王雪，劉松國，韓廣，孟祥福

（山東省臨沂市中醫(yī)醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，山東 臨沂 276003）

MRI T1ρ值的測量在早期肝硬化診斷中的應(yīng)用研究

王雪，劉松國，韓廣，孟祥福

（山東省臨沂市中醫(yī)醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，山東 臨沂 276003）

目的：探討MRI T1ρWI對早期肝硬化的診斷價值。方法：40例早期肝硬化患者（觀察組）和25例健康體檢者（對照組）均行常規(guī)MRI掃描，并根據(jù)不同的自旋鎖定時間（10、20、40和80 ms）行4次屏氣T1ρ掃描。分別測量出觀察組和對照組肝臟的T1ρ值并進(jìn)行對比；在對照組內(nèi)分析受檢者的年齡與肝臟T1ρ值的相關(guān)性。結(jié)果：觀察組平均T1ρ值（56.0±4.0）ms明顯高于對照組的（49.7±3.5）ms。觀察組Child-Pugh肝功能改良分級A和B級的T1ρ值分別與對照組比較，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0.05）。對照組年齡與肝臟T1ρ值無明顯相關(guān)性（r=0.18，P=0.58）。結(jié)論：T1ρ值在量化診斷早期肝硬化時具有較高敏感性和可重復(fù)性。

T1ρ成像；自旋鎖定；肝硬化；磁共振成像

隨著人口老齡化加劇，以及肥胖、酒精性脂肪肝發(fā)病率的增加，因肝病和肝硬化死亡的人數(shù)也在增加［1-2］。肝臟纖維化是慢性肝病的基本特征，進(jìn)一步的肝臟纖維化最終會形成肝硬化。臨床中，肝臟纖維化通常潛在發(fā)生并可緩慢進(jìn)展幾十年，患者由無癥狀或輕微無特征性癥狀發(fā)展成肝硬化?，F(xiàn)在研究［3］認(rèn)為，肝臟纖維化是一個動態(tài)過程，最開始的階段具有可逆性。在臨床實踐中，早期肝硬化的診斷手段敏感性和特異性都不高［4-7］。Wang等［8］通過對結(jié)扎膽管引起肝纖維化的實驗小鼠模型研究，得出測量T1ρ值能夠檢測肝纖維化，以及肝纖維化的程度與T1ρ存在一定相關(guān)性。這些結(jié)果表明，肝臟T1ρ值的量化可能在肝纖硬化早期的檢測及分級中有重要作用。本研究有以下2個目的：①建立臨床實用且可重復(fù)使用的方法測量肝臟T1ρ值。②比較健康人群與早期肝硬化患者T1ρ值的差異性。

1 資料與方法

1.1 一般資料將2015年6月至2016年4月，我院臨床上診斷為早期肝硬化患者40例作為觀察組，其中女18例，男22例；年齡47～77歲，平均（60.5± 7.7）歲。根據(jù)Child-Pugh肝功能改良分級（CPS）［9］，將40例分為：A級27例，B級13例。觀察組僅6例同時行肝臟活檢。另外，選擇同期行健康檢查的志愿者25例作為對照組，其中女9例，男16例；年齡39～70歲，平均（55.0±10.2）歲；身體情況良好，且無肝病病史。肝硬化觀察組及對照組均無MRI檢查禁忌證。本研究經(jīng)倫理委員會批準(zhǔn)。

1.2 圖像采集與測量使用GE MR 750 3.0 T?；颊哳^先進(jìn)，仰臥位，體部相控陣列線圈采集信號。所有受檢者均行常規(guī)MRI掃描，包括肝臟軸位T1WI TR/TE 400 ms/14 ms；軸位及冠狀位壓脂T2WI TR/TE 10 600 ms/90 ms及1 550 ms/70 ms；軸位DWI TR/TE 4 000 ms/70 ms。層厚5 mm，層距1 mm，F(xiàn)OV均為36 cm×36 cm。使用局部勻場減少主磁場的不均勻。

T1ρWI自旋鎖頻率500 Hz，自旋鎖時間（time of spin lock，TSL）分別是10、20、40及80 ms，TR/TE 4 000 ms/minimum，NEX 2，全身SAR＜0.4 W/kg體質(zhì)量。圖像采集使用屏氣技術(shù)，所有受檢者都在檢查前進(jìn)行呼吸訓(xùn)練，確保屏氣呼氣處在同一幅度。

在一定的TSL下，T1ρ圖像的信號強度符合以下公式：M（TSL）=M0·exp（TSL/T1ρ），M（TSL）為一定TSL后的信號強度，M0為初始磁化的強度。

所得圖像均傳至GE ADW 4.6圖像處理工作站，將T1ρ圖像導(dǎo)入T1ρ專用后處理軟件中，對所有受檢者的肝臟進(jìn)行測量。ROI的選取應(yīng)避開血管及膽管走行區(qū)，面積應(yīng)＞0.8 cm2。對每一受檢者肝臟T1ρ值的測量由2名高年資放射科主治醫(yī)師操作，重復(fù)測量5個ROI，取平均值。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法使用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)間比較采用t檢驗，設(shè)定α值為0.05。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

健康受檢者和肝硬化患者（CPS A級和CPS B級）肝臟T1ρ值見圖1。肝硬化觀察組T1ρ值（56.0± 4.0）ms明顯高于對照組T1ρ值（49.7±3.5）ms。觀察組CPS A級和B級的T1ρ值分別與對照組比較，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.03，P=0.006）。對照組受檢者年齡與肝臟T1ρ值無明顯相關(guān)性（r=0.18，P=0.58）。

圖1 健康受檢者和肝硬化患者（CPS A和CPS B）肝臟T1ρ值柱狀圖

3 討論

最近，在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中正在研究新的MRI組織對比原理T1ρWI。T1ρ值代表旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的自旋晶格弛豫時間，可用于探測水分子與大分子物質(zhì)之間的能量交換過程［10］。T1ρWI序列掃描時，預(yù)備脈沖由一組90°SL脈沖和-90°脈沖組成：第一個90°脈沖的作用是翻轉(zhuǎn)宏觀縱向磁化矢量到y(tǒng)軸；然后一個長的低能量脈沖被施加到y(tǒng)軸方向，將磁化矢量鎖定在y軸上；-90°脈沖的作用是把T1ρ預(yù)備橫向磁化矢量翻轉(zhuǎn)到z軸方向。本研究中使用FSE序列讀出T1ρ預(yù)備的宏觀縱向磁化矢量。由于T1ρ對低頻運動和靜止過程中的大分子都很敏感，被用來研究大分子的組成和質(zhì)子在組織內(nèi)的交換［11-15］。肝臟纖維化是膠原、蛋白聚糖和其他大分子物質(zhì)在細(xì)胞基質(zhì)內(nèi)聚集。因此，T1ρWI對肝纖維化的評估有很高的敏感性。此外，T1ρWI是一項真正的無創(chuàng)檢查技術(shù)，無需靜脈注射對比劑，對肝臟的評估有較好的可重復(fù)性。

肝纖維化和早期肝硬化，在常規(guī)MRI上肝實質(zhì)通常表現(xiàn)為正常外觀，或僅出現(xiàn)輕微無特異性不均質(zhì)的信號改變。進(jìn)展期肝硬化在常規(guī)MRI上主要表現(xiàn)為表面結(jié)節(jié)、肝裂增寬、膽囊窩擴大、右葉萎縮、左葉及尾狀葉相對增大［16］。近來，大量的MRI技術(shù)已用于肝纖維化評估及肝硬化的診斷和分級。這些技術(shù)包括MRI雙對比增強掃描成像、彈性成像、DWI、灌注成像和波譜成像［5，17-20］。鄭興菊等［21］研究表明，T1ρ平掃對比度優(yōu)于T1WI增強掃描。MRI彈性成像通過評價機械波在肝臟組織中傳播，從而提供肝臟組織內(nèi)的信息［22］。MRI灌注成像是根據(jù)肝臟纖維化逐步消除正常肝實質(zhì)內(nèi)的血管和血竇，從而引起血流通過肝實質(zhì)時減慢［23］。DWI認(rèn)為是肝纖維化限制了肝實質(zhì)水的彌散［24］。這些技術(shù)對測量和診斷早期肝纖維化敏感性及可重復(fù)性較差［25］。其他的成像方法，包括超聲波和核成像技術(shù)在探測早期肝纖維上均有局限性。T1ρWI的優(yōu)勢是能測量物質(zhì)生化成分，是測量肝臟纖維化自身而不是因纖維化引起的其他信號改變。

本研究將T1ρ作為一個影像指標(biāo)以鑒定肝硬化，結(jié)果表明肝硬化組平均肝臟T1ρ值比健康受檢者高17.9%，很可能反映了以前研究中肝臟基質(zhì)內(nèi)纖維成分的不同［8，26］。Deng等［27］在1.5 T MRI上行T1ρ肝臟成像，測得肝臟平均T1ρ值38.6～48.3 ms，平均（43.0±2.2）ms，空腹與餐后T1ρ值無區(qū)別。Rauscher等［28］研究顯示，肝硬化患者的T1ρ值明顯高于健康志愿者，且T1ρ值在50.1 ms時預(yù)測肝硬化具有極高的敏感性和特異性。Zhao等［26］對實驗小鼠腹腔內(nèi)連續(xù)注射四氯化碳以測量肝臟T1ρ值，發(fā)現(xiàn)T1ρ值隨四氯化碳注射次數(shù)增加而增加，注射停止后，T1ρ值隨時間延長而逐漸降低，表明T1ρ值能反映動物肝纖維化的嚴(yán)重程度，并隨肝纖維化好轉(zhuǎn)而降低。Allkemper等［29］研究發(fā)現(xiàn)，肝硬化CPS分級程度越高，T1ρ值越

高，與本研究相似。Yukihisa等［30］研究也曾證實，T1ρ值與血清膽紅素、直接膽紅素、吲哚菁綠及血清蛋白有關(guān)，與肝臟炎癥壞死及纖維化程度無關(guān)，與本研究不同，可能與研究中肝纖維化分級標(biāo)準(zhǔn)不同及肝纖維化樣本量過少有關(guān)。本研究盡管初步結(jié)果顯示T1ρ值與受檢者年齡無相關(guān)性，但也不能完全排除年齡因素。因此，未來研究也應(yīng)關(guān)注年齡對T1ρ值測量的影響。

MRI T1ρ技術(shù)的難點是采集速度較慢、B0和B1磁場的不均勻性。運用T1ρWI評估早期肝硬化時，本研究中運用FSE作為讀出序列，該序列可極大地去除磁場不均勻的影響。在肝臟有脂肪變性或鐵負(fù)荷等復(fù)雜因素影響下，其可產(chǎn)生局部磁場的不均勻性，從而影響T1ρ值的測量。使用脂肪抑制技術(shù)和高能SL射頻脈沖可減少這些不利因素。本研究中，放在腹部皮膚表面的呼吸門控的傳感器氣球也能引起B(yǎng)0磁場的不均勻性，造成靠近小球附近的肝實質(zhì)圖像質(zhì)量的減低，在測量T1ρ值時應(yīng)避開受影響圖像區(qū)域。

在T1ρWI掃描時受檢者屏氣，這樣在不同的TSL時肝臟內(nèi)測量層面的位置相對恒定，由于對照組屏氣幅度一致性較好，肝臟內(nèi)測量層面恒定性更好。目前T1ρ圖像掃描時間相對較長，令人滿意的T1ρ圖像需較好地屏氣。因呼吸運動幾乎都在頭-尾方向上，筆者也曾認(rèn)為冠狀位和矢狀位圖像采集受呼吸運動影響較小，在冠狀位和矢狀位行T1ρWI，結(jié)果表明冠狀位和矢狀位圖像也受呼吸運動的影響，另外，在冠狀位圖像上還增加了心臟運動的影響。在使用T1ρWI時，肝血管出現(xiàn)較高的信號強度，且因呼吸運動引起的輕微空間位置也有可能導(dǎo)致肝實質(zhì)出現(xiàn)較高T1ρ值。

本研究仍有局限性：①肝硬化的診斷通常根據(jù)臨床和實驗室結(jié)果，僅很少部分需經(jīng)組織學(xué)確認(rèn)。因此，需進(jìn)一步研究評價肝硬化患者的組織病理學(xué)與T1ρ值的相關(guān)性。②臨床評估應(yīng)包括T1ρ值與實驗室檢查數(shù)據(jù)及其他成像方式（如MRI灌注成像）的相關(guān)性，未來還有很多工作需進(jìn)一步研究。

本研究更關(guān)注肝硬化早期階段（CPS A、B級），這是因為肝硬化早期在常規(guī)MRI檢查中敏感性較低，而T1ρWI主要優(yōu)勢是能評估肝臟纖維化的信號。CPS C級肝硬化患者的臨床癥狀包括腹水和肝性腦病，因此診斷相對簡單。此外，這類患者也常因虛弱無法行多個屏氣的MRI檢查。肝臟T1ρ測量一個重要的臨床目的是評估和鑒定肝硬化的早期階段，這是因為早期肝硬化時纖維化過程可逆，在臨床具有很重要的治療價值。

本研究表明，肝硬化與T1ρ值增加具有相關(guān)性。隨著技術(shù)發(fā)展和T1ρ臨床評估的加深，該技術(shù)有可能在早期肝硬化探測、肝纖維化等級的劃分，以及療效評估中起重要作用。

［1］Davis GL，Albright JE，Cook SF，et al.Projecting future complications of chronic hepatitis C in the United States［J］.Liver Transpl，2003，9：331-338.

［2］Charlton M.Nonalcoholic fatty liver disease：a review of current understanding and future impact［J］.Clin Gastroenterol Hepatol，2004，2：1048-1058.

［3］Wallace K，Burt AD，Wright MC.Liver fibrosis［J］.Biochem，2008，411：1-18.

［4］Afdhal NH，Nunes D.Evaluation of liver fibrosis：a concise review［J］.Am J Gastroenterol，2004，99：1160-1174.

［5］Talwalkar JA，Yin M，F(xiàn)idler JL，et al.Magnetic resonance imaging of hepatic fibrosis：emerging clinical applications［J］.Hepatology，2008，47：332-342.

［6］Ratziu V，Charlotte F，Heurtier A，et al.Sampling variability of liver biopsy in nonalcoholic fatty liver disease［J］.Gastroenterdogy，2005，128：1898-1906.

［7］Bravo AA，Sheth SG，Chopra S.Liver biopsy［J］.N Engl J Med，2001，344：495-500.

［8］Wang YX，Yuan J，Chu ES，et al.T1ρ MR imaging is sensitive to evaluate liver fibrosis：an experimental study in a rat biliary duct ligation model［J］.Radiology，2011，259：712-719.

［9］Child-Pugh肝功能改良分級法［J/CD］.中華普通外科學(xué)文獻(xiàn)（電子版），2013，7（2）：14.

［10］Sepponen RE，Pohjonen JA，Sipponen JT，et al.A method for T1rho imaging［J］.Comput Assist Tomogr，1985，9：1007-1011.

［11］Szyperski T，Luginbühl P，Otting G，et al.Protein dynamics studied by rotating frame 15N spin relaxation times［J］.J Biomol NMR，1993，3：151-164.

［12］Duvvuri U，Goldberg AD，Kranz JK，et al.Water magnetic relaxation dispersion in biological systems：the contribution of proton exchange and implications for the noninvasive detection of cartilage degradation［J］.Proc Nat Acad Sci U S A，2001，98：12479-12484.

［13］Nguyen AM，Johannessen W，Yoder JH，et al.Noninvasive quantification of human nucleus pulposus pressure with use of T1rho-weighted magnetic resonance imaging［J］.J Bone Joint Surg Am，2008，90：796-802.

［14］Haris M，McArdle E，F(xiàn)enty M，et al.Early marker for Alzheimer's disease：Hippocampus T1rho（T1ρ）estimation［J］.J Magn Reson Imaging，2009，29：1008-1012.

［15］Nestrasil I，Michaeli S，Liimatainen T，et al.T1ρand T2ρMRI in

the evaluation of Parkinson’s disease［J］.J Neurol，2010，257：964-968.

［16］Dodd GD 3rd，Baron RL，Oliver JH 3rd，et al.Spectrum of imaging findings of the liver in end-stage cirrhosis：part I，gross morphology and diffuse abnormalities［J］.AJR Am J Roentgenol，1999，173：1031-1036.

［17］Aguirre DA，Behling CA，Alpert E，et al.Liver fibrosis：noninvasive diagnosis with double contrast material-enhanced MR imaging［J］.Radiology，2006，239：425-437.

［18］Salameh N，Larrat B，Abarca-Quinones J，et al.Early detection of steatohepatitis in fatty rat liver by using MR elastography［J］. Radiology，2009，253：90-97.

［19］Bonekamp S，Kamel I，Solga S，et al.Can imaging modalities diagnose and stage hepatic fibrosis and cirrhosis accurately［J］. J Hepatol，2009，50：17-35.

［20］Faria SC，Ganesan K，Mwangi I，et al.MR imaging of liver fibrosis：current state of the art［J］.Radiographics，2009，29：1615-1635.

［21］鄭興菊，鄭捷，孫家瑜，等.磁共振T1ρ成像在原發(fā)性肝癌診斷中應(yīng)用的初步探究［J］.中國普外基礎(chǔ)與臨床雜志，2015，22（6）：743-745.

［22］Asbach P，Klatt D，Schlosser B，et al.Viscoelasticity-based staging of hepatic fibrosis with multifrequency MR elastography［J］. Radiology，2010，257：80-86.

［23］Kanematsu M，Goshima S，Watanabe H，et al.Diffusion/perfusion MR imaging of the liver：practice，challenges，and future［J］.Magn Reson Med Sci，2012；11：151-161.

［24］Bakan AA，Inci E，Bakan S，et al.Utility of diffusion-weighted imaging in the evaluation of liver fibrosis［J］.Eur Radiol，2012，22：682-687.

［25］Sirlin CB.Science to practice：Can T1ρimaging be used to diagnose and assess the severity of hepatic fibrosis［J］.Radiology，2011，259：619-620.

［26］Zhao F，Wang YX，Yuan J，et al.MR T1ρas an imaging biomarker for monitoring liver injury progression and regression：an experimental study in rats with carbon tetrachloride intoxicationg［J］.Eur Radiol，2012，22：1709-1716.

［27］Deng M，Zhao F，Yuan J，et al.Liver T1ρMRI measurement in healthy human subjects at 3T：a preliminary study with a twodimensional fast-field echo sequence［J］.Br J Radiol，2012，85：e590-e595.

［28］Rauscher I，Eiber M，Ganter C，et al.Evaluation of T1ρ，as a potential MR biomarker for liver cirrhosis：Comparison of healthy control subjects and patients with liver cirrhosis［J］.Eur Radiol，2014，83：900-904.

［29］Allkemper T，Sagmeister F，Cicnnati V，et al.Evaluation of fibrotic liver disease with whole-liver T1rho MR imaging：a feasibility study at 1.5T［J］.Radiology，2014，271：408-415.

［30］Takayama Y，Nishie A，Asayama Y，et al.T1ρRelaxation of the liver：A potential biomarker of liver function［J］.J Magn Reson Imaging，2015，42：188-195.

Application research of magnetic resonance T1ρvalue measurement in the diagnosis of early liver cirrhosis

WANG Xue，LIU Songguo，HAN Guang，MENG Xiangfu.Department of Radiology，Linyi Hospital of Traditional Chinese Medicine，Linyi，276003，China.

Objective：To explore the utility of magnetic resonance T1ρ-weighted imaging（T1ρWI）in the diagnosis of early liver cirrhosis.Methods：40 cases of early cirrhosis patients（observation subjects）and 25 healthy physical examination volunteers（control subjects）were performed with conventional MRI，then T1ρWI was acquired from four breath-hold scans with different spin-lock times（10，20，40 and 80 ms）.The T1ρvalues of the observation subjects and healthy control subjects were measured and compared respectively.The T1ρvalues of CPS A and CPS B in the observation subjects were compared with healthy control subjects respectively.The correlation between T1ρvalue and the subjects age was analyzed in the healthy control subjects.Results：The T1ρ value of observation subjects（56.0 ms±4.0 ms）was significantly higher than the T1ρvalue of healthy control subjects（49.7 ms±3.5 ms）.The T1ρvalues of CPS A and CPS B in the observation subjects were significantly difference，compared with healthy control subjects respectively（P＜0.05）.There was no significant correlation between the age of healthy subjects and liver T1ρvalue in the control subjects（r=0.18，P=0.58）.Conclusion：T1ρvalue in quantitative diagnosis of early liver cirrhosis has high sensitivity and repeatability.

T1ρimaging；Spinlock；Liver cirrhosis；Magnetic resonanc imaging

2016-04-26）

10.3969/j.issn.1672-0512.2016.06.003

孟祥福，E-mail：376229494@qq.com。