磁共振擴散加權成像在家兔肝纖維化分期的診斷價值

鄧乾華，阮繼銀，江錦趙，馮飛，謝家鈞，鄒立秋*

1.北京大學深圳醫院醫學影像科，深圳 518036

2.香港大學深圳醫院放射科，深圳518053

肝纖維化(liver fi brosis)是各種致病因素引起肝細胞炎癥反應后組織修復、肝內結締組織異常增生及細胞外基質過度沉積引起慢性肝臟損害，最終導致肝硬化及其并發癥。如果疾病早期給予抗纖維化治療，可以減緩或逆轉肝纖維化的進程。

目前，肝臟穿刺活檢仍是監測和量化肝纖維化的“金標準”[1-2]。但是，它是一種創 傷性的檢查方法，存在著自身的局限性和風險(致死率0.01%～0.1%)。肝纖維化時，細胞外膠原和蛋白多糖等大分子沉積，導致水分子在肝實質內擴散受限。磁共振擴散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)正是以突出水分子擴散運動為圖像對比的成像方法，可反映活體組織結構的微環境[2-4]，但臨床上一直未得到廣泛的應用。本研究擬通過測量兔肝纖維化模型不同分期的DWI量化指標——表觀彌散系數(apparent diffusion coefficient,ADC值)，探討D WI在肝纖維化分期診斷中的價值。

1 材料與方法

本研究經醫院動物倫理委員會審查批準。

1.1 動物模型制作

新西蘭大白兔60只，雄性，6月齡，平均體重(2.66±0.126)kg，隨機分成HF組(n=32只)、對照組(n=16只)、補充組(n=12只)。兔檢疫合格后，將100%CCl4與橄欖油按體積比為1∶1配成50%的CCl4油溶液。HF組和補充組兔在頸部及背部皮下注射50%的CCl4油溶液，第1～3周劑量為0.1 ml/kg。根據動物狀態每周注射1～2次，第3～6周調整劑量為0.2 ml/kg，6～8周調整為0.3 ml/kg，正常對照組兔頸部皮下注射生理鹽水溶液。分別在注射50% CCl4第4、5、6、10周從模型組隨機選取8只HF組兔和4只正常對照組兔進行MR掃描。當HF組有動物死亡時，用補充組動物隨機進行補充，確保每組8只實驗兔。

1.2 MR-DWI檢查

采用高場3.0 T Siemens Spectra掃描機，采用聚能膝關節線圈。掃描前3%戊巴比妥鈉以0.1 ml/kg經耳緣靜脈注射進行全身麻醉。兔取仰臥位，腹部加壓固定，包括肝臟軸位常規序列及軸位DWI序列。

常規序列包括：軸位T1WI：TR 165 ms，TE 2.9 ms，FOV 160 mm×140 mm，矩陣256×168，層厚5 mm，層間距1 mm；軸位T2WI：TR 4500 ms，TE 82 ms，FOV 160 mm×120 mm，矩陣256×144，層厚5 mm，層間距1 mm。

DWI掃描及圖像后處理：采用SE-EPI序列，b值施加在X、Y、Z軸3個方向上，b值分別取50 s/mm2、400 s/mm2、800 s/mm2。掃描參數：TR 3000 ms，TE 67 ms，層厚5 mm，層間距1 mm，矩陣128×128，FOV 136 mm×180 mm。使用Syngoview軟件對DWI圖像進行后處理，每只家兔在ADCmap圖連續3個層面，避開大血管和膽管，每層選取5個興趣區，測量ADC值，取平均值。

1.3 病理學檢查

MRI掃描后立即氣體栓塞法處死兔，取兔肝臟，10%甲醛固定，行HE、Masson膠原纖維和網狀纖維染色。肝臟纖維化程度采用Scheuer分期[5]，即：S0為無纖維化；S1為無匯管區擴大纖維化及局限竇周纖維化；S2為匯管區周圍纖維化或纖維間隔形成，小葉結構保留；S3為大量纖維間隔形成伴小葉結構紊亂，無肝硬化；S4為可能的或肯定伴有肝硬化形成。

1.4 統計學分析

采用SPSS 19.0軟件進行統計學分析。采用單因素方差分析比較不同病理分期和ADC值均數之間差異，方差分析前對各組數據進行Levene方差齊性檢驗。P＜0.05為差異有統計學意義。采用Spearman相關性分析研究各期ADC值均數與HF病理分期之間的相關性。運用受試者工作特征曲線(receiver operating characteristic curve，ROC)比較DWI診斷HF病理分期的價值。P＜0.05為差異有統計學意義。將實驗兔根據病理結果分為不同的組群：S0:S1-2-3-4(≥S1)，S0-1:S2-3-4(≥S2)，S0-1-2:S3-4(≥S3)和S0-1-2-3:S4(S4)。比較DWI鑒別不同組群的曲線下面積(AUC)。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 組織病理學結果

HF組兔第5周2只、第6周5只由于急性肝壞死、肝破裂出血、全身衰竭等原因死亡，由補充組隨機補充。16只對照組中，1只病理檢查出現肝纖維化，Scheuer分期結果顯示：S0期15只，S1期8只，S2期8只，S3期8只，S4期8只(圖1、2)。

2.2 DWI

HF各分期的平均ADC值(×10-3mm2/s)為S0：1.392±0.29，S1：1.247±0.27，S2：1.381±0.29，S3：1.032±0.20，S4：0.932±0.23。隨HF級別的升高，平均ADC值相應降低。不同HF病理分期之間ADC值存在明顯差異(F=5.344，P＜0.005)。但是S0、S1和S2三者之間以及S3和S4之間ADC值無明顯差異(P＞0.1)。ADC值與HF病理分期之間存在明顯相關性(r=－0.630，P＜0.001；圖3)。

圖1 肝纖維化S2期。A：DWI，b=800 s/mm2；B：ADC圖，ADC=1.216×10-3 mm2/s；C：Masson染色病理圖片( ×100)圖2 肝纖維化S4期。A：DWI，b=800 s/mm2；B：ADC圖，ADC=0.757×10-3 mm2/s；C：Masson染色病理圖片( ×100)Fig.1 S2 of liver fi brosis.A:DWI,b=800 s/mm2; B:ADC mapping,1.216×10-3 mm2/s; C:picture of Masson staining(×100).Fig.2 S4 of liver fi brosis.A:DWI,b=800 s/mm2; B:ADC mapping,ADC=0.757×10-3 mm2/s;C:picture of Masson staining( ×100)

圖3 肝臟ADC值與HF病理分期明顯負相關Fig.3 Scatterplot shows the relationship between the ADC value and HF stages.The ADC values inversely correlated with HF stages.

表1 ADC值不同肝纖維化分期的診斷價值Tab.1 Diagnostic value of ADC values at different HF stages

2.3 ROC曲線分析

ADC值肝纖維化的曲線下面積(AUC)≥S1：0.712；≥S2：0.699；≥S3：0.867；S4：0.795。ADC值鑒別各組群的閾值、敏感性、特異性、陽性預測率(PPV)及陰性預測率(NPV)見表1。

3 討論

HF是各種病因導致的慢性肝損傷向肝硬化發展的必然病理過程，病理上主要表現為肝竇毛細血管化與肝小葉內以及匯管區纖維化。如果能夠早期診斷HF，為臨床阻斷HF進展、減輕甚至逆轉HF、改善預后提供幫助。目前，肝穿刺活檢是HF病理分期的“金標準”，但該技術作為一種有創檢查，會引起疼痛、甚至危及生命，且肝穿活檢存在一定的取樣誤差(取樣長度一般在2.5 cm)，由于整個肝臟纖維化是不一致的，肝穿刺活檢對HF病理分期存在一定的誤判。因此運用無創檢查手段對HF進行評價，對病情的監測、療效觀察具有重要價值。MRI是迄今為止肝病診斷最主要、最準確的檢查手段之一[5-7]。理論上，DWI可反映生物組織內水分子布朗運動，它反映毛細血管床的微循環(或微灌注)、擴散。肝纖維化對時內膠原纖維沉積、膠原纖維內水分子少并與其緊密結合，通過測量ADC值，可以評估整個肝臟的肝纖維化程度[4，8-9]。較多的研究結果已表明，水分子在纖維化肝組織中擴散減弱，ADC值出現有意義的下降[10-11]。

本研究顯示不同HF病理分期之間ADC值存在明顯差異。DWI在診斷早期肝纖維化S1、S2期的敏感性分別在75%、79%。掃描和數據分析簡便可行，對已肝臟穿刺活檢的患者可采用DWI進行療效觀察及復查。但是，S0、S1和S2三者之間以及S3和S4之間ADC值無明顯差異(P＞0.1)。

文獻報道肝纖維化的ADC值測量受到與血管相關的擴散程度D值和與毛細胞血管床相關的f值影響，一般較低的b值(＜200 s/mm2)主要反映實質的微量灌注，較高的b值(250～1000 s/mm2)可較好地反映擴散情況而減少血流灌注的影響[8，12-14]，但隨著b值的增高，圖像質量下降影響測量。有文獻建議取b≥750 s/mm2可計算出更為準確的ADC值[14-16]。本研究所得ADC值通過b=50 s/mm2、800 s/mm2計算得出。

本研究存在的不足主要有：研究對象為實驗動物，無法屏氣掃描，只能加壓抑制腹部呼吸運動偽影，所以圖像質量稍差。CCl4誘導兔肝纖維化模型，與人體合并肝基礎病變所致的肝纖維化可能存在不同。人體肝纖維化不同分期間的ADC值差異仍需要進一步深入研究。

[References]

[1]Kanwal F,Hoang T,Kramer JR,et al.Increasing prevalence of HCC and cirrhosis in patients with chronic hepatitis C virus infection.Gastroenterology,2011,140(4):1182-1188.

[2]Talwalkar JA,Yin M,Fidler JL,et al.Magnetic resonance imaging of hepatic fi brosis:emerging clini cal applications.Hepatology,2008,47(1):332-342.

[3]C Aubé,P X Racineux,J Lebigot,et al.Diagnosis and quantifi cation of hepatic fi brosis with diffusion weighted MR imaging:preliminary results.J Radiol,2004,85(3):301-306.

[4]Lewin M,Poujol-Robert A,Boelle PY,et al.Diffusion-weighted magnetic resonance imaging for the assessment of fi brosis in chronic hepatitis C.Hepatology,2007,46(3):658-665.

[5]Annet L,Peeters F,Abarca-Quinones J,et al.Assessment of diffusion weighted MR imaging in liver fi brosis.J Magn Reson Imaging,2007,25(1):122-128.

[6]Martínez SM,Crespo G,Navasa M,et al.Noninvasive assessment of liver fi brosis.Hepatology,2011,53(1):325-335.

[7]Guo QY,Shi Y.Applications and advances of magnetic resonance imaging in diagnosing liver disease.Chin J Magn Reson Imaging,2014,5(S1):10-14.郭啟勇,石喻.磁共振成像在肝病的應用及進展.磁共振成像,2014,5(S1):10-14.

[8]Taouli B,Tolia AJ,Losada M,et al.Diffusion-weighted MRI for quantification of liver fibrosis:preliminary experience.AJR Am J Roentgenol,2007,189(4):799-806.

[9]Patel J,Sigmund EE,Rusinek H,et al.Diagnosis of cirrhosis with intravoxel incoherent motion diffusion MRI and dynamic contrastenhanced MRI alone and in combination:preliminary experience.J Magn Reson Imaging,2010,31(3):589-600.

[10]Pandharipande PV,Krinsky GA,Rusinek H,et al.Perfusion imaging of the liver:current challenges and future goals.Radiology,2005,234(3):661-673.

[11]Hagiwara M,Rusinek H,Lee VS,et al.Advanced liver fibrosis:diagnosis with 3D whole liver perfusion MR imaging initial experience.Radiology,2008,246(3):926-934.

[12]Ichikawa T,Haradome H,Hachiya J,et al.Diffusion-weighted MR imaging with single-shot echo-planar imaging in the upper abdomen:preliminary clinical experience in 61 pa tients.Abdom Imaging,1999,24(5):456-461.

[13]Ozkurt H,Keskiner F,Karatag O,et al.Diffusion Weighted MRI for Hepatic Fibrosis:Impact of b-Value.Iran J Radiol,2014,11(1):3555.

[14]Liu ZY,Chen X,Yan LF,et al.Effect of b value on ADC value and its repeatability in hepatic magnetic resonance diffusion weighted imaging.Chin J Med Imaging,2013,5(16):370-373.劉再毅,陳鑫,顏麗芬,等.b值對肝臟磁共振擴散加權成像ADC值及其可重復性和影響.中國醫學影像學雜志,2013,5(16):370-373.

[15]Huang YY,Jin J,Tang XL,et al.Comparative study of DWI and Fibroscan in diagnosis of liver fibrosis.Chin J Magn Reson Imaging,2013,4(4):261-265.黃勇躍,金軍,湯小莉,等.擴散加權成像和瞬時彈性成像在肝纖維化診斷價值中的對比研究.磁共振成像,2013,4(4):261-265.

[16]Pasquinelli F,Belli G,Mazzoni LN,et al.MR-diffusion imaging in assessing chronic liver diseases:does a clinical role exist?.Radiol med,2012,117(2):242-253.