王 皓， 郝 璐， 王 紅， 王云玲， 賈文霄

(1新疆醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院影像中心， 烏魯木齊 830028； 2新疆醫(yī)科大學(xué)， 烏魯木齊 830011)

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多b值擴(kuò)散加權(quán)成像對(duì)兔肝纖維化分期診斷的價(jià)值

王 皓1， 郝 璐1， 王 紅1， 王云玲1， 賈文霄2

(1新疆醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院影像中心， 烏魯木齊 830028；2新疆醫(yī)科大學(xué)， 烏魯木齊 830011)

目的 探討磁共振多b值擴(kuò)散加權(quán)成像對(duì)兔肝纖維化分期診斷的價(jià)值，并尋找判斷肝纖維化嚴(yán)重程度的敏感指標(biāo)。方法 新西蘭大白兔70只，實(shí)驗(yàn)組60只，四氯化碳腹腔注射建立肝纖維化模型，對(duì)照組10只，腹腔注射生理鹽水。對(duì)兔肝纖維化模型行MRI多b值擴(kuò)散加權(quán)成像，分別測(cè)量ADClow、ADChigh、ADC10b及ADCperf值。結(jié)果 隨著肝纖維化程度加重，ADCperf和ADC10b值依次降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)，ADCperf預(yù)測(cè)S2期及以上肝纖維化時(shí)曲線下面積最大。ADC10b預(yù)測(cè)S1期及以上肝纖維化時(shí)曲線下面積最大。肝臟ADCperf值和ADC10b值與肝纖維化的嚴(yán)重程度呈負(fù)相關(guān)(r=-0.720、-0.685，P<0.01)。結(jié)論 ADCperf能夠反映肝纖維化各期血流灌改變，可以對(duì)肝纖維化進(jìn)行評(píng)價(jià)。ADCperf值和ADC10b值具有定量肝纖維化嚴(yán)重程度的能力。

肝纖維化； 動(dòng)脈模型； 磁共振成像

肝纖維化是許多慢性肝病，如慢性肝炎、脂肪肝共同的病理過(guò)程，如不阻斷病因任其發(fā)展最終可發(fā)展為肝硬化。肝纖維化經(jīng)積極治療可以好轉(zhuǎn)，而肝硬化則難以逆轉(zhuǎn)[1]。因此，早期診斷并實(shí)施干預(yù)措施對(duì)防止肝纖維化進(jìn)一步發(fā)展具有重要的臨床意義。目前，臨床公認(rèn)為肝臟穿刺活組織病理檢查是判定肝纖維化嚴(yán)重程度的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但這種檢查存在諸多不足，首先易受組織取材部位的大小以及觀察者影響，其次是一種創(chuàng)傷性檢查，有一定的并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)，不為部分患者接受，動(dòng)態(tài)觀察和隨訪有很多不便[2]。

MR擴(kuò)散加權(quán)成像(Diffusion Weighted Imaging，DWI)是磁共振的一種功能成像，它能夠無(wú)創(chuàng)性反映活體組織內(nèi)水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以反映組織內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。其對(duì)腦缺血性病變及腫瘤性病變的診斷價(jià)值已得到廣泛認(rèn)可。本研究通過(guò)對(duì)兔肝纖維化模型進(jìn)行多b值的DWI掃描，分別擬合出各種組合圖像并測(cè)量對(duì)應(yīng)的ADC值，分析其變化情況，判斷與肝纖維化分級(jí)之間的關(guān)系。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及模型制作 本研究通過(guò)倫理委員會(huì)審核，選取70只成年新西蘭大白兔，雌雄不限，體質(zhì)量2.5～4.5 kg，平均(3.4±1.1)kg。隨機(jī)分成兩組，實(shí)驗(yàn)組60只，對(duì)照組10只。實(shí)驗(yàn)組腹腔注射四氯化碳油溶液，濃度為10%，按0.1 mL/kg四氯化碳注射，每周注射2次[3]。對(duì)照組腹腔注射生理鹽水，按0.1 mL/kg注射，每周注射2次。實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組均共計(jì)注射12 w。

1.2 掃描技術(shù)和參數(shù) 采用SE-EPI序列，橫斷面掃描，多個(gè)b值的擴(kuò)散加權(quán)成像。掃描參數(shù)如下：TR：2 000 ms，TE：65 ms，F(xiàn)OV：120 mm，采集次數(shù)(NSA)8次，矩陣168×113，層厚2.0 mm，層數(shù)：18層，層間距1 mm。分別施加不同梯度因子，采用10個(gè)擴(kuò)散敏感梯度因子b值，分別為0、100、200、300、400、500、600、700、800、1 000 s/mm2。掃描時(shí)間約240 s。

1.3 圖像后處理 將得到的10個(gè)b值擴(kuò)散加權(quán)成像原始圖像輸入Bio-map后處理軟件內(nèi)，計(jì)算出不同b值組成的擬合ADC圖。先根據(jù)10個(gè)b值擬合獲取ADC10b圖(圖1)；3個(gè)較大b值(700、800、1 000 s/mm2)擬合出ADChigh(圖2)；使用較低b值(0、100、200 s/mm2)擬合出ADClow圖(圖3)。最后將ADClow與ADChigh信號(hào)之間的差異定義為ADCperf值且擬合出ADCperf圖(圖4)。

圖1 ADC10b圖

圖2 ADChigh圖

圖3 ADClow圖

圖4 ADCperf圖

1.4 病理檢查 完成影像學(xué)檢查，處死動(dòng)物。解剖肝臟，選擇與感興趣區(qū)層面相對(duì)應(yīng)斷面，觀察肝臟的斷面結(jié)構(gòu)。在肝臟的左右葉各取2塊組織，分別行蘇木精-伊紅(HE)及Masson三色染色。肝纖維化的病理分期參照以下標(biāo)準(zhǔn)[4]：S0期：無(wú)肝纖維化，肝細(xì)胞排列整齊，小葉結(jié)果清晰；S1期：匯管區(qū)纖維化擴(kuò)大，局限于竇周和小葉內(nèi)纖維化，肝小葉結(jié)構(gòu)完整，無(wú)纖維間隔形成，可見小葉中央血管擴(kuò)張；S2期：匯管區(qū)周圍纖維化，纖維間隔形成，但小葉結(jié)構(gòu)保留；S3期：小葉結(jié)構(gòu)紊亂，無(wú)假小葉形成，纖維間隔形成較明顯，無(wú)肝硬化；S4期即早期肝硬化，小葉結(jié)構(gòu)破壞，假小葉形成且被纖維間隔環(huán)繞。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用統(tǒng)計(jì)軟件包SPSS 17.0對(duì)擬合所得ADC值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。對(duì)不同程度肝纖維化組間各擬合ADC值差異的比較運(yùn)用單因素方差分析(One-Way Anova)，組間兩兩比較采用最小顯著差異法(LSD)。利用受試者工作特征曲線(ROC)判定各參數(shù)對(duì)肝纖維化分期的診斷效能，選擇約登指數(shù)最大的值為截?cái)帱c(diǎn)，選擇最佳的敏感性和特異性。擴(kuò)散參數(shù)與肝纖維化分期的相關(guān)性采用Spearman相關(guān)分析，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 造模情況及病理檢測(cè)結(jié)果 實(shí)驗(yàn)組60只新西蘭大白兔，死亡14只，死亡多出現(xiàn)在造模早期，原因分別為腹腔出血、腹瀉、肝損傷等。另外6只因圖像質(zhì)量較差不符合要求予以剔除。實(shí)驗(yàn)組圖像符合軟件分析的共40只，對(duì)照組10只全部完成掃描并獲得滿意圖像。

對(duì)照組兔肝臟質(zhì)地柔軟，表面呈鮮紅色。實(shí)驗(yàn)組隨著肝纖維化程度的增加，肝臟腫脹明顯，肝臟呈灰白色，質(zhì)地逐漸變硬，部分肝臟表面可見結(jié)節(jié)樣改變，并可見腹腔積液。對(duì)照組肝臟標(biāo)本經(jīng)過(guò)HE及Masson染色后，分期均為S0期，鏡下觀察HE染色見兔肝小葉結(jié)構(gòu)完整，肝細(xì)胞呈放射狀排列，匯管區(qū)結(jié)構(gòu)清晰(圖5)；Masson染色未見纖維組織沉積(圖6)。實(shí)驗(yàn)組肝臟為S1、S2、S3、S4期，經(jīng)HE及Masson三色染色后，分別觀察。S3期，HE染色可見小葉結(jié)構(gòu)紊亂(圖7)；Masson染色可見纖維間隔增厚，假小葉形成不明顯(圖8)。實(shí)驗(yàn)組根據(jù)病理分級(jí)，S1期11只，S2期12只，S3期9只，S4期8只。對(duì)照組10只均為S0期。

圖5 S0期(HE×100)

圖6 S0期(Masson×100)

圖7 S3期(HE×100)

圖8 S3期(Masson×100)

2.2 肝臟擬合ADC值 觀察未擬合的多b值圖像可以發(fā)現(xiàn)，隨著b值的增加，圖像的信噪比降低。隨著肝纖維化程度的加重，DWI信號(hào)升高，ADC圖信號(hào)強(qiáng)度下降。根據(jù)肝纖維化的分期進(jìn)行分組，觀察不同分組的擬合的變化情況(表1)。比較發(fā)現(xiàn)，不同b值擬合出的4個(gè)擴(kuò)散加權(quán)成像指標(biāo)均隨著肝纖維化程度的加重，呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)。其中ADCperf、ADC10b差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)，而ADClow、ADChigh差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。兩兩比較后顯示，對(duì)于ADCperf，S0期與S1、S2、S3、S4期比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，S1期與S2、S3、S4期比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；對(duì)于ADC10b，S0期與S2、S3期比較差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)，S1期與S2、S3期比較差異具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。ROC曲線顯示，ADCperf預(yù)測(cè)S2期及以上肝纖維化時(shí)曲線下面積最大，AUC=0.937(圖9)；ADC10b預(yù)測(cè)S1期及以上肝纖維化時(shí)曲線下面積最大，AUC=0.869(圖10)。

分期例數(shù)ADClowADChighADCperfADC10bS0100.337±0.1290.201±0.0710.147±0.0310.189±0.021S1110.265±0.0990.246±0.0790.117±0.0220.167±0.023S2120.234±0.0650.186±0.0380.089±0.1890.124±0.018S390.236±0.0750.208±0.0840.076±0.0380.124±0.085S480.260±0.0280.176±0.0360.058±0.0450.161±0.043F值2.0260.90314.1673.593P值0.1190.47600.018

相關(guān)分析后顯示ADCperf、ADC10b與肝纖維化的嚴(yán)重程度呈負(fù)相關(guān)(r=-0.720、-0.685，P<0.01)。ADClow、ADChigh與肝纖維化嚴(yán)重程度無(wú)明顯相關(guān)性(P>0.05)。

3 討論

3.1 DWI序列多b值的選擇 對(duì)于DWI評(píng)價(jià)肝纖維化的作用及機(jī)制存在不少爭(zhēng)議。因?yàn)閎值選擇的不同，導(dǎo)致肝纖維化分級(jí)的閾值存在差異[5-8]。本研究從0～1 000 s/mm2中選取10個(gè)不同b值進(jìn)行多b值的DWI成像，分別為0、100、200、300、400、500、600、700、800、1 000，掃描時(shí)間約240 s。將10個(gè)b值的DWI原始圖像輸入Bio-map后處理軟件內(nèi)，計(jì)算得到不同b值組成的各項(xiàng)ADC值以及相應(yīng)的擬合ADC圖。先擬合獲取ADC10b圖(上述10個(gè)b值)，再使用3個(gè)低b值擬合的ADClow圖(0、100、200 s/mm2)，3個(gè)高b值擬合出ADChigh(700、800、1 000 s/mm2)。國(guó)外有研究者[9-11]根據(jù)不同b值對(duì)ADC影響，提出了ADCperf值的概念，認(rèn)為高低b值的ADC值之間的差異可以基本除外組織中水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)對(duì)ADC值的影響，反映組織血流灌注情況，基于該理論，選擇ADClow與ADChigh信號(hào)之差為ADCperf值，并且擬合出ADCperf圖。

圖9 ADCperf診斷≥S2期肝纖維化

圖10 ADC10b診斷≥S1期肝纖維化

當(dāng)選擇較大的b值時(shí)，反映組織的真實(shí)擴(kuò)散情況，并且能夠排除血液灌注的影響。故本研究選取3個(gè)較大的b值DWI圖像擬合出ADChigh圖，能客觀反映水分子的擴(kuò)散程度。而當(dāng)b值較小時(shí)，主要是微循環(huán)血流灌注引起的擴(kuò)散效應(yīng)，故本研究選取3個(gè)低b值擬合出ADClow圖。本研究又用全部10個(gè)b值DWI圖擬合出ADC10b圖，故得出的ADC10b包括組織水分子的擴(kuò)散程度和微循環(huán)血流灌注情況，這樣較常規(guī)單一b值結(jié)果更準(zhǔn)確，圖像質(zhì)量更好。

3.2 擬合ADC值測(cè)量結(jié)果分析 本課題組通過(guò)對(duì)兔肝纖維化模型的病理分期和多b值擬合的ADC值對(duì)照研究發(fā)現(xiàn)，隨著肝纖維化程度加重，ADC值逐漸降低，這個(gè)結(jié)果與單一b值A(chǔ)DC值變化情況一致。在病理上為肝內(nèi)膠原纖維和網(wǎng)狀纖維沉積導(dǎo)致水分子的活動(dòng)空間減小，限制了水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。隨著肝纖維化程度的加重，ADClow和ADChigh值的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，考慮是由于肝纖維化時(shí)，ADC值的測(cè)量受很多因素影響[12]，比如肝臟鐵質(zhì)沉積、肝內(nèi)脂肪浸潤(rùn)，另外微循環(huán)和組織結(jié)構(gòu)改變也會(huì)有影響，樣本選擇及測(cè)量的準(zhǔn)確度也會(huì)影響到統(tǒng)計(jì)分析。

本研究發(fā)現(xiàn)ADCperf值隨著肝纖維化程度的加重而逐漸減低，差異具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)，大致可以評(píng)估組織的灌注狀態(tài)。這種血流灌注減低反映在組織學(xué)上為肝內(nèi)纖維沉積導(dǎo)致肝臟灌注阻力增大和門脈壓力增大所致。本研究結(jié)果與目前多數(shù)CT及MR研究肝纖維化時(shí)灌注改變相一致。本研究經(jīng)兩兩比較，發(fā)現(xiàn)S0期與S1、S2、S3、S4期和S1期與S2、S3、S4期差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，考慮肝纖維化早期，炎性水腫導(dǎo)致肝臟血管受壓使灌注減小，隨著肝纖維化的進(jìn)展，大量纖維沉積導(dǎo)致血液循環(huán)壓力增高使灌注進(jìn)一步下降。S1期與S2期比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說(shuō)明在肝纖維化早期中，肝臟病理組織結(jié)構(gòu)變化不明顯，肝纖維沉積較少，范圍局限，對(duì)水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)限制作用不明顯。S2、S3、S4期比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，考慮隨著肝纖維化的發(fā)展，肝臟自身調(diào)節(jié)作用會(huì)增加肝臟的灌注，同時(shí)由于ADC值測(cè)量干擾因素很多，導(dǎo)致差異不顯著。ROC曲線顯示，ADCperf預(yù)測(cè)S2期以上肝纖維化時(shí)曲線下面積最大，說(shuō)明在肝纖維化發(fā)展過(guò)程中，S2期的改變最為關(guān)鍵。相關(guān)分析顯示ADCperf與肝纖維化的嚴(yán)重程度呈負(fù)相關(guān)(r=-0.720，P<0.01)。Zhang等[13]通過(guò)體速不相干運(yùn)動(dòng)(IVIM)研究大鼠肝纖維化模型，發(fā)現(xiàn)反映灌注的指標(biāo)(f)與肝纖維化嚴(yán)重程度呈負(fù)相關(guān)(r=-0.934， P<0.001)。當(dāng)有患者因腎功能損害無(wú)法進(jìn)行增強(qiáng)檢查時(shí)，可以用ADCperf值來(lái)替代反映組織血流灌流情況。另外這個(gè)分析軟件對(duì)于基層醫(yī)院，比較容易開展。

對(duì)于ADC10b，隨著肝纖維化程度的加重，呈逐漸減低，差異具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。S0期與S2、S3期比較差異具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，S1期與S2、S3期比較差異具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。ADC10b預(yù)測(cè)S1期以上肝纖維化時(shí)曲線下面積最大。相關(guān)分析后顯示ADC10b與肝纖維化的嚴(yán)重程度呈負(fù)相關(guān)(r=-0.685，P<0.01)。在常規(guī)MR掃描發(fā)現(xiàn)形態(tài)學(xué)改變之前，ADC值可以更早地反映肝纖維化微觀改變。在b取不同值時(shí)，圖像質(zhì)量變化很大，合適的b值是擴(kuò)散加權(quán)成像的關(guān)鍵問題。MR擴(kuò)散加權(quán)成像b值選取的原則應(yīng)在滿足診斷需要的前提下，使測(cè)得的ADC值穩(wěn)定且真實(shí)可靠。

由于各研究使用的硬件及參數(shù)設(shè)置不同，同類研究之間缺乏可比性。很多因素都會(huì)導(dǎo)致ADC值測(cè)量不準(zhǔn)確，比如肝內(nèi)鐵質(zhì)沉積、脂肪浸潤(rùn)等。測(cè)量的重復(fù)性較差需要進(jìn)一步研究來(lái)完善。在掃描技術(shù)上，要減少運(yùn)動(dòng)偽影，提高圖像質(zhì)量，增加信噪比。

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(本文編輯 張巧蓮)

The value of multi-b diffusion weighted imaging in staging diagnosis of hepatic fibrosis in rabbits

WANG Hao1, HAO Lu1, WANG Hong1, WANG Yunling1, JIA Wenxiao2

(1DepartmentofImagingCenter,theSecondAffiliatedHospitalofXinjiangMedicalUniversity,Urumqi830028,China；2XinjiangMedicalUniversity,Urumqi830011,China)

Objective To explore the evaluation of hepatic fibrosis stage by multi-b value diffusion weighted imaging and to find a sensitive indicator to judge the severity of hepatic fibrosis in rabbit model. Methods 60 New Zealand white rabbits were established hepatic fibrosis model by intraperitoneal injection of carbon tetrachloride as the experimental group, paralleled with 10 rabbits as the control group, intraperitoneal injection of saline. All rabbits underwent multi-b value diffusion weighted imaging. ADClow, ADChigh, ADC10band ADCperfwere measured in MRI diffusion weighted imaging. Results With the increase of the degree of hepatic fibrosis, ADC10band ADCperfdecreased, which the difference was statistically significant (P<0.01), ADCperfpredicted the area under the curve of ≥S2 stage was the largest. ADC10bpredicted the area under the curve of ≥S1 stage was the largest. ADCperfand ADC10bwere negatively correlated with the severity of hepatic fibrosis (r=-0.720, -0.685, P<0.01), which indicated that ADCperfand ADC10bwould quantify the severity of hepatic fibrosis. Conclusion ADCperfcan reflect the perfusion change of hepatic fibrosis stages.

hepatic fibrosis; animal model; magnetic resonance imaging

新疆醫(yī)科大學(xué)科研創(chuàng)新基金(XJC201341)

王 皓(1979-)，男，碩士，主治醫(yī)師，研究方向：腹部疾病影像學(xué)診斷。

賈文霄，男，教授，主任醫(yī)師，博士生導(dǎo)師，研究方向：磁共振功能成像，E-mail：jwx-xj@163.com。

R-33; R445

A

1009-5551(2016)12-1526-05

10.3969/j.issn.1009-5551.2016.12.011

2016-07-21]