感興趣區(qū)設(shè)置方法對磁共振R2*值無創(chuàng)評估鐵過載肝臟鐵含量的影響

胡 粟，胡春洪，張京剛，張敏鴿，王芳芳，邢建明，陳劍華

磁共振是目前無創(chuàng)性評價活體肝臟鐵含量(liver iron content, LIC)的有效工具之一，它可以較敏感地檢測到體內(nèi)鐵含量變化所致的局部磁環(huán)境的改變。本研究主要應(yīng)用磁共振R2*成像技術(shù)對兔鐵過載模型進行LIC測定，采用兩種不同的感興趣區(qū)(region of interest, ROI)設(shè)置方法得出相應(yīng)的R2*值，再與實驗室檢測結(jié)果進行比較，分析兩種ROI設(shè)置方法在反映LIC上的差異性。

1 材料和方法

1.1 動物模型及MR成像

選取成年健康新西蘭大白兔32只(體重1.9～2.6 kg，平均2.3 kg，雌雄不限，普通級，由蘇州大學動物實驗中心提供)。隨機將其分為4組：每組8只，其中實驗組(A、B、C組)每周經(jīng)耳緣靜脈注射鐵劑一次，注射劑量分別對應(yīng)為5、10、25 mg/kg，共4周。對照組(D組)不予任何處理。

所有兔于最后一次給藥后2周行MR檢查，采用GE Signa HDx 3.0T MR掃描儀，頭頸聯(lián)合八通道線圈。禁食12 h，取仰臥位，頭先進，將兔肝置于線圈中心，進行R2-StarMap數(shù)據(jù)采集。掃描參數(shù)為TR：43.20ms，TE：1.98～12.23 ms (TE 8個)，層厚：3.3 mm，間距：3.3 mm，F(xiàn)OV：260mm，矩陣：256×256。

1.2 數(shù)據(jù)分析

掃描數(shù)據(jù)傳輸至工作站，采用自帶的Functool軟件R2-STAR進行后處理，生成R2*圖。采用盲法由兩名經(jīng)R2*Map成像后處理技術(shù)培訓的放射醫(yī)師在上述功能圖上進行評價，選擇一幅圖像清晰無變形無偽影的層面進行評估，均采用全肝感興趣區(qū)和設(shè)置多個小的ROI求平均值兩種方法。前者為手工沿肝臟邊緣繪制，盡量包括所在層面上所有肝實質(zhì)；后者則設(shè)置5個ROI，大小為26～35體素，然后取其平均值。兩種方法均盡量避開大血管、膽管及化學位移偽影，測量同一層面的R2*值，其單位為赫茲(Hz)(圖1)。

1.3 臟器鐵含量檢測

取肝組織約0.2～0.5 g用去離子水沖洗干凈，濾紙吸干，烘干后稱重后用高氯酸與硝酸(1∶4)的混懸液消化至無色，采用Varian SpectrAA 220FS/220ZS原子吸收光譜儀進行組織鐵含量分析。單位為mgFe/g。采用雙盲法，由兩名經(jīng)R2*Map成像后處理技術(shù)培訓的放射科醫(yī)師分別對32只兔R2*Map進行數(shù)據(jù)測量。

1.4 統(tǒng)計學處理

2 結(jié)果

2.1 所測數(shù)據(jù)的正態(tài)性和一致性檢驗

各劑量組之間全肝ROI法-R2*值、小ROI平均值法-R2*值及LIC經(jīng)檢驗均符合正態(tài)分布。兩種ROI選取方法在不同觀察者之間均存在較好的一致性，兩者的ICC均達到0.99，但小ROI平均值法-R2*值的變化幅度較全肝ROI法-R2*值為大。

2.2 各組之間全肝ROI法-R2*值、小ROI平均值法-R2*值及LIC的比較結(jié)果(表1)

各組之間全肝ROI法-R2*值、小ROI平均值法-R2*值及LIC均方差不齊(P＜0.05)。

觀察者一所測得的全肝ROI法-R2*值B組和C三組之間無顯著性差異(P=0.198)，余各組之間均存在顯著差異(P＜0.05)；小ROI平均值法-R2*值D組和A之間無顯著性差異(P=0.273)、B組和C組無顯著性差異(P=0.216)，余各組之間均存在顯著差異(P＜0.01)。同樣，觀察者二所測得的全肝ROI法-R2*值B組和C組之間無顯著性差異(P=0.191)，余各組之間均存在顯著差異(P＜0.01)；小ROI平均值法-R2*值D組和A組之間無顯著性差異(P=0.311)、B組和C組無顯著性差異(P=0.199)，余各組之間均存在顯著差異(P＜0.01)。

對于兩位觀察者，除A組的小ROI平均值法-R2*值低于全肝ROI法-R2*值之外，其余三組的小ROI平均值法-R2*值均要高于全肝ROI法-R2*值。

2.3 兩種ROI所得R2*值與LIC相關(guān)性分析

兩位觀察者所得到的全肝ROI法-R2*值均符合指數(shù)曲線相關(guān)，R值分別為0.905和0.909。

兩位觀察者所得到的小ROI平均值法-R2*值亦較符合指數(shù)曲線相關(guān)，R值分別為0.894和0.891。

表1 各組之間全*肝ROI法-R2*值、小ROI平均值法-R2*值及實驗室LIC的比較Table 1 Comparison of R2 value between the whole liver and ROI positioning with different LIC

圖1 兔肝R2*合成圖及偽彩圖 1A：設(shè)置小ROI的合成圖；1B：與1A對應(yīng)的偽彩圖；1C：設(shè)置全肝ROI的合成圖；1D：與1C對應(yīng)的偽彩圖Fig.1 The synthetic R2* map and pseudo-color R2* map of rabbit liver.1A: synthetic R2* map with small ROI; 1B:pseudo-color R2* map from 1A; 1C: synthetic R2* map with whole liver ROI; 1D: pseudo-color R2* map from 1C.

圖2 兔肝病理 PB染色見散在藍染的鐵顆粒(10×)Fig 2 PB staining of rabbit liver showing scattered blue-stained iron particles(10×).

2.4 全肝ROI法-R2*值、小ROI平均值法-R2*值之間的比較

對觀察者一及觀察者二所得的兩組數(shù)據(jù)進行配對設(shè)計兩樣本均數(shù)比較的t檢驗，得出t值分別為-2.237和-2.092，P值均小于0.05，認為全肝ROI法-R2*值、小ROI平均值法-R2*值之間的差異有統(tǒng)計學意義，總體上全肝ROI法所測得的R2*值較小ROI平均值法所測者偏低。

3 討論

磁共振很早之前即被嘗試用于評價地中海貧血患者的鐵過載，且隨著磁共振設(shè)備和成像技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的成像序列被用于定量評價肝臟或心臟的鐵含量。其中，組織橫向馳豫率R2*能夠較好地反映肝臟的鐵含量。R2*(=1/T2*)定量評估最初由Anderson等應(yīng)用于測量心肌含鐵量，發(fā)現(xiàn)在一定范圍內(nèi)T2*值與LIC密切相關(guān)[1]。

以往人們應(yīng)用MRI成像評價LIC大多采用小的感興趣區(qū)[2-5]，這種方法能夠很好的反映LIC，但仍然存在一些潛在的缺陷。一方面，設(shè)置的ROI易受到測試者的主觀因素影響；另一方面，由于鐵在肝臟分布往往不均勻，從而使得小的ROI法和活檢容易出現(xiàn)取樣誤差[6]。而全肝ROI法能較準確的反映出LIC[7-9]。然而，迄今為止，尚無對ROI的大小、位置等進行設(shè)置的系統(tǒng)性分析和具體實施原則。本研究分別采用全肝ROI和多個小的ROI求平均值兩種方法，并將兩者所得數(shù)值分別與實驗室所得的鐵含量進行比較分析。

本組研究結(jié)果表明，將全肝設(shè)置為ROI及設(shè)置多個小ROI兩種方法得出的R2*值具有明顯差異，后者得出的值總體上較前者稍偏大。另一方面，雖然不同操作者在運用同一種ROI設(shè)置法所測結(jié)果并無差異，但采用小ROI方法者操作人員之間的組內(nèi)變化幅度更大。這可能是由于鐵質(zhì)在肝內(nèi)分布不均勻，造成設(shè)置的小ROI所取得的值大小不一，因而此法所測數(shù)據(jù)變異大。另一方面，將全肝作為ROI，不可避免地將部分肉眼無法分辨的膽管、血管包括在內(nèi)，這可以解釋這種方法所測數(shù)據(jù)相對偏小。

但是，實驗過程中發(fā)現(xiàn)A組全肝ROI法測得的R2*值高于小ROI平均值法得出的R2*值，而其余三組全肝ROI法測得的R2*值均低于小ROI平均值法得出的R2*值，這可能是與鐵質(zhì)沉積在肝內(nèi)的分布有關(guān)，鐵過載程度較輕時，鐵質(zhì)主要分布于匯管區(qū)，小葉實質(zhì)內(nèi)鐵質(zhì)分布較少，此時的測量值受ROI設(shè)置的影響更加明顯；而鐵過載達中、重度時，鐵質(zhì)彌漫分布于匯管區(qū)至小葉實質(zhì)內(nèi)，受ROI影響的程度較輕。

本組研究存在一定的局限性：樣本量相對偏小。ROI設(shè)置過程中雖然力圖做到避免測量人員的主觀因素的影響，但難免造成測量誤差。R2*值可較好的反映肝臟鐵含量，選擇合適的ROI設(shè)置方法可一定程度上避免測量誤差，使得所得數(shù)據(jù)更精確，我們建議選擇整體ROI設(shè)置的方法，以期取得更好的測量結(jié)果。

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