原發(fā)性肝癌（hepatocellular carcinoma，HCC）是人類常見的惡性腫瘤之一，其死亡率一直居高不下［1］。組織病理學(xué)分級是HCC預(yù)后的主要影響因素［2］，低分化HCC患者手術(shù)切除后復(fù)發(fā)率高，預(yù)后差于中、高分化HCC患者。因此，術(shù)前評估HCC的組織學(xué)分級非常重要。目前組織活檢是HCC病理分級的“金標準”，但是這項侵入性操作不良作用較多［3］。既往MRI對HCC的診斷主要集中于形態(tài)學(xué)的改變，根據(jù)腫塊T2WI高信號、DWI高信號、假包膜征、“快進快出”的強化方式等影像特征，能較易區(qū)分腫瘤與非瘤結(jié)節(jié)，但尚不能準確推斷腫瘤的病理分化程度。功能MRI成像如3D-Dixon、擴散加權(quán)成像和彈性成像［4］可以對腫瘤代謝物質(zhì)、組織結(jié)構(gòu)、細胞密度等進行定量分析。本文旨在探討3D-Dixon成像和DWI在術(shù)前評估HCC病理分級的價值。

1 材料與方法

1.1 研究對象

本研究為回顧性資料分析，2016年1月至2017年12月南昌大學(xué)第二附屬醫(yī)院符合以下標準的患者納入研究。納入標準［5］：1）術(shù)前MRI掃描序列完整；2）MRI檢查后2周內(nèi)行穿刺活檢或手術(shù)切除病理確診為HCC。排除標準：1）既往行射頻消融、TACE、放化療等治療；既往有高脂血癥病史；2）肝臟合并有其他腫瘤；3）同相位圖像病灶信號較反相位低的病灶（可能為鐵沉積導(dǎo)致）。共109例患者納入研究，其中男性87例，女性22例；年齡為26～79歲，中位年齡55歲。病理學(xué)分級：高分化16例，中分化69例，低分化24例。

1.2 方法

1.2.1 MRI檢查方法 采用美國GE Signa 3.0T超導(dǎo)型MR儀，8通道體線圈。橫軸位T2WI脂肪抑制序列：TR 6316 ms，TE 89.3 ms，層厚5.0 mm，層間距1 mm；橫軸位Dixon成像，層厚5 mm，層間距1 mm；TR 5.6 ms，其中同相位TE 2.7 ms，反相位TE 1.3 ms。DWI采用單次激發(fā)SE-EPI序列，b值（擴散梯度因子）取0和800 s/mm2，TR 4 000 ms，TE 56.6 ms，F(xiàn)OV 38 cm×34 cm，層厚5 mm，間隔1 mm，矩陣128×128，采集次數(shù)2次。動態(tài)增強掃描采用肝臟三維容積內(nèi)插快速擾相梯度回波（Liver Acquisition with Volume Acceleration，LAVA）序列，TR 2.6 ms，TE 1.3 ms，層厚5 mm。對比劑采用釓噴酸葡胺（gadopentetate dimeglumine，Gd-DTPA，德國拜耳公司），注射流率2 mL/s，劑量0.1 mmoL/kg，行動脈期、門脈期和延遲期掃描。

1.2.2 MRI圖像分析 瘤內(nèi)實性成分脂肪分數(shù)的計算：由兩名具有5年工作經(jīng)驗的影像醫(yī)師在GE AW4.6工作站上完成相關(guān)值的測量（圖1），且對患者的病理結(jié)果均不知情。于同相位、反相位圖像相同層面相對應(yīng)位置手動畫出圓形興趣區(qū)（region of interest，ROI），根據(jù)腫瘤體積大小決定ROI數(shù)量，記錄信號強度（signal intensity，SI），ROI大小為40～70 mm2。

ROI放置原則：1）放置在病灶實性部分；2）盡量避開壞死、出血、囊變區(qū)及瘤內(nèi)脈管；3）離腫瘤邊緣至少5 mm。

脂肪分數(shù)采用公式（1）計算得出：FF=（SIip-SIop）/2*SIip（1）。其中SIip、SIop分別為同、反相位圖像上ROI平均信號強度。

最小表觀彌散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）值的測量：采用Function 2.0軟件包獲得腫瘤的ADC圖。參照T1WI、T2WI及增強圖像，在ADC圖上腫瘤病灶每一層面均放置數(shù)個ROI。對所有ROI進行統(tǒng)計分析，獲得最小ADC值。ROI放置原則同上。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 20軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析。先對各參數(shù)行Kolmogorov-Smirnov正態(tài)性檢驗，符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)以x±s表示，不符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)用中位數(shù)（M）表示。采用Kruskal-WallisH檢驗或ANOVA法比較組間差異，兩兩比較采用Mann-WhitneyU檢驗或LSD法。相關(guān)分析采用Spearman法或Pearson法。采用ROC曲線評價病灶脂肪分數(shù)、最小ADC值區(qū)分不同病理分級的效能。P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

圖1 42歲女性中分化HCC患者MRI圖像。圖示病灶位于肝臟右前葉，呈類圓形，大小約3.5 cm×3.2 cm，邊界尚清晰，同相位圖瘤灶內(nèi)可見片狀稍高信號，反相位信號較同相位明顯減低，實性成分脂肪分數(shù)為10.08%。DWI呈不均勻混雜高信號，ADC圖示腫瘤ADC值較正常肝實質(zhì)明顯降低，最小ADC值為0.419×10-3mm2/s

2 結(jié)果

2.1 HCC瘤內(nèi)脂肪分數(shù)、最小ADC值與病理分級的相關(guān)性

低、中、高分化HCC腫瘤實性部分脂肪分數(shù)分別為10.41%、8.06%、4.67%（P＜0.01，表1）。隨著HCC分化程度的降低，腫瘤實性成分的脂肪分數(shù)逐漸增高。脂肪分數(shù)與病理分級呈正相關(guān)（r=0.566，P＜0.01，表2）。另外，中分化組中5例脂肪分數(shù)值明顯高于其他病灶，病理均為富脂質(zhì)型肝癌（圖2）。

低、中、高分化HCC腫瘤實性部分最小ADC值分別為0.318×10-3mm2/s、0.449×10-3mm2/s、0.605×10-3mm2/s。隨著HCC分化程度的降低，腫瘤實性成分的最小ADC值逐漸降低。最小ADC值與病理分級呈負相關(guān)（r=-0.674，P＜0.01）。脂肪分數(shù)與最小ADC值相關(guān)性：r=-0.661（P＜0.01，表2）。

表1 不同病理分級HCC的脂肪分數(shù)、最小ADC值的測量結(jié)果

表2 脂肪分數(shù)、最小ADC值、病理分級間相關(guān)性

圖2 不同病理分級組的脂肪分數(shù)箱式圖

2.2 脂肪分數(shù)、最小ADC值鑒別不同病理分級HCC的ROC分析

高分化與中分化組，中分化與低分化組的脂肪分數(shù)、最小ADC值診斷鑒別臨界值見表3。不同病理分級HCC的脂肪分數(shù)、最小ADC值鑒別的ROC曲線見圖3，4。

表3 脂肪分數(shù)及最小ADC值鑒別不同病理分化組的效能

圖3 脂肪分數(shù)鑒別不同病理分化HCC的ROC曲線

圖4 最小ADC值鑒別不同病理分化組HCC的ROC曲線

3 討論

肝癌瘤內(nèi)脂肪的存在于光學(xué)顯微鏡下檢出率達19.6%，在MRI反相位達10%［6］。MRI是目前無創(chuàng)性檢測體內(nèi)代謝產(chǎn)物濃度的“金標準”，能用于許多組織代謝物的定量檢測，包括N-乙酰門冬氨酸、膽堿、脂質(zhì)，然而MRI掃描時間相對較長，易受呼吸運動影響，因此有必要尋找一種既能準確定量脂肪，又能提高成像速度的檢查方法。Dixon成像、MRI在肝臟脂肪定量中與病理結(jié)果相一致，且Dixon與MRI所測脂肪分數(shù)具有高相關(guān)性［7］。3D-Dixon技術(shù)具有成像簡單、成像時間短、重復(fù)性可靠的優(yōu)勢，一次掃描可以獲取四幅圖像：同相位、反相位、水相、脂肪相［8］。通過同反相位圖上腫瘤實質(zhì)部分信號差異，定量分析瘤內(nèi)脂質(zhì)含量。因此，3D-Dixon用于HCC瘤內(nèi)脂質(zhì)測定具有可行性。

腫瘤細胞的脂質(zhì)合成與其所處微環(huán)境密切相關(guān)，微環(huán)境的改變可導(dǎo)致基因表達的異常，繼而引起物質(zhì)代謝的變化。Kutami等［6］提出循環(huán)障礙或低灌注理論，認為HCC早期供血來自門靜脈，隨著腫瘤的生長，門脈血供逐漸減少，而肝動脈血供增加成為主導(dǎo)。其后續(xù)研究中發(fā)現(xiàn)在此過度期腫瘤內(nèi)部處于缺氧和缺糖的代謝應(yīng)激狀態(tài)，腫瘤細胞通過“Warburg效應(yīng)”提高葡萄糖攝取率，增強糖酵解途徑，以滿足腫瘤快速生長的物質(zhì)和能量需求。與此同時，這種效應(yīng)也為脂質(zhì)合成提供了充足的底物，并最終合成甘油三酯貯存于胞內(nèi)的脂滴中。而MRI檢測到的脂質(zhì)信號主要來自聚集在中性脂滴中的脂質(zhì)，而并非細胞膜磷脂雙分子層中的脂質(zhì)［9-10］，所以MRI技術(shù)所測的脂肪分數(shù)可間接代表腫瘤發(fā)生“Warburg效應(yīng)”的程度。隨著HCC的惡性程度增加，腫瘤細胞增殖加快，組織缺氧、缺糖情況更甚，脂質(zhì)合成相關(guān)酶的表達上調(diào)［11］，導(dǎo)致脂質(zhì)含量升高。本研究中HCC瘤內(nèi)脂肪分數(shù)隨著病理分級增加而增高，與上述研究相吻合。

DWI可在細胞分子水平測量水分子的運動，定量分析組織結(jié)構(gòu)和成分，彌補了常規(guī)MRI只能提供形態(tài)學(xué)和血流動力學(xué)信息的缺點。工作中用表觀彌散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）代表分子彌散的能力。在生物組織中，水分子彌散是指水分子進出細胞和血管的運動，水分子的彌散能力越強，其ADC值越大，反之ADC值越?。?2］。以往研究多用平均ADC值反映HCC腫瘤內(nèi)水分子彌散情況。而腫瘤常具有不均質(zhì)性，體積較大或病理分化程度較低者表現(xiàn)更明顯；腫瘤內(nèi)部出血、壞死、鈣化、脂變的出現(xiàn)亦會影響測定結(jié)果［13］。所以，腫瘤平均ADC值不能完全反映腫瘤的細胞結(jié)構(gòu)、細胞密度等特征，基于腫瘤平均ADC的病理分級評估會產(chǎn)生偏差。Lewis等［14］、Li等［15］研究均發(fā)現(xiàn)最小ADC值在體現(xiàn)腫瘤組織內(nèi)部病理分化程度、反映不同病理級別間腫瘤分化的差異方面具有更高的價值。有研究［16-17］報道，在腦膠質(zhì)瘤、乳腺癌等研究中，腫瘤病理分級與最小ADC值呈明顯負相關(guān)關(guān)系，最小ADC值體現(xiàn)了腫塊中惡性度最高、增殖最明顯的組織細胞。本研究中，最小ADC值隨著HCC病理組織學(xué)分級的增加呈下降趨勢，與Moriya等［18］研究相一致。主要有以下原因：1）HCC病變的細胞結(jié)構(gòu)是影響水分分子擴散的關(guān)鍵因素。隨著組織學(xué)分級增高，腫瘤細胞增殖更快，細胞密度更大，因此病灶細胞膜結(jié)構(gòu)增多，細胞外空間減小，導(dǎo)致水分子擴散限制，即DWI圖上信號強度更高，ADC值更低。2）ADC值受細胞核質(zhì)比影響。Edmondson-Steine系統(tǒng)根據(jù)細胞異型性，細胞有絲分裂和核質(zhì)比情況確定肝癌組織學(xué)分級。組織學(xué)分級越高代表有絲分裂越明顯、核質(zhì)比越高，導(dǎo)致HCC細胞內(nèi)空間減少，水分子擴散受到更明顯的限制，進而導(dǎo)致DWI上信號更高且ADC值更低。

本研究顯示3D-Dixon與DWI在評估HCC病理分級時，最小ADC值的診斷效能略高于脂肪分數(shù)。脂質(zhì)是影響ADC值的重要因素之一，瘤內(nèi)脂質(zhì)成分以脂滴的形式存在于胞質(zhì)中，胞內(nèi)彌散空間減小，水分子擴散運動受限；而水分子擴散運動還受細胞膜完整性、胞內(nèi)其他大分子物質(zhì)的影響。腫瘤病理分級依賴于細胞異質(zhì)性和結(jié)構(gòu)異質(zhì)性，瘤內(nèi)脂質(zhì)定量反映了腫瘤細胞物質(zhì)代謝水平與病理學(xué)觀察指標尚有差異，而最小ADC值通過檢測水分子擴散運動，能夠間接反映腫瘤組織微觀結(jié)構(gòu)、細胞密度，這可能是脂肪分數(shù)的診斷效能低于最小ADC值的原因之一。另外，本研究中分化組5例高脂肪分數(shù)病例，顯微鏡下示脂肪變顯著，病理結(jié)果為富脂質(zhì)型HCC。有研究認為腫瘤實性成分中脂滴數(shù)目與細胞密度呈正比，富脂病灶的組織細胞密度較高，病理卻均為中分化。因此，可以推斷HCC分化程度減低，病灶的ADC值降低，主要與腫瘤細胞的核質(zhì)比增加即細胞異型性所造成的水分子擴散能力受限有關(guān)，而與腫瘤內(nèi)脂質(zhì)增多、細胞密度增高關(guān)系較小。因此，在實際評估HCC病理等級時，特別是對于富脂病灶，應(yīng)結(jié)合最小ADC綜合分析。

本研究不足之處為對于較小的病灶信號值測量，可能存在部分容積效應(yīng)的影響，從而影響脂肪分數(shù)及ADC值的準確性；本研究中DWI序列b值為800 s/mm2，還需論證高b值DWI成像在評估HCC腫瘤病理分級中的價值。

綜上所述，基于化學(xué)位移效應(yīng)的3D-Dixon成像可用于HCC脂質(zhì)定量研究。隨著腫瘤病理分化的減低，腫瘤實性成分含脂量增加。3D-Dixon成像對HCC病理分級評估具有重要價值。DWI序列可作為HCC術(shù)前的必要檢查，最小ADC值與其病理分級有明顯相關(guān)性；最小ADC值可作為評估HCC病理分級較好的生物學(xué)指標。