肝纖維化MRI彌散加權(quán)成像的初步研究

1、 湖北省恩施自治州中心醫(yī)院影像科（湖北 恩施 445000）

2、 湖北省恩施自治州中心醫(yī)院檢驗科

3、 湖北民族學院醫(yī)學院

4、 武漢大學人民醫(yī)院放射科

胡興榮1 崔顯念2 胡啟托3 陳 軍4

肝纖維化MRI彌散加權(quán)成像的初步研究

1、 湖北省恩施自治州中心醫(yī)院影像科（湖北 恩施 445000）

2、 湖北省恩施自治州中心醫(yī)院檢驗科

3、 湖北民族學院醫(yī)學院

4、 武漢大學人民醫(yī)院放射科

胡興榮1崔顯念2胡啟托3陳 軍4

目的 探討MRI擴散加權(quán)成像對肝纖維化的診斷價值。方法分別對54例經(jīng)肝穿刺活檢確診的肝纖維化病人利用擴散加權(quán)成像技術(shù)分別測定b值為300、500、700s/mm2時的表觀擴散系數(shù)（ADC值）。比較各組ADC值的變化情況，并與病理改變作對照研究。結(jié)果b值取500和700s/mm2時，隨肝纖維化分期的增加，ADC值依次降低，ADC值與肝纖維化分期之間具有很好的負相關(guān)性（P＜0.01）;而b值取300s/mm2時，ADC值與肝纖維化分期之間沒有很好的相關(guān)性（P＞0.05）。組間比較，b值為300s/mm2時，ADC值可以將S0-S3期與S4期進行區(qū)分；b值為500s/mm2時，ADC值可以將S0與S2，S1與S2及S0與S4期進行區(qū)分；b值為700s/mm2時，ADC值可以將S0、S1分別與S2、S3期及S4期進行區(qū)分。 結(jié)論 在選擇合適的b值情況下，MRI彌散加權(quán)成像測定ADC值是一種能有效檢測肝纖維化和早期肝硬化的影像診斷方法。

肝纖維化；磁共振成像；彌散加權(quán)成像

肝纖維化是慢性肝病的重要病理特征，是各種慢性肝病向肝硬化發(fā)展的必經(jīng)階段。長期以來，臨床多以肝活檢組織病理學檢查作為診斷肝纖維化的金標準，但其有一定的創(chuàng)傷性和盲目性，應用價值受到限制。常規(guī)影像學方法和血清肝纖維化指標的檢測在肝纖維化研究中未發(fā)現(xiàn)較敏感和特異性指標。隨著磁共振新技術(shù)的應用，唯一能在活體內(nèi)檢測組織內(nèi)水分擴散運動的擴散加權(quán)成像技術(shù)的應用，為肝纖維化的診斷帶來了曙光。磁共振擴散加權(quán)成像能夠在微觀分子水平上反映肝纖維化的情況，能對肝纖維化形態(tài)學改變出現(xiàn)之前分子水平的結(jié)構(gòu)變化和代謝、功能改變進行評估[1]。本研究通過MR對肝纖維化患者的彌散加權(quán)成像（diffusionweighted imaging, DWI）檢測，分析在不同彌散系數(shù)情況下，探討表觀彌散系數(shù)（apparent diffusion coefficient, ADC）值對不同肝纖維化時期的檢測能力。

材料和方法

1.1 一般資料自2008年10月至2010年10月，對臨床懷疑或確診的肝纖維化患者經(jīng)肝穿刺活檢，病理證實為肝纖維化患者54例進行研究。所有患者均為慢性乙型肝炎病毒感染者，其臨床資料完整，DWI檢查圖像質(zhì)量穩(wěn)定。54例肝纖維化患者中，男38例，女16例，年齡19~61歲，平均41.6歲。

1.2 肝穿刺病理診斷肝纖維化患者病理標本在CT引導下穿刺活檢。術(shù)前常規(guī)行出血及凝血功能測定，進行呼吸訓練和簽署手術(shù)同意書。應用日本東芝公司Xvision/EX螺旋CT機，取仰臥位，以10mm層厚、10mm層距進行掃描，盡量在測量ADC值的部位選擇進針層面，用自制定位柵格條做體表標記，再以3mm或5mm層厚和層距行薄層掃描，確定最佳進針點。以穿刺點為中心，常規(guī)消毒鋪巾，局麻，按預設進針角度和深度穿刺，再次掃描，確認定位針尖位置無誤后，用COOK公司生產(chǎn)的穿刺活檢槍穿刺，囑病人平靜呼吸狀態(tài)下屏氣后擊發(fā)取材，一般取材2-3次不等，盡量使組織條大于1.0cm，標本以10%甲醛固定；穿刺完成后，壓迫穿刺點，敷貼固定，局部常規(guī)CT掃描，觀察有無出血等并發(fā)癥，并監(jiān)測患者生命體征，將肝穿刺標本送病理科進行HE和MASSON染色檢查。

組織學分級標準：采用2000年西安會議修訂的《病毒性肝炎防治方案》中肝纖維化分類標準（S0-S4）[2]。S0期：無纖維化；S1期：匯管區(qū)纖維化擴大，局限竇周和小葉內(nèi)纖維化；S2期：匯管區(qū)周圍纖維化，纖維間隔形成，小葉機構(gòu)保留；S3期：纖維結(jié)構(gòu)伴小葉結(jié)構(gòu)紊亂，無肝硬化；S4期：早期肝硬化。

1.3 MRI檢查采用GE Signa Hde 1.5T磁共振掃描儀，體部線圈。掃描范圍由膈頂至肝下緣，行常規(guī)軸位SPGR T1WI、FSE T2WI、FSE T2WI壓脂序列，DWI采用自旋回波-平面回波序列(SE-EPI)，使用3個不同彌散敏感梯度b值（b1=300、b2=500、b3=700s/mm2）分別進行掃描，b值施加在X、Y、Z三個方向上，具體掃描參數(shù)為：TR/TE 4075ms/73.9ms，F(xiàn)OV40×40，層厚/層間距8mm/2mm，矩陣128×128，Nex 6次，b值分別為300s/mm2、500s/mm2、700s/mm2。

1.4 圖像分析圖像后處理使用GE ADW4.3自帶Functool 2軟件對DWI圖像進行后處理，軟件自動產(chǎn)生ADC值及指數(shù)表觀彌散系數(shù)(exponential apparent diffusion coefficient, EADC)偽彩圖。

1.5 統(tǒng)計學分析本研究肝臟的ADC值用均數(shù)±標準差表示。數(shù)據(jù)處理應用SPSS13.0統(tǒng)計軟件，進行方差分析、Spearman等級相關(guān)分析，檢驗水準α=0.05。

結(jié) 果

各組所有受試者均得到彌散加權(quán)圖像、彌散系數(shù)圖及EADC偽彩圖，圖像較清晰（圖1-3），b值分別為300s/mm2、500s/mm2、700s/mm2時各組ADC值的比較見表1，結(jié)果顯示b值取500和700s/mm2時，隨肝纖維化分期的增加，ADC值依次降低，ADC值與肝纖維化分期之間具有很好的負相關(guān)性（P＜0.01）;而b值取300s/mm2時，ADC值與肝纖維化分期之間沒有很好的相關(guān)性（P＞0.05），見表2。組間比較，b值為300s/mm2時，ADC值可將S0-S3期與S4期進行區(qū)分；b值為500s/mm2時，ADC值可將S0與S2，S1與S2及S0與S4期進行區(qū)分；b值為700s/mm2時，ADC值可將S0、S1分別與S2、S3期及S4期進行區(qū)分。

討 論

表1 不同b值肝纖維化分期的ADC值

表2 不同b值時ADC值與肝臟病理分期相關(guān)分析結(jié)果

3.1 DWI成像原理及其在肝纖維化中的應用價值DWI是以突出水分子的彌散效應作為圖像對比的一種成像方法，通過施加彌散敏感梯度脈沖，使運動的水分子產(chǎn)生相位離散，信號降低，而靜止的水分子信號強度不受影響，即水分子運動越自由的組織，信號強度降低越明顯，從而把組織由水分子或氫質(zhì)子的微觀運動與MR信號聯(lián)系起來。人體肝組織中的水分子總是處于不規(guī)則隨機運動（布朗運動），肝臟DWI通常采用單次激發(fā)SE-EPI序列，該序列以一個90°脈沖和一個180°脈沖為準備序列，后隨EPI技術(shù)采集信號。對于彌散低、靜止的水分子，第一個梯度脈沖所致的質(zhì)子自旋去相位會被第二個梯度脈沖完全再聚焦，信號強度不受影響，而對于彌散強、運動的水分子，第一個梯度脈沖所致的質(zhì)子自旋去相位離開了原來的位置，無法被第二個梯度脈沖再聚焦，從而導致信號強度隨彌散時相而衰減[3]，因此，組織的不同彌散強度以不同信號強度形成對比被顯示出來，產(chǎn)生彌散圖像。彌散強度通過彌散系數(shù)來表達，即DWI依據(jù)彌散系數(shù)D值分布來成像，但真正的彌散D（mm2/s）是指由某種分子的濃度梯度導致的分子凈運動，而在磁共振成像中，由分子濃度差異造成的分子運動無法區(qū)分，且還受受檢者的各種運動影響，也可增加水分子的彌散作用，影響DWI信號強度，因此，只能用表觀彌散系數(shù)（ADC）來描述機體在彌散成像上所觀察到的表觀作用。可以通過公式ADC=ln(s低/S高)/（b高-b低）計算ADC值，式中S低和S高分別指用低、高b值成像所測得的組織信號強度[4]。

肝纖維化時肝內(nèi)纖維結(jié)締組織異常增生和沉積，其主要成分是膠原，是慢性肝病的主要病理特征，這種分子的質(zhì)子不豐富并緊密結(jié)合，將限制組織內(nèi)的水分子運動。因此，理論上，與正常肝實質(zhì)比較，在肝纖維化中彌散應減少，本研究也證實了這種觀點，在b值取500和700s/mm2時，隨肝纖維化程度加重，ADC值依次降低，說明隨纖維化的出現(xiàn)及程度增加，肝臟組織內(nèi)水分子運動受限、彌散減弱，這與病理學觀察到的肝內(nèi)膠原纖維和網(wǎng)狀纖維數(shù)量增多，范圍擴大相一致，提示DWI具有定量肝纖維化嚴重程度的能力。而且利用DWI參數(shù)不僅可以將S0與S2，S1與S2及S0與S4期進行區(qū)分，還可以將S0、S1分別與S2、S3期及S4期進行區(qū)分。說明DWI成像有助于檢測肝纖維化和早期肝硬化。

3.2 b值的選擇及其對肝纖維化DWI的影響彌散成像b值的選擇是影響DWI中信號強度和ADC值的測量最主要的因素。研究表明，b值越小，受組織微灌注的影響越大，b值越大越能真實的反映組織內(nèi)水分子的彌散特性[5]。但是隨著b值的增大，所需TE較長，而肝臟的T2弛豫時間又較短，長TE就對肝臟T2權(quán)重太大，致信號強度太低，各種偽影逐漸增多，信噪比下降，圖像易變形，影響圖像質(zhì)量。楊沛欽等[6]發(fā)現(xiàn)，b值為50-250s/mm2時，ADC值及變異度較大。b值大于300s/mm2時，ADC值及變異度逐漸減小，說明ADC值變得穩(wěn)定。選用b值300-800s/mm2能得到清晰的圖像及穩(wěn)定的ADC值，DWI可成為肝臟病變診斷中有價值的方法。因此，本研究選擇b值300-800s/mm2之間的300s/mm2、500s/mm2、700s/mm2進行研究，基本可以得到清晰的圖像，但b值取300s/mm2時，ADC值與肝纖維化分期之間沒有很好的相關(guān)性（P＞0.05），當b值為500s/mm2、700s/mm2時，ADC值基本穩(wěn)定，隨肝纖維化分期的增加，ADC值依次降低，ADC值與肝纖維化分期之間具有很好的負相關(guān)性（P＜0.01），既可滿足圖像質(zhì)量又具備檢測和定量不同階段肝纖維化時相關(guān)病理變化的能力，可較好的對肝纖維化進行評價，b值為500s/mm2時，ADC值可以將S0與S2，S1與S2及S0與S4期進行區(qū)分；b值為700s/mm2時，ADC值可以將S0、S1分別與S2、S3期及S4期進行區(qū)分。國外部分研究[7-9]認為，ADC值與組織病理學分級沒有相關(guān)性。如Annet等[9]研究認為肝纖維化并不能用DWI水分受限來評估。Koinuma和Boulanger等研究亦發(fā)現(xiàn)ADC值與肝纖維化分級之間并無明顯相關(guān)性，可能與Koinuma等[7]選擇的b值為0.01和128.01s/mm2，Boulanger等[8]選擇b值為50和250s/mm2之間，二者選擇的b值均較小有關(guān)，微循環(huán)灌注對結(jié)果影響較大，不能真實反映彌散狀態(tài)的變化。因此，在保證圖像質(zhì)量的前提下又要使得DWI能反映真正彌散，b值的選擇就相當重要。筆者認為b值為500s/mm2時，既能保證圖像質(zhì)量，又能得到相對穩(wěn)定的ADC值，在進行肝臟MR彌散加權(quán)成像時，可常規(guī)選擇擴散敏感度b值為500s/mm2較適宜。

3.3 DWI的局限性肝纖維化MR彌散成像研究也存在一些局限性：①慢性肝病肝纖維化雖是一種彌漫性病變，但也并非呈均一性的纖維化程度，不同纖維化程度彌散受限程度不一，可能與選擇ADC值測量部位有差異。②選擇肝臟穿刺部位和測量ADC值的部位不可能完全一致，以致測量的ADC值與病理學改變不能完全對應。③本研究選擇樣本數(shù)量較小，需要增加樣本量，減小偏倚，因此，需更大樣本量肝纖維化程度的進一步研究，才能使DWI在肝纖維化的診斷和程度判定方面有更加科學合理的評價。④彌散成像作為一種能在活體檢測組織內(nèi)水分子擴散運動的無創(chuàng)影像功能成像新技術(shù)，對MR要求較高，可能與各種設備序列差異、磁場強度高低有關(guān)，導致各家檢測結(jié)果不同。

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3.Gray Z, Macfall J. Overview of diffusion imaging[J]. MRI Clin N Am, 1998, 6(1):125-138.

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7.Annet L, Peeters F, Abarca-Quinones J, et al. Assessment of diffusionweighted MR imaging in liver fibrosis[J]. Magn Reson Imaging, 2007, 25(1):122-128.

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Preliminary Study on MRI Diffusion-Weighted Imaging of Liver Fibrosis

HU Xing-rong1, CUI Xian-nian2, HU Qi-tuo3, et al. 1.Imaging department of the Central Hospital of Enshi Autonomous Prefecture, Enshi Hubei 445000, China; 2.Laboratory of the Central Hospital of Enshi Autonomous Prefecture; 3.Medical school of Hubei Institute for Nationalities

ObjectiveTo evaluate diagnostic value of diffusion-weighted MRI for hepatic fibrosis.MethodsApparent diffusion coefficient (ADC) values of 54 patients with liver fibrosis proved by liver biopsy were measured by diffusion-weighted imaging when the b values were 300,500,700s/mm2respectively. The change of ADC value in a group was compared with other groups, and it was also compared with corresponding pathological change as a control study.ResultsWhen b value was 500 and 700s/mm2, with liver fibrosis stage increasing, ADC values were gradually reduced, and a good negative correlation (P <0.01) appeared between ADC values and liver fibrosis stage; While the b value was 300s/mm2, good correlation between ADC values and liver fibrosis stage was not showed (P> 0.05). By group comparison, S0-S3 stage could be distinguished with S4 stage by ADC values when b value was 300s/mm2; when b value was 500s/mm2, S0 could be distinguished with S2 and S4 respectively, and S1 could be distinguished with S2; when b value was 700s/mm2,S0, S1 could be distinguished with S2, S3 and S4 respectively.ConclusionIn case of choosing a suitable b-value, it is an effective imaging diagnostic method to measure ADC values by MRI diffusion-weighted imaging for the detection of liver fibrosis and early cirrhosis.

liver fibrosis; Magnetic resonance imaging; Diffusion weighted imaging

R445.2；R575

A

10.3969/j.issn.1672-5131.2011.06.003

胡興榮，男，副主任醫(yī)師，主要從事CT、MRI及CT介入工作。

胡興榮

圖1 彌散加權(quán)圖像；圖2 彌散系數(shù)圖；圖3 EADC偽彩圖.

2011-07-07