Liver functional radiomics of gadoxetic acid-enhanced magnetic resonance imaging: A proof-of-concept study
Questo studio di prova di concetto ha identificato un insieme di caratteristiche radiomiche riproducibili e ripetibili da RM con mezzo di contrasto a base di acido gadossetico che correlano significativamente con gli indici quantitativi della funzione epatica, stabilendo una base per la futura ricerca sulla radiomica relativa alla funzione epatica.
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Prima che un chirurgo rimuova una parte del fegato di un paziente per trattare un tumore, deve sapere esattamente quanto tessuto sano rimarrà e quanto bene potrà funzionare il tessuto rimanente. Il fegato è un organo resiliente, ma se viene prelevata troppa parte o se la parte rimanente è troppo debole, il paziente affronta un rischio pericoloso di insufficienza epatica. Tradizionalmente, i medici si sono affidati a esami del sangue e a misurazioni globali che trattano l'intero fegato come un'unica unità uniforme. Tuttavia, il fegato non è uniforme; la sua capacità di lavorare può variare significativamente da una sezione all'altra, proprio come un campo dove alcune chiazze d'erba sono rigogliose mentre altre sono secche. Per pianificare un intervento chirurgico sicuro, specialmente quando deve essere rimossa una sezione ampia, i medici hanno bisogno di un modo per vedere queste differenze regionali di funzione senza incidere il corpo.
Per anni, un tipo specifico di risonanza magnetica, o RM, ha offerto uno sguardo in questo paesaggio nascosto. Questa scansione utilizza un colorante speciale che viene assorbito naturalmente dalle cellule sane del fegato, facendole illuminare sull'immagine. Sebbene i medici utilizzino da tempo questa scansione per misurare semplici cambiamenti di luminosità, un approccio più recente chiamato radiomica è ora oggetto di esplorazione. La radiomica tratta le immagini mediche non solo come fotografie, ma come vasti serbatoi di dati. Essa utilizza i computer per estrarre migliaia di minuscoli schemi invisibili dall'immagine, come sottili variazioni di texture e sfumatura che l'occhio umano non può vedere. La domanda che i ricercatori si pongono è se questi schemi digitali nascosti possano dirci qualcosa di concreto su quanto bene il fegato stia effettivamente lavorando.
In uno studio recente, un team di ricercatori ha cercato di trovare la risposta osservando il fegato di pazienti con cancro del colon-retto che si era diffuso al fegato. Hanno reclutato dieci pazienti che dovevano sottoporsi a un intervento chirurgico maggiore per rimuovere il lato destro del loro fegato. Prima dell'operazione, ogni paziente è stato sottoposto a una serie di test. Hanno ricevuto il classico esame del sangue che misura quanto tempo un colorante rimane nel fegato, una scansione di medicina nucleare che traccia la funzione epatica e la RM con mezzo di contrasto a base di acido gadoxetico. I ricercatori si sono concentrati su due momenti specifici durante la RM: il momento appena prima dell'iniezione del colorante e il momento venti minuti dopo, quando le cellule sane del fegato avevano assorbito il colorante e brillavano intensamente.
Il team ha poi spostato la propria attenzione sulle parti del fegato non tumorali in queste immagini. Utilizzando software specializzati, hanno tracciato manualmente il contorno del tessuto epatico sano nelle scansioni. Questo passaggio era cruciale perché il computer doveva sapere esattamente quali pixel analizzare. Una volta isolato il tessuto sano, il software ha estratto oltre cento diverse caratteristiche matematiche dalle immagini. Queste caratteristiche descrivevano tutto, dalla forma complessiva della sezione del fegato alla complessa texture dei pixel, catturando dettagli su come le aree chiare e scure fossero disposte e su come cambiassero tra i due tempi di scansione.
Poiché queste misurazioni dipendono dal tracciamento umano del fegato, i ricercatori hanno dovuto prima garantire che il loro metodo fosse affidabile. Hanno chiesto a due diversi esperti di tracciare le stesse immagini del fegato e poi hanno chiesto a un esperto di trzare le stesse immagini un mese dopo. Hanno confrontato i risultati per vedere se il computer trovasse sempre gli stessi schemi. Hanno scoperto che sessanta delle caratteristiche erano coerenti e ripetibili, il che significa che le misurazioni erano stabili e non semplice rumore casuale. Con questo insieme di dati affidabili in mano, hanno iniziato a cercare connessioni.
I ricercatori hanno confrontato questi sessanta parametri stabili con i risultati degli altri test della funzione epatica dei pazienti. Cercavano un abbinamento, un modello nella RM che salisse o scendesse di pari passo con le misure note della salute del fegato. Hanno scoperto che un gruppo specifico di caratteristiche era effettivamente legato a quanto bene il fegato stesse funzionando. Sette caratteristiche della scansione effettuata prima dell'assorbimento del colorante, diciotto caratteristiche della scansione effettuata dopo l'assorbimento del colorante e venti caratteristiche che misuravano il cambiamento tra le due scansioni mostravano una chiara relazione con la funzione epatica dei pazienti.
Una caratteristica, che misurava l'energia o l'intensità complessiva dei pattern dei pixel, si è distinta perché appariva in tutti e tre i gruppi. Ciò suggerisce che il modo in cui il tessuto epatico appare nella scansione, sia prima che dopo l'assorbimento del colorante, contenga una firma della sua salute funzionale. Lo studio ha anche scoperto che osservare il cambiamento tra le due scansioni forniva le informazioni più rilevanti, con venti caratteristiche che mostravano un forte legame con la funzione epatica. Ciò implica che lo spostamento dinamico nel modo in cui il tessuto epatico gestisce il colorante è importante quanto l'immagine statica del tessuto stesso.
I ricercatori hanno sottolineato che le loro scoperte sono un primo passo, o una prova di concetto, piuttosto che una soluzione definitiva. Lo studio ha coinvolto solo dieci pazienti, un numero piccolo per trarre conclusioni ampie, e tutti presentavano un cancro diffuso dal colon. Il team ha dichiarato esplicitamente che i loro risultati devono essere testati in gruppi di persone più numerosi e in pazienti con diversi tipi di patologie epatiche prima che i medici possano fare affidamento su di essi per le decisioni cliniche. Hanno inoltre riconosciuto che il processo di tracciamento manuale del fegato è dispendioso in termini di tempo e che il lavoro futuro dovrebbe concentrarsi sull'automazione di questo passaggio.
Nonostante queste limitazioni, lo studio offre una nuova direzione promettente. Dimostra che le impronte digitali nascoste all'interno di una normale scansione RM possono essere decodificate per rivelare informazioni sulla salute del fegato che vanno oltre la semplice luminosità. Identificando questi schemi riproducibili, i ricercatori hanno gettato le basi per un futuro in cui i medici potrebbero usare queste intuizioni derivate dal computer per prevedere meglio come il fegato di un paziente risponderà all'intervento chirurgico. Ciò potrebbe portare a operazioni più sicure e piani di trattamento più personalizzati, garantendo che venga rimossa la giusta quantità di fegato lasciando dietro di sé un organo sano e funzionante.
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