Cuantificarea grăsimii intrapancreatice în diabetul de tip 2 prin RMN

Centrul de Rezonanță Magnetică de Afiliere, Institutul de Medicină Celulară, Universitatea Newcastle, Newcastle upon Tyne, Regatul Unit

Departamentul de afiliere pentru patologie celulară, infirmeria Royal Victoria, spitalele din Newcastle upon Tyne și Institutul de medicină celulară, Universitatea Newcastle, Newcastle upon Tyne, Regatul Unit

Centrul de Rezonanță Magnetică de Afiliere, Institutul de Medicină Celulară, Universitatea Newcastle, Newcastle upon Tyne, Regatul Unit

Ahmad Al-Mrabeh,
Kieren G. Hollingsworth,
Sarah Steven,
Dina Tiniakos,
Roy Taylor

Cifre

Abstract

Obiective

Acumularea de grăsime intrapancreatică poate fi importantă în diabetul de tip 2, dar au fost raportate date care variază foarte mult. Cuantificarea standard prin RMN in vivo este consumatoare de timp și depinde de un nivel ridicat de experiență. Ne-am propus să dezvoltăm o nouă metodă care să minimizeze variația inter-observator și să o comparăm cu seturile de date publicate anterior.

Metode

A fost dezvoltată o tehnică de „biopsiere” a imaginii pentru a minimiza includerea țesuturilor non-parenchimatoase. În plus, pragul a fost aplicat pentru a exclude atât canalele pancreatice, cât și intruziunile de grăsime viscerală, fiind excluși pixelii cu valori ale grăsimii de 20%. Noua „biopsie” a imaginii MR (MR-opsy) a fost comparată cu metoda standard de către 6 observatori independenți cu o experiență largă de analiză a imaginii, dar fără experiență în imagistica pancreasului. Efectul noii metode a fost examinat asupra seturilor de date din două studii de scădere în greutate în diabetul de tip 2.

Rezultate

La niveluri scăzute de grăsime intrapancreatică, nici rezultatul, nici CV-ul inter-observator nu au fost modificate prin MR-opsy, prag sau o combinație a metodelor. Cu toate acestea, la niveluri superioare, metoda convențională a prezentat un acord slab între observatori (coeficient de variație 26,9%), iar noua metodă combinată a îmbunătățit CV-ul la 4,3% (p 2 fiecare) pentru a reprezenta în mod egal capul, corpul și coada pancreasului, dimensiunea de selecție a fost ales după studii pilot pentru a permite plasarea ușoară în întregime în pancreas, având în vedere neregularitatea morfologică a pancreasului (Fig. 1A și 1B) [16]. Având în vedere distribuția potențială inegală a grăsimii parenchimatoase între diferite regiuni ale pancreasului observată în unele [33-37], dar nu în toate studiile [12, 13, 38-40], regiunile de eșantionare au fost plasate în mod egal în întregul pancreas, pentru a evita o posibilă părtinire. Analiza ambelor seturi de date ale studiului utilizând metodologia convențională așa cum a fost publicată inițial a fost efectuată de experți cu experiență în anatomia pancreasului. Acest lucru a fost efectuat orbit de toleranță la glucoză și de toți markerii clinici și metabolici atât în studiile originale, cât și în prezentul studiu comparativ. Zonele de grăsime viscerală și subcutanată la L4-L5 au fost calculate din harta fracțiunii de grăsime a densității de protoni L4-L5 prin prag și analiza bazinului hidrografic [41].

A: A fost selectată o porțiune reprezentativă de pancreas RMN (Dixon în 3 puncte) (panourile superioare). O scanare anatomică a fost, de asemenea, achiziționată în paralel cu scanarea Dixon în scopul localizării și pentru diferențierea țesutului parenchimatic pancreasic de vasele principale și alte țesuturi abdominale adiacente (panourile inferioare). Regiunile de interes au fost poziționate cu grijă departe de granițele pancreasului pentru a evita contaminarea cu grăsime viscerală și departe de vasele principale. ROI convențional: instrumentul poligon al ImageJ a fost utilizat pentru a selecta un singur ROI pe cap, corp și coadă pancreasului departe de grăsimea viscerală și vasele principale. MR-opsy: Trei ROI (100 mm 2 fiecare) au fost plasate uniform pentru a reprezenta diferite părți ale pancreasului utilizând instrumentul ImageJ Oval departe de grăsimea viscerală și vasele principale. B: Regiune mărită a pancreasului pentru a ilustra dimensiunea selecției biopsiei (100 mm 2) în raport cu dimensiunea unui pixel individual (1,93 mm 2 = 1 pixel). Software-ul remodelează selecția ovală (b, dreapta) pentru a lua cea mai apropiată forma pixelilor (b, stânga).

O descriere pas cu pas a procesului este prezentată în secțiunea Metode suplimentare.

Au fost selectate două felii reprezentative pentru a fi evaluate prin fiecare metodă și conținutul de grăsime pancreatică a fost calculat ca fracțiunea medie de grăsime pancreatică a ambelor felii.

Pragul de măsurare a grăsimii

Fiecare felie de imagine prin pancreas are o grosime de 5 mm pentru a permite un raport adecvat semnal/zgomot în imaginile fracțiunii de grăsime. Pentru a elimina contribuția potențială a țesutului neparenchimatic (grăsime viscerală, canal pancreatic sau vas de sânge) în regiunea selectată, s-a aplicat un prag ambelor metode prin colectarea datelor histogramei în zona de selecție și calcularea datelor rezultate pentru a exclude valorile pixelilor în afara limitelor de prag care altfel ar contribui la valoarea medie (a se vedea descrierea pas cu pas în Metode S1). Secțiunile histologice anonimizate ale țesuturilor parenchimatoase pancreatice de la persoanele supuse unei intervenții chirurgicale pancreatice prelevate din diferite locații ale pancreasului au prezentat o distribuție adipocitară similară cu limita superioară de 20% raportată de Pinnick și colab. [27]. Prin urmare, numărul maxim de adipocite grupate într-un singur voxel de țesuturi parenchimatoase pancreatice este estimat la aproximativ 4000 (Fig 2), iar orice semnal de grăsime RMN de peste 20% este probabil ca urmare a contaminării cu țesut adipos visceral.

Secțiunea histologică a țesutului pancreatic normal de fond al unei femei de 48 de ani care suferă pancreatectomie pentru o tumoare neuroendocrină. Dimensiunea medie a unui singur adipocit este de aproximativ 100μm, dar adipocitele pot apărea în grupuri. Pe baza unei dimensiuni medii a adipocitelor de 100 μm, numărul maxim de adipocite care ar putea fi prezente într-un singur voxel este

400x50 = 20.000 adipocite. Pragul superior de 20% presupune că numărul maxim de 4000 adipocite într-un singur voxel de pancreas.

În mod similar, pixelii aproape lipsiți de grăsime (Fig 3. Exemplu de arhitectură a sistemului ductal în pancreas.

A: diferite achiziții RMN axiale ale pancreasului la subiectul T2DM (a1: T2-SPAIR, a2: BTFE, a3: Dixon în 3 puncte). Pancreasul secvenței T2-SPAIR (a1) a fost segmentat și volumul redat în Drishti așa cum s-a descris mai înainte [28], volumul imaginii redate a fost etichetat prin culoare, apoi nivelul de opacitate a fost manipulat pentru a arăta distribuția sistemului ductal pancreatic în culoare albă (versiunea Drishti 2.6. 3).

Harta culorilor arată gama largă de distribuție a grăsimilor în zona de eșantionare. Acest lucru stă la baza justificării pragului pentru a exclude țesuturile non-parenchimatoase. Bara de culoare din dreapta arată nivelul de grăsime de la 0% (albastru închis) la 25% (roșu). Nivelurile pragului au fost stabilite pentru a exclude zonele cu conținut de grăsime mai mic de 1% (posibile vase de sânge sau conducte principale) sau peste 20% (contaminare viscerală a grăsimilor). S-a considerat că grăsimea parenchimatoasă variază între 1-20%. a1-a6 reprezintă zone cu conținut variat de grăsimi în selecția unică MR-opsy (a1: 20%).

Reproductibilitatea cuantificării grăsimii

Participanții la diabetul zaharat de tip 2 cu niveluri scăzute (3,3%) și ridicate (6,5%) de grăsime pancreatică au fost analizați pentru a testa reproductibilitatea metodelor. Scanările MR obținute înainte de scăderea în greutate au fost examinate de 6 observatori independenți folosind metodele în ordine aleatorie. Observatorii au o experiență largă de analiză a imaginii, dar nu au o experiență anterioară de evaluare a pancreasului. Fiecare a fost rugat să urmeze instrucțiunile și să cuantifice grăsimea intrapancreatică prin ambele metode. Coeficientul de variație (CV) a fost calculat pentru cele 6 măsurători independente și comparat prin ambele metode pentru cei doi participanți.