肝纖維化MRI彌散加權成像的初步研究

1、 湖北省恩施自治州中心醫院影像科（湖北 恩施 445000）

2、 湖北省恩施自治州中心醫院檢驗科

3、 湖北民族學院醫學院

4、 武漢大學人民醫院放射科

胡興榮1 崔顯念2 胡啟托3 陳 軍4

肝纖維化MRI彌散加權成像的初步研究

1、 湖北省恩施自治州中心醫院影像科（湖北 恩施 445000）

2、 湖北省恩施自治州中心醫院檢驗科

3、 湖北民族學院醫學院

4、 武漢大學人民醫院放射科

胡興榮1崔顯念2胡啟托3陳 軍4

目的 探討MRI擴散加權成像對肝纖維化的診斷價值。方法分別對54例經肝穿刺活檢確診的肝纖維化病人利用擴散加權成像技術分別測定b值為300、500、700s/mm2時的表觀擴散系數（ADC值）。比較各組ADC值的變化情況，并與病理改變作對照研究。結果b值取500和700s/mm2時，隨肝纖維化分期的增加，ADC值依次降低，ADC值與肝纖維化分期之間具有很好的負相關性（P＜0.01）;而b值取300s/mm2時，ADC值與肝纖維化分期之間沒有很好的相關性（P＞0.05）。組間比較，b值為300s/mm2時，ADC值可以將S0-S3期與S4期進行區分；b值為500s/mm2時，ADC值可以將S0與S2，S1與S2及S0與S4期進行區分；b值為700s/mm2時，ADC值可以將S0、S1分別與S2、S3期及S4期進行區分。 結論 在選擇合適的b值情況下，MRI彌散加權成像測定ADC值是一種能有效檢測肝纖維化和早期肝硬化的影像診斷方法。

肝纖維化；磁共振成像；彌散加權成像

肝纖維化是慢性肝病的重要病理特征，是各種慢性肝病向肝硬化發展的必經階段。長期以來，臨床多以肝活檢組織病理學檢查作為診斷肝纖維化的金標準，但其有一定的創傷性和盲目性，應用價值受到限制。常規影像學方法和血清肝纖維化指標的檢測在肝纖維化研究中未發現較敏感和特異性指標。隨著磁共振新技術的應用，唯一能在活體內檢測組織內水分擴散運動的擴散加權成像技術的應用，為肝纖維化的診斷帶來了曙光。磁共振擴散加權成像能夠在微觀分子水平上反映肝纖維化的情況，能對肝纖維化形態學改變出現之前分子水平的結構變化和代謝、功能改變進行評估[1]。本研究通過MR對肝纖維化患者的彌散加權成像（diffusionweighted imaging, DWI）檢測，分析在不同彌散系數情況下，探討表觀彌散系數（apparent diffusion coefficient, ADC）值對不同肝纖維化時期的檢測能力。

材料和方法

1.1 一般資料自2008年10月至2010年10月，對臨床懷疑或確診的肝纖維化患者經肝穿刺活檢，病理證實為肝纖維化患者54例進行研究。所有患者均為慢性乙型肝炎病毒感染者，其臨床資料完整，DWI檢查圖像質量穩定。54例肝纖維化患者中，男38例，女16例，年齡19~61歲，平均41.6歲。

1.2 肝穿刺病理診斷肝纖維化患者病理標本在CT引導下穿刺活檢。術前常規行出血及凝血功能測定，進行呼吸訓練和簽署手術同意書。應用日本東芝公司Xvision/EX螺旋CT機，取仰臥位，以10mm層厚、10mm層距進行掃描，盡量在測量ADC值的部位選擇進針層面，用自制定位柵格條做體表標記，再以3mm或5mm層厚和層距行薄層掃描，確定最佳進針點。以穿刺點為中心，常規消毒鋪巾，局麻，按預設進針角度和深度穿刺，再次掃描，確認定位針尖位置無誤后，用COOK公司生產的穿刺活檢槍穿刺，囑病人平靜呼吸狀態下屏氣后擊發取材，一般取材2-3次不等，盡量使組織條大于1.0cm，標本以10%甲醛固定；穿刺完成后，壓迫穿刺點，敷貼固定，局部常規CT掃描，觀察有無出血等并發癥，并監測患者生命體征，將肝穿刺標本送病理科進行HE和MASSON染色檢查。

組織學分級標準：采用2000年西安會議修訂的《病毒性肝炎防治方案》中肝纖維化分類標準（S0-S4）[2]。S0期：無纖維化；S1期：匯管區纖維化擴大，局限竇周和小葉內纖維化；S2期：匯管區周圍纖維化，纖維間隔形成，小葉機構保留；S3期：纖維結構伴小葉結構紊亂，無肝硬化；S4期：早期肝硬化。

1.3 MRI檢查采用GE Signa Hde 1.5T磁共振掃描儀，體部線圈。掃描范圍由膈頂至肝下緣，行常規軸位SPGR T1WI、FSE T2WI、FSE T2WI壓脂序列，DWI采用自旋回波-平面回波序列(SE-EPI)，使用3個不同彌散敏感梯度b值（b1=300、b2=500、b3=700s/mm2）分別進行掃描，b值施加在X、Y、Z三個方向上，具體掃描參數為：TR/TE 4075ms/73.9ms，FOV40×40，層厚/層間距8mm/2mm，矩陣128×128，Nex 6次，b值分別為300s/mm2、500s/mm2、700s/mm2。

1.4 圖像分析圖像后處理使用GE ADW4.3自帶Functool 2軟件對DWI圖像進行后處理，軟件自動產生ADC值及指數表觀彌散系數(exponential apparent diffusion coefficient, EADC)偽彩圖。

1.5 統計學分析本研究肝臟的ADC值用均數±標準差表示。數據處理應用SPSS13.0統計軟件，進行方差分析、Spearman等級相關分析，檢驗水準α=0.05。

結 果

各組所有受試者均得到彌散加權圖像、彌散系數圖及EADC偽彩圖，圖像較清晰（圖1-3），b值分別為300s/mm2、500s/mm2、700s/mm2時各組ADC值的比較見表1，結果顯示b值取500和700s/mm2時，隨肝纖維化分期的增加，ADC值依次降低，ADC值與肝纖維化分期之間具有很好的負相關性（P＜0.01）;而b值取300s/mm2時，ADC值與肝纖維化分期之間沒有很好的相關性（P＞0.05），見表2。組間比較，b值為300s/mm2時，ADC值可將S0-S3期與S4期進行區分；b值為500s/mm2時，ADC值可將S0與S2，S1與S2及S0與S4期進行區分；b值為700s/mm2時，ADC值可將S0、S1分別與S2、S3期及S4期進行區分。

討 論

表1 不同b值肝纖維化分期的ADC值

表2 不同b值時ADC值與肝臟病理分期相關分析結果

3.1 DWI成像原理及其在肝纖維化中的應用價值DWI是以突出水分子的彌散效應作為圖像對比的一種成像方法，通過施加彌散敏感梯度脈沖，使運動的水分子產生相位離散，信號降低，而靜止的水分子信號強度不受影響，即水分子運動越自由的組織，信號強度降低越明顯，從而把組織由水分子或氫質子的微觀運動與MR信號聯系起來。人體肝組織中的水分子總是處于不規則隨機運動（布朗運動），肝臟DWI通常采用單次激發SE-EPI序列，該序列以一個90°脈沖和一個180°脈沖為準備序列，后隨EPI技術采集信號。對于彌散低、靜止的水分子，第一個梯度脈沖所致的質子自旋去相位會被第二個梯度脈沖完全再聚焦，信號強度不受影響，而對于彌散強、運動的水分子，第一個梯度脈沖所致的質子自旋去相位離開了原來的位置，無法被第二個梯度脈沖再聚焦，從而導致信號強度隨彌散時相而衰減[3]，因此，組織的不同彌散強度以不同信號強度形成對比被顯示出來，產生彌散圖像。彌散強度通過彌散系數來表達，即DWI依據彌散系數D值分布來成像，但真正的彌散D（mm2/s）是指由某種分子的濃度梯度導致的分子凈運動，而在磁共振成像中，由分子濃度差異造成的分子運動無法區分，且還受受檢者的各種運動影響，也可增加水分子的彌散作用，影響DWI信號強度，因此，只能用表觀彌散系數（ADC）來描述機體在彌散成像上所觀察到的表觀作用?？梢酝ㄟ^公式ADC=ln(s低/S高)/（b高-b低）計算ADC值，式中S低和S高分別指用低、高b值成像所測得的組織信號強度[4]。

肝纖維化時肝內纖維結締組織異常增生和沉積，其主要成分是膠原，是慢性肝病的主要病理特征，這種分子的質子不豐富并緊密結合，將限制組織內的水分子運動。因此，理論上，與正常肝實質比較，在肝纖維化中彌散應減少，本研究也證實了這種觀點，在b值取500和700s/mm2時，隨肝纖維化程度加重，ADC值依次降低，說明隨纖維化的出現及程度增加，肝臟組織內水分子運動受限、彌散減弱，這與病理學觀察到的肝內膠原纖維和網狀纖維數量增多，范圍擴大相一致，提示DWI具有定量肝纖維化嚴重程度的能力。而且利用DWI參數不僅可以將S0與S2，S1與S2及S0與S4期進行區分，還可以將S0、S1分別與S2、S3期及S4期進行區分。說明DWI成像有助于檢測肝纖維化和早期肝硬化。

3.2 b值的選擇及其對肝纖維化DWI的影響彌散成像b值的選擇是影響DWI中信號強度和ADC值的測量最主要的因素。研究表明，b值越小，受組織微灌注的影響越大，b值越大越能真實的反映組織內水分子的彌散特性[5]。但是隨著b值的增大，所需TE較長，而肝臟的T2弛豫時間又較短，長TE就對肝臟T2權重太大，致信號強度太低，各種偽影逐漸增多，信噪比下降，圖像易變形，影響圖像質量。楊沛欽等[6]發現，b值為50-250s/mm2時，ADC值及變異度較大。b值大于300s/mm2時，ADC值及變異度逐漸減小，說明ADC值變得穩定。選用b值300-800s/mm2能得到清晰的圖像及穩定的ADC值，DWI可成為肝臟病變診斷中有價值的方法。因此，本研究選擇b值300-800s/mm2之間的300s/mm2、500s/mm2、700s/mm2進行研究，基本可以得到清晰的圖像，但b值取300s/mm2時，ADC值與肝纖維化分期之間沒有很好的相關性（P＞0.05），當b值為500s/mm2、700s/mm2時，ADC值基本穩定，隨肝纖維化分期的增加，ADC值依次降低，ADC值與肝纖維化分期之間具有很好的負相關性（P＜0.01），既可滿足圖像質量又具備檢測和定量不同階段肝纖維化時相關病理變化的能力，可較好的對肝纖維化進行評價，b值為500s/mm2時，ADC值可以將S0與S2，S1與S2及S0與S4期進行區分；b值為700s/mm2時，ADC值可以將S0、S1分別與S2、S3期及S4期進行區分。國外部分研究[7-9]認為，ADC值與組織病理學分級沒有相關性。如Annet等[9]研究認為肝纖維化并不能用DWI水分受限來評估。Koinuma和Boulanger等研究亦發現ADC值與肝纖維化分級之間并無明顯相關性，可能與Koinuma等[7]選擇的b值為0.01和128.01s/mm2，Boulanger等[8]選擇b值為50和250s/mm2之間，二者選擇的b值均較小有關，微循環灌注對結果影響較大，不能真實反映彌散狀態的變化。因此，在保證圖像質量的前提下又要使得DWI能反映真正彌散，b值的選擇就相當重要。筆者認為b值為500s/mm2時，既能保證圖像質量，又能得到相對穩定的ADC值，在進行肝臟MR彌散加權成像時，可常規選擇擴散敏感度b值為500s/mm2較適宜。

3.3 DWI的局限性肝纖維化MR彌散成像研究也存在一些局限性：①慢性肝病肝纖維化雖是一種彌漫性病變，但也并非呈均一性的纖維化程度，不同纖維化程度彌散受限程度不一，可能與選擇ADC值測量部位有差異。②選擇肝臟穿刺部位和測量ADC值的部位不可能完全一致，以致測量的ADC值與病理學改變不能完全對應。③本研究選擇樣本數量較小，需要增加樣本量，減小偏倚，因此，需更大樣本量肝纖維化程度的進一步研究，才能使DWI在肝纖維化的診斷和程度判定方面有更加科學合理的評價。④彌散成像作為一種能在活體檢測組織內水分子擴散運動的無創影像功能成像新技術，對MR要求較高，可能與各種設備序列差異、磁場強度高低有關，導致各家檢測結果不同。

1.孫駿，施裕新，張志勇. MR擴散加權成像對肝纖維化診斷的初探[J]. 中國CT和MRI雜志，2008,6（6）：35-37.

2.中華醫學會傳染病與寄生蟲病學分會、肝病學分會,病毒性肝炎防治方案[J].中華傳染病雜志，2001,19（1）：56-62.

3.Gray Z, Macfall J. Overview of diffusion imaging[J]. MRI Clin N Am, 1998, 6(1):125-138.

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6.楊沛欽， 鄭曉林， 徐輝雄， 等. 肝臟擴散加權成像方法研究[J]. 臨床放射學雜志，2006，25（8）：738-741.

7.Annet L, Peeters F, Abarca-Quinones J, et al. Assessment of diffusionweighted MR imaging in liver fibrosis[J]. Magn Reson Imaging, 2007, 25(1):122-128.

8.Koinuma M, Ohashi I, Hanafusa K, et al. Apparent diffusion coefficient measurements with diffusion-weighted magnetic resonance imaging for evaluation of hepatic fibrosis[J].Magn Reson Imaging, 2005, 22(1):80-85.

9.Boulanger Y,Amara M,Lepanto L,et al.Diffusion-weighted MR imaging of the liver of hepatitis C patients[J].NMR Biomed,2003,16(3):132-136.

Preliminary Study on MRI Diffusion-Weighted Imaging of Liver Fibrosis

HU Xing-rong1, CUI Xian-nian2, HU Qi-tuo3, et al. 1.Imaging department of the Central Hospital of Enshi Autonomous Prefecture, Enshi Hubei 445000, China; 2.Laboratory of the Central Hospital of Enshi Autonomous Prefecture; 3.Medical school of Hubei Institute for Nationalities

ObjectiveTo evaluate diagnostic value of diffusion-weighted MRI for hepatic fibrosis.MethodsApparent diffusion coefficient (ADC) values of 54 patients with liver fibrosis proved by liver biopsy were measured by diffusion-weighted imaging when the b values were 300,500,700s/mm2respectively. The change of ADC value in a group was compared with other groups, and it was also compared with corresponding pathological change as a control study.ResultsWhen b value was 500 and 700s/mm2, with liver fibrosis stage increasing, ADC values were gradually reduced, and a good negative correlation (P <0.01) appeared between ADC values and liver fibrosis stage; While the b value was 300s/mm2, good correlation between ADC values and liver fibrosis stage was not showed (P> 0.05). By group comparison, S0-S3 stage could be distinguished with S4 stage by ADC values when b value was 300s/mm2; when b value was 500s/mm2, S0 could be distinguished with S2 and S4 respectively, and S1 could be distinguished with S2; when b value was 700s/mm2,S0, S1 could be distinguished with S2, S3 and S4 respectively.ConclusionIn case of choosing a suitable b-value, it is an effective imaging diagnostic method to measure ADC values by MRI diffusion-weighted imaging for the detection of liver fibrosis and early cirrhosis.

liver fibrosis; Magnetic resonance imaging; Diffusion weighted imaging

R445.2；R575

A

10.3969/j.issn.1672-5131.2011.06.003

胡興榮，男，副主任醫師，主要從事CT、MRI及CT介入工作。

胡興榮

圖1 彌散加權圖像；圖2 彌散系數圖；圖3 EADC偽彩圖.

2011-07-07