3D, przewyższając techniki 2D. Odkrycia przyczynią się do postępu badań w naszej dziedzinie, oferując kompleksową i dokładną ocenę 3D LFF różnych etapów stłuszczenia wątroby, co ma kluczowe znaczenie dla decyzji dotyczących leczenia i oceny rokowania.

Aby rozpocząć sprawdzanie sekwencji Dixona dla górnej części brzucha, utwórz niestandardowy katalog roboczy i skopiuj wszystkie dane DICOM do utworzonego katalogu. Następnie przejdź do katalogu, w którym znajdują się dane w bieżącym katalogu roboczym programu MATLAB. Zmień katalog, aby uzyskać dostęp do folderów dla różnych faz, takich jak fazy w fazie, fazy końcowej, wody i tłuszczu.

Skorzystaj z funkcji Slice_View, aby wyświetlić obraz dla każdej fazy. Użyj sekwencji w fazie MRI Dixon, aby wzbogacić opisy granic tkanki wątroby. Kliknij prawym przyciskiem myszy pasek kolorów i wybierz opcję z menu podręcznego, aby przełączyć się na standardową szarą mapę kolorów i zresetować cały graficzny interfejs użytkownika.

Po odpowiednim powiększeniu obrazu użyj funkcji Oznacz współrzędne pikseli, aby obliczyć odległość między dwoma punktami, pomagając w pomiarze rozmiarów guzków. Użyj paska przewijania znajdującego się u dołu graficznego interfejsu użytkownika lub graficznego interfejsu użytkownika, aby sprawnie poruszać się po różnych sekwencjach. Jeśli domyślne okno filtru nie jest odpowiednie, dostosuj je, przeciągając je w górę iw dół na środku figury za pomocą lewego przycisku myszy, aby zmodyfikować poziom okna.

Aby rozpocząć wyodrębnianie obszaru 3D wątroby z danych MRI Dixon, otwórz oprogramowanie Mimics i wybierz Nowy projekt. W kolejnym oknie dialogowym odszukaj folder, w którym znajdują się obrazy fazy końcowej Dixona. Kliknij Dalej, a następnie kliknij Kontynuuj, a następnie naciśnij Konwertuj, aby przejść do trybu edycji sekwencji.

Kliknij Nowy w oknie dialogowym Maska znajdującym się po prawej stronie, aby wygenerować pustą maskę i wybrać maksymalny próg. Użyj narzędzia Edytuj maski znajdującego się pod etykietą Segment, aby wyznaczyć obszar wątroby we wszystkich widokach poziomych. Wybierz przedstawioną wcześniej maskę wątroby i kliknij Oblicz część z maski, aby utworzyć przestrzenną reprezentację 3D wątroby.

Przejdź do pozycji Plik, a następnie wybierz pozycję Eksportuj i wybierz opcję DICOM. W wyskakującym oknie dialogowym wybierz maskę wątroby, określ ścieżkę i nazwy pliku, a następnie kliknij OK, aby wyeksportować region wątroby 3D do wyznaczonych plików DICOM. Zmień katalog na folder obrazów w fazie i wybierz funkcję Volume_In, aby wygenerować wolumin w fazie.

Zmień katalog na folder obrazów tylko wody i wybierz funkcję Volume_Water, aby wygenerować objętość samej wody. Wybierz funkcję FF_Volume i użyj dwóch wcześniej wygenerowanych woluminów jako danych wejściowych, aby uzyskać objętość FF rezonansu magnetycznego jamy brzusznej. Wykorzystaj funkcję LFF, dostarczając jej obszar wątroby 3D i mapę sztywności wątroby jako parametry wejściowe.

Uruchom funkcję LFF_Distribution, używając identycznych parametrów wejściowych jak LFF_Volume, aby uzyskać rozkład przestrzenny frakcji tłuszczowej wątroby 3D. Połączenie konturu wątroby 3D z mapą FF 2D pozwoliło na stworzenie zintegrowanego modelu dystrybucji FF 3D. Ujawniło to wartości frakcji tłuszczu w różnych pozycjach wątroby, umożliwiając precyzyjny pomiar proporcji wątroby przy różnych poziomach stłuszczenia.

Porównanie prawidłowej i stłuszczonej wątroby potwierdziło zdolność techniki do rozpoznawania różnych wzorców dystrybucji LFF 3D.