MR灌注加權成像評價兔肝纖維化分期的實驗研究

韓秉艷，王 皓，王云玲，王祿偉，王 紅，賈文霄

（新疆醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院影像中心，新疆 烏魯木齊 830028）

MR灌注加權成像評價兔肝纖維化分期的實驗研究

韓秉艷，王 皓，王云玲，王祿偉，王 紅，賈文霄

（新疆醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院影像中心，新疆 烏魯木齊 830028）

目的：應用MR灌注成像（PWI）評價兔肝纖維化分期的診斷價值。方法：在造模12周后對實驗組（n=40）、對照組（n=10）分別進行MR灌注掃描，并對所得到峰值時間（TP），信號上升最大斜率、信號下降最大斜率與病理分期做對照，采用單因素方差分析（One-Way Anova），組間兩兩比較采用最小顯著差法（LSD）。對不同時期的肝纖維化分期的診斷效能進行ROC曲線分析。結果：肝實質峰值時間隨著肝纖維化程度的增加逐漸上升，而隨著肝纖維化程度的增加信號上升最大斜率和信號下降最大斜率呈下降趨勢，對于峰值時間，S0、S1、S2期與S3、S4期有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），最大上升斜率兩兩比較后發(fā)現(xiàn)，S0、S2期與S3、S4期差異有統(tǒng)計學意義 （P＜0.05）。最大下降斜率兩兩比較后顯示，S0、S1、S2期與S3、S4期差異有統(tǒng)計學意義 （P＜0.05）。合并纖維化分期進行比較（S0與≥S1，≤S1與≥S2，≤S2與≥S3，≤S3與S4）差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。結論：結合峰值時間和信號上升最大斜率能夠反映肝纖維化各期灌注變化，對S2期以上的肝纖維化的診斷效能最佳。

肝硬化；動物，實驗；兔；磁共振成像

肝纖維化是慢性肝損傷后的一種組織修復反應，若無有效治療將演變?yōu)楦斡不透伟┎殡S慢性損傷長期存在，細胞外基質蛋白在肝纖維化發(fā)生過程中起關鍵作用，并且這是各種不同類型慢性肝疾病的共同特征[1]。因此早期診斷肝纖維化并治療是至關重要的，以避免其發(fā)展為肝硬化。目前，普遍認為肝穿刺活組織檢查為診斷肝纖維化程度的 “金標準”[2]，但該項檢查是創(chuàng)傷性檢查，不為多數(shù)患者接受，而且患者動態(tài)觀察和隨訪不方便[3-4]。所以，尋找一種無創(chuàng)的判斷肝纖維化程度的檢查方法是非常有必要的。由于肝纖維化嚴重程度可以導致肝實質和血管結構發(fā)生改變，從而可引起血流灌注和血液動力學改變，而MR灌注成像（PWI）可以檢測到組織或病變血流灌注的變化，能發(fā)現(xiàn)局部微循環(huán)狀態(tài)及血流動力學變化[5]。

1 資料與方法

1.1 實驗動物

成年健康新西蘭大白兔50只，平均體質量約（3.4±1.5）kg，按照隨機數(shù)字表法分成實驗組40只，對照組10只經(jīng)籠養(yǎng)2周后，實驗組及對照組按0.1 mL/kg腹腔分別注射四氯化碳油溶液 （濃度為10%）和生理鹽水，分別為1周2次，共計注射12周后進行PWI掃描。

1.2 實驗動物的納入標準與剔除標準

納入標準：適應性飼養(yǎng)2周后動物一般狀態(tài)良好的。剔除標準：造模過程中發(fā)生死亡或造模過程中因各種因素造成并發(fā)癥或體質量不達標的。

1.3 儀器及掃描方法

1.3.1 儀器

飛利浦公司1.5T超導型磁共振成像系統(tǒng)（Philips Achieva nova dual）。掃描線圈為8通道頭頸聯(lián)合線圈。

1.3.2 掃描方法及圖像后處理

將兔麻醉后取俯臥位固定在掃描床上，使肝臟位于線圈中心，固定連接高壓注射器。常規(guī)序列掃描完成后進行PWI灌注成像掃描，對比劑采用Gd-DTPA，劑量0.2 mL/kg，由兔耳緣靜脈團注對比劑，采用THRIVE（T1-TFE）3D序列掃描。掃描參數(shù)：激勵次數(shù) 1 次，TR=3.8 ms，TE=1.8 ms，flip angle 10°，采集次數(shù)1次，矩陣128×128，層厚4.3 mm，層間隔-2.1 mm，全肝掃描層數(shù)23層，共30個時相，掃描時間125 s。選用全部PWI灌注圖像，選擇肝實質作為感興趣區(qū)（ROI），肝實質 ROI面積＞60 mm2，避開肝實質內大血管影、膽囊及偽影。自動繪制信號強度-時間（TIC）曲線，觀察并記錄如下指標：TIC、峰值時間（TP）、信號上升最大斜率、信號下降最大斜率。

1.4 病理檢查

完成MRI檢查，4 h內處死動物，在體外解剖肝臟，選擇與ROI層面類似斷面，分別做蘇木精-伊紅（HE）及Masson三色染色，觀察肝竇壁、匯管區(qū)、中央靜脈處膠原纖維增生及肝臟炎癥程度情況。肝纖維化的病理分期參照以下標準[2-3]：S0期：無肝纖維化；S1期：匯管區(qū)纖維化擴大；S2期：匯管區(qū)周圍纖維化，纖維間隔形成；S3期：纖維間隔伴小葉結構紊亂，無肝硬化；S4期即早期肝硬化。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用統(tǒng)計軟件包SPSS 17.0對上述參數(shù)進行統(tǒng)計學處理。對不同程度肝纖維化組間的PWI參數(shù)值差異的比較運用單因素方差分析 （One-Way Anova），組間兩兩比較采用最小顯著差法（LSD），對不同時期的肝纖維化分期的診斷效能進行ROC曲線分析。

2 結果

對照組10只PWI時間信號曲線顯示，肝實質灌注曲線穩(wěn)定，未見較大的波動（圖1），而肝纖維化組時間信號曲線不穩(wěn)定，波動較大（圖2）。模型組40只觀察可以發(fā)現(xiàn)隨著肝纖維化程度的加重，最大上升斜率和最大下降斜率則逐漸減低，TP逐漸增加，至S4期不再增加，而較S3期略降低。對以上指標統(tǒng)計分析后發(fā)現(xiàn)，對于TP，S0、S1、S2期兩兩比較無統(tǒng)計學差異，S3、S4 期比較無統(tǒng)計學差異 （P＞0.05），S0、S1、S2 期與 S3、S4 期比較有統(tǒng)計學意義 （P＜0.05）。對于最大上升斜率比較后發(fā)現(xiàn)，S0期與S1期和S3期與S4期比較差異無統(tǒng)計學意義 （P＞0.05），S0、S2 期與 S3、S4 期差異有統(tǒng)計學意義 （P＜0.05）。對于最大下降斜率比較后發(fā)現(xiàn)，S0、S1、S2期兩兩比較無統(tǒng)計學差異，S3、S4期比較亦無統(tǒng)計學差異（P＞0.05），S0、S1、S2 期與 S3、S4 期差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），見表1。合并纖維化分期進行比較（S0與≥S1，≤S1 與≥S2，≤S2 與≥S3，≤S3 與 S4）差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），見表2。ROC 曲線顯示，TP預測S3期及以上肝纖維化時曲線下面積 （AUC）最大，AUC=0.909，其靈敏度及特異度分別為0.90、0.81（圖3）。信號上升最大斜率預測S2期及以上肝纖維化時AUC最大，AUC=0.939，其靈敏及特異度分別為0.82、0.93（圖4）。信號下降最大斜率預測S2期及以上肝纖維化時AUC最大，AUC=0.921，其靈敏度及特異度分別為 0.91、0.87（圖5）。

表1 肝實質灌注參數(shù)

3 討論

PWI通過靜脈內快速團注順磁性對比劑縮短組織的T1、T2時間，通過TIC改變來評價組織血流的灌注情況[4]。3D擾相梯度回波技術不僅具有較高的信噪比，而且通過施加敏感編碼（SENSE）技術提高了時間和空間分辨率。肝纖維化與肝竇毛細血管關系密切，正常肝竇是不連續(xù)毛細血管，它有利于肝細胞和血液之間的物質交換，而隨著肝纖維化發(fā)展，肝竇內皮窗孔減少至消失，最終是肝竇毛細血管化[6]，而肝竇毛細血管化將會導致肝臟血流灌注和血液動力學發(fā)生變化。文獻認為肝纖維化、肝硬化發(fā)生發(fā)展過程與血供改變和肝竇毛細血管化有較為明顯的一致性[7]，本研究結果發(fā)現(xiàn)正常兔肝實質的TIC曲線相對穩(wěn)定，符合正常肝臟血流分布，動脈期緩慢上升，門脈期快速上升至峰值，下降的時候相對緩慢，這些特點與文獻報道CT灌注曲線形態(tài)相似[8-9]。從本研究中發(fā)現(xiàn)隨著肝纖維化的進展，肝實質的TP逐漸延長，差異有顯著統(tǒng)計學意義。兩兩比較后顯示S0、S1、S2期與S3、S4期的TP有顯著性差異，分析原因是由于S3期、S4期肝纖維化程度較重使肝竇內皮毛細血管化和沉積在竇周間隙以及血管外間隙的膠原阻礙了造影劑的擴散，影響血液-肝細胞的物質交換，致使血流阻力增加，從而導致肝臟灌注速率減低，所以灌注表現(xiàn)TP延長。孟令平等[11]通過大鼠實驗發(fā)現(xiàn)，肝纖維化過程中，肝血流灌注以入肝血流改變最為重要,隨肝纖維化分期逐漸增加而入肝血流緩慢，灌注速率減低，表現(xiàn)TP延長。肝實質的最大上升斜率、最大下降斜率反映肝實質的門脈灌注，它們隨肝纖維化的程度逐漸遞減。S0、S1、S2期之間肝實質灌注信號上升最大斜率、信號下降最大斜率呈下降趨勢，比較后無統(tǒng)計學差異，可能是此階段由于肝纖維化的程度較輕，門脈血流阻力相對增加較小，肝動脈通過自身的調節(jié)使肝臟的總灌注保持在一定水平。肝纖維化發(fā)展到S3、S4期，肝實質灌注量下降尤為明顯，此時肝實質信號上升最大斜率、信號下降最大斜率與S0～S2期比較有統(tǒng)計學差異，反映肝纖維化后期肝小葉結構破壞及早期肝硬化假小葉形成，使的肝臟微循環(huán)阻力增高，無法通過肝臟的自身調節(jié)增加肝動脈灌注來維持肝臟的總灌注，從而導致肝實質灌注下降。本研究結果與劉鑫等[10]在肝纖維化灌注加權成像表現(xiàn)結果相符。本研究以肝臟組織病理學診斷為金標準，采用ROC曲線對MR灌注成像指標在肝纖維化中的診斷效能進行評價，本研究中發(fā)現(xiàn)TP對S3期以上肝纖維化的診斷效能最佳，信號上升最大斜率、信號下降最大斜率則對S2期以上肝纖維化診斷效能最佳，這兩個指標可以作為S2期以上肝纖維化的評價指標，但對其分期仍無法做到直接閾值定量診斷。研究者[12]認為通過磁共振灌注成像觀察肝臟血流的變化能為發(fā)現(xiàn)肝纖維化提供新的依據(jù)，將會給臨床評價肝纖維化尋找到一種簡便、無創(chuàng)的功能成像方法，本研究不足之處不能提供肝動脈灌注量、門脈灌注量及肝總灌注量等指標，以一絕對閾值診斷肝纖維化尚有困難，另外對S1期肝纖維化的診斷還是缺乏足夠的量化指標，將在今后的研究中進一步探索。

表2 肝纖維化合并分期TP、最大上升斜率、最大下降斜率值比較

圖1 肝組織（S0期）病理及灌注曲線。圖2 肝纖維化（S4期）病理及灌注曲線。圖1a，2a為HE染色，圖1b，2b為Masson染色，圖1c，2c為肝臟灌注曲線。Figure 1. Liver tissue(stage S0)pathology and perfusion curve. Figure 2. Liver fibrosis(stage S4)pathology and perfusion curve.Figure 1a,2a：HE staining.Figure 1b,2b：Masson staining.Figure 1c,2c：Liver perfusion curve.

圖3 a ROC曲線。TP診斷≥S3期。Figure 3a. ROC curve.TP diagnosis of≥S3 stage.

圖3 b ROC曲線。信號上升最大斜率診斷≥S2期。Figure 3b. ROC curve.Wash-in rate diagnosis of≥S2 stage.

圖3 c ROC曲線。信號下降最大斜率診斷≥S2期。Figure 3c. ROC curve.Wash-out rate diagnosis of≥S2 stage.

本研究通過對兔肝纖維化不同分期肝臟MR灌注的研究為今后臨床診斷肝纖維化的分期提供了影像支持，隨著MR功能成像的不斷發(fā)展，磁共振功能成像將會在今后肝纖維化的診斷方面發(fā)揮更大的作用。

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The values of MR perfusion weighted imaging in evaluating rabbit liver fibrosis

HAN Bing-yan,WANG Hao,WANG Yun-ling,WANG Lu-wei,WANG Hong,JIA Wen-xiao
(Department of Radiology,the Second Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University,Urumqi 830028,China)

Objective:To evaluate the diagnostic value of MR perfusion weighted imaging(PWI)for liver fibrosis in rabbit model.Methods:MR PWI was performed in the experimental group(n=40)and the control group(n=10).Time to peak(TP),wash-in rate and wash-out rate were compared with histological results by using one-way ANOVA Least significant difference(LSD)was used between two groups.The diagnostic efficiency of staging liver fibrosis was done by using ROC curve analysis.Results:With the deterioration of liver fibrosis,time to peak(TP)of liver parenchyma increased gradually,however,the washin rate and wash-out rate decreased.For TP,there was signifcant difference among stage S0～S2,S3 and S4(P＜0.05).For wash-in rate,there was signifcant difference among stage S0 and S2,S3 and S4(P＜0.05).Concerning wash-out rate,S3 and S4 stage can be distinguished from S0～S2 stage(P＜0.05).After merging fibrosis stages,there was signifcant difference among stage S0 and≥S1,≤S1 and≥S2,≤S2 and≥S3,≤S3 and S4(P＜0.05).Conclusion:Combining the TP and the signal rise maximum slope rate can reflect perfusion changes of liver fibrosis in different periods with highest diagnostic efficiency in stages over S2.

Liver cirrhosis;Animals,laboratory;Rabbits;Magnetic resonance imaging

R657.31；R445.2

A

1008-1062（2017）07-0484-04

2016-10-10；

2017-02-13

韓秉艷（1978-），女，新疆人，主治醫(yī)師。E-mail：182429293@qq.com

王云玲，新疆醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院影像中心，830028。E-mail：1079806994@qq.com

新疆醫(yī)科大學科研創(chuàng)新基金（XJC201341）。