Confronto di modelli di stima del tempo di rilassamento trasversale T2* per l'analisi delle funzioni epatiche da immagini di risonanza magnetica dell'addome

This work aims to highlight the fundamental role of magnetic resonance imaging as a non-invasive imaging technique for detecting iron and fat within the liver. Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) is one of the most common liver diseases, affecting over 25% of the adult population, with an ever-increasing rate year after year. Various techniques have been developed for the analysis of liver components; those that have received the most clinical attention are biopsy, ultrasound, and CT. However, these methodologies have limitations related to invasiveness and the continuous exposure of the subject to radiation. Magnetic resonance imaging has proven to be the most accurate and specific technique in the field of non-invasive imaging. In this thesis, liver images acquired with magnetic resonance imaging are used and analyzed with four different mathematical models: mono-exponential, mono-exponential with constant, bi-exponential, and linearized models. These models are employed to identify the transverse relaxation time T2*, associated with a measurement of hepatic iron content. The segmentation identified for the liver was created by distinguishing liver tissue from the blood vessels present in the selected area. Once the segmentation was performed, the maps created with the various models were compared, and the model that best describes the image was determined, identifying the iron and fat areas within the liver.

Questo elaborato si pone l’obiettivo di esporre il ruolo fondamentale della risonanza magnetica come tecnica di imaging non invasivo per individuare il ferro e il grasso all’interno del fegato. La steatosi epatica non alcolica (NAFLD) è una delle malattie epatiche più frequenti e colpisce oltre il 25% della popolazione adulta, con un tasso di incremento sempre maggiore di anno in anno. Le tecniche sviluppate per l’analisi delle componenti epatiche sono diverse; quelle che hanno ricevuto maggior interesse clinico sono la biopsia, gli ultrasuoni e la CT. Queste metodologie risultano avere però delle limitazioni, legate alla invasività e all’esposizione continua del soggetto a radiazioni. La risonanza magnetica è risultata essere la tecnica più accurata e specifica all’interno dell’ambito dell’imaging non invasivo. In questa tesi vengono utilizzate immagini epatiche acquisite con risonanza magnetica e analizzate con 4 diversi modelli matematici: modello mono-esponenziale, mono-esponenziale con costante, bi-esponenziale e linearizzato. Questi modelli vengono impiegati per individuare il tempo di rilassamento trasversale T2*, associato a una misurazione della quantità di ferro epatico. La segmentazione individuata per il fegato è stata creata andando a distinguere il tessuto epatico dai vasi sanguigni presenti all’interno dell’area selezionata. Una volta effettuata la segmentazione, le mappe create con i vari modelli vengono confrontate e viene stabilito il modello che descrive al meglio l’immagine, individuando le aree ferrose e grasse all’interno del fegato.