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(píng)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(chǎng)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(shí)用于評(píng)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(duì)肝纖維化大鼠脂肪、鐵病理分期的診斷價(jià)值,現(xiàn)報(bào)道如下。
36只2~3月齡超級(jí)清潔級(jí)SD雄性大鼠,由西南醫(yī)科大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供,體重(202.0±3.2)g。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生產(chǎn)許可證[SCXK(川)2013-17]、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物使用許可證[SCXK(川)2013-181],本研究經(jīng)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。
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(jìn)行脂肪、鐵質(zhì)病理分級(jí)。(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(kuò)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(jí)標(biāo)準(zhǔn)參照肝臟蘇木素-伊紅(HE)染色脂肪病理分級(jí)[5],0級(jí):<5%肝細(xì)胞受累;1級(jí):5%~<34%肝細(xì)胞受累;2級(jí):34%~<66%肝細(xì)胞受累;3級(jí):≥66%肝細(xì)胞受累。(3)肝臟鐵質(zhì)病理分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)參照肝臟鐵質(zhì)普魯士藍(lán)染色病理分級(jí)[6],0級(jí):無鐵顆粒;1級(jí):在極少數(shù)肝細(xì)胞中可見鐵顆粒;2級(jí):在5%~10%肝細(xì)胞中可見鐵顆粒;3級(jí):40%肝細(xì)胞可見鐵顆粒;4級(jí):在大多數(shù)肝細(xì)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(jìn)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(zhǎng)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(jìn)行肝纖維化分期、肝臟脂肪及鐵質(zhì)病理分級(jí)。
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(hào)強(qiáng)度:與同相位比較,將反相位圖像分為稍低、等、稍高信號(hào)。相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度值的測(cè)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(cè)量肝臟同、反相位序列信號(hào)強(qiáng)度值,同一層面圖像放置3個(gè)不同ROI,取均值為最后測(cè)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(yàn)的醫(yī)師按照一致的觀察項(xiàng)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(dú)測(cè)量1次,取2位醫(yī)師測(cè)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(duì)信號(hào)強(qiáng)度值(relative signal intensity values,RSI)計(jì)算如下:FI=(liverSIIP-liverSIOP)/liverSIIP×100%,RSI=(liverSIOP-liverSIIP)/liverSIOP×100%。
采用SPSS22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,計(jì)數(shù)資料以頻數(shù)或百分率表示,計(jì)量資料以M(Q1,Q3)表示,兩組間比較采用非參數(shù)Mann-Whitney檢驗(yàn),多組間比較采用非參數(shù)多獨(dú)立樣本Kruskal-WallisH秩和檢驗(yàn)。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(jì)算曲線下面積(AUC),確定診斷效果并計(jì)算靈敏度、特異度、陽性預(yù)測(cè)值和陰性預(yù)測(cè)值,以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
大鼠肝纖維化分期、脂肪及鐵質(zhì)病理分級(jí)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(jí)(n=36)
續(xù)表1 大鼠肝纖維化分期、脂肪及鐵質(zhì)病理分級(jí)(n=36)
與同相位圖像比較,反相位圖像中8只呈低信號(hào)(22%),10只呈稍低信號(hào)(28%),18只呈等信號(hào)(50%),見圖2~4。
肝臟脂肪病理分級(jí)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(cè)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(lán)染,顯示為纖維化;黑色箭頭:肝細(xì)胞脂肪變性,顯示為圓形邊界清楚的空泡,位于細(xì)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(hào)。
表2 肝臟脂肪病理分級(jí)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(hào)。
肝臟鐵質(zhì)病理分級(jí)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(jí)與RSI差異性分析
續(xù)表3 肝臟鐵質(zhì)病理分級(jí)與RSI差異性分析
FI鑒別脂肪沉積的存在、評(píng)估重度脂肪沉積效果較好,RSI適用于評(píng)估大于或等于3級(jí)鐵質(zhì)病理分級(jí),見表4。
表4 FI及RSI對(duì)不同肝臟脂肪及鐵質(zhì)病理分級(jí)的診斷效能
采用非參數(shù)多獨(dú)立樣本Kruskal-WallisH秩和檢驗(yàn)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(jì)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(hào)相等。
急性、慢性肝臟疾病損傷肝細(xì)胞引起炎性反應(yīng),肝星狀細(xì)胞的增殖活化,膠原、結(jié)構(gòu)性糖蛋白等沉積于細(xì)胞外基質(zhì),從而導(dǎo)致肝纖維化、肝硬化,甚至發(fā)生肝細(xì)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(xì)胞分泌脂連素、瘦素等多種脂質(zhì)因子,影響肝細(xì)胞的代謝。鐵質(zhì)沉積使Kupffer細(xì)胞壞死和肝星狀細(xì)胞大量活化,促進(jìn)肝纖維化的進(jìn)展[7]。研究證實(shí),肝脂肪變性、鐵質(zhì)沉積與纖維化進(jìn)展存在較高的風(fēng)險(xiǎn)相關(guān),肝細(xì)胞脂肪變性及鐵質(zhì)沉積的嚴(yán)重程度,可以評(píng)估肝臟疾病的預(yù)后[8-10]。生化或血清學(xué)檢測(cè)不能對(duì)脂肪、鐵進(jìn)行定量評(píng)估,目前穿刺活檢是評(píng)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)?;颊叩暮Y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(dòng)態(tài)評(píng)估[11]。
臨床上廣泛應(yīng)用常規(guī)超聲進(jìn)行脂肪肝、鐵質(zhì)的定性診斷,但對(duì)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(shí)彈性成像脂肪衰減參數(shù)可以對(duì)肝纖維化患者脂肪含量進(jìn)行分級(jí),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(jiǎn)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(píng)估45例健康患者脂肪分?jǐn)?shù)與鐵含量,并證實(shí)脂肪分?jǐn)?shù)和肝鐵含量存在明顯相關(guān)性。LEE等[16]研究發(fā)現(xiàn),因?yàn)楦舞F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(duì)109例慢性肝臟疾病患者進(jìn)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(dòng)度及纖維化程度影響。本研究結(jié)果證實(shí):Dixon IP/OP序列FI和RSI對(duì)診斷脂肪、鐵質(zhì)病理分級(jí)具有一定的相關(guān)性,可以作為評(píng)估肝纖維化大鼠脂肪、鐵質(zhì)的無創(chuàng)方法,F(xiàn)I及RSI評(píng)估脂肪、鐵質(zhì)病理分級(jí)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(píng)估大于或等于3級(jí)鐵質(zhì)沉積;同時(shí),對(duì)各纖維化分期大鼠肝臟同反相位序列圖像的視覺評(píng)估發(fā)現(xiàn),18只大鼠肝臟同、反相位圖像相信號(hào)強(qiáng)度相似(50%),18只顯示信號(hào)強(qiáng)度差異??赡茉蚴牵荻然夭ㄐ蛄兄?,TE時(shí)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(hào)強(qiáng)度表現(xiàn)為水和脂肪的信號(hào)強(qiáng)度之和,反相位表現(xiàn)為水和脂肪的信號(hào)強(qiáng)度之差,梯度雙回波序列同反相位成像,未剔除主磁場(chǎng)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(hào)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(xì)胞的水腫、脂肪變性,使肝臟TE時(shí)間縮短,反相位圖像較同相位呈低及稍低信號(hào),可以鑒別脂肪沉積的存在、評(píng)估重度脂肪沉積。隨著纖維化進(jìn)展,肝臟細(xì)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(xì)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(shí)間較多,因此,同時(shí)存在鐵質(zhì)沉積和脂肪變性的纖維化大鼠,肝臟的信號(hào)強(qiáng)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(hào)增高,然而此次實(shí)驗(yàn)中,尚未發(fā)現(xiàn)肝臟反相位相對(duì)高信號(hào),可能原因是樣本量較少或視覺分析不能評(píng)估輕微的信號(hào)變化。
本研究未得出FI、RSI對(duì)脂肪及鐵質(zhì)病理分級(jí)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(jí)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(duì)肝臟脂肪、鐵質(zhì)進(jìn)行更準(zhǔn)確的定量檢測(cè),進(jìn)一步反映Dixon IP/OP序列對(duì)肝纖維化大鼠的脂肪診斷效能,后續(xù)可開展。