輕微型肝性腦病磁共振擴散加權成像和擴散張量成像的定量研究

劉梅紅 劉 輝 張 嵐 黃婷婷

1)駐馬店市中心醫院消化內科，河南 駐馬店 463000 2)駐馬店市中心醫院神經內科，河南 駐馬店 463000 3)河南中醫藥大學第一附屬醫院影像科，河南 鄭州 450000

肝性腦病(hepatic encephalopathy，HE)是指急慢性肝功能不全、衰竭或門體靜脈分流引起的腦功能受損綜合征[1-3]。肝性腦病根據臨床癥狀的輕重程度分為兩類，即輕微型肝性腦病(minimal hepatic encephalopathy，MHE)和顯性肝性腦病[4]。MHE臨床癥狀較輕，如短期和長期記憶降低、注意力難以集中、精細運動能力下降和情緒不穩定等[5]。甚至有研究發現MHE患者駕駛能力下降，操控方向盤不穩，易發生機動車事故[6]。MHE尚屬可逆階段，如不進行干預治療，50%以上患者在2 a左右會進展為顯性肝性腦病，導致HE病死率的增加[7-8]。因此，早期診斷和治療MHE，可以延緩病情進展，提高患者生活質量，減輕家庭和社會的負擔[9]。但臨床上僅能通過特定的神經心理測試檢測出MHE，目前并無診斷MHE的金標準。

磁共振擴散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)和擴散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)能夠反映腦白質纖維微觀結構的改變并進行定量評估[10]。DTI是在DWI基礎上施加多個擴散方向的磁共振功能成像技術。DWI和DTI的定量指標可以用來評估帕金森病、阿爾茨海默病、腦卒中、多發性硬化、腦外傷等多種疾病的腦組織變化[11-12]。本研究通過對MHE患者DWI和DTI的定量分析，探討二者對MHE早期診斷的價值，并尋求MRI功能成像的影像學依據。

1 資料與方法

1．1一般資料選擇2017-03—2019-10駐馬店市中心醫院消化科經實驗室檢查、影像學檢查及部分肝臟穿刺活檢等臨床確診的肝炎肝硬化患者30例，乙肝肝硬化21例，丙肝肝硬化9例。其中男24例，女6例，年齡35～65歲，平均47歲。肝功能Child-Pugh分級A級9例，B級11例，C級10例。所有肝硬化患者均無明顯中樞神經系統異常的臨床表現。同時選取性別、年齡匹配的健康志愿者15例為正常對照組，男10例，女5例，年齡28～62歲，平均41歲。所有受試者均無神經精神疾病、酗酒史、糖尿病、高血壓和藥物濫用史、幽閉恐懼癥，均能配合完成磁共振檢查。本研究獲取本院倫理委員會批準，所有受試者簽署知情同意書。

1．2神經心理學測試國際上診斷MHE的金標準為肝性腦病神經心理測試評分量表，包括5個測試項目[13]：數字連接測試-A(NCT-A)、數字連接測試-B(NCT-B)、數字符號測試(DST)、軌跡描繪測試(LTT)、系列打點測試(SDT)。本次研究采用NCT-A和DST兩項神經心理檢測，兩項神經心理測試均為陽性者為MHE組，一項測試為陰性或二項測試均為陰性者為單純肝硬化組。30例肝硬化患者納入MHE組16例，余14例納入無MHE的單純肝硬化組。

1．3 MRI檢查采用西門子Skyra 3.0T超導型磁共振掃描儀，32通道頭頸線圈。所有受試者先行常規MRI掃描，包括軸位T1WI，軸位和矢狀位T2WI，軸位FLAIR序列。然后行DWI和DTI掃描，均采用EPI序列，掃描參數TR 5 000 ms，TE 80 ms，FOV 240 mm×240 mm，矩陣128×128，DWI層厚5 mm，層間距1 mm，DTI層厚3 mm，層間距0 mm，b值為0和1 000 s/mm2，DTI擴散梯度方向為32個。DWI掃描完自動生成表觀彌散系數(apparent diffusion coefficient，ADC)圖。

1．4圖像后處理原始數據經DTI后處理軟件處理生成各向異性分數圖(fractional anisotropy，FA)(圖1)。分別在ADC圖和FA圖上勾畫感興趣區(region of interest，ROI)得到ADC值和FA值。選取的ROI包括額葉、枕葉白質、胼胝體膝部、胼胝體壓部、內囊前肢、內囊后肢、尾狀核頭部、背側丘腦。由兩名高年資MRI醫師對解剖結構進行辨認后分別勾畫ROI，ROI面積60～100 m2，根據不同的解剖部位ROI面積大小略有不同。兩位醫師測量3個連續層面ROI的ADC值和FA值，計算出的平均值為每位醫師測量的結果，最終每個解剖部位的ADC值和FA值為兩名醫師測量結果的平均值。

圖1 MHE患者DTI的FA值圖，綠色、紅色、藍色代表不同走行方向的白質纖維束Figure 1 FA map of DTI in MHE patients．The color of green，red and blue represent white matter fibers in different directions

1．5統計學分析采用SPSS 20.0進行統計學分析。對正常對照組、單純肝硬化組和MHE組各個解剖部位的ADC值和FA值先行正態性檢驗和方差齊性檢驗。符合正態分布3組間ADC值和FA值比較采用單因素方差分析(ANOVA)，兩兩比較采用LSD檢驗；不符合正態分布則采用秩和檢驗。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2．1常規MRI表現30例肝硬化患者中，18例于T1WI圖像上可見到雙側內囊、蒼白球對稱性高信號(圖2A)，T2WI、DWI及FLAIR序列無明顯異常改變(圖2B、C)。

圖2 男，56歲，MHE患者，T1WI (A)示雙側蒼白球對稱性高信號；T2WI(B)和 DWI(C)腦實質內未見異常

Figure 2 A 56-year old male patient with MHE.T1WI (A) shows symmetric high signal intensity of bilateral globus pallidum；No abnormalities were found in T2WI(B) and DWI(C)

2．2正常對照組、單純肝硬化組和MHE組ADC值比較對正常對照組、肝硬化組、MHE組各個解剖部位的ADC值進行單因素方差分析，結果顯示，除背側丘腦以外，額葉、枕葉白質、胼胝體膝部、胼胝體壓部、內囊前肢、內囊后肢、尾狀核頭部由正常組、肝硬化組至MHE組ADC值逐漸增加，且MHE組的ADC值較肝硬化組和正常組增加，差異有統計學意義(P<0.05)。見表1。

2．3正常對照組、單純肝硬化組和MHE組FA值比較對正常組、肝硬化組、MHE組各個解剖部位的FA值進行單因素方差分析，結果顯示，胼胝體膝部和壓部的 FA 值由正常組、肝硬化組至MHE組逐漸降低具有統計學差異(P<0.05)，且胼胝體膝部的FA值在3組之間依次降低(P<0.05)(圖3)；余各解剖部位的FA值均無明顯差異(P>0.05)。見表2。

表1 正常組、單純肝硬化組、MHE組ADC值比較Table 1 Comparison of ADC values between normal group， simple liver cirrhosis group and MHE

注：與正常組比較，*P<0.05；與單純肝硬化組比較，#P<0.05

表2 正常組、單純肝硬化組、MHE組FA值比較Table 2 Comparison of FA values between normal group， simple liver cirrhosis group and MHE

注：與正常組比較，*P<0.05；與單純肝硬化組比較，#P<0.05

圖3 沿胼胝體走行方向白質纖維束的FA圖，分別為矢狀位(A)和冠狀位(B)成像Figure 3 FA map of white matter fibers along the corpus callosum，sagittal (A) and coronal (B) images

3 討論

MHE為肝性腦病的早期階段，雖然沒有明顯的臨床表現，但會影響患者的日常生活能力，降低患者的生活質量，如果不進行干預將在短期內發展為顯性肝性腦病[14]。盡管通過神經心理學測試對MHE篩查較為簡單實用，但無法真正反映腦功能的變化。肝硬化繼發肝性腦病在常規MRI只表現為蒼白球、內囊等基底節區的T1WI對稱性高信號，這種T1WI異常高信號可能是錳沉積造成的[15]，但只有部分肝性腦病能出現此征象。因此，常規MRI檢查不能發現肝硬化早期的腦功能異常。

DTI能夠顯示腦白質纖維束走向和排列，其主要的定量參數值為FA值。ADC值反映的是水分子自由擴散的程度，而FA值能夠間接體現白質完整性和髓鞘成熟化過程[16-17]。FA值升高，說明纖維束走形一致且排列緊密，水分子擴散受限，ADC值減小。FA值降低，纖維束結構不完整，或排列稀疏，水分子擴散屏障減少，ADC值增大。FA值和ADC值相結合能夠對腦組織各個方向的擴散各向異性進行定量測量，反映纖維束走形和排列的程度以及纖維束結構的完整性[18]。

本研究發現，額葉白質、枕葉白質、胼胝體膝部、胼胝體壓部、內囊前肢、內囊后肢、尾狀核頭部的ADC值在正常組、肝硬化組、MHE 組間差異有統計學意義，呈遞增趨勢，且MHE組的ADC值較正常組和肝硬化組增加差異均有統計學意義，與國外部分研究結果相吻合[19-20]。MHE患者腦內多個部位的ADC值增加可能因血腦屏障通透性增加，腦組織廣泛的血管源性水腫，但這種血管源性水腫程度較輕，可能引起大分子物質向細胞外聚集導致細胞外液增多[21-22]。但同樣的部位測量FA值后，發現僅有胼胝體膝部和壓部的FA值在正常組、肝硬化組和MHE組間逐漸降低且差異有統計學意義，說明胼胝體的白質纖維結構的完整性可能受損或排列走行稀疏，或伴炎性脫髓鞘改變。研究[23-24]發現，MHE患者在內囊、丘腦、放射冠、枕葉等多個部位的白質纖維束FA值降低，比本研究僅發現胼胝體FA值減低的范圍要廣泛，并且認為FA值的廣泛降低與白質纖維結構完整性受損和滲出性脫髓鞘有關。但彭君等[25]對7個解剖部位的FA值進行測量后沒有發現FA值差異有統計學意義，認為MHE病人的腦白質微細結構完整性未受到破壞。GROVER等[26]對MHE患者DTI的研究也未觀察到FA值有顯著性差異，認為MHE患者腦白質微結構完整，無脫髓鞘或神經元丟失等現象。因此，MHE患者腦組織內是否存在白質纖維微結構的破壞和白質纖維束走行的紊亂尚無定論。

本研究尚存在一定的局限性，如樣本量較小，后期需擴大樣本量；各個解剖部位的ADC值和FA值均為手工勾畫ROI，ROI勾畫的大小范圍會影響數據的準確性。

本研究顯示，MHE患者腦組織內多部位ADC值升高以及胼胝體FA值降低，提示腦組織可能存在廣泛的輕度腦水腫及胼胝體白質纖維結構完整性受損。DWI與DTI聯合應用能夠預測肝硬化患者MHE的進展程度，具有潛在的臨床價值。