基于多模态多参数MRI新技术精准定量检测慢性胰腺炎纤维化策略和关键问题的实验研究

This project focuses on developing a research platform for accurately evaluate fibrosis of chronic pancreatitis and overcoming the limitations of conventional counterparts. We will integrate accurate image registration algorithm, denoising, data analysis based on the new methodologies as the core techniques to solve the key scientific issues. The research has three unique innovative characteristics: 1) to establish an accurate image registration algorithm based on shape context; 2) to develop a denoising methodology based on wavelet analysis and median filtering algorithm; 3) to address useful and accurate methodology to data analysis. We will create a new technique and methodology to accurately detecting different classification of fibrosis in patients with chronic pancreatitis based on the multi-disciplinary research; meanwhile, to comprehensively understand different classification of fibrosis, features of microcirculation, exocrine function, side branch duct and their correlations through the parameters and data derived from multi-modality MR imaging. Finally we will create a system from the level of imaging to accurately detect the progressive fibrosis of early chronic pancreatitis and to evaluate the therapeutic effect of anti-fibrosis treatment.

本项目突破传统MRI评价慢性胰腺炎的局限，以多模态多参数MRI新技术为核心技术，解决如何实现精准图像配置、去噪、数据分析的关键科学问题，构建精准评价慢性胰腺炎纤维化的研究平台。本项目研究内容在新技术基础研究方面有三大创新点：1）建立基于shape context 的精准图像配准算法；2）建立基于利用小波分析和中值滤波特点的去噪方法；3）提出解决多模态多参数MRI新技术数据分析准确性的方法。通过多学科交叉研究，我们将为慢性胰腺炎纤维化不同严重程度分级的精准定量评价及抗纤维化治疗疗效的精准检测提供多模态多参数MRI新技术及新方法，对慢性胰腺炎纤维化发生发展过程中纤维化演变过程及精准定量评价从生理生化、微循环特点、胰腺分泌功能及分支胰管扩张等的变化规律及相互关系等有一全新认识。该项目有望为最终建立精准定量评价慢性胰腺炎纤维化发生发展及抗纤维化治疗疗效的综合评价体系提供新的技术支撑。

本项目突破传统MRI评价慢性胰腺炎的局限，以多模态多参数MRI新技术为核心技术，解决如何实现精准图像配置、去噪、数据分析的关键科学问题，构建精准评价慢性胰腺炎纤维化的研究平台。本项目研究内容在新技术基础研究方面有三大创新点：1）建立基于shape context的精准图像配准算法；2）建立基于利用小波分析和中值滤波特点的去噪方法；3）提出解决多模态多参数MRI新技术数据分析准确性的方法。通过多学科交叉研究，我们将为慢性胰腺炎纤维化不同严重程度分级的精准定量评价及抗纤维化治疗疗效的精准检测提供多模态多参数MRI新技术及新方法，对慢性胰腺炎纤维化发生发展过程中纤维化演变过程及精准定量评价从生理生化、微循环特点、胰腺分泌功能及分支胰管扩张等的变化规律及相互关系等有一全新认识。本研究采用小型猪主胰管不全结扎法构建慢性胰腺炎纤维化模型，分组行3.0 T MR影像检查，检查序列包括轴位T2WI-SPAIR（T2 Weighted Imaging Fat Suppression）、3D自由呼吸mDIXON（改良DIXON）序列）、T1 mapping（采用MOLLI序列）、磁化传递（Magnetization Transfer, MT）、胰腺弥散加权成像（Diffusion weighed imaging，DWI）、增强后5分钟采集T1enhanced序列（与T1 mapping参数相同）。扫描后采集血、尿和胰液标本，处死动物后通过组织学分析、HE染色和Masson染色检测胰腺纤维化。比较对照组与实验组各组慢性胰腺炎的脂肪信号分数（fat signal fraction, FSF）、T1弛豫时间、细胞外体积分数（extracellular volume , ECV）、磁化传递率（magnetization transfer ratio, MTR）及表观弥散系数（Apparent Diffusion Coefficient, ADC）等参数间的差异，分析T1弛豫时间、ECV 及 MTR 等参数与慢性胰腺炎病理分级、FSF的相关性。本研究结果表明：T1弛豫时间、ECV、MTR、ADC可以为判断胰腺纤维化的存在和严重程度提供定量的指标，有助于慢性胰腺炎的诊断。ECV有助于早期精确检测慢性胰腺炎。该项目有望为最终建立精准定量评价慢性胰腺炎的综合评价体系提供技术支撑。