王 皓， 郝 璐， 王 紅， 王云玲， 賈文霄

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

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多b值擴散加權(quán)成像對兔肝纖維化分期診斷的價值

王 皓1， 郝 璐1， 王 紅1， 王云玲1， 賈文霄2

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

目的 探討磁共振多b值擴散加權(quán)成像對兔肝纖維化分期診斷的價值，并尋找判斷肝纖維化嚴重程度的敏感指標。方法 新西蘭大白兔70只，實驗組60只，四氯化碳腹腔注射建立肝纖維化模型，對照組10只，腹腔注射生理鹽水。對兔肝纖維化模型行MRI多b值擴散加權(quán)成像，分別測量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)計學意義(P<0.01)，ADCperf預測S2期及以上肝纖維化時曲線下面積最大。ADC10b預測S1期及以上肝纖維化時曲線下面積最大。肝臟ADCperf值和ADC10b值與肝纖維化的嚴重程度呈負相關(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，可以對肝纖維化進行評價。ADCperf值和ADC10b值具有定量肝纖維化嚴重程度的能力。

肝纖維化； 動脈模型； 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，早期診斷并實施干預措施對防止肝纖維化進一步發(fā)展具有重要的臨床意義。目前，臨床公認為肝臟穿刺活組織病理檢查是判定肝纖維化嚴重程度的“金標準”，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)癥風險，不為部分患者接受，動態(tài)觀察和隨訪有很多不便[2]。

MR擴散加權(quán)成像(Diffusion Weighted Imaging，DWI)是磁共振的一種功能成像，它能夠無創(chuàng)性反映活體組織內(nèi)水分子擴散運動狀態(tài)以反映組織內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點。其對腦缺血性病變及腫瘤性病變的診斷價值已得到廣泛認可。本研究通過對兔肝纖維化模型進行多b值的DWI掃描，分別擬合出各種組合圖像并測量對應的ADC值，分析其變化情況，判斷與肝纖維化分級之間的關(guān)系。

1 材料與方法

1.1 實驗動物及模型制作 本研究通過倫理委員會審核，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。隨機分成兩組，實驗組60只，對照組10只。實驗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]。對照組腹腔注射生理鹽水，按0.1 mL/kg注射，每周注射2次。實驗組和對照組均共計注射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b值的擴散加權(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個擴散敏感梯度因子b值，分別為0、100、200、300、400、500、600、700、800、1 000 s/mm2。掃描時間約240 s。

1.3 圖像后處理 將得到的10個b值擴散加權(quán)成像原始圖像輸入Bio-map后處理軟件內(nèi)，計算出不同b值組成的擬合ADC圖。先根據(jù)10個b值擬合獲取ADC10b圖(圖1)；3個較大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 完成影像學檢查，處死動物。解剖肝臟，選擇與感興趣區(qū)層面相對應斷面，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準[4]：S0期：無肝纖維化，肝細胞排列整齊，小葉結(jié)果清晰；S1期：匯管區(qū)纖維化擴大，局限于竇周和小葉內(nèi)纖維化，肝小葉結(jié)構(gòu)完整，無纖維間隔形成，可見小葉中央血管擴張；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，無假小葉形成，纖維間隔形成較明顯，無肝硬化；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)計學分析 采用統(tǒng)計軟件包SPSS 17.0對擬合所得ADC值進行統(tǒng)計學處理。對不同程度肝纖維化組間各擬合ADC值差異的比較運用單因素方差分析(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)對肝纖維化分期的診斷效能，選擇約登指數(shù)最大的值為截斷點，選擇最佳的敏感性和特異性。擴散參數(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)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 造模情況及病理檢測結(jié)果 實驗組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。實驗組圖像符合軟件分析的共40只，對照組10只全部完成掃描并獲得滿意圖像。

對照組兔肝臟質(zhì)地柔軟，表面呈鮮紅色。實驗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。對照組肝臟標本經(jīng)過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)。實驗組肝臟為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)。實驗組根據(jù)病理分級，S1期11只，S2期12只，S3期9只，S4期8只。對照組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信號升高，ADC圖信號強度下降。根據(jù)肝纖維化的分期進行分組，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個擴散加權(quán)成像指標均隨著肝纖維化程度的加重，呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。其中ADCperf、ADC10b差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)，而ADClow、ADChigh差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。兩兩比較后顯示，對于ADCperf，S0期與S1、S2、S3、S4期比較差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，S1期與S2、S3、S4期比較差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；對于ADC10b，S0期與S2、S3期比較差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.01)，S1期與S2、S3期比較差異具有顯著統(tǒng)計學意義(P<0.01)。ROC曲線顯示，ADCperf預測S2期及以上肝纖維化時曲線下面積最大，AUC=0.937(圖9)；ADC10b預測S1期及以上肝纖維化時曲線下面積最大，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與肝纖維化的嚴重程度呈負相關(guān)(r=-0.720、-0.685，P<0.01)。ADClow、ADChigh與肝纖維化嚴重程度無明顯相關(guān)性(P>0.05)。

3 討論

3.1 DWI序列多b值的選擇 對于DWI評價肝纖維化的作用及機制存在不少爭議。因為b值選擇的不同，導致肝纖維化分級的閾值存在差異[5-8]。本研究從0～1 000 s/mm2中選取10個不同b值進行多b值的DWI成像，分別為0、100、200、300、400、500、600、700、800、1 000，掃描時間約240 s。將10個b值的DWI原始圖像輸入Bio-map后處理軟件內(nèi)，計算得到不同b值組成的各項ADC值以及相應的擬合ADC圖。先擬合獲取ADC10b圖(上述10個b值)，再使用3個低b值擬合的ADClow圖(0、100、200 s/mm2)，3個高b值擬合出ADChigh(700、800、1 000 s/mm2)。國外有研究者[9-11]根據(jù)不同b值對ADC影響，提出了ADCperf值的概念，認為高低b值的ADC值之間的差異可以基本除外組織中水分子擴散運動對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

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

3.2 擬合ADC值測量結(jié)果分析 本課題組通過對兔肝纖維化模型的病理分期和多b值擬合的ADC值對照研究發(fā)現(xiàn)，隨著肝纖維化程度加重，ADC值逐漸降低，這個結(jié)果與單一b值ADC值變化情況一致。在病理上為肝內(nèi)膠原纖維和網(wǎng)狀纖維沉積導致水分子的活動空間減小，限制了水分子的擴散運動。隨著肝纖維化程度的加重，ADClow和ADChigh值的差異無統(tǒng)計學意義，考慮是由于肝纖維化時，ADC值的測量受很多因素影響[12]，比如肝臟鐵質(zhì)沉積、肝內(nèi)脂肪浸潤，另外微循環(huán)和組織結(jié)構(gòu)改變也會有影響，樣本選擇及測量的準確度也會影響到統(tǒng)計分析。

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)計學意義(P<0.01)，大致可以評估組織的灌注狀態(tài)。這種血流灌注減低反映在組織學上為肝內(nèi)纖維沉積導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)計學意義，考慮肝纖維化早期，炎性水腫導致肝臟血管受壓使灌注減小，隨著肝纖維化的進展，大量纖維沉積導致血液循環(huán)壓力增高使灌注進一步下降。S1期與S2期比較差異無統(tǒng)計學意義，說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，對水分子的擴散運動限制作用不明顯。S2、S3、S4期比較差異無統(tǒng)計學意義，考慮隨著肝纖維化的發(fā)展，肝臟自身調(diào)節(jié)作用會增加肝臟的灌注，同時由于ADC值測量干擾因素很多，導致差異不顯著。ROC曲線顯示，ADCperf預測S2期以上肝纖維化時曲線下面積最大，說明在肝纖維化發(fā)展過程中，S2期的改變最為關(guān)鍵。相關(guān)分析顯示ADCperf與肝纖維化的嚴重程度呈負相關(guān)(r=-0.720，P<0.01)。Zhang等[13]通過體速不相干運動(IVIM)研究大鼠肝纖維化模型，發(fā)現(xiàn)反映灌注的指標(f)與肝纖維化嚴重程度呈負相關(guān)(r=-0.934， P<0.001)。當有患者因腎功能損害無法進行增強檢查時，可以用ADCperf值來替代反映組織血流灌流情況。另外這個分析軟件對于基層醫(yī)院，比較容易開展。

對于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)計學意義(P<0.01)。S0期與S2、S3期比較差異具有顯著統(tǒng)計學意義，S1期與S2、S3期比較差異具有顯著統(tǒng)計學意義(P<0.01)。ADC10b預測S1期以上肝纖維化時曲線下面積最大。相關(guān)分析后顯示ADC10b與肝纖維化的嚴重程度呈負相關(guān)(r=-0.685，P<0.01)。在常規(guī)MR掃描發(fā)現(xiàn)形態(tài)學改變之前，ADC值可以更早地反映肝纖維化微觀改變。在b取不同值時，圖像質(zhì)量變化很大，合適的b值是擴散加權(quán)成像的關(guān)鍵問題。MR擴散加權(quán)成像b值選取的原則應在滿足診斷需要的前提下，使測得的ADC值穩(wěn)定且真實可靠。

由于各研究使用的硬件及參數(shù)設置不同，同類研究之間缺乏可比性。很多因素都會導致ADC值測量不準確，比如肝內(nèi)鐵質(zhì)沉積、脂肪浸潤等。測量的重復性較差需要進一步研究來完善。在掃描技術(shù)上，要減少運動偽影，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：腹部疾病影像學診斷。

賈文霄，男，教授，主任醫(yī)師，博士生導師，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]