乙型肝炎病毒所致慢性肝病病人肝臟鐵沉積和脂肪變性的MRI 定量研究

郭雅雯 王曉楠 曹宇 王瑞航 姚升娟 孫彤彤 倪紅艷

乙型肝炎病毒（hepatitis B virus，HBV）感染是我國慢性肝炎最常見病因，病毒復(fù)制破壞肝功能加速病情進(jìn)展，嚴(yán)重者可能出現(xiàn)終末期肝病而危及生命。鐵代謝異?？烧T發(fā)肝臟鐵過載，導(dǎo)致氧化損傷和細(xì)胞死亡[1]；脂肪變性會進(jìn)一步加重肝損害，影響抗病毒治療效果，甚至癌灶內(nèi)脂肪含量與預(yù)后呈負(fù)相關(guān)[2-3]。因此，及時(shí)評估鐵和脂肪水平對臨床去鐵治療、糾正脂肪變性至關(guān)重要。MRI 多回波Dixon 序列是一種無創(chuàng)性評估脂肪含量和鐵含量的檢測技術(shù)，利用多峰模型實(shí)現(xiàn)水脂分離，可提高鐵定量和脂肪定量的準(zhǔn)確性，測量的脂肪含量和鐵含量與肝臟穿刺結(jié)果具有高度一致性[4]。近年來，多回波Dixon 序列測得的R2*值常用于評估地中海貧血等病人的肝臟、心臟等臟器的鐵沉積程度，質(zhì)子密度脂肪分?jǐn)?shù)（proton density fat fraction,PDFF）則多用于對2 型糖尿病、非酒精性脂肪肝等病人進(jìn)行肝臟的脂肪含量研究，但尚缺乏對HBV 所致慢性肝病病人鐵過載和脂肪變性的定量評估，而且鐵代謝與肝臟脂肪變性對其肝功能的影響也少有報(bào)道。因此，本研究旨在基于多回波Dixon 序列定量評估HBV相關(guān)慢性肝病病人肝鐵和脂肪的水平，并探討R2*、PDFF 的變化與肝功能損傷之間的關(guān)系，以更好地指導(dǎo)臨床決策。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2020 年5 月—2021 年4 月在天津市第二人民醫(yī)院行釓塞酸二鈉（Gd-EOBDTPA）增強(qiáng)MRI 檢查的97 例HBV 所致慢性肝病病人，包括男69 例，女28 例，年齡28~72 歲，平均年齡（51.2±10.2）歲，體質(zhì)量指數(shù)（BMI）18.36~27.59 kg/m2，平均（23.6±2.3）kg/m2。其中，12 例存在肝臟鐵沉積，10 例存在肝臟脂肪變性。納入標(biāo)準(zhǔn)：①乙肝表面抗原（HBsAg）陽性＞6 個(gè)月；②谷丙轉(zhuǎn)氨酶（alanine aminotransferase，ALT）、谷草轉(zhuǎn)氨酶（aspartate aminotransferase，AST）、堿性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）、γ-谷氨酰轉(zhuǎn)移酶（gamma-glutamyltransferase，γ-GT）等肝功能指標(biāo)持續(xù)或反復(fù)升高；③接受過超聲造影或增強(qiáng)CT 檢查。排除標(biāo)準(zhǔn)：①合并其他類型的肝病，如丙型病毒感染、自身免疫性、酒精性等因素所導(dǎo)致的肝??；②肥胖（BMI≥28 kg/m2）、有高脂血癥、高血壓、糖尿病、代謝綜合征病史；③合并血液系統(tǒng)疾病，有既往輸血史；④肝癌破裂出血、病灶內(nèi)含壞死、囊變及鈣化成分。根據(jù)臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)，97 例病人有44 例肝硬化（liver cirrhosis,LC）、32 例肝細(xì)胞癌（hepatocellular carcinoma,HCC）及21 例慢性乙型肝炎（chronic hepatitis B,CHB）。同期另外納入年齡、性別和BMI 與病人組匹配的20 例正常對照者（normal control,NC），男15 例，女5 例，年齡33~68 歲，平均（49.7±14.4）歲，BMI 19.65~27.83 kg/m2，平均（23.7±1.8）kg/m2。NC 組的HBsAg 和丙型肝炎抗體（Hepatitis C virus-antibody，HCV-Ab）呈陰性，肝功能和腹部超聲檢查均未見異常。計(jì)算獲得所有LC（即LC 組和HCC 組）病人的Child Pugh 評分。

1.2 設(shè)備與方法 采用Siemens Skyra 3.0 T MRI 設(shè)備，18 通道表面相控陣體部線圈。所有研究對象在掃描前禁食禁水4 h 以上，掃描時(shí)采取仰臥位，頭先進(jìn)，受檢者雙手置于身體兩側(cè)，掃描范圍從膈頂?shù)礁蜗戮墶Ｏ炔杉S容積內(nèi)插水脂分離快速擾相（3D volumetric interpolated breath-hold examination qDixon，3D VIBE-qDixon）序列，掃描參數(shù)：TR 9.00 ms，TE 1.05、2.46、3.69、4.92、6.15、7.38 ms，F(xiàn)OV 450 mm×450 mm，翻轉(zhuǎn)角4°，層厚3.5 mm，層面內(nèi)采集像素1.4 mm×1.4 mm，帶寬1 060 Hz，一次屏氣期間采集全肝信息，掃描時(shí)間為13 s。隨后按0.1 mL/kg體質(zhì)量（相當(dāng)于25 μmol/kg 體質(zhì)量）注射Gd-EOBDTPA 對比劑（普美顯，德國拜耳醫(yī)藥公司，質(zhì)量濃度181.43 mg/mL），注射流率1.0 mL/s；再以相同的流率注射生理鹽水30 mL。注藥后分別于25 s、60 s、90 s、3 min、5 min、20 min 進(jìn)行肝動(dòng)脈期、門靜脈期、肝靜脈期、冠狀移行期、移行期及肝膽期的肝臟多期動(dòng)態(tài)掃描。

1.3 影像數(shù)據(jù)測量 由2 名中高年資（分別為9 年、22 年）放射科醫(yī)師在Syngo MR E11 工作站上分別在3D VIBE-qDixon 獲得的R2*、PDFF 后處理影像上勾畫興趣區(qū)（ROI），ROI 面積約為1 cm2。在8 個(gè)肝段上分別勾畫ROI，避開病灶、大血管和膽管，測量所有肝段的R2*和PDFF，取其平均值作為肝臟的R2*和PDFF。分別記錄2 名醫(yī)師的測量結(jié)果用于一致性分析，并取高年資醫(yī)師測量數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)分析。對于HCC 病人，在病灶上勾畫單個(gè)ROI，ROI 面積約為1 cm2，避開壞死、鈣化及囊變成分，分別記錄R2*和PDFF。3.0 T 場強(qiáng)下R2*＞120 s-1視作鐵沉積[5-6]；PDFF＞5%表示存在脂肪變性[7]。

1.4 診斷和分組標(biāo)準(zhǔn) 參照《慢性乙型肝炎防治指南（2019 年版）》[8]和《肝臟影像報(bào)告及數(shù)據(jù)系統(tǒng)（LIRADS）（2018 年版）》[9]，根據(jù)病程進(jìn)展的不同時(shí)期將病人分為3 組：①乙肝LC 組：MRI、CT、超聲至少2種檢查提示存在LC；②HCC 合并LC 組（簡稱HCC組），Gd-EOB-DTPA 增強(qiáng)MRI 考慮為HCC，并有增強(qiáng)CT 或超聲造影支持診斷的結(jié)節(jié)（直徑＞2 cm），LI-RADS 評分4~5 分，同時(shí)應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)①；③CHB組：不符合①②者。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 26.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。Kolmogorov-Smirnov 檢驗(yàn)計(jì)量資料，符合正態(tài)分布的計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示，非正態(tài)分布的計(jì)量資料用中位數(shù)和四分位數(shù)[M（P25，P75）]表示。2 組間比較采用配對t 檢驗(yàn)；多組間比較采用單因素方差分析（正態(tài)分布）或Kruskal-Wallis 檢驗(yàn)（非正態(tài)分布），組間進(jìn)一步兩兩比較采用Bonferroni法。計(jì)數(shù)資料以例表示，多組間比較采用χ2檢驗(yàn)。采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（ICC）評估2 名觀測者測量結(jié)果的一致性，ICC＜0.4 表示一致性較差，0.4≤ICC≤0.75表示一致性中等，ICC＞0.75 表示一致性良好。采用Spearman 相關(guān)分析所有受試者肝臟R2*與PDFF 之間的相關(guān)性，以及所有LC（即LC 組和HCC 組）病人的Child-Pugh 評分與肝臟R2*、PDFF 之間的相關(guān)性。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 4 組間的基本臨床資料比較 LC、HCC、CHB組分別有44 例、32 例和21 例病人，其中HCC 組共39 個(gè)病灶。4 組間性別、年齡、BMI 差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＞0.05），詳見表1。

表1 4 組基本臨床資料比較

2.2 2 名觀測者測量結(jié)果的一致性分析 2 名觀測者測量的所有受試者肝臟及肝癌病灶處PDFF 和R2*值一致性良好（均ICC＞0.75），詳見表2。

表2 2 名觀測者測量PDFF 和R2*值的一致性分析 n=97

2.3 4 組間肝臟R2*、PDFF 的比較 4 組間肝臟R2*及PDFF 的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05），CHB組、LC 組和HCC 組肝臟的R2* 和PDFF 依次呈遞增趨勢。組間進(jìn)一步兩兩比較顯示，LC 組、HCC 組的R2*均高于NC 組（均P＜0.05），HCC 組R2*高于CHB組（P＜0.05）；HCC 組PDFF 高于NC 組（P＜0.05）。其余2 組間R2*和PDFF 的差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＞0.05），詳見表3。4 組受試者的多回波Dixon 序列影像見圖1、2。

圖1 肝臟最大層面及HCC 結(jié)節(jié)層面的PDFF 影像。A 圖，NC，女，45 歲，肝臟呈低信號，平均PDFF 為1.33%。B 圖，CHB，女，41 歲，肝臟呈低信號，平均PDFF 為2.80%。C 圖，LC，男，56 歲，肝臟呈低信號，平均PDFF 為3.18%。D 圖，HCC，男，57 歲，肝臟呈低信號，平均PDFF 為3.37%。肝癌結(jié)節(jié)與鄰近正常肝組織未見明顯差異。E 圖，LC，男，37 歲，肝臟脂肪變性，肝臟呈稍高信號，平均PDFF 為5.02%。

表3 4 組肝臟R2*及PDFF 值的比較

2.4 HCC 組病灶與鄰近正常肝組織R2* 和PDFF的比較 HCC 病人病灶處的R2*低于鄰近正常肝組織（P＜0.05），而兩者PDFF 的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見表4。

表4 HCC 組病灶與鄰近正常肝組織R2*及PDFF 的比較

2.5 相關(guān)性分析 所有受試者的肝臟R2*與PDFF呈正相關(guān)（r=0.558，P＜0.05），LC 病人肝臟R2* 與Child-Pugh 評分呈正相關(guān)（r=0.336，P＜0.05），LC 病人肝臟PDFF 與Child-Pugh 評分無相關(guān)性（r=0.102，P＞0.05），見圖3。

圖3 肝臟R2*、PDFF 與Child-Pugh 評分相關(guān)性散點(diǎn)圖。A 圖，所有受試者的R2*和PDFF 的相關(guān)性散點(diǎn)圖。B、C 圖分別為LC 病人Child-Pugh 評分與肝臟R2*、PDFF 相關(guān)性散點(diǎn)圖。

3 討論

HBV 所致慢性肝病會合并出現(xiàn)鐵沉積和脂肪變性，本研究中的97 例病人中12 例出現(xiàn)肝臟鐵沉積，10 例出現(xiàn)肝臟脂肪變性。鐵和脂肪影響著肝病的進(jìn)展和治療結(jié)局，因此通過R2*和PDFF 的測量對肝臟鐵濃度和脂肪含量的定量監(jiān)測可提供有效信息以輔助臨床診療。目前臨床上對肝臟鐵沉積程度的判斷局限于血清鐵蛋白的檢測和病理檢查，但血清鐵蛋白受炎癥、惡性腫瘤等因素影響，特異性差；而病理檢查采樣屬有創(chuàng)性，難以被病人接受。肝臟脂肪沉積的測定受限于超聲的主觀評價(jià)，肝臟CT值的測量雖可反映脂肪肝的程度，但受輻射影響，重復(fù)性較差。3D VIBE-qDixon 序列所測得的R2*和PDFF 具有很好的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。但目前對我國較為高發(fā)的HBV 病毒感染病人的研究較少，也缺乏對病人肝臟鐵和脂肪含量與不同病理階段、肝損傷程度相關(guān)性的研究。因此，本研究對所納入的HBV 所致慢性肝病病人進(jìn)行Gd-EOB-DTPA 增強(qiáng)MRI 檢查，采用T1WI、T2WI、T1抑脂、T2抑脂、擴(kuò)散加權(quán)成像（DWI）等常規(guī)序列進(jìn)行HCC 診斷，并對其他類型結(jié)節(jié)(如局灶性結(jié)節(jié)增生、肝腺瘤、血管瘤、肝硬化異形增生結(jié)節(jié)等)以及HCC 結(jié)節(jié)內(nèi)出血、壞死囊變等成分進(jìn)行鑒別。本研究基于6 個(gè)回波時(shí)間的3D VIBE-qDixon 序列采用多峰脂肪模型實(shí)現(xiàn)水脂分離，混合多步自適應(yīng)擬合和高級校正算法，一次掃描即可得到同相位、反相位、水像、脂像、R2* 和PDFF 6 種影像。R2*是T2*的倒數(shù)，由于鐵的順磁性使T2值縮短，R2*與鐵濃度成正比；PDFF 是組織內(nèi)三酰甘油質(zhì)子密度與水和三酰甘油總質(zhì)子密度的比值，代表組織的脂肪含量。既往研究[10-11]已證實(shí)，R2*和PDFF 對鐵沉積和脂肪變性診斷能力較強(qiáng)且與肝穿刺活檢結(jié)果高度一致；R2* 值和PDFF 不受炎癥或纖維化的影響，2 種定量指標(biāo)也不會互相影響，僅當(dāng)肝臟鐵沉積加重（R2*＞430 s-1）時(shí)影像信號迅速衰減，從而干擾PDFF 的測量。本研究中不存在重度鐵沉積病人，因此可認(rèn)為測得的R2* 值和PDFF 真實(shí)可靠?？紤]到納入的病人病情程度不同，肝臟可能存在局灶性或彌漫性病理改變，本研究中勾畫ROI 時(shí)在8 個(gè)肝段上各取一個(gè)1 cm2左右的ROI，反映肝臟整體的信息，在此基礎(chǔ)上針對HCC病人的病灶勾畫單個(gè)ROI 來反映局灶性變化。

圖2 肝臟最大層面及HCC 結(jié)節(jié)層面的R2*影像。A 圖，NC，女，45 歲，肝臟呈低信號，平均R2*為45.02 s-1。B 圖，CHB，女，41 歲，肝臟呈低信號，平均R2*為68.81 s-1。C 圖，LC，男，56 歲，肝臟呈稍高信號，平均R2*為112.78 s-1。D 圖，HCC，男，57 歲，肝臟呈稍高信號，鄰近正常肝組織的R2*為84.17 s-1，勾畫的范圍為經(jīng)Gd-EOB-DTPA 增強(qiáng)MRI 和病理同時(shí)確診的肝癌結(jié)節(jié)，彩圖為其病理圖（HE，×400），部分組織肝板增厚，細(xì)胞排列紊亂，Hep-1 陽性，符合高分化HCC，其R2*為15.21 s-1。E 圖，LC，男，58 歲，肝臟鐵沉積，肝臟呈高信號，平均R2*為155.02 s-1。

本研究中CHB、LC 和HCC 3 組病人的肝臟R2*值呈遞增趨勢，LC 病人R2*與Child-Pugh 評分呈正相關(guān)，表明肝臟鐵含量在HBV 相關(guān)性肝病的發(fā)生中隨著疾病程度加重而增加，鐵負(fù)荷可能協(xié)助病毒加重肝功能損傷。HBV 感染者中血清鐵、鐵蛋白較正常者升高，轉(zhuǎn)鐵蛋白降低，提示HBV 與鐵代謝有著密切關(guān)系，病毒感染影響機(jī)體的鐵穩(wěn)態(tài)調(diào)控，HBV 病人鐵調(diào)素表達(dá)下調(diào)，炎癥刺激下促炎細(xì)胞因子上調(diào)鐵蛋白表達(dá)，共同作用下誘發(fā)鐵沉積[12]。Child-Pugh 評分反映LC 病人的肝細(xì)胞受損情況和功能狀態(tài)，分值越高，代表肝臟儲備功能越差。Gao等[13]分析318 例HBV 相關(guān)肝病病人的鐵代謝水平，發(fā)現(xiàn)血清鐵蛋白隨Child-Pugh 評分升高而升高，這與本研究結(jié)果一致。肝臟沉積的鐵促進(jìn)氧化應(yīng)激反應(yīng)，激活肝星狀細(xì)胞誘發(fā)肝纖維化，對肝細(xì)胞的細(xì)胞膜和細(xì)胞核產(chǎn)生毒性，從而導(dǎo)致肝功能障礙，增加失代償期LC 以及肝癌等終末期肝病的風(fēng)險(xiǎn)。

本研究中HCC 組的肝臟PDFF 高于NC 組，LC病人PDFF 與Child-Pugh 評分無相關(guān)性。筆者推測HCC 組的PDFF 升高可能是由于HCC 代謝活躍，血供代償不足導(dǎo)致細(xì)胞乏氧，進(jìn)而引起的脂肪變性。脂肪肝可由“非乙醇”因素(胰島素抵抗和代謝紊亂)與乙醇、基因3 型丙型肝炎病毒感染等因素引起。而HBV 與脂肪肝的關(guān)系至今仍存在爭議，如肝脂肪變性是病毒本身、代謝因素還是兩者共同作用所致，脂肪變性是否與HBV 感染病情進(jìn)展互相作用。一些研究[14-15]發(fā)現(xiàn)肝細(xì)胞脂肪變性與年齡、BMI、血脂及血糖水平等宿主代謝因素有關(guān)，與HBV DNA水平和HBeAg 狀態(tài)無明顯相關(guān)性，甚至有研究[16]顯示HBV 病毒感染可降低非酒精性脂肪肝的風(fēng)險(xiǎn)；而在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)HBV 編碼的HBx 蛋白誘導(dǎo)肝細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)基因合成脂酶類的表達(dá)，還可干擾胰島素信號通路，這可能是引起肝細(xì)胞脂肪變性的分子機(jī)制[17]。

本研究結(jié)果顯示，HCC 病人病灶R2*顯著低于鄰近正常肝組織。有研究者[18]對HBV 陽性HCC 病人的術(shù)后標(biāo)本行鐵染色分析，結(jié)果顯示癌灶未見鐵染色，鐵多沉積于癌周組織。鐵是細(xì)胞增殖的必需元素，參與新陳代謝的眾多環(huán)節(jié)，癌細(xì)胞迅速增殖導(dǎo)致旺盛的鐵需求可能是HCC 病人病灶鐵廓清的發(fā)生機(jī)制。本研究顯示病灶PDFF 與鄰近正常肝組織PDFF 相比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而Jiang 等[19]研究發(fā)現(xiàn)肝癌不同階段結(jié)節(jié)內(nèi)脂肪成分先增加后減少。可見，脂肪在肝癌進(jìn)展中的作用目前尚無定論，有待進(jìn)一步研究。

本研究中R2*值與PDFF 呈正相關(guān)。由于鐵過載會使活性氧增加，對于大分子，尤其是脂質(zhì)分子進(jìn)行氧化，脂質(zhì)活性氧通過促進(jìn)脂滴的形成從而引起肝臟脂肪變性。一項(xiàng)針對丙型病毒肝炎病人的研究[20]發(fā)現(xiàn)，部分研究對象同時(shí)表現(xiàn)出血清鐵指標(biāo)升高和脂肪變性，且鐵蛋白與脂肪變性程度高度相關(guān)。因此，可以認(rèn)為鐵和脂肪在對促進(jìn)肝臟細(xì)胞損傷上具有協(xié)同作用，即超負(fù)荷的鐵元素能加快HBV復(fù)制，誘導(dǎo)脂質(zhì)發(fā)生過氧化反應(yīng)，其產(chǎn)物能夠刺激肝細(xì)胞膠原的合成，進(jìn)而加重肝損傷。

本研究尚存一些局限性：①考慮到病人的接受度，只有少數(shù)病人行肝穿刺活檢，因此沒有基于病理診斷進(jìn)一步區(qū)分肝纖維化組，缺乏MRI 參數(shù)與病理結(jié)果的對照；②每組樣本量不均。有待繼續(xù)擴(kuò)充CHB 病人和HCC 病人的樣本量，總結(jié)鐵沉積和脂肪變性的變化規(guī)律，探尋脂肪在HCC 結(jié)節(jié)進(jìn)展中的作用。

綜上所述，HBV 所致慢性肝病病人可出現(xiàn)肝臟鐵沉積和脂肪變性，肝臟鐵濃度和脂肪含量在疾病的不同階段存在差異，癌變病灶表現(xiàn)為肝臟富鐵背景下的乏鐵灶。