Dixon IP/OP序列評估肝纖維化大鼠脂肪、鐵質(zhì)病理分級價值*

金明麗，潘志華△，舒 健，王小鳳

(1.成都醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院·核工業(yè)四一六醫(yī)院放射科，成都 610000；2.西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院放射科，四川瀘州 646000)

肝纖維化是由多種原因?qū)е碌穆愿闻K疾病的共同病理過程，常合并不同程度的脂肪變及鐵質(zhì)沉積[1]。穿刺活檢是評估脂肪變性、鐵質(zhì)沉積的金標(biāo)準(zhǔn)，存在很多局限性[2]。Dixon IP/OP成像利用水和脂肪相位抵消效應(yīng)、主磁場不均導(dǎo)致的T2穿透效應(yīng)，分別用于含脂肪病變的診斷與鑒別診斷、肝臟脂肪及鐵質(zhì)含量的定量研究[3]，同時用于評估肝纖維化脂肪、鐵的研究較少，因此，本研究擬探討Dixon IP/OP成像對肝纖維化大鼠脂肪、鐵病理分期的診斷價值，現(xiàn)報道如下。

1 材料與方法

1.1 材料

36只2～3月齡超級清潔級SD雄性大鼠，由西南醫(yī)科大學(xué)動物實驗中心提供，體重(202.0±3.2)g。實驗動物生產(chǎn)許可證[SCXK(川)2013-17]、實驗動物使用許可證[SCXK(川)2013-181]，本研究經(jīng)倫理委員會批準(zhǔn)。

1.2 方法

1.2.1不同肝纖維化分期模型大鼠的建立

所有大鼠每周2次按0.3 mL/100 g分別于腹腔或后腿內(nèi)側(cè)皮下注射40%的四氯化碳食用調(diào)和油懸濁液，注射6～12周，建立不同肝纖維化分期大鼠并進行脂肪、鐵質(zhì)病理分級。(1)肝纖維化分期參照肝臟Masson染色纖維化病理分期[4]，S0期：無纖維化；S1期：匯管區(qū)擴大、纖維化；S2期：匯管區(qū)周圍纖維化，纖維間隔形成，小葉結(jié)構(gòu)保留；S3期：纖維間隔伴小葉結(jié)構(gòu)紊亂，無肝硬化；S4期：早期肝硬化。(2)肝臟脂肪病理分級標(biāo)準(zhǔn)參照肝臟蘇木素-伊紅(HE)染色脂肪病理分級[5]，0級：<5%肝細胞受累；1級：5%～<34%肝細胞受累；2級：34%～<66%肝細胞受累；3級：≥66%肝細胞受累。(3)肝臟鐵質(zhì)病理分級標(biāo)準(zhǔn)參照肝臟鐵質(zhì)普魯士藍染色病理分級[6]，0級：無鐵顆粒；1級：在極少數(shù)肝細胞中可見鐵顆粒；2級：在5%～10%肝細胞中可見鐵顆粒；3級：40%肝細胞可見鐵顆粒；4級：在大多數(shù)肝細胞中可見豐富的鐵顆粒。

1.2.2不同肝纖維化分期模型大鼠的掃描

注射第6～12周，每周選1～6只體重較輕、毛色枯黃較深、精神狀態(tài)欠佳大鼠，皮下注射2%的戊巴比妥鈉0.2 mL/100 g麻醉后進行上腹部磁共振成像(MRI)檢查。掃描設(shè)備為飛利浦3.0T超導(dǎo)全身磁共振掃描儀(Philips MR Achieva 3.0T)，16通道腕關(guān)節(jié)線圈；掃描序列為橫斷位雙回波化學(xué)位移(dual fast field echo,dual FFE)T1加權(quán)成像(T1 weighted imaging,T1WI)；掃描參數(shù)為TE=2.3 ms(IP)/1.15 ms(OP)，TR=170 ms，回波鏈長度56，NSA=1，F(xiàn)OV=120×120，層厚2.5 mm，層間距1.0 mm，矩陣240×240，翻轉(zhuǎn)角度55°。掃描范圍為膈頂至雙腎下緣水平；掃描完成后處死大鼠進行肝纖維化分期、肝臟脂肪及鐵質(zhì)病理分級。

1.2.3圖像分析

在飛利浦MRI工作站上使大鼠肝臟Dixon IP/OP同相位、反相位圖像窗寬及窗位一致，選擇肝臟較大層面，觀察肝臟的信號強度：與同相位比較，將反相位圖像分為稍低、等、稍高信號。相對信號強度值的測量：在工作站上，先在反相位圖上放置感興趣區(qū)(region of interest，ROI)為提高準(zhǔn)確性，ROI放置在肝臟較大橫截面層面，盡量位于肝臟中心并避開偽影、血管影、局灶性肝臟損傷等，其大小在30～40 mm2。所有ROI均為圓形或橢圓形；將反相位圖像ROI復(fù)制到同相位圖相同區(qū)域，測量肝臟同、反相位序列信號強度值，同一層面圖像放置3個不同ROI，取均值為最后測量值。在不知道病理結(jié)果的前提下，由2位有6年以上腹部MRI診斷經(jīng)驗的醫(yī)師按照一致的觀察項目和標(biāo)準(zhǔn)分析、觀察和整理圖像；定量的數(shù)據(jù)則由每位醫(yī)師單獨測量1次，取2位醫(yī)師測量值的均值作為最后結(jié)果。脂變指數(shù)(fat index,FI)及肝臟相對信號強度值(relative signal intensity values,RSI)計算如下：FI=(liverSIIP-liverSIOP)/liverSIIP×100%，RSI=(liverSIOP-liverSIIP)/liverSIOP×100%。

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理

采用SPSS22.0軟件進行數(shù)據(jù)分析，計數(shù)資料以頻數(shù)或百分率表示，計量資料以M(Q1,Q3)表示，兩組間比較采用非參數(shù)Mann-Whitney檢驗，多組間比較采用非參數(shù)多獨立樣本Kruskal-WallisH秩和檢驗。Spearman相關(guān)系數(shù)分析相關(guān)性，繪制受試者工作特征(ROC)曲線，計算曲線下面積(AUC)，確定診斷效果并計算靈敏度、特異度、陽性預(yù)測值和陰性預(yù)測值，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 大鼠肝纖維化分期、脂肪及鐵質(zhì)病理分級結(jié)果

大鼠肝纖維化分期、脂肪及鐵質(zhì)病理分級結(jié)果見表1。S1～4期肝纖維化大鼠肝臟組織Masson染色見圖1。

表1 大鼠肝纖維化分期、脂肪及鐵質(zhì)病理分級(n=36)

續(xù)表1 大鼠肝纖維化分期、脂肪及鐵質(zhì)病理分級(n=36)

2.2 不同肝纖維化分期大鼠肝臟Dixon IP/OP序列信號視覺分析

與同相位圖像比較，反相位圖像中8只呈低信號(22%)，10只呈稍低信號(28%)，18只呈等信號(50%)，見圖2～4。

2.3 肝臟脂肪病理分級與FI之間 Spearman相關(guān)性及差異性分析

肝臟脂肪病理分級與FI之間Spearman相關(guān)系數(shù)rs=0.570(P<0.05)，隨著肝臟脂肪病理程度的增高，F(xiàn)I測量值逐漸增大，見表2。

A：S1期；B：S2期；C：S3期；D：S4期；白色箭頭：藍染，顯示為纖維化；黑色箭頭：肝細胞脂肪變性，顯示為圓形邊界清楚的空泡，位于細胞質(zhì)。

A：同相位圖像；B：反相位圖像；與同相位圖像比較，反相位圖像呈低信號。

表2 肝臟脂肪病理分級與FI差異分析

A：同相位圖像；B：反相位圖像；與同相位圖像比較，反相位圖像呈稍低信號。

2.4 肝臟鐵質(zhì)病理分級與RSI之間Spearman相關(guān)性及差異性分析

肝臟鐵質(zhì)病理分級與RSI之間Spearman相關(guān)性系數(shù)rs=0.496(P<0.05)，隨著肝臟鐵沉積的增加，RSI逐漸增大，見表3。

表3 肝臟鐵質(zhì)病理分級與RSI差異性分析

續(xù)表3 肝臟鐵質(zhì)病理分級與RSI差異性分析

2.5 FI及RSI對不同肝臟脂肪及鐵質(zhì)病理分級的診斷效能

FI鑒別脂肪沉積的存在、評估重度脂肪沉積效果較好，RSI適用于評估大于或等于3級鐵質(zhì)病理分級，見表4。

表4 FI及RSI對不同肝臟脂肪及鐵質(zhì)病理分級的診斷效能

2.6 不同肝纖維化分期大鼠與FI、RSI差異性分析

采用非參數(shù)多獨立樣本Kruskal-WallisH秩和檢驗比較不同肝纖維化分期與FI、RSI間的差異，結(jié)果顯示差異無統(tǒng)計學(xué)意義(H=3.960，P=0.450)，表示FI、RSI不受肝纖維化分期的影響。

A：同相位圖像；B：反相位圖像；同、反相位圖像信號相等。

3 討 論

急性、慢性肝臟疾病損傷肝細胞引起炎性反應(yīng)，肝星狀細胞的增殖活化，膠原、結(jié)構(gòu)性糖蛋白等沉積于細胞外基質(zhì)，從而導(dǎo)致肝纖維化、肝硬化，甚至發(fā)生肝細胞癌。

肝纖維化常伴有不同程度脂肪、鐵質(zhì)沉積，脂肪變性的肝細胞分泌脂連素、瘦素等多種脂質(zhì)因子，影響肝細胞的代謝。鐵質(zhì)沉積使Kupffer細胞壞死和肝星狀細胞大量活化，促進肝纖維化的進展[7]。研究證實，肝脂肪變性、鐵質(zhì)沉積與纖維化進展存在較高的風(fēng)險相關(guān)，肝細胞脂肪變性及鐵質(zhì)沉積的嚴重程度，可以評估肝臟疾病的預(yù)后[8-10]。生化或血清學(xué)檢測不能對脂肪、鐵進行定量評估，目前穿刺活檢是評估肝纖維化及鐵質(zhì)、脂肪沉積的金標(biāo)準(zhǔn)，但侵入性檢查不能用于大規(guī)模患者的篩查，也不能用于肝纖維化患者治療過程中肝臟脂肪、鐵質(zhì)的動態(tài)評估[11]。

臨床上廣泛應(yīng)用常規(guī)超聲進行脂肪肝、鐵質(zhì)的定性診斷，但對于輕度脂肪、鐵質(zhì)沉積的診斷靈敏度較低，且不能定量[12]。超聲瞬時彈性成像脂肪衰減參數(shù)可以對肝纖維化患者脂肪含量進行分級，與穿刺活檢具有良好的相關(guān)性，但容易受到BMI的影響[13]。CT平掃是一種簡便、客觀的定量肝臟脂肪沉積、鐵質(zhì)含量的方法，CT值診斷中重度脂肪、鐵質(zhì)沉積患者的特異度較高,但存在輻射，且CT衰減指數(shù)與脂肪組織學(xué)相關(guān)性較MRI及磁共振波譜成像低[14]。

王踉碕等[15]研究顯示，MRidealIQ序列評估45例健康患者脂肪分數(shù)與鐵含量，并證實脂肪分數(shù)和肝鐵含量存在明顯相關(guān)性。LEE等[16]研究發(fā)現(xiàn)，因為肝鐵沉積的T2穿透效應(yīng)，MRI不能量化肝纖維化患者的脂肪含量。FRANCAN等[17]對109例慢性肝臟疾病患者進行研究，發(fā)現(xiàn)MECSE-MR量化肝臟的脂肪、鐵含量準(zhǔn)確性較高，且不受肝臟炎癥活動度及纖維化程度影響。本研究結(jié)果證實：Dixon IP/OP序列FI和RSI對診斷脂肪、鐵質(zhì)病理分級具有一定的相關(guān)性，可以作為評估肝纖維化大鼠脂肪、鐵質(zhì)的無創(chuàng)方法，F(xiàn)I及RSI評估脂肪、鐵質(zhì)病理分級均不受肝纖維化程度的影響，F(xiàn)I鑒別脂肪沉積的存在、重度脂肪沉積效果較好，RSI適用于評估大于或等于3級鐵質(zhì)沉積；同時，對各纖維化分期大鼠肝臟同反相位序列圖像的視覺評估發(fā)現(xiàn)，18只大鼠肝臟同、反相位圖像相信號強度相似(50%)，18只顯示信號強度差異。可能原因是，梯度回波序列中，TE時間的不同，使得水和脂肪質(zhì)子處于同相位和反相位，同相位信號強度表現(xiàn)為水和脂肪的信號強度之和，反相位表現(xiàn)為水和脂肪的信號強度之差，梯度雙回波序列同反相位成像，未剔除主磁場的不均造成的質(zhì)子失相位的影響，鐵質(zhì)T2穿透效應(yīng)一定程度影響脂肪信號的產(chǎn)生。早期肝纖維化患者鐵沉積較少，S0期幾乎無鐵質(zhì)沉積，肝臟損害主要表現(xiàn)為肝細胞的水腫、脂肪變性，使肝臟TE時間縮短，反相位圖像較同相位呈低及稍低信號，可以鑒別脂肪沉積的存在、評估重度脂肪沉積。隨著纖維化進展，肝臟細胞水腫及脂肪變性減輕，肝臟鐵質(zhì)及纖維基質(zhì)沉積增加，S3、S4期肝細胞鐵明顯滯留，鐵質(zhì)T2穿透效應(yīng)使肝臟的橫向磁化矢量消失快，同相位采集時間較多，因此，同時存在鐵質(zhì)沉積和脂肪變性的纖維化大鼠，肝臟的信號強度在同反相位圖像上可以表現(xiàn)為一致或反相位圖像信號增高，然而此次實驗中，尚未發(fā)現(xiàn)肝臟反相位相對高信號，可能原因是樣本量較少或視覺分析不能評估輕微的信號變化。

本研究未得出FI、RSI對脂肪及鐵質(zhì)病理分級的診斷界值；且由于條件限制，大鼠肝臟脂肪、鐵質(zhì)病理分級為視覺分析半定量指標(biāo)，而分光光度法、Soxhlet化學(xué)萃取法等可以對肝臟脂肪、鐵質(zhì)進行更準(zhǔn)確的定量檢測，進一步反映Dixon IP/OP序列對肝纖維化大鼠的脂肪診斷效能，后續(xù)可開展。