Metabolikus diszfunkcióhoz társított steatótikus májbetegség osztályozására szolgáló máj ultrahangos vizsgálata

1. Cél A tanulmány fő célja, hogy ultrahang módszereket fejlesszen ki, amelyek képesek azonosítani a metabolikus diszfunkcióval összefüggő steatotikus májbetegség (MASLD) szakaszait mágneses rezonancia-elasztográfiával (MRE), MRI protonsűrűség-zsírtörttel (PDFF) és biopsziával mint arany standard módszerrel.
2. Hipotézis Az ultrahang helyettesítheti az MRI-t a steatosis és fibrosis stádiumának meghatározásában. Az ultrahang javíthatja a gyulladás stádiumának meghatározását.

3. Indoklás Széles körű patológiák okozhatnak változásokat az emberi szövet mechanikai tulajdonságaiban. Emiatt klinikailag hasznosnak bizonyul a szövet merevségének nem invazív értékelési módjának megtalálása. Számos, különböző etiológiájú májbetegség, beleértve a hepatitiszt, a zsírmájbetegséget, az alkoholizmust és másokat, fibrosis miatt fokozott májmerevséggel jár. A fibrosis a máj különböző daganataihoz vagy cirrhosiszhoz vezethet, néha halált okozva. Becslések szerint a cirrhosisz prevalenciája 4,5%-9,5% a lakosság körében, ami egy sokkal nagyobb csoportot jelez, akiket a fibrosis különböző szakaszai érintenek. Ha a fibrosisból eredő drasztikus májmerevség-növekedést korai szakaszban el lehet kapni, a kezelés személyre szabható a beteg számára, és az eredmények nyomon követhetők a visszafordítás valószínűségének növelése és a káros hatások lassítása érdekében.

   A biopszia hagyományosan a standard módszer a májállapotok diagnosztizálására és nyomon követésére, amelyet 1958 óta széles körben használnak. A biopszia néhány előnye közé tartozik a zsír- és vaslerakódások vizualizációja. Sajnos a biopsziák nem képesek a fibrosis heterogenitását mutatni, mivel az olvasást gyakran ugyanarról a helyről végezik, és csak a máj térfogatának 1/50 000-ed részét képviselik. Tanulmányok kimutatták, hogy a bal és a jobb lebeny biopsziaeredményei között 33%-os esetekben ellentmondás van, és a cirrhosisos esetek 30%-a rosszul osztályozott. Ezenkívül tanulmányok jelentős inter- és intraobserváló variációt mutattak ki. Végül, a biopszia egy hátránya, amely elősegítette az átállást nem invazív diagnosztikai intézkedésekre, mint az elasztográfia, a fájdalom, vérzés és halálozás kockázata.

   Különböző elasztográfiai módszereket fejlesztettek ki és alkalmaztak a májon. A tranziens elasztográfia, a FibroScan (EchoSens, Párizs) jelenleg a májon alkalmazott leggyakoribb elasztográfia típus a merevség mérésére, ami a fibrózis aktivitását jelzi. Ultrahang technológiát használ egy egyirányú szondával a nyírhullámok sebességének mérésére. Világszerte egyes klinikákon az ellátás standardjává vált, mint megfizethető és diagnosztikailag megbízható eszköz. Bár fájdalommentes, gyors és kényelmes, csak nagyon kis mintát tud gyűjteni a máj jobb lebenyéből, így nem képes rögzíteni semmilyen heterogenitást, és félrevezető lehet a teljes szerv állapotát illetően. Ezenkívül, a kutatók legjobb tudomása szerint, a FibroScan-olvasatokból nyert merevségi értékek nem kerültek korrelációba mágneses rezonancia-elasztográfia értékekkel semmilyen közvetlen összehasonlításban a szakirodalomban, és kevésbé megbízható eredményeket adnak a fibrosis korábbi szakaszaiban.

   A mágneses rezonancia-elasztográfia egy másik típusú elasztográfia, amelyet a májon alkalmaznak. Nagyon magas diagnosztikai pontosságot mutatott a betegek fibrosis stádiumokba sorolásában, és néhány magánklinikán, elsősorban az Egyesült Államokban használják. Rugalmasságot biztosít alkalmazásában és az adatok gyűjtéséhez használt protokollokban. Nagyszerű ismételhetőséget és reprodukálhatóságot mutatott, és gyakran hatékony magasabb BMI-vel rendelkező betegeknél. Az MRI-vizsgálatokhoz kapcsolódó magas költségek és összetettség korlátozza használhatóságát sok, májbetegség által érintett területen.

   A kutatók S-WAVE módszere egy ultrahang módszer, amely kétdimenziós és háromdimenziós képeket állít elő, lehetővé téve a máj teljes vizualizációját. Egy állítható többfrekvenciás technika, amely nagy területeket mutat a szervről térfogati rugalmassági térképekként. Megfizethető és kivitelezhető széles körű klinikai környezetekben az ultrahang eszköz egyszerű hardverigényei miatt.

   Az ultrahang adatok, amelyek a szövet merevségének mérésére szolgálnak, felhasználhatók a szövet zsírtartalmának becslésére is. Valóban, a zsíros szövet jobban csillapítja az ultrahangot, mint a normális szövet. Az ultrahang adatok egyéb jellemzői (a rádiófrekvencia vagy RF adatok) is megváltoznak, amikor a szövet zsírossá válik. A MASLD első szakasza a steatosis, a májszövet zsírtartalmának növekedése, majd a gyulladás, majd a szövethegesedés és fibrosis.

4. Célkitűzések

   • Összehasonlítani az MRE, S-WAVE és FibroScan által nyert merevségi eredményeket egészséges önkéntesekben és betegekben, hogy erős egyezést mutassanak ki az S-WAVE és az MRE között a fibrosis értékelésében.
   • Összehasonlítani az MRI protonsűrűség-zsírtörtet az ultrahang csillapítással és egyéb mérésekkel, hogy erős egyezést mutassanak ki az ultrahang és az MRI-PDFF között a steatosis értékelésében.
   • Megmutatni, hogy az ultrahang képes értékelni a teljes MASLD spektrumot, beleértve a steatosist, fibrosist és gyulladást, biopsziával mint arany standard módszerrel.

5. Kutatási módszerek 40 alany, akinek nincs májbetegség előzménye, főleg az UBC végzős hallgatói populációjából toborzva, és 105 alany, különböző fibrosis stádiumokkal, akiket a Vancouveri Gasztroenterológiai Kutatóintézetben (GIRI) és a VGH-ben fognak toborozni, FibroScan, S-WAVE és MRI vizsgálaton esnek át, beleértve a PDFF-t és MRE-t.

   A FibroScan-t és az S-WAVE-t egy technikus, illetve egy szonográfus fogja elvégezni a GIRI-n vagy a VGH-ben.

   Az MR vizsgálat az UBC MRI kutatóközpontjában történik.

   Tíz FibroScan-olvasatot kapnak a jobb lebenyből a beteg intercostális területén keresztül. A FibroScan megjeleníti a medián merevséget kPa-ban, valamint az interkvartilis tartományt. Legalább 80%-os sikerarány és 30%-nál kisebb interkvartilis tartomány a merevségi értékhez képest szükséges a FibroScan-olvasatok elfogadásához. Minden alany egyszer esik át a folyamaton.

   Az S-WAVE egy elasztográfiai technika, amelyet az UBC-n fejlesztettek ki, és amely a szövet többfrekvenciás rezgésekhez való reakcióját használja a szövet mechanikai tulajdonságainak becslésére. A rezgések állandó állapotú nyírhullámokat generálnak a szövetben. Egy sor ultrahang kép rögzíti a szövet nyírhullám mozgását, és egy szövetmodellt használnak az alapul szolgáló mechanikai tulajdonságok becslésére. Már sikeresen alkalmazták a prosztata, a mell, a méhlepény és a máj képalkotására.

   A használt gerjesztő eszköz egy deszka, amelyet a beteg alá helyeznek a vizsgálóágyra. Az alkalmazott frekvenciák 45 Hz és 80 Hz között lesznek. A kiválasztott amplitúdó elegendő lesz megfelelő hullámok előállításához az érdeklődési területen, és a beteg kényelmi szintjén belül. Egy 3D ultrahang szondát használnak kép térfogatok megszerzésére, miközben a szonográfus tartja a helyén. Ezenkívül, egy 2D ultrahang transzducerrel söpörnek végig, hogy kép térfogatokat kapjanak megközelítőleg ugyanazon a helyen.

   Intercostális és transabdominális képeket kapnak egy ismételhető protokoll szerint.

   Az összes S-WAVE szkennelt két képzett és nagyon tapasztalt szonográfus, Vickie Lessoway asszony és Jan Reid asszony fogja elvégezni.

   A mágneses rezonancia-elasztográfiát a 3T Philips Elition MR szkenneren fogják elvégezni, amely az UBC MRI kutatóközpontjában található. A szkennelés axiális T1 és T2 képekkel kezdődik, majd diffúziós súlyozott képalkotással folytatódik.

   Ezután következik az MR elasztográfiai vizsgálat az eXpresso szekvencia és egyidejű szövetgerjesztés használatával. Az eXpresso szekvenciát fantom-, máj- és prosztata tanulmányokban használták. A gerjesztő rendszer egy elektromágneses hajtómű, amelyet otthon készítettek, és huzalhurkokból áll, amelyek tekercsbe vannak rendezve. Rezgések keletkeznek, amikor áram folyik át a huzalakon az MR szkener mágneses terében. Szinkronizálva van az MRI képalkotó szekvenciával. A rezgőt a alany jobb bordakasája fölé helyezik, miközben szupin pozícióban fekszik. Velcro övvel rögzítik a helyén, hogy elkerüljék bármilyen mozgást. A rezgő lemez átmérője 5-10 cm széles. A rendszer nagyon hasonló ahhoz, amelyet korábbi tanulmányokban máshol használtak, és a prosztata és a máj képalkotására.

   A teljes MR képalkotó ülés kevesebb mint 90 percig tart.

   Az MRE és VE adatok feldolgozása offline történik a mechanikai tulajdonságok és zsírtartalom információk kinyerésére. Ezután vizuálisan megjeleníthetők és összehasonlíthatók. Mindkettő magában foglalja a nyers ultrahang visszhang adatok feldolgozását.

6. Adatfeldolgozás Az összes S-WAVE adatot az UBC Robotika és Vezérlés Laboratóriumában fejlesztett szoftver dolgozza fel. Ez a szoftver képes merevségi értéket becsülni minden képzett ponton egy szövetmodell alapján. A kimenet egy szövet merevség térfogati térképe, amely ráhelyezhető a megfelelő B-módú képre. Az érdeklődési területeket homogén területeken választják ki, kevés vérérrel.

A nyers MRE képeket egy otthon fejlesztett szoftverrel dolgozzák fel, amely szűri az adatokat és modelleket alkalmaz a dinamikus nyírási modulus (Gd) és viszkozitás (Gl) kiszámításához minden pixelre. Ezek a mechanikai tulajdonságok új képet alkotnak, amelyet ezután ráhelyeznek a szabványos T2-súlyozott képekre a könnyű vizualizáció érdekében. Kevés vérérrel rendelkező érdeklődési területeket választanak ki. A Gd és Gl átlagát és szórását számítják ki.

A szövet zsírtartalmát szabványos MRI PDFF szekvenciák határozzák meg. A szövet zsírtartalmát ultrahang alapján határozzák meg a nyers ultrahang RF adatok kvantitatív elemzése alapján.

Az ultrahang képfeldolgozás optimalizálva lesz, hogy megfeleljen az MRI képeknek (MRI mint arany standard a fibrosis és steatosis értékeléséhez).

Az ultrahang képfeldolgozás optimalizálva lesz a gyulladás előrejelzésére, biopszia eredményekkel mint arany standard módszerrel.