パラメトリック T1 および T2 磁気共鳴緩和測定法を使用した肝実質の特性評価

肝生検は、肝実質の組織学的特性評価の現在の標準ですが、この侵襲的な手順には、潜在的に致命的な出血の重大なリスクがあります。 さらに、肝疾患は肝臓に局所的または不均一に影響を与える可能性があるため、組織学的所見は偽陰性であるか、代表的ではない可能性があります。 非侵襲的な画像診断法 (例: 一方、超音波（米国）、コンピューター断層撮影（CT）、および磁気共鳴画像法（MRI）は、全体的および局所的な組織の特徴付けに関する貴重な情報を提供し、肝生検のガイド/ターゲットに役立つ可能性があります。 さらに、近年の新しい開発により、肝臓の状態をより良く、より包括的に評価するための扉が開かれました. これらの 1 つは、肝臓の機械的、粘弾性特性を評価するエラストグラフィです。これにより、肝臓の硬さ (または弾力性) に関する貴重な情報が得られ、肝線維症の正確な病期分類に使用されます (1,2)。 もう 1 つのアプローチは、高磁場磁気環境 ('relaxometry') における肝臓組織の弛緩挙動を使用した組織特性評価です。 緩和時間は組織固有であるため、局所またはびまん性の病理が変化する可能性があります（つまり、 緩和時間を短縮または延長します。 これらの変化は、疾患の重症度を描写および定量化するために使用できます。 心臓イメージングのリラクソメトリーの分野では、パラダイム シフトを引き起こしましたが、肝臓のイメージングについては、これまでのところ比較的限られた関心しかありませんでした。 最もよく知られているのは、ヘモクロマトーシスの患者の診断とフォローアップを可能にする T2* リラクソメトリーです。 最近、T1 および T1-rho リラクソメトリーを使用して Fontan 患者の肝臓うっ血を診断し、肝線維症を描写することについて、いくつかの論文が報告されています (3,4)。

包括的な心臓 MRI 検査の一環として、2014 年に定期的に心臓の T1 および T2 緩和測定を開始しました。 この技術は、国際的な研究で標準化された市販のファントムに対して検証されました (5)。 実際には、T1 および T2 マッピングには、静脈内の市販のガドリニウム キレートの投与前後の心臓の短軸および水平長軸の両方の測定値が含まれます。 心臓の短軸方向では肝臓が部分的に取り囲まれているため、これらの画像を使用して肝臓の T1 および T2 緩和時間を測定します。 すべてのデータは PACS に保存されるため、これらの T1 および T2 マッピング研究を再利用して、正常な状態での肝臓の T1 および T2 緩和を決定することが私たちの目的です。

まず、心臓 MRI データベースから、正常とラベル付けされた代表的な研究グループ (つまり、 正常な心臓 MRI 所見)。 医療患者ファイルでは、肝疾患の血清バイオマーカーがチェックされ（以下を参照）、心エコー検査（右心不全の除外、重度の三尖弁閉鎖不全の除外）、腹部超音波/コンピューター断層撮影（肝疾患の除外、すなわち、ヘモクロマトーシス、脂肪症、肝うっ血、および肝硬変）。 肝疾患が除外される場合、MRI研究のみが含まれます。 次のステップでは、肝臓血管を含まない領域に、代表的な関心領域 (> 100 ピクセル) が手動で描画されます。 これらの分析は、造影前後の T1 マップ、および T2 マップで実行されます。 目標は、加齢と性別の影響を評価できるように、少なくとも 100 人の被験者の正常値を決定することです。

次に、さまざまな形態の右心不全患者の肝臓 T1 および T2 値を測定し、肝臓 T1 および T2 値と、心エコー検査、血清バイオマーカー、および右心不全を示す右心カテーテル法での所見との関係を評価します。 後者の情報は、医療患者ファイルから取得されます。 右心不全と同様に、大静脈と肝静脈の充満圧が上昇し、これにより肝うっ血が引き起こされます。 これらの状況では、T1 と T2 の肝臓の値が増加するという仮説があります。 また、肝線維症が開始し、心硬変肝に向かって進化する後期段階では、T1値が増加するという仮説を立てています。 目的は、MRI で得られた肝実質の平均 T1 および/または T2 を、右心代償不全のイメージング バイオマーカーとして使用できるかどうかを評価することです。 付随する肝疾患（上記を参照）は、我々の調査結果の正しい解釈を妨げる可能性があるため、既存の肝疾患は除外する必要があります. このために、正規母集団と同様のアプローチが使用されます。 対象となる患者集団は 3 倍です。 最初に、右心不全の証拠がある/ない肺高血圧症の患者で、侵襲的圧力測定を伴う右心カテーテル検査を受けました (利用できない場合は、経胸壁心エコー検査での肺動脈圧推定値が使用されます)、および経胸壁での右心不全の徴候心エコー検査を使用できます。 第二に、右室駆出率が 35% 未満で右心室 (RV) 機能不全 (すなわち、 RV EF < 35%)。 第三に、収縮性心膜炎または収縮性生理機能を伴う炎症性心膜炎の患者 (すなわち、 呼吸関連の心室カップリング/相互依存性の増加)。 このグループは、収縮性生理機能のない炎症性心膜炎患者のグループと比較されます (つまり、心室結合が維持されます)。

第三に、肝臓 T1/T2 値の観察間および観察内の再現性を評価するために、測定は独立して測定を実行する 2 つのリーダーによって実行されます。 1 人のリーダーは、分析間の 1 週間の間隔を考慮して測定を繰り返します。 このグループには、無作為に選択された正常グループの 10 件の研究と、患者グループの 10 件の研究が含まれます。 分析には、クラス内相関係数 (ICC) および変動係数 (CoV) の評価が含まれます。

最後に、より自動化されたアプローチへのステップとして、テクスチャ分析を評価/開発します。 この数学的アプローチは、人間の目には見えないピクセル間のパターンを調べ、典型的な平均 (または中央値) と偏差を超える画像の「​​特徴」をもたらします。 これは、医療画像分野の多くのアプリケーションで堅牢な技術であることが示されており、肝臓の画像にも役立つ可能性が最も高い. 派生した画像特徴の大規模なグループは、機械学習アプローチを使用してさらに分析する必要があります (他の臨床情報を使用する場合と使用しない場合)。 診断 (「ターゲット」) に関連付けられた機能の機械学習には、新しいイメージング バイオマーカーで従来のリスク スコアを増強する可能性があります。 たとえば、に基づく正則化アプローチ。 サポート ベクター マシン、ランダム フォレスト、または畳み込みニューラル ネットワーク (CNN) が実装されます。