磁敏感加權(quán)成像定量測定正常肝脾鐵含量

磁敏感加權(quán)成像（SWI）是一種利用組織間磁敏感度差異和血氧飽和依賴成像的MRI新技術(shù)，已成為顯示靜脈系統(tǒng)、血液產(chǎn)物（去氧血紅蛋白、細胞內(nèi)正鐵血紅蛋白和含鐵血黃素）及鐵含量變化的重要工具，能為疾病的診斷、治療及提示預(yù)后提供有價值的信息[1]。目前已實現(xiàn)了采用SWI對腦鐵含量的定量測定[2,3]，然而對正常肝脾鐵含量的無創(chuàng)性測定鮮有報道。本研究擬通過SWI所得的T2*值及R2*值觀察生理條件下肝脾內(nèi)鐵的分布特點，探討SWI在肝脾鐵定量分析中的臨床應(yīng)用價值，為進一步研究不同肝脾疾病鐵沉積奠定基礎(chǔ)。

1 資料與方法

1.1 研究對象 90例健康者進行肝臟SWI成像，其中男52例，女38例；年齡20～86歲，平均（47.5±18.6）歲。按照年齡分為3組[2]：青年組（14～44歲）30例，中年組（45～59歲）30例，老年組（≥60歲）30例。所有受檢者均無代謝性疾病及肝脾疾病史，肝功能（包括總膽紅素、直接及間接膽紅素、丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶、門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶、谷氨?；D(zhuǎn)移酶、總蛋白、白蛋白、球蛋白、白/球比、三酰甘油、膽固醇等）、乙肝五項（乙肝病毒表面抗原、乙肝病毒表面抗體、乙肝病毒e抗原、乙肝病毒e抗體、乙肝病毒核心抗體）、血清鐵蛋白及其他影像學(xué)檢查（B超、CT或MR常規(guī)掃描）均未見異常。本研究經(jīng)相關(guān)倫理委員會審核批準，每例受檢者均簽署MRI檢查知情同意書。

1.2 儀器與方法 利用GE HDe Signa 1.5T 超導(dǎo)MRI儀，掃描參數(shù)：梯度場33 mT/m，梯度切換率120 mT/(m·s)，8通道體部線圈，多回波采集重度T2*WI三維梯度回 波 序 列（enhanced gradient echo T2 star weighted angiography, ESWAN），以肝門為中心軸位屏氣掃描，掃描參數(shù)：軸位掃描，層數(shù)8層，TR 39.8 ms，TE 3.5 ms，翻轉(zhuǎn)角20°，帶寬31.25 mm，視野24 cm，切片厚度5 mm，位置數(shù)板塊8，矩陣256×160，采集時間32 s，屏氣2次，每次16 s。

1.3 圖像后處理及感興趣區(qū)的確定 利用GE ESWAN軟件進行后處理，參數(shù)設(shè)置見表1，可以同時獲得肝脾的T2*圖及R2*圖。在T2*圖及R2*圖上手繪感興趣區(qū)（ROI），分別在肝臟各部位（肝右前葉、右后葉、左內(nèi)側(cè)段、左外側(cè)段、尾葉）及同層面脾臟（或鄰近層面）不同部位各畫5個同樣大小的ROI（約200～250 mm2），同一例受檢者ROI一致，同時避開肝臟血管、膽管、肝臟邊緣及有偽影的區(qū)域，以避免部分容積效應(yīng)的影響。分別測量T2*值及R2*值，然后計算T2*平均值及R2*平均值（圖1）。

表1 ESWAN軟件參數(shù)的選擇

圖1 男，36歲，手繪ROI。A～C分別示肝各部位共5個ROI及脾2個ROI；D～F為同病例下一層面脾3個ROI。A、D為ROI定位圖，顯示ROI面積均為220 mm2，B、E為R2*圖，C、F為T2*圖

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 13.0軟件，對肝脾SWI T2*值及R2*值進行正態(tài)檢驗后，T2*值及R2*值與年齡的相關(guān)性行Pearson相關(guān)分析，各年齡組間肝脾T2*值及R2*值比較行單因素方差分析，兩兩比較采用LSD法，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 正常肝脾T2*值、R2*值與年齡的相關(guān)性 正常人肝脾T2*值與年齡均無明顯相關(guān)性（r=-0.210、-0.276, P＞0.05）；正常人肝R2*值與年齡無明顯相關(guān)性（r=0.317, P＞0.05），脾R2*值與年齡呈中等正相關(guān)（r=0.490, P＜0.01）。

2.2 各年齡組肝脾T2*值及R2*值比較 肝脾平均T2*值均隨著年齡的增加而減小，但各年齡組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義（F=0.994, P＞0.05）；肝平均R2*值隨著年齡的增加而增大，各年齡組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義（F=2.233, P＞0.05）；脾平均R2*值隨著年齡的增加而增大，各年齡組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義（F=2.281, P＞0.05）。除青年組與老年組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義（ P＜0.05）外，其余各年齡組間兩兩比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。各年齡組肝平均R2*值均低于脾，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（F=10.200, P＜0.001）。各年齡組內(nèi)肝與脾T2*值差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），青年組肝脾R2*值差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），而中年組及老年組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），見表2。

表2 不同年齡組肝脾SWI T2*值及R2*值比較

3 討論

3.1 SWI測量肝脾鐵含量的理論依據(jù) 鐵是人體必需的微量元素，廣泛參與機體的生命代謝活動，如氧運輸、電子傳遞、蛋白質(zhì)和DNA合成等。然而，過多的鐵作為強力催化劑能夠增強自由基介導(dǎo)的氧化應(yīng)激，造成細胞和組織損害。肝臟作為鐵儲存和代謝的重要器官，必然成為受損的主要靶器官。肝內(nèi)鐵代謝異常與病毒性肝炎、肝硬化或肝纖維化、肝癌、肝血色素沉著癥等許多疾病相關(guān)，因此，對肝鐵含量進行量化和連續(xù)無創(chuàng)性監(jiān)測對于肝臟疾病的診斷、了解疾病的發(fā)展過程及觀察療效均有重要意義[4,5]。肝臟儲存的鐵主要形式為鐵蛋白和含鐵血黃素，而這兩種均為順磁性物質(zhì)，可以縮短質(zhì)子的弛豫時間（T2或T2*），改變弛豫率（R2或R2*），從而可以觀察肝脾鐵含量的分布情況。弛豫時間（T2或T2*）與肝鐵含量略呈函數(shù)關(guān)系，而與弛豫率（R2或R2*）呈近似正線性關(guān)系，通過兩者的測算可以對肝鐵含量進行量化[6,7]。另外，脾臟是人體重要的免疫器官，與肝臟來源于同一胚層，兩者通過門靜脈相連，均屬于網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)，兩者間鐵含量的變化可能存在一定的相關(guān)性，因此本研究將肝脾進行了一些對比性的研究及嘗試性的探討。本研究采用GE ESWAN磁敏感序列對正常人肝脾進行屏氣掃描，可以同時獲得T2*圖和R2*圖，通過測量可以直接獲得T2*值和R2*值，為臨床應(yīng)用帶來了極大的便利。

3.2 鐵在正常人肝脾內(nèi)的分布特點 肝臟是人體最主要的鐵儲存部位，存儲鐵約占人體的70%左右[8]。左志剛等[9]對5例取自正常肝脾破裂術(shù)后的肝脾組織進行鐵含量測定，結(jié)果顯示正常人肝組織鐵含量低于脾組織，但未在影像學(xué)上對其進行相應(yīng)的對照研究。本研究結(jié)果顯示，鐵在肝脾中的分布是不一致的，除青年組外，中年組和老年組肝鐵含量均低于脾鐵含量（F=10.200, P＜0.001），且有隨著年齡增加而增加的趨勢，與左志剛等[9]報道的5例正常肝組織鐵含量[（0.1040±0.0018）mmol/g]低于正常脾組織鐵含量[（0.1189±0.0203）mmol/g]的結(jié)果一致，可能是因為脾臟是主要的免疫器官，參與吞噬和清除衰老的血細胞，而釋放相對較多的含鐵產(chǎn)物。此外，本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，除青年組與老年組間脾R2*值差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）外，其余各年齡組間肝脾T2*值及R2*值差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），表明正常人脾鐵含量隨年齡的增加程度較肝更為明顯，R2*值較T2*值更能敏感地反映鐵含量的差異，但仍需進一步擴大樣本量進行驗證。

3.3 肝脾鐵含量分布的意義 肝是機體鐵貯存的主要部位，在鐵代謝過程中發(fā)揮著中心和樞紐作用，而脾與肝臟在人體代謝過程中相互聯(lián)系、相互作用。慢性肝炎、肝硬化、肝癌、血色素沉著病等與肝鐵代謝紊亂密切相關(guān)[10,11]。肝臟內(nèi)鐵含量對HBV長期攜帶狀態(tài)的形成具有十分關(guān)鍵的作用，含有大量鐵的肝細胞更容易被HBV感染，并有利于病毒的復(fù)制[12]。鐵在慢性肝炎的發(fā)生及發(fā)展過程中起協(xié)同作用[4]，鐵過量會降低干擾素治療慢性肝炎的效力，提示肝臟鐵含量在慢性肝病的發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)歸上發(fā)揮非常重要的作用。Zhang等[13]發(fā)現(xiàn)含鐵的肝硬化再生結(jié)節(jié)為癌前病變；Ito等[14]報道合并肝細胞癌的肝硬化病例鐵沉積明顯增加。因此，無創(chuàng)性地評價肝鐵含量并建立準確可行的應(yīng)用機制，對肝臟疾病的診斷、治療及療效評價均有重要意義。目前肝鐵含量測定的“金標準”只能通過肝穿刺活檢病理分析來完成，不僅有創(chuàng)，抽樣誤差不可避免，還會產(chǎn)生一系列并發(fā)癥，患者依從性，臨床上難以廣泛開展。左志剛等[9]研究證實肝硬化脾亢患者脾組織鐵含量升高與肝組織鐵含量升高存在顯著相關(guān)性。因此，了解正常人肝脾鐵含量的分布特點對于進一步研究肝脾相關(guān)疾病有重要意義。

本研究的局限性：本研究為正常人群，不能同時取得肝脾鐵含量進行對照研究。肝臟是由肝動脈、門靜脈雙重供血，而脾僅為脾動脈供血，其血液產(chǎn)物可能會有所不同，本研究不能區(qū)別這種差異性。另外，由于SWI成像不能一次屏氣完成全肝掃描，本研究僅選取肝門平面（能同層顯示肝脾）進行研究，可能會存在一定的抽樣誤差。相信隨著MR技術(shù)的不斷發(fā)展，上述問題會逐步得到解決。

總之，SWI是對鐵等順磁性物質(zhì)非常敏感的檢查方式，目前主要用于評價腦組織的鐵含量及相關(guān)腦疾病。對肝臟的研究尚處于起步階段，本研究采用GE ESWAN序列掃描可以同時獲得同層面肝脾的T2*值和R2*值，顯示肝鐵含量分布特點更為準確、可靠。

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（責(zé)任編輯 張春輝）

Quantitative Determination of Iron Content in Normal Liver and Spleen Using Susceptibility Weighted Imaging

目的利用1.5T MR磁敏感加權(quán)成像（SWI）定量測定正常肝脾鐵含量，探討正常人群肝脾鐵含量的分布特點。資料與方法90例正常人按照年齡分為青年組（14～44歲）、中年組（45～59歲）和老年組（≥60歲），每組各30例。采用1.5T MR SWI序列對受檢者進行屏氣掃描，獲得同層面肝脾T2*值及R2*值，分析不同年齡段肝脾鐵含量的分布特點。結(jié)果①正常肝脾T2*值及肝R2*值與年齡均無明顯相關(guān)性（r=-0.210、-0.276、0.317, P＞0.05），脾R2*值與年齡呈中等正相關(guān)（r=0.490, P＜0.01）；②正常肝脾T2*值及肝R2*值均隨著年齡的增加而變化，但各年齡組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；脾R2*值隨著年齡的增加而增加，青年組與老年組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；③正常人肝R2*值低于脾（F=10.200, P＜0.001）。結(jié)論正常人肝脾鐵含量均隨著年齡的增加而增加，但肝鐵含量增加程度低于脾。T2*值及R2*值均可以作為測量肝脾鐵含量的敏感指標，但R2*值更為敏感。

肝；脾；鐵；磁共振成像；磁敏感加權(quán)成像

PurposeTo quantitatively determine iron content in normal liver and spleen with 1.5T MR susceptibility weighted imaging (SWI), and to explore the iron content distribution characteristics of liver and spleen in the normal population.Materials and MethodsA total of 90 cases of normal people were divided into three groups according to their age: youth group (14 to 44 years), middle age group (45 to 59 years old) and elderly group (≥60 years), with 30 cases in each group. Each subject underwent a breathhold SWI sequence scan using 1.5T MR scanner to obtain the T2* values and R2* values of the liver and spleen in the same imaging slice, then iron content distribution character of liver and spleen among different age groups was analyzed.Results①Neither T2* values of normal liver and spleen nor R2* values of normal liver were significantly correlated with age (r=-0.210, -0.276、0.317, P＞0.05), while spleen R2* values showed a moderate positive correlation with age (r=0.490, P＜0.01).② T2* values of normal liver and spleen and R2* values of normal liver changed with the age increasing, but there was no significant difference (P＞0.05) between different age groups; spleen R2* values increased with the age increasing, and there was statistically significant difference between the youth group and the elderly group (P＜0.05). ③Liver R2* value was lower than that of the spleen in normal human (F=10.200, P＜0.001).ConclusionLiver and spleen iron content in normal people increases with age, but the level of increase in liver is lower than that of the spleen. T2* values and R2* values can be used as a sensitive indicator of iron content in the liver and spleen, but R2* value is more sensitive.

Liver; Spleen; Iron; Magnetic resonance imaging; Susceptibility weighted imaging

蔡春仙 CAI Chunxian

魏常輝 WEI Changhui

趙世勝 ZHAO Shisheng

曾 智 ZENG Zhi

四川省內(nèi)江市第二人民醫(yī)院放射科 四川內(nèi)江 641100

蔡春仙

Department of Radiology, the Second People's Hospital of Neijiang, Neijiang 641100, China

Address Correspondence to: CAI Chunxian

E-mail: caichxian@163.com

R445.2

2012-10-14

修回日期：2013-08-28

中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志

2013年 第21卷 第9期：656-658，660

Chinese Journal of Medical Imaging

2013 Volume 21(9): 656-658, 660

10.3969/j.issn.1005-5185.2013.09.005