Caratterizzazione del parenchima epatico mediante rilassometria a risonanza magnetica parametrica T1 e T2

Sebbene la biopsia epatica sia lo standard attuale per la caratterizzazione istologica del parenchima epatico, questa procedura invasiva presenta un rischio significativo di sanguinamento, potenzialmente letale. Inoltre, poiché la malattia epatica può interessare in modo focale o eterogeneo il fegato, i risultati istologici possono essere falsi negativi o non essere rappresentativi. Modalità di imaging non invasive (ad es. l'ecografia (US), la tomografia computerizzata (TC) e la risonanza magnetica (MRI), d'altra parte, forniscono informazioni preziose per quanto riguarda la caratterizzazione dei tessuti globali e regionali e possono essere di aiuto nel guidare/mirare alla biopsia epatica. Inoltre, negli ultimi anni nuovi sviluppi hanno aperto la porta a una valutazione migliore e più completa dello stato del fegato. Uno di questi è l'elastografia che valuta le proprietà meccaniche e viscoelastiche del fegato, fornendo così preziose informazioni sulla rigidità (o elasticità) del fegato e può essere utilizzata per una stadiazione accurata della fibrosi epatica (1,2). Un altro approccio è la caratterizzazione dei tessuti utilizzando il comportamento di rilassamento del tessuto epatico in un ambiente magnetico ad alto campo ("rilassometria"). Poiché i tempi di rilassamento sono specifici del tessuto, la patologia focale o diffusa può alterarsi (ad es. accorciare o prolungare) i tempi di rilassamento. Queste alterazioni possono essere utilizzate per rappresentare e quantificare la gravità della malattia. Nel campo dell'imaging cardiaco la rilassometria ha causato un cambio di paradigma, ma per l'imaging epatico questo ha ricevuto finora un interesse relativamente limitato. La più nota è la rilassometria T2* che consente di diagnosticare e seguire i pazienti affetti da emocromatosi. Recentemente, alcuni articoli hanno descritto l'uso della rilassometria T1 e T1-rho per diagnosticare la congestione epatica nei pazienti Fontan e per rappresentare la fibrosi epatica, rispettivamente (3,4).

Come parte di un esame completo di risonanza magnetica cardiaca, nel 2014 abbiamo iniziato a eseguire regolarmente rilassometria T1 e T2 del cuore. La tecnica è stata convalidata rispetto a un fantoccio standardizzato disponibile in commercio in uno studio internazionale (5). In pratica, la mappatura di T1 e T2 include misurazioni sia in asse corto cardiaco che in asse lungo orizzontale prima e dopo la somministrazione di chelati di gadolinio disponibili in commercio per via endovenosa. Poiché nella direzione dell'asse corto cardiaco il fegato è parzialmente racchiuso, utilizzeremo queste immagini per misurare i tempi di rilassamento T1 e T2 del fegato. Poiché tutti i dati sono archiviati su PACS, il nostro obiettivo è riutilizzare questi studi di mappatura di T1 e T2 per determinare il rilassamento di T1 e T2 del fegato in condizioni normali.

In primo luogo, ricaveremo dal nostro database di risonanza magnetica cardiaca un gruppo rappresentativo di studi etichettati come normali (ad es. risultati normali della risonanza magnetica cardiaca). Nella cartella clinica del paziente verranno controllati i biomarcatori sierici per la malattia del fegato (vedi sotto), così come i risultati dell'ecocardiografia (esclusione di insufficienza cardiaca destra, esclusione di grave insufficienza tricuspidale), ecografia addominale / tomografia computerizzata (esclusione di malattia del fegato, cioè emocromatosi, steatosi, congestione epatica e cirrosi epatica). Saranno inclusi solo gli studi di risonanza magnetica se la malattia del fegato è esclusa. In una fase successiva, verrà disegnata manualmente una regione di interesse rappresentativa (> 100 pixel) in una regione che non include i vasi epatici. Queste analisi saranno effettuate sulla mappa T1 pre e post contrasto e sulla mappa T2. L'obiettivo è quello di determinare i valori normali in almeno 100 soggetti, consentendo di valutare l'impatto dell'invecchiamento e del genere.

In secondo luogo, misureremo i valori epatici di T1 e T2 in pazienti con diverse forme di insufficienza cardiaca destra e valuteremo la relazione tra i valori epatici di T1 e T2 e i risultati dell'ecocardiografia, dei biomarcatori sierici e del cateterismo del cuore destro indicativi di insufficienza cardiaca destra. Queste ultime informazioni saranno recuperate dalla cartella clinica del paziente. Come nell'insufficienza cardiaca destra, la pressione di riempimento aumenta nelle vene cavali ed epatiche, causando così la congestione epatica. Si ipotizza che in queste circostanze i valori epatici di T1 e T2 siano aumentati. Inoltre, nelle ultime fasi, quando la fibrosi epatica inizia ed evolve verso il fegato cirrotico cardiaco, ipotizziamo un aumento dei valori di T1. L'obiettivo è valutare se la media T1 e/o T2 del parenchima epatico ottenuta alla RM possa essere utilizzata come biomarker di imaging dello scompenso del cuore destro. Poiché una malattia epatica concomitante (vedi sopra) può ostacolare la corretta interpretazione dei nostri risultati, è necessario escludere una malattia epatica preesistente. Per questo, verrà utilizzato un approccio simile a quello della popolazione normale. La popolazione di pazienti target è tripla. In primo luogo, i pazienti con ipertensione polmonare con/senza evidenza di scompenso cardiaco destro, sottoposti a cateterismo cardiaco destro con misurazioni della pressione invasiva (se non disponibili, verranno utilizzate le stime della pressione arteriosa polmonare all'ecocardiografia transtoracica) e segni di scompenso cardiaco destro all'esame transtoracico può essere utilizzata l'ecocardiografia. In secondo luogo, i pazienti con cardiomiopatia dilatativa, definita come frazione di eiezione ventricolare sinistra < 35% con e senza concomitante disfunzione ventricolare destra (RV) (es. EF RV < 35%). In terzo luogo, i pazienti con pericardite costrittiva o pericardite infiammatoria con fisiologia costrittiva (es. aumento dell'accoppiamento/interdipendenza ventricolare correlato alla respirazione). Questo gruppo sarà confrontato con un gruppo di pazienti con pericardite infiammatoria senza fisiologia costrittiva (cioè accoppiamento ventricolare conservato).

In terzo luogo, per valutare la riproducibilità inter- e intra-osservata dei valori di T1/T2 epatica, le misurazioni saranno eseguite da due lettori che eseguono indipendentemente le misurazioni. Un lettore ripeterà le misurazioni rispettando un intervallo di una settimana tra le analisi. Questo gruppo comprende 10 studi selezionati casualmente nel gruppo normale e 10 studi nel gruppo di pazienti. L'analisi include la valutazione del coefficiente di correlazione intraclasse (ICC) e del coefficiente di variazione (CoV).

Infine, come passo verso un approccio più automatizzato, valuteremo/svilupperemo l'analisi delle texture. Questo approccio matematico esamina gli schemi tra i pixel non visibili dall'occhio umano e si traduce in "caratteristiche" dell'immagine che vanno oltre la media tipica (o mediana) e le deviazioni. Ha dimostrato di essere una tecnica robusta in molte applicazioni nel campo dell'imaging medico e molto probabilmente sarà utile anche per l'imaging del fegato. L'ampio gruppo di caratteristiche dell'immagine derivata deve essere ulteriormente analizzato utilizzando approcci di apprendimento automatico (con/senza altre letture cliniche). L'apprendimento automatico delle caratteristiche accoppiato a una diagnosi ("target") ha il potenziale per aumentare i tradizionali punteggi di rischio con nuovi biomarcatori di imaging. Approcci di regolarizzazione basati ad es. saranno implementate macchine vettoriali di supporto, foreste casuali o reti neurali convoluzionali (CNN).