Ultrasonido Hepático para la Clasificación de la Enfermedad del Hígado Graso Asociada a Disfunción Metabólica

1. Propósito El propósito principal de este estudio es desarrollar métodos de ultrasonido que puedan identificar las etapas de la enfermedad del hígado graso asociada a disfunción metabólica (MASLD) con elastografía por resonancia magnética (MRE), fracción de grasa de densidad de protones por resonancia magnética (PDFF) y biopsia como referencia.
2. Hipótesis El ultrasonido puede reemplazar a la resonancia magnética en la estadificación de la esteatosis y la fibrosis. El ultrasonido puede mejorar la estadificación de la inflamación.

3. Justificación Una amplia gama de patologías puede causar cambios en las propiedades mecánicas del tejido humano. Por esta razón, encontrar una manera de evaluar la rigidez del tejido de forma no invasiva está demostrando ser clínicamente útil. Muchas enfermedades hepáticas de diversas etiologías, incluyendo hepatitis, enfermedad del hígado graso, alcoholismo y otras, se presentan con aumento de la rigidez hepática debido a la fibrosis. La fibrosis puede conducir a varios cánceres de hígado o cirrosis, a veces causando la muerte. Se ha estimado que la prevalencia de la cirrosis es del 4.5% al 9.5% de la población general, lo que indica que un grupo mucho más grande está afectado por las diversas etapas de la fibrosis. Si se pueden detectar aumentos dramáticos en la rigidez hepática por fibrosis en una etapa temprana, el tratamiento se puede adaptar al paciente y se pueden monitorear los resultados para aumentar la probabilidad de reversión y ralentizar los efectos dañinos.

   La biopsia es tradicionalmente el método estándar para diagnosticar y monitorear las condiciones hepáticas, siendo ampliamente utilizada desde 1958. Algunas ventajas de la biopsia incluyen la visualización de depósitos de grasa y hierro. Desafortunadamente, las biopsias no pueden mostrar la heterogeneidad de la fibrosis ya que la lectura a menudo se toma desde la misma ubicación y consiste en solo 1/50,000 del volumen del hígado. Los estudios han mostrado discordancia en los resultados de biopsia del lóbulo izquierdo al derecho en el 33% de los casos y una clasificación errónea del 30% de los casos cirróticos. Además, los estudios han mostrado una variación significativa entre observadores e intraobservador. Finalmente, una desventaja de la biopsia que ha impulsado la transición a medidas de diagnóstico no invasivas, como la elastografía, es el riesgo asociado de dolor, sangrado y mortalidad.

   Se han desarrollado y aplicado varios métodos de elastografía al hígado. La elastografía transitoria, FibroScan (EchoSens, París) es el tipo de elastografía más común actualmente aplicado al hígado para la medición de la rigidez, indicando actividad fibrótica. Utiliza tecnología de ultrasonido con una sonda unidimensional para medir la velocidad de las ondas de corte. Se ha convertido en el estándar de atención en algunas clínicas en todo el mundo como un dispositivo asequible que es diagnósticamente confiable. Aunque es indoloro, rápido y conveniente, solo puede recolectar una muestra muy pequeña del lóbulo derecho del hígado, por lo que no puede capturar ninguna heterogeneidad y puede representar erróneamente el estado de todo el órgano. Además, según el conocimiento de los investigadores, los valores de rigidez obtenidos de las lecturas de FibroScan no se han correlacionado con los valores de elastografía por resonancia magnética en ninguna comparación directa en la literatura, y resultan en resultados menos confiables para las etapas más tempranas de la fibrosis.

   La elastografía por resonancia magnética es otro tipo de elastografía aplicada al hígado. Ha mostrado una precisión diagnóstica muy alta en la estadificación de pacientes en etapas fibróticas y se utiliza en algunas clínicas privadas, principalmente en los Estados Unidos. Permite flexibilidad en su aplicación y en los protocolos utilizados para adquirir los datos. Ha mostrado una gran repetibilidad y reproducibilidad, y a menudo es efectiva en pacientes con IMC más altos. Los altos costos y la complejidad asociados con las exploraciones de resonancia magnética restringen su utilidad en muchas áreas afectadas por enfermedad hepática.

   El método S-WAVE de los investigadores es un método de ultrasonido que producirá imágenes bidimensionales y tridimensionales, permitiendo la visualización completa del hígado. Es una técnica multifrecuencia ajustable, que puede mostrar grandes áreas del órgano como mapas volumétricos de elasticidad. Es asequible y factible en entornos clínicos generalizados debido a las necesidades de hardware simples de un dispositivo de ultrasonido.

   Los datos de ultrasonido que se utilizan para medir la rigidez del tejido también se pueden utilizar para estimar el contenido de grasa del tejido. De hecho, el tejido graso tiende a atenuar el ultrasonido más que el tejido normal. Otras características de los datos de ultrasonido (los datos de radiofrecuencia o RF) también cambian cuando el tejido se vuelve graso. La primera etapa de MASLD es la esteatosis, un aumento de la proporción de grasa en el tejido hepático, seguida de inflamación, seguida de cicatrización del tejido y fibrosis.

4. Objetivos

   • Comparar los resultados de rigidez obtenidos de MRE, S-WAVE y FibroScan en voluntarios sanos y en pacientes para demostrar una fuerte concordancia entre S-WAVE y MRE en la evaluación de la fibrosis.
   • Comparar la fracción de grasa de densidad de protones por resonancia magnética con la atenuación del ultrasonido y otras medidas, para demostrar una fuerte concordancia entre el ultrasonido y MRI-PDFF en la evaluación de la esteatosis.
   • Mostrar que el ultrasonido puede evaluar todo el espectro de MASLD, incluyendo esteatosis, fibrosis e inflamación, con biopsia como referencia.

5. Métodos de investigación 40 sujetos sin antecedentes de enfermedad hepática, principalmente a reclutar de una población de estudiantes de posgrado en UBC, y 105 sujetos, con diversas etapas de fibrosis, a reclutar en el Instituto de Investigación de Gastroenterología (GIRI) en Vancouver, y VGH se someterán a un FibroScan, S-WAVE y exploraciones de resonancia magnética incluyendo PDFF y MRE.

   El FibroScan y el S-WAVE serán realizados por un técnico y por un ecografista, respectivamente, en el GIRI o VGH.

   El examen de resonancia magnética se realizará en el centro de investigación de resonancia magnética de UBC.

   Se obtendrán diez lecturas de FibroScan del lóbulo derecho a través del espacio intercostal del paciente. FibroScan muestra la rigidez mediana en kPa así como el rango intercuartil. Se requiere una tasa de éxito mínima del 80% con un rango intercuartil de menos del 30% del valor de rigidez para aceptar las lecturas de FibroScan. Cada sujeto se someterá al proceso una vez.

   S-WAVE es una técnica de elastografía desarrollada en UBC que utiliza la respuesta del tejido a vibraciones multifrecuencia para estimar las propiedades mecánicas del tejido. Las vibraciones generan ondas de corte de estado estable en el tejido. Una serie de imágenes de ultrasonido capturan el movimiento de las ondas de corte del tejido y se utiliza un modelo de tejido para estimar las propiedades mecánicas subyacentes. Ya se ha aplicado con éxito para obtener imágenes de la próstata, la mama, la placenta y en el hígado.

   El dispositivo de excitación utilizado es una tabla colocada debajo del paciente en la camilla de examen. Las frecuencias aplicadas oscilarán entre 45 Hz y 80 Hz. La amplitud seleccionada será suficiente para producir ondas adecuadas en la región de interés, y dentro del nivel de comodidad del paciente. Se utilizará una sonda de ultrasonido 3D para obtener volúmenes de imagen, mientras se mantiene en su lugar por el ecografista. Además, se barrerá un transductor de ultrasonido 2D para obtener volúmenes de imagen aproximadamente en la misma ubicación.

   Se obtendrán imágenes intercostales y transabdominales según un protocolo repetible.

   Todos los escaneos S-WAVE serán realizados por dos ecografistas capacitadas y muy experimentadas, la Sra. Vickie Lessoway y la Sra. Jan Reid.

   La elastografía por resonancia magnética se realizará en el escáner de resonancia magnética Philips Elition 3T ubicado en el centro de investigación de resonancia magnética de UBC. El escaneo comenzará con imágenes axiales T1 y T2, seguidas de imágenes de difusión ponderada.

   Luego se realizará el examen de elastografía por resonancia magnética utilizando la secuencia eXpresso y excitación concurrente del tejido. La secuencia eXpresso se ha utilizado en estudios con fantasma, hígado y próstata. El sistema de excitación es un actuador electromagnético que se ha construido internamente y comprende bucles de alambre dispuestos en una bobina. Las vibraciones resultan cuando se pasa corriente a través de los alambres en presencia del campo magnético del escáner de resonancia magnética. Está sincronizado con la secuencia de imágenes de resonancia magnética. El agitador se colocará sobre la caja torácica derecha del sujeto mientras yace en posición supina. Se sujetará en su lugar con un cinturón de velcro para evitar cualquier movimiento. El diámetro de la placa del agitador es de 5 a 10 cm de ancho. El sistema es muy similar al utilizado en estudios previos en otros lugares y para obtener imágenes de la próstata y el hígado.

   La sesión completa de imágenes por resonancia magnética durará menos de 90 minutos.

   El procesamiento de datos MRE y VE ocurre fuera de línea para extraer información de propiedades mecánicas y contenido de grasa. Estos se pueden mostrar visualmente y comparar. Ambos implican el procesamiento de los datos de eco de ultrasonido en bruto.

6. Procesamiento de datos Todos los datos S-WAVE serán procesados por software desarrollado en el Laboratorio de Robótica y Control de UBC. Este software es capaz de estimar un valor de rigidez en todos los puntos de imagen basándose en un modelo de tejido. La salida es un mapa volumétrico de la rigidez del tejido que se puede superponer en la imagen en modo B correspondiente. Las regiones de interés se seleccionarán en base a áreas homogéneas con pocos vasos sanguíneos.

Las imágenes MRE en bruto se procesarán con un software desarrollado internamente que filtra los datos y aplica modelos para calcular el módulo de corte dinámico (Gd) y la viscosidad (Gl) para cada píxel. Estas propiedades mecánicas forman una nueva imagen que luego se superpone en las imágenes ponderadas en T2 estándar para una fácil visualización. Se elegirán regiones de interés con pocos vasos sanguíneos. Se calcularán el promedio y la desviación estándar de Gd y Gl.

El contenido de grasa del tejido se determinará mediante secuencias estándar de PDFF por resonancia magnética. El contenido de grasa del tejido se determinará a partir del ultrasonido basado en un análisis cuantitativo de los datos RF de ultrasonido en bruto.

El procesamiento de imágenes de ultrasonido se optimizará para coincidir con las imágenes de resonancia magnética (resonancia magnética como referencia para la evaluación de fibrosis y esteatosis).

El procesamiento de imágenes de ultrasonido se optimizará para predecir la inflamación, con resultados de biopsia como referencia.