釓塞酸二鈉增強MRI對肝功能評估價值的血清學對照研究

朱望舒，石思雅，楊綺華，宋超，李勇

肝癌的手術治療中，術后肝衰竭是圍手術期死亡的重要原因，這使得術前患者肝臟功能的評估尤為重要[1]。目前臨床的肝功能分級、各項實驗室檢查較多，但往往只能反映肝臟功能的某一部分，且受血液因素的影響較大，故臨床需要一種能夠較為全面的評價肝臟功能的方式來評估肝臟的短期功能及對于手術的耐受情況。本研究的目的是通過尋找釓塞酸二鈉(Gd-EOB-DTPA) MRI增強掃描的強化程度與臨床分級及血清學指標的相關性半定量評估肝臟功能，為臨床的進一步評估提供可能性。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

搜集2012年8月至2017年3月期間來我院行釓塞酸二鈉(Gd-EOB-DTPA，Primovist?；德國拜耳公司) MRI檢查的相關資料。納入標準：(1) EOBMRI增強掃描前、后2周內行臨床肝血生化檢查，指標包括血清總膽紅素(total bilirubin，TBIL)、谷草轉氨酶(alanine aminotransferase，ALT)、谷丙轉氨酶(aspartate transaminase，AST)、堿性磷酸酶(alkaline phosphatase，ALP)、血小板計數(platelet，PLT)、凝血酶原時間(prothrombin time，PT)、凝血酶原活度(prothrombin time activity，PTA)、白蛋白(albumin，ALB)、血清前白蛋白(preaprealbumin，PA)及膽堿酯酶(cholinesterase，ChE) 10項血清學指標，另外記錄患者腹水及有無肝性腦病等情況；(2)具有相同的MRI掃描參數，肘靜脈注射后得到動脈期、門脈期、靜脈期、平衡期、肝細胞期及肝膽管期圖像。排除標準：(1)圖像偽影嚴重影響觀察者；(2)肝內病灶大于5 cm或其他原因導致肝實質體積較小而無法測量。根據納入標準和排除標準，最終納入試驗98例，20例女性，78例男性，年齡22～75歲，平均(51.9±13)歲。經手術病理證實或臨床及影像資料典型、隨訪表現符合證實一共88例腫瘤患者：7例良性(血管瘤1例，炎癥肉芽腫1例，肝臟局灶性結節增生2例，肝硬化結節3例)，81例惡性(轉移瘤3例，膽管細胞癌5例，肝腺癌1例，混合型肝癌1例，肝細胞癌71例)。另10例沒有任何肝病及其他疾病基礎，MRI掃描肝內沒有病灶，設置為正常組。本研究已獲得中山大學孫逸仙紀念醫院倫理委員會的批準，所有受檢者在接受檢查前均簽署了知情同意書。

根據Child-Pugh分級標準對88名患者(患者組)及10名正常組病例的MR圖像進行肝臟儲備功能分級[2]。將肝臟儲備功能分為A、B、C三級，預示著三種不同嚴重程度的肝臟損害(分數越高，肝臟儲備功能越差)。

1.2 檢查方法

MR掃描技術：患者檢查前空腹，進行呼吸和屏氣訓練。設備采用荷蘭Philips 3.0 T磁共振(Achieva 3.0 T TX)，8通道體部敏感相控陣線圈。患者仰臥位，掃描順序參考肝膽特異性MR對比劑釓塞酸二鈉臨床應用專家共識[3]：首先進行冠狀位T1WI平掃及軸位m-DIXON平掃。采用高壓注射器自肘靜脈注入Gd-EOB-DTPA對比劑，注射劑量約10 ml (0.025 mmol/kg)，注射速率為2 ml/s，隨后立即注射20 ml生理鹽水，注射速率為2 ml/s；于注射對比劑后20 s、30 s、40 s、60 s、180 s分別進行動態增強掃描包括動脈早期、動脈晚期、門脈期、靜脈期和平衡期掃描(軸位和冠狀位)。緊接著進行T2WI (TR 1650 ms，TE 80 ms；層厚3.5 mm，層間距1.0 mm：矩陣528×288)、擴散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)，隨后行肝細胞期(20 min) T1WI。注射對比劑后90 min行肝膽管期T1WI掃描。平掃及增強T1WI掃描采用三維梯度回波擾相呼吸抑制并行采集快速掃描技術，具體掃描參數為：TR 3.0 ms，TE 1.4 ms，層厚3.0 mm，層間距1.0 mm。反轉角10°，矩陣268×208。

1.3 圖像處理

將98例患者的T1WI平掃及肝細胞期軸位圖像以DICOM格式導入MR工作站(Extend MR Workspace 2.6.3.1)，并用Image J軟件對圖像選取感興趣區(region of interest，ROI)并測量信號強度(signal intensity，SI)。分別在肝臟左外葉、左內葉、右前葉、右后葉畫取ROI，ROI大小約100～200 mm2，選取時注意避開血管及膽管，每個ROI測量三次，每次測量大小及位置盡量相同，隨后取平均值得到SIliver。隨后分別于雙側腰大肌最大層面畫取一個ROI取平均值得到SImuscle，通過與腰大肌比值經過校正得到rSIliver/muscle。計算20 min的rSI與平掃做比值得到相對增強率(relative enhancement ratio，rER)。

1.4 統計學方法

采用SPSS 19.0軟件，計量資料用表示。置信區間設為95%，雙側P＜0.05為差異具有統計學意義。采用單因素方差分析正常組及不同Child-Pugh分級之間的rER值的差異性分析，并用LSD進行兩兩比較；采用Pearson相關性分析rER值與不同血清學指標結果之間的相關性。

2 結果

正常組及患者組之間rER值進行差異性分析，具有統計學意義(P＜0.05) (表1)；對于正常組及患者組之間rER值的兩兩比較，正常組和Child-Pugh B組、正常組和Child-Pugh C組、Child-Pugh A組與Child-Pugh B組之間具有統計學意義(P＜0.05)(表2)。圖1為Child-Pugh不同組患者的MR圖像。

rER值與肝臟10項血清學指標進行相關性分析，TBIL、ALT、AST、PT、PTA、PA、ChE等指標具有統計學意義(P＜0.05) (表3)；其中PTA及PA的相關性大于其他幾項指標。

3 討論

3.1 Gd-EOB-DTPA的基本特點

Gd-EOB-DTPA是一種肝膽特異性MRI對比劑，在Gd-DTPA分子結構上添加脂溶性乙氧基苯甲基(EOB)后，能縮短組織T1弛豫時間而得到與非肝特異性對比劑相似的增強效果，從而觀察肝臟病變血液流動的動態變化進而對疾病尤其是肝臟腫瘤進行定性，在臨床上具有較為明顯的診斷效能。注射Gd-EOB-DTPA后20 min我們稱為肝細胞期，此時膽道系統內可見對比劑填充而顯影，可較為敏感地診斷膽道病變，有報道稱該檢查較磁共振胰膽管造影(magnetic resonance cholangiopancreatography, MRCP)更為敏感地發現和顯示膽管內病變。多數研究表明，該對比劑通過EOB親脂基團與血漿白蛋白結合并運輸至肝臟，與肝細胞膜上有機陰離子轉運蛋白(organic anion transporting polypeptide 1B3，OATP1B3)攝取并轉運進入肝細胞，再通過多重耐藥蛋白2 (multidrug resistance protein2，MPR2)排泄至膽管[4-7]。由于肝臟有著強大的代謝功能，且該對比劑可以被肝細胞特異性攝取的特性，有學者開始研究是否可通過肝臟對于對比劑攝取的程度來測量肝臟的儲備功能，動物研究表明，肝炎或者肝硬化時肝細胞三磷酸腺苷(adenosine triphosphate，ATP)分子下降和(或)肝細胞表達MPR2分子下降[8]，因此，可能導致肝臟攝取EOB分子能力下降，進而引起EOB-MRI肝細胞期肝實質強化程度減低。

3.2 Gd-EOB-DTPA評估肝臟功能的診斷效能

臨床肝臟儲備功能情況決定了肝病治療方案的制訂和預后，尤其是肝臟腫瘤的手術，術前肝臟儲備功能的評估決定了患者手術的可行性及術式，以及手術中切肝的體積最大能有多大，術后發生肝衰竭的概率能有多少。涂蓉等[9]通過CT對肝臟體積的測量對于肝癌術前儲備功能進行評估，能夠有效地預測肝衰竭發生的幾率。Shimizu等[10]研究中發現，缺血時間從60 min延長至90 min，缺血肝葉肝細胞期肝實質相對強化率(relative fortification rate, RE)降低，肝臟相對強化率半衰期(T1/2)也相對延長，缺血肝葉ATP濃度較正常肝葉明顯減低，提示隨著肝臟不同程度的損傷，肝臟對于對比劑的攝取有相應的減低。Child-Pugh分級是臨床最常用的評估肝臟儲備功能的分級系統，其結合了目前臨床最常用的評估肝臟功能的指標，包括TBIL、ALB及PT，并且結合了臨床腹水及肝性腦病的特點，較為全面且較為簡易地評估肝臟功能。Verloh等[11]發現計算肝臟增強后信號與平掃信號強度的差值與Child-Pugh分級具有較為明顯的相關性，隨著Child-Pugh分級程度的增加該值發生較為明顯的減低。Motosugi等[8]和Utsunomiya等[12]研究表明肝脾相對強化率、肝肌肉相對強化率與ICG R15、Child-Pugh分級以及99Tcm-GSA核素成像明顯相關。韓丹等[13]則通過信號強度比值可初步評估原發性膽汁性膽管炎患者的肝功能。Child-Pugh分級的主要缺點是較為粗糙，只能給予肝臟幾個等級評估，而不是定量給予一個準確的數值從而較為精細得到肝臟的損傷程度；而rER值因其為定量數值，可相對彌補Child-Pugh分級的不利，實現半定量的評估作用，為今后的臨床實踐打下一定的基礎。本研究中rER值可區別Child-Pugh A組及Child-Pugh B組兩者之間的區別，這提示EOB對于輕中度肝損害的評估具有一定的意義。

表1 正常組與不同Child-Pugh分級病例組之間rER值的差異性比較Tab.1 Comparison of rER scores between different Child-Pugh groups and healthy group

表2 正常組與不同Child-Pugh分級病例組之間rER值的兩兩比較Tab. 2 Comparative analysis between every two groups and healthy group

表3 肝臟10項血清學指標結果及其與rER值相關性分析的P值及r值Tab. 3 The P value and r value of the linear regression analysis between rER values and 10 serologic results

圖1 A～C：28歲，女，肝功能Child-Pugh A級，rER值2.800；D～F：65歲，男，肝功能Child-Pugh B級，rER值1.526；G～I：65歲，男，肝功能Child-Pugh C級，rER值1.085。A、D、G為T2WI圖像；B、E、H為注射藥后2 min掃描圖像；C、F、I為肝細胞期(注射藥后20 min延遲掃描)圖像Fig.1 A—C: Child-Pugh class A, 28-year-old female, rER value is 2.800; D—F: Child-Pugh class B, 65-year-old male, rER value is 1.526; G—I: Child-Pugh class C, 65-year-old male, rER value is 1.085. A, D and G are the T2WI scan. B, E and H are 2 min contrast scan. C, F and I are 20 mindelay scan.

3.3 Gd-EOB-DTPA與血清學指標的相關性

本實驗中納入了10項血清學指標與rER值進行相關性分析，最終TBIL、ALT、AST、PT、PTA、PA、ChE等指標具有統計學意義。TBIL來源于血漿血紅蛋白的降解，與肝細胞膽汁分泌相關；ALT主要存在于肝細胞漿內，被WHO推薦為肝功能損害最敏感的檢測指標；AST在肝臟發生嚴重壞死或破壞時，才能引起其在血清中濃度偏高，故AST可用以協助診斷疾病和觀察愈后。肝臟是大部分凝血因子唯一合成場所，因此凝血酶原活性水平體現著肝臟合成功能儲備的大小。血清PA及ChE主要在肝臟合成，它們在體內的半衰期分別只有1.9 d和10.0 d，因兩者半衰期均較短，故能敏感而特異地反映肝臟的合成代謝功能。上述各項指標均與肝臟代謝水平相關。本研究中PTA及PA與rER值的相關性大于其他。凝血酶原活度的相關性較強，這可能與本實驗中重度肝纖維化的患者例數較多，凝血機制損傷較為明顯有關；另外這是否提示凝血機制和肝纖維化程度相關性較為明顯，有待進一步考證。PA及ChE兩者與rER具有一定的相關性，這也提示rER可以較為敏感及早期地預測肝臟功能的損傷。Kim、Matsushima等研究表明[14-15]，肝臟相對強化率與臨床血生化指標相關，TBIL、PTA相關因子分別是0.634、0.291，與本研究結果相似。其TBIL的高敏感性與肝硬化時肝細胞內ATP濃度下降時肝臟合成以及肝細胞攝取EOB受到影響有關；EOB與膽紅素在肝細胞中具有相同的分子轉運機制[16]，肝硬化時，肝臟排泄能力下降，膽紅素潴留，肝細胞排泄EOB的能力下降。因此，EOB-MRI的rER值與肝功能血生化指標一樣，能體現肝臟受損的程度，尤其與肝臟凝血酶原活度和前白蛋白的相關性大于其他幾項指標。

3.4 本研究的局限性和展望

第一，本研究通過Child-Pugh分級作為對照，相對較為單薄；第二，本研究納入血清學功能較少，僅為十項，可進一步加入部分肝臟纖維化程度的血清學指標探討其與肝纖維化之間的關系。本研究將增加多項臨床指標與磁共振掃描結果進行對比，從而進行更為系統的臨床研究，使得Gd-EOB-DTPA成為評估肝臟功能的穩定、可靠的評估方法。

總之，Gd-EOB-DTPA可用于初步評估肝臟功能，且對于輕中度肝損害具有鑒別意義；與血清學檢查的關系中，與凝血酶原活度及前白蛋白較為密切。

[References]

[1] Manizate F, Hiotis SP, Labow D, et al. Liver functional reserve estimation: state of the art and relevance to local treatments.Oncology, 2010, 78(Suppl 1): 131-134.

[2] Pugh RN, Murray-Lyon IM, Dawson JL, et al. Transection of the oesophagus for bleeding oesophageal varices. Br J Surg, 1973, 60(8):646-649.

[3] Abdominal group of Chinese Society of Radiology. The clinial expert consensus of liver specificity of MRI contrast agent-iadolinium acid disodium. Chin J Radiol, 2016,50(9): 641-646.中華醫學會放射學分會腹部學組. 肝膽特異性MRI對比劑釓塞酸二鈉臨床應用專家共識. 中華放射學雜志, 2016, 50(9):641-646.

[4] Lau H, Man K, Fan ST, et al. Evaluation of preoperative hepatic function in patients with hepatocellular carcinoma undergoing hepatectomy. Br J Surg, 1997, 84(9): 1255-1259.

[5] Imura S, Shimada M, Utsunomiya T. Recent advances in estimating hepatic functional reserve in patients with chronic liver damage.Hepatol Res, 2015, 45(1): 10-19.

[6] Jaw TS, Chen SH, Wang YM, et al. Comparison of Gd-BZ-TTDA,Gd-EOB-DTPA, and Gd-BOPTA for dynamic MR imaging of the liver in rat models. Kaohsiung J Med Sci, 2012, 28(3): 130-137.

[7] Liu J, Gurung M, Zhu WS, et al. The preliminary study on the values if Gd-EOB-DTPA-enhanced MR imaging for distribution of segmental liver function. Lingnan Modern Clin Surg, 2015, 15(5):546-549.劉玨, Gurung M, 朱望舒, 等. 肝特異性對比劑對肝功能解剖分布的初步探討. 嶺南現代臨床外科, 2015, 15(5): 546-549.

[8] Motosugi U, Ichikawa T, Sou H, et al. Liver parenchymal enhancement of hepatocyte-phase images in Gd-EOB-DTPA-enhanced mr imaging: which biological markers of the liver function affect the enhancement? J Magn Reson Imaging, 2009, 30(5): 1042-1046.

[9] Tu R, Luo JG, Zheng JG, et al. Assessment value of reservation liver volume rate for preoperative liver reserve function by CT. Chin J Radiol, 2005, 39(7): 710-713.涂蓉, 羅建光, 鄭進光, 等. CT測量保留肝容積率對肝癌切除術前肝儲備功能的評估價值. 中華放射學雜志, 2005, 39(7): 710-713.

[10] Shimizu J, Dono K, Gotoh M, et al. Evaluation of regional liver function by Gadolinium-EOB-DTPA-enhanced MR imaging. Dig Dis Sci, 1999, 44(7): 1330-1337.

[11] Verloh N, Haimerl M, Rennert J, et al. Impact of liver cirrhosis on liver enhancement at Gd-EOB-DTPA enhanced MRI at 3 tesla. Eur Radiol, 2013, 82(10): 1710-1715.

[12] Utsunomiya T, Shimada M, Hanaoka J, et al. Possible utility of mri using Gd-EOB-DTPA for estimating liver functional reserve. J Gastroenterol, 2012, 47(4): 470-476.

[13] Han D, Zhang J, Jin EH. et al. Feasibility study of hepatobiliaryspecific contrast agent Gd-EOB-DTPA-enhanced MRI in evaluating liver function of patients with primary biliary cholangitis. Chin J Magn Reson Imaing, 2017, 8(5): 337-342.韓丹, 張潔, 靳二虎, 等. 釓塞酸二鈉增強MRI評價原發性膽汁性膽管炎患者肝功能的可行性研究. 磁共振成像, 2017, 8(5):337-342.

[14] Matsushima S, Sato Y, Yamaura H, et al. Visualization of liver uptake function using the uptake contrast-enhanced ratio in hepatobiliary phase imaging. Magn Reson Imaging, 2014, 32(6): 654-659.

[15] Kim HY, Choi JY, Park CH, et al. Clinical factors predictive of insufficient liver enhancement on the hepatocyte-phase of Gd-EOBDTPA-enhanced magnetic resonance imaging in patients with liver cirrhosis. J Gastrolenterol, 2013, 48(10): 1180-1187.

[16] Geier A, Kim SK, Gerloff T, et al. Hepatobiliary organic anion transporters are differentially regulated in acute toxic liver injury induced by carbon tetrachloride. J Hepatol, 2002, 37(2): 198-205.