Характеристика паренхимы печени с помощью параметрической Т1 и Т2 магнитно-резонансной релаксометрии

Хотя биопсия печени является текущим стандартом для гистологической характеристики паренхимы печени, эта инвазивная процедура сопряжена со значительным риском потенциально летального кровотечения. Кроме того, поскольку заболевание печени может очагово или гетерогенно поражать печень, гистологические данные могут быть ложноотрицательными или нерепрезентативными. Неинвазивные методы визуализации (например, ультразвуковое исследование (УЗИ), компьютерная томография (КТ) и магнитно-резонансная томография (МРТ), с другой стороны, предоставляют ценную информацию в отношении глобальной и региональной характеристики ткани и могут помочь в определении направления биопсии печени. Более того, в последние годы новые разработки открыли путь к более полной и полной оценке состояния печени. Одним из них является эластография, оценивающая механические, вязкоупругие свойства печени, что дает ценную информацию о жесткости (или эластичности) печени и может использоваться для точного определения стадии фиброза печени (1,2). Другим подходом является характеристика ткани с использованием поведения релаксации ткани печени в сильном магнитном поле («релаксометрия»). Поскольку время релаксации зависит от ткани, очаговая или диффузная патология может изменяться (т. укорачивать или удлинять) время релаксации. Эти изменения можно использовать для описания и количественной оценки тяжести заболевания. В области визуализации сердца релаксометрия вызвала сдвиг парадигмы, но для визуализации печени она до сих пор вызывала относительно ограниченный интерес. Наиболее известна Т2* релаксометрия, позволяющая диагностировать и вести диспансерное наблюдение пациентов с гемохроматозом. В последнее время в нескольких статьях описано использование Т1- и Т1-ро релаксометрии для диагностики застоя в печени у пациентов с Фонтеном и выявления фиброза печени соответственно (3, 4).

В рамках комплексного МРТ-обследования сердца в 2014 году мы начали регулярно проводить Т1- и Т2-релаксометрию сердца. Методика была проверена на стандартизированном коммерчески доступном фантоме в международном исследовании (5). На практике Т1- и Т2-картирование включает измерения как по короткой оси сердца, так и по горизонтальной длинной оси до и после внутривенного введения коммерчески доступных хелатов гадолиния. Поскольку в направлении короткой оси сердца печень частично охвачена, мы будем использовать эти изображения для измерения времени релаксации T1 и T2 печени. Поскольку все данные хранятся в системе PACS, наша цель — повторно использовать эти картографические исследования Т1 и Т2 для определения релаксации печени на Т1 и Т2 в нормальных условиях.

Во-первых, мы получим из нашей базы данных МРТ сердца репрезентативную группу исследований, помеченных как нормальные (т.е. нормальные результаты МРТ сердца). В медицинской карте пациента будут проверены сывороточные биомаркеры заболевания печени (см. ниже), а также результаты эхокардиографии (исключение правожелудочковой недостаточности, исключение тяжелой трикуспидальной недостаточности), УЗИ брюшной полости/компьютерной томографии (исключение заболевания печени, то есть гемохроматоз, стеатоз, застой в печени и цирроз печени). Только исследования МРТ будут включены, если исключено заболевание печени. На следующем этапе репрезентативная область интереса будет нарисована вручную (> 100 пикселей) в области, не включающей сосуды печени. Эти анализы будут выполняться на карте Т1 до и после контрастирования, а также на карте Т2. Цель состоит в том, чтобы определить нормальные значения как минимум у 100 субъектов, что позволит оценить влияние старения и пола.

Во-вторых, мы измерим значения Т1 и Т2 печени у пациентов с различными формами правожелудочковой сердечной недостаточности и оценим взаимосвязь между значениями Т1 и Т2 печени и результатами эхокардиографии, сывороточными биомаркерами и катетеризацией правых отделов сердца, указывающими на правожелудочковую недостаточность. Последняя информация будет извлечена из медицинской карты пациента. Как и при правожелудочковой недостаточности, давление наполнения увеличивается в полых и печеночных венах, вызывая застой в печени. Это гипотеза, что в этих условиях печеночные значения T1 и T2 увеличены. Кроме того, на более поздних стадиях, когда фиброз печени инициируется и развивается в сторону кардиального цирроза печени, мы предполагаем увеличение значений T1. Цель состоит в том, чтобы оценить, можно ли использовать средние Т1 и/или Т2 паренхимы печени, полученные при МРТ, в качестве визуализирующего биомаркера декомпенсации правых отделов сердца. Поскольку сопутствующее заболевание печени (см. выше) может затруднить правильную интерпретацию наших результатов, необходимо исключить ранее существовавшее заболевание печени. Для этого будет использоваться тот же подход, что и в обычной популяции. Целевая популяция пациентов состоит из трех человек. Во-первых, пациенты с легочной гипертензией с/без признаков правожелудочковой недостаточности, которым была проведена катетеризация правых отделов сердца с инвазивным измерением давления (если это невозможно, будут использоваться оценки давления в легочной артерии при трансторакальной эхокардиографии) и признаки правожелудочковой недостаточности при трансторакальной эхокардиографии. можно использовать эхокардиографию. Во-вторых, пациенты с дилатационной кардиомиопатией, определяемой как фракция выброса ЛЖ < 35% с сопутствующей дисфункцией правого желудочка (ПЖ) и без нее (т. ФВ ПЖ < 35%). В-третьих, пациенты с констриктивным перикардитом или воспалительным перикардитом с констриктивной физиологией (т.е. повышенная связанная с дыханием желудочковая связь/взаимозависимость). Эта группа будет сравниваться с группой пациентов с воспалительным перикардитом без констриктивной физиологии (т. е. с сохраненным соединением желудочков).

В-третьих, для оценки меж- и внутринаблюдаемой воспроизводимости значений T1/T2 печени измерения будут выполняться двумя читателями, независимо проводящими измерения. Один читатель повторит измерения с интервалом в одну неделю между анализами. Эта группа включает 10 случайно выбранных исследований в нормальной группе и 10 исследований в группе пациентов. Анализ включает оценку коэффициента внутриклассовой корреляции (ICC) и коэффициента вариации (CoV).

Наконец, в качестве шага к более автоматизированному подходу мы оценим/разработаем анализ текстур. Этот математический подход рассматривает закономерности между пикселями, невидимыми человеческому глазу, и приводит к «особенностям» изображения, которые выходят за рамки типичного среднего (или медианы) и отклонений. Он показал себя надежным методом во многих приложениях в области медицинской визуализации и, скорее всего, будет полезен и для визуализации печени. Большую группу производных характеристик изображений необходимо дополнительно проанализировать с использованием подходов машинного обучения (с другими клиническими показаниями или без них). Машинное обучение характеристик, связанных с диагнозом («целью»), может дополнить традиционные оценки риска новыми визуализирующими биомаркерами. Подходы к регуляризации, основанные, например, на Будут реализованы машины опорных векторов, случайные леса или сверточные нейронные сети (CNN).