MRE肝臟動(dòng)態(tài)硬度變化的離體模型建立

路 欣 馬喜娟 呂璐璐 徐 鵬 饒圣祥 曾蒙蘇 楊 春

磁共振彈性成像（magnetic resonance elastography， MRE）是一種基于MRI的非侵入性技術(shù)，通過(guò)研究剪切波在組織中的傳播來(lái)定量評(píng)估軟組織的力學(xué)特性[1]。MRE在評(píng)估肝纖維化方面的應(yīng)用，目前已比較成熟，Yin等[2]研究發(fā)現(xiàn)隨著纖維化等級(jí)的增加，肝臟硬度也逐漸增加，同時(shí)也證明MRE可以區(qū)別中、高度纖維化和輕度纖維化。石喻等[3]研究發(fā)現(xiàn)肝硬度值與纖維化分級(jí)有很強(qiáng)的相關(guān)性(r=0.96)，明顯優(yōu)于文獻(xiàn)報(bào)道的擴(kuò)散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging. DWI）與纖維化分級(jí)的相關(guān)性 (r=0.71)。最新的研究也證實(shí)[4-6]，相對(duì)于DWI、釓塞酸二鈉T1 mapping成像等MRI評(píng)價(jià)手段，MRE在評(píng)價(jià)肝硬化、肝纖維化方面準(zhǔn)確性更高。

但是，MRE作為目前最準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)肝硬化程度的無(wú)創(chuàng)性方法，仍存在一個(gè)盲點(diǎn)[4，7]，即不能區(qū)分靜態(tài)及動(dòng)態(tài)組份所導(dǎo)致的肝臟硬度增加（肝臟硬度由兩個(gè)部分組成：①靜態(tài)組份，肝臟本身的硬度，即肝硬化的程度；②動(dòng)態(tài)組份，肝細(xì)胞外自由水的血流動(dòng)力學(xué)影響，即門脈高壓的程度），這就使得利用MRE不能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)心功能不全或布-加綜合征等引起門靜脈高壓狀態(tài)患者的肝硬化程度。

本文將利用離體豬肝，建立模擬肝臟動(dòng)態(tài)硬度變化的模型，用于后續(xù)MRE區(qū)分肝臟硬度動(dòng)、靜態(tài)組份的研究。

方 法

1.離體豬肝的制備

處死3～5個(gè)月的雌性家養(yǎng)健康豬（約60kg）3只（liver 1，liver 2，liver 3）。在處死前，注入10ml（10，000u/ml）肝素鈉。取出豬肝，分離門靜脈主干，使用導(dǎo)管插入門靜脈。通過(guò)輸液管將導(dǎo)管與鹽水袋連接，并將鹽水袋置于輸液架上。每只肝臟沖洗2000ml生理鹽水。當(dāng)肝臟沖洗時(shí)，我們可以看到生理鹽水從第二肝門流出（肝靜脈流出道）。

MRE檢查：沖洗完成后，將豬肝置于容器內(nèi)，并通過(guò)輸液管將導(dǎo)管與鹽水袋連接。將鹽水袋放置在可調(diào)節(jié)高度的非金屬輸液架上。通過(guò)將輸液架調(diào)節(jié)至不同高度（0cm，20cm，40cm，80cm，40cm，20cm，0cm）來(lái)改變門靜脈壓力，其在每次MRE數(shù)據(jù)采集之前約8分鐘調(diào)節(jié)至需要的高度，以達(dá)到門靜脈壓力穩(wěn)態(tài)（第二肝門未結(jié)扎組）。

完成第一次MRE檢查后，取出豬肝結(jié)扎第二肝門即肝靜脈流出道，重復(fù)不同靜水壓下的離體肝臟MRE檢查（第二肝門結(jié)扎組）（圖1）。

2.MRE數(shù)據(jù)采集參數(shù)

所有實(shí)驗(yàn)均在1.5T全身MRI掃描儀（Sigma，GE Healthcare，Milwaukee，WI，USA） 中 使 用四通道體線圈進(jìn)行。豬肝上方放置連接驅(qū)動(dòng)器（60 Hz的聲壓驅(qū)動(dòng)）的振動(dòng)膜（圖2）。采集 參數(shù)包括： FOV=44.8cm，橫斷位成像，層厚=3.5mm，矩陣=72×72，重建矩陣 =128×128，層數(shù)=32，TR/TE=1067/36.6ms， 加 速 因 子 =1， 帶 寬=250.00kHz，掃描時(shí)間=1.5分鐘。使用后處理軟件（mrelab，2014年版，Mayo Clinic）計(jì)算出MRE模量圖后，于每個(gè)層面內(nèi)手動(dòng)勾畫ROI（排除大血管），計(jì)算肝臟的硬度平均值（圖3）。

3.統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

使用EXCEL 2007軟件制作肝臟硬度隨壓力變化的趨勢(shì)圖。

結(jié) 果

隨著門靜脈靜水壓的先升高，后下降（生理鹽水袋的高度0cm，20cm，40cm，80cm，40cm，20cm，0cm），離體豬肝模型MRE模量圖測(cè)量的肝臟的平均硬度也先升高，后下降。其中，第二肝門結(jié)扎（肝靜脈流出道）組較第二肝門開放組變化更明顯（表1，圖4，圖5）。

表1 三個(gè)離體豬肝（liver1，liver2，liver3）硬度隨靜水壓不同的變化過(guò)程

圖1 離體模型制作及連接鹽水袋示意圖。

圖2 離體模型振動(dòng)器放置示意圖。

圖3 勾畫ROI示意圖，如圖所示手動(dòng)勾畫ROI時(shí)避開大血管，盡量包括整個(gè)離體肝臟，取肝臟硬度平均值。

圖4 離體豬肝（A：liver1；B：liver2；C：liver3）硬度隨靜水壓不同的變化過(guò)程（liver open：第二肝門未結(jié)扎組；liver tied：第二肝門結(jié)扎組）

圖5 離體豬肝硬度隨靜水壓不同的變化過(guò)程MRE模量圖。

討 論

Wallihan等[8]及Serai等[9]分別報(bào)道，行Fontan手術(shù)治療的先天性心臟病的患者，肝臟MRE檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)其肝臟硬度出現(xiàn)異常，且手術(shù)時(shí)間越早的患者其肝臟硬度越大，但是，目前尚不清楚患者肝臟硬度的增加是由于纖維化（靜態(tài)組份）引起的，還是由于靜脈充血（動(dòng)態(tài)組份）所導(dǎo)致。此外，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也表明[7]MRE測(cè)量的肝臟硬度具有動(dòng)態(tài)組份，即肝臟的硬度隨著門靜脈壓力的增加而顯著增加。理論上，產(chǎn)生這種效應(yīng)的原因是，血管內(nèi)壓力的增加會(huì)產(chǎn)生體積應(yīng)變，由于組織的彈性非線性而導(dǎo)致硬度的增加。

MRE測(cè)量的是肝臟的硬度，這個(gè)硬度包含動(dòng)態(tài)組份（門靜脈高壓引起的肝臟硬度增加）及靜態(tài)組份（肝硬化程度）。目前，MRE尚不能有效地區(qū)分這兩種改變肝臟硬度的動(dòng)、靜態(tài)組份。這直接導(dǎo)致其在評(píng)價(jià)具有門靜脈高壓（如先天性心臟病，布加綜合征等）患者的肝硬化程度上存在盲區(qū)。

目前，使用多頻率及多參數(shù)的MRE區(qū)分肝臟硬度動(dòng)、靜態(tài)組份的研究已成為MRE的研究熱點(diǎn)[10]。為了更好地研究MRE精準(zhǔn)測(cè)量肝臟硬度的動(dòng)態(tài)組份，我們?cè)O(shè)計(jì)了這個(gè)離體動(dòng)物模型，用于下一步的研究。

該離體模型利用連接門靜脈的鹽水袋不同高度模擬了不同的門靜脈壓力，利用結(jié)扎肝靜脈流出道，模擬了心功能不全或布-加綜合征等疾病的肝靜脈流出道受阻狀態(tài)（第二肝門結(jié)扎組）。使用MRE檢查時(shí)，該離體模型的硬度隨著鹽水袋的高度不同，先升高，后下降，完全模擬了肝臟硬度動(dòng)態(tài)組份增加及下降的過(guò)程。為了進(jìn)一步驗(yàn)證該模型，我們?cè)O(shè)計(jì)了第二肝門未結(jié)扎組，即肝靜脈流出道開放組。在進(jìn)行MRE檢查時(shí)，第二肝門未結(jié)扎組的肝臟硬度同樣隨著鹽水袋的高度不同，先升高，后下降，但是其變化的程度明顯小于第二肝門結(jié)扎組。我們認(rèn)為，這可能與該離體模型存在血栓形成及竇性阻塞有關(guān)。①血栓形成：雖然我們?cè)谔幩狼皠?dòng)脈注射了10ml（10，000U/ml）肝素鈉，處死后肝臟也做了2000 ml生理鹽水沖洗，但是離體肝臟內(nèi)或多或少會(huì)存在血栓的形成，導(dǎo)致離體肝臟內(nèi)存在一定的阻力（這種阻力可能位于竇前，也可能位于竇后，或同時(shí)存在）；② 竇性阻塞：由于該模型為離體模型，離體模型肝竇的毛細(xì)血管交換功能已不存在，必然導(dǎo)致肝內(nèi)竇性阻塞的產(chǎn)生。也就是說(shuō)即使不結(jié)扎肝靜脈流出道，該離體模型內(nèi)部亦存在一定的阻力，這種阻力導(dǎo)致第二肝門未結(jié)扎組同樣出現(xiàn)肝臟硬度隨著鹽水袋的高度不同而變化的結(jié)果，但是當(dāng)我們結(jié)扎第二肝門（肝靜脈流出道）時(shí)，這種相對(duì)更大的阻力，使得MRE測(cè)量到的肝臟硬度變化的幅度明顯增加。

綜上所述，本研究成功建立了模擬肝臟動(dòng)態(tài)硬度變化的離體豬肝模型，為后續(xù)MRE精確診斷肝臟硬度增加的動(dòng)態(tài)組份提供離體模型支持。