磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像在肝纖維化中的應(yīng)用進(jìn)展

李秋菊，趙周社，于 兵，石 喻，李加慧，郭啟勇

（1.中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院放射科，遼寧 沈陽(yáng) 110004；2.通用電氣（中國(guó)）醫(yī)療系統(tǒng)集團(tuán)，北京 100176）

肝纖維化是指在不同病因慢性肝臟疾病作用下，肝臟中膠原蛋白等細(xì)胞外基質(zhì)增生與降解失去平衡，導(dǎo)致肝臟內(nèi)纖維結(jié)締組織異常沉積的病理過(guò)程。肝纖維化是慢性肝病向肝硬化、肝癌進(jìn)展的重要中間環(huán)節(jié)[1]?；A(chǔ)和大量研究結(jié)果表明，由于體內(nèi)存在纖維降解過(guò)程，肝纖維化是可以減輕和逆轉(zhuǎn)的[2]，但發(fā)展至肝硬化則有再不可逆性，如能阻斷、減輕乃至逆轉(zhuǎn)肝纖維化，就能在很大程度上改善肝病的預(yù)后。因此，肝纖維化的早期診斷和治療，對(duì)于防治肝硬化、肝癌有重要價(jià)值。

目前肝組織活檢仍被作為臨床上診斷肝纖維化程度的金標(biāo)準(zhǔn)，但由于標(biāo)本量不足（肝組織抽?。┗虺闃樱ù┐涛恢茫┐嬖谡`差，以及在病理組織存在觀察者內(nèi)和觀察者間的差異所導(dǎo)致肝穿病理診斷不準(zhǔn)確[3-4]，尤其是肝組織活檢屬創(chuàng)傷性檢查，存在出血、膽汁性腹膜炎、敗血癥和菌血癥等嚴(yán)重并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)，也使其應(yīng)用價(jià)值受到限制。為此，無(wú)創(chuàng)傷性、準(zhǔn)確、客觀和定量化評(píng)價(jià)肝纖維化方法成為世界肝臟病學(xué)研究的重點(diǎn)。

磁共振成像以其高生物安全性、高軟組織分辨力以及形態(tài)和功能并重的特點(diǎn)，得到了醫(yī)學(xué)界的廣泛認(rèn)可。近年來(lái)磁共振成像中出現(xiàn)各種新技術(shù)用于肝纖維化的研究，如磁共振彈性成像（MRE）、磁共振灌注成像（PWI）、磁共振波譜（MRS）、磁共振血氧水平依賴成像（BOLD-MRI）等，但隨著研究的不斷進(jìn)展，各種技術(shù)的局限性也逐步顯現(xiàn)。MRE 評(píng)價(jià)肝纖維化結(jié)果較穩(wěn)定，但需要專門的轉(zhuǎn)換硬件及強(qiáng)大的圖像后處理，因而目前在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用非常有限。PWI 的基礎(chǔ)是肝纖維化病程中肝血流的重構(gòu)，應(yīng)用造影劑或動(dòng)脈自旋標(biāo)記（Auto spin label，ASL）實(shí)現(xiàn)灌注成像，但需要較高的時(shí)間分辨率和空間分辨率，另外成像時(shí)間相對(duì)長(zhǎng)，臨床應(yīng)用不廣泛。

磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像（DWI－MRI）已經(jīng)是較成熟的磁共振功能成像技術(shù)，能無(wú)創(chuàng)性反映活體組織功能狀態(tài)。DWI 對(duì)運(yùn)動(dòng)極為敏感，患者的位置移動(dòng)、呼吸、心跳、腸蠕動(dòng)等生理活動(dòng)均嚴(yán)重影響成像質(zhì)量，因而常規(guī)DWI 主要應(yīng)用于神經(jīng)系統(tǒng)疾病特別是腦梗死、腦出血[5]等疾病診斷。近年來(lái)單次觸發(fā)、呼吸門控、心電門控，特別是平面回波成像（EPI）技術(shù)的應(yīng)用克服了上述不足，DWI 已逐步應(yīng)用到全身其他系統(tǒng)和器官[6-8]，特別是在肝臟的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。研究表明，DWI 中表觀彌散系數(shù)（ADC）的測(cè)量值對(duì)診斷和定量化分析肝纖維化有重要價(jià)值。Lewin 等[9]實(shí)驗(yàn)研究表明，和金標(biāo)準(zhǔn)“肝穿刺活檢”相比，DWI 多b 值（b=0、200、400 及800 s/mm2）圖像診斷重度肝纖維化的敏感度、特異度、陽(yáng)性預(yù)測(cè)值及陰性預(yù)測(cè)值分別是87%、87%、72%及94%。自DWI 被用于肝纖維化診斷以來(lái)，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)采用不同模型和選擇不同b 值獲得的ADC值對(duì)肝臟纖維化診斷靈敏度、特異性具有明顯的影響。本文就采用不同水分子擴(kuò)散模型和選擇不同b 值獲得ADC 在肝臟纖維化診斷的最新進(jìn)展進(jìn)行回顧和分析。

1 DWI 成像原理

DWI 成像是以組織細(xì)胞間水分子的布朗運(yùn)動(dòng)為成像基本原理。人體組織中水分子在血液、組織細(xì)胞間隙和細(xì)胞內(nèi)做布朗運(yùn)動(dòng)，但由于水分子運(yùn)動(dòng)距離甚微，僅數(shù)微米，因而常規(guī)MRI 序列中水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)對(duì)信號(hào)的影響非常微小。為測(cè)量組織細(xì)胞間隙水分子擴(kuò)散信號(hào)，DWI 是在常規(guī)自旋回波（Spin echo，SE）T2加權(quán)序列的180°脈沖兩側(cè)各施加一個(gè)擴(kuò)散敏感梯度脈沖，這兩個(gè)梯度脈沖的方向相反，強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間完全相同。在梯度磁場(chǎng)下，對(duì)于靜止的水分子，第一個(gè)梯度脈沖所致的質(zhì)子自旋去相位會(huì)被第二個(gè)梯度脈沖完全再聚合，信號(hào)強(qiáng)度不受影響；而運(yùn)動(dòng)的水分子，在施加的梯度磁場(chǎng)方向會(huì)產(chǎn)生相位離散，即使擴(kuò)散效應(yīng)微弱，在第二個(gè)梯度脈沖時(shí)MR 信號(hào)也不能完全再聚合，從而導(dǎo)致信號(hào)強(qiáng)度隨擴(kuò)散時(shí)相而衰減。因而不同組織的不同的擴(kuò)散強(qiáng)度以不同信號(hào)強(qiáng)度的方式被顯示出來(lái)，從而構(gòu)成磁共振擴(kuò)散圖像的對(duì)比[10-12]。組織信號(hào)降低的程度與擴(kuò)散敏感度以及組織內(nèi)的水分子熱運(yùn)動(dòng)的自由度有關(guān)。其計(jì)算公式：A=exp（-bD），A 代表擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)引起的MR 信號(hào)衰減；D 為擴(kuò)散系數(shù)，反映擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的快慢，單位為mm2/s；b 為擴(kuò)散因子，單位為s/mm2。從公式中可以看出，水分子運(yùn)動(dòng)自由度越高，即運(yùn)動(dòng)越快，信號(hào)降低越明顯；b值越大，信號(hào)降低越明顯。其中擴(kuò)散因子b 值與擴(kuò)散敏感梯度持續(xù)時(shí)間、幅度及形狀等有關(guān)，其計(jì)算公式為：b=r2G2d2（sd/3），其中r 為旋磁比，G 為梯度場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)，d 為施加的梯度場(chǎng)持續(xù)時(shí)間，s 為兩個(gè)梯度場(chǎng)的間隔時(shí)間，b 值的改變就是通過(guò)調(diào)整G、d 和s 來(lái)實(shí)現(xiàn)的[13]。

純水中水分子能自由運(yùn)動(dòng)，而在活體組織中，由于生物膜及體液中的大分子等的限制作用，不同的組織結(jié)構(gòu)和分子環(huán)境中水分子運(yùn)動(dòng)自由度不同，如肝囊腫內(nèi)水分子可以認(rèn)為是理想的布朗運(yùn)動(dòng)，而肝實(shí)質(zhì)性病變組織內(nèi)水分子則明顯受到限制，水分子運(yùn)動(dòng)減弱。DWI 可通過(guò)檢測(cè)水分子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，觀察相應(yīng)信號(hào)降低程度，來(lái)反映不同組織的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。病變組織與正常組織相比，水分子自由運(yùn)動(dòng)度不同，因而通過(guò)觀察組織信號(hào)降低的程度來(lái)發(fā)現(xiàn)病變并幫助鑒別其良惡性[14-15]。

2 肝臟DWI 新技術(shù)及參數(shù)選擇

用于診斷肝臟纖維化DWI 技術(shù)可以分成定性診斷和定量診斷兩種方法。目前新近發(fā)展的背景信號(hào)抑制擴(kuò)散加權(quán)成像（DWIBS），就是在傳統(tǒng)DWI 基礎(chǔ)上新近逐漸發(fā)展起來(lái)的磁共振功能成像序列，不僅能反映水分子的布朗運(yùn)動(dòng)進(jìn)行定性診斷，還能通過(guò)測(cè)量ADC 值來(lái)量化分子運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)弱。目前肝臟纖維化DWI 定量診斷技術(shù)主要是基于不同模型基礎(chǔ)上，計(jì)算ADC 值以定量診斷肝臟纖維化。

2.1 DWIBS

隨著磁共振硬件和后處理系統(tǒng)的發(fā)展和完善，DWIBS 逐漸應(yīng)用于肝臟疾病的研究。DWIBS 較傳統(tǒng)DWI 成像的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①在自由呼吸狀態(tài)下完成掃描，不需要屏氣掃描，并可以進(jìn)行薄層掃描，提高了小病灶的檢出率。②利用STIR 技術(shù)抑制脂肪信號(hào)，充分降低背景信號(hào)，同時(shí)能抑制短T1組織或病變的信號(hào)，增加病灶與正常組織的對(duì)比。③采用并行采集敏感性編碼（Sensitivity encoding，SENSE）技術(shù)，在保持高圖像空間分辨力前提下成倍減少掃描的時(shí)間。④采用多平面重建（MPR）和最大強(qiáng)度投影（MIP）以及黑－白反轉(zhuǎn)技術(shù)，可獲得高分辨的MPR 和MIP 圖像，還可獲得類似PET 的效果圖像。

DWIBS 均是建立在單指數(shù)模型基礎(chǔ)上的技術(shù)。DWIBS圖像中由于選擇的b 值不同，包含的灌注成分也有很大的不同。盡管DWIBS 不能提供定量化的信息，圖像受選擇b 影響。但是該方法能夠簡(jiǎn)單快速完成全身成像仍然受到臨床工作者歡迎。

2.2 IVIM 模型肝臟纖維化診斷技術(shù)

Bihan 等[16]首先提出基于IVIM 的DWI 成像方法，在生物組織中，IVIM 現(xiàn)象包括單純的水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和血液的灌注等。IVIM 成像可分別用于量化其中的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)成分和血流灌注成分，其信號(hào)強(qiáng)度衰減符合以下方程式：

SI1和SI0分別為施加擴(kuò)散敏感梯度場(chǎng)b1與不施加擴(kuò)散敏感梯度場(chǎng)同一部位相應(yīng)像素的信號(hào)強(qiáng)度。當(dāng)b＞200 s/mm2時(shí)，體素內(nèi)微循環(huán)的不相干運(yùn)動(dòng)，即灌注相關(guān)的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)對(duì)信號(hào)衰減造成的影響基本可以忽略不計(jì)，上述公式可以簡(jiǎn)化為：SI1/SI0=e-bD（2）

使用多組b 值進(jìn)行IVIM DWI 成像，即可計(jì)算水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散系數(shù)D，結(jié)合非線性擬合算法，從而計(jì)算出灌注相關(guān)的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散系數(shù)D* 及灌注分?jǐn)?shù)f 值[17]。1999 年Yamada 等[18]首次將IVIM 成像應(yīng)用于腹部，并證實(shí)正常臟器和肝臟病變的ADC 值明顯高于相應(yīng)的D 值[19]，說(shuō)明灌注效應(yīng)會(huì)影響測(cè)得的腹部實(shí)性器官的ADC 值。

常規(guī)DWI 成像使用單指數(shù)擬合函數(shù)得到ADC 值，但受b 值影響明顯，IVIM DWI 成像時(shí)采樣足夠多的低b 值和高b值DWI 圖像，可以得到更本質(zhì)的D 值、f 值和D* 值，有助于病變的定性診斷和鑒別診斷。

2.3 DWI 參數(shù)選擇

活體組織中所觀察到的擴(kuò)散效應(yīng)除反映水分子自身擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)外，還與使用的b 值、呼吸、脈搏、胃腸蠕動(dòng)、血流灌注及細(xì)胞膜通透性等因素有關(guān)，因而常用表觀擴(kuò)散系數(shù)ADC描述DWI 成像時(shí)組織中水分子擴(kuò)散的快慢，而不直接采用擴(kuò)散系數(shù)D。

ADC 值的大小受很多因素影響，尤其是b 值的大小。DWI 只反映體素內(nèi)的水分子運(yùn)動(dòng)情況，而不能反映超出體素外的水分子運(yùn)動(dòng)，當(dāng)選取低b 值施加擴(kuò)散梯度場(chǎng)時(shí)，水分子的布朗運(yùn)動(dòng)超出體素范圍，所測(cè)得的ADC 值更傾向于反映組織內(nèi)的血流灌注，而高b 值時(shí)，血流灌注超出了一定的體素范圍，反映的是組織內(nèi)水分子的運(yùn)動(dòng)，一般認(rèn)為小b 值主要反映肝臟的血流灌注，測(cè)得的ADC 值偏大，變異大、不穩(wěn)定、準(zhǔn)確性不高，不能真實(shí)的反映分子的熱運(yùn)動(dòng)，但圖像較清晰；大b 值主要反映水分子在組織細(xì)胞擴(kuò)散，測(cè)得的ADC 值較真實(shí)、穩(wěn)定、變異小，但隨著b 值的增大各種偽影增多，圖像易變形，信噪比下降，可嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量，小病變?nèi)菀茁┰\。因而，肝纖維化DWI 成像時(shí)，b 值的選擇尤為重要，但國(guó)內(nèi)、外仍然沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 DWI b 值優(yōu)化

b 值的高低與成像的時(shí)間、質(zhì)量以及ADC 值測(cè)量密切相關(guān)。以往由于成像技術(shù)的限制，一次僅能進(jìn)行單b 值掃描。ADC 值計(jì)算是由不同b 值下DWI 的圖像相減所得，所以由呼吸、脈搏及胃腸蠕動(dòng)或者重新定位等因素造成的掃描位置的變動(dòng)，都會(huì)導(dǎo)致ADC 圖像偽影，造成ADC 值評(píng)價(jià)肝纖維化的準(zhǔn)確性下降。

近年來(lái)，由于3.0T MRI 的應(yīng)用，多b 值掃描得到廣泛應(yīng)用。多b 值DWI 掃描不僅克服了上述不足，還能有效提高單次激發(fā)EPI 采集的信號(hào)噪聲比，圖像質(zhì)量明顯提高。

迄今國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了大量多b 值下DWI ADC 值與肝纖維化的相關(guān)研究[20-24]，王秋實(shí)等[20]動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示當(dāng)b 值取600 s/mm2時(shí)，b 值既能滿足圖像質(zhì)量，又具備檢測(cè)和定量不同階段肝纖維化時(shí)相關(guān)病理變化的能力，可較好地對(duì)肝纖維化進(jìn)行評(píng)價(jià)。管生等[21]用不同b 值（0～1 000 s/mm2）研究早期肝臟彌漫性病變，結(jié)果顯示b=300 s/mm2時(shí)ADC 值對(duì)肝臟病變的反映較b=600 s/mm2和b=1 000 s/mm2時(shí)遲，提示b 值的大小影響DWI 的敏感性，實(shí)驗(yàn)中還提到b=600 s/mm2時(shí)DWI信噪比及圖像質(zhì)量較b=1 000 s/mm2時(shí)佳。李新瑜等[22]不同b值（b=300、600、800、1 000 s/mm2）ADC 值預(yù)測(cè)肝纖維化程度的ROC 曲線分析顯示：b=600 s/mm2時(shí)曲線下面積較其他b值大。Agnello 等[23]選擇b=600 s/mm2來(lái)鑒別肝臟病灶的良惡性，取得了滿意的臨床結(jié)果。因此，目前國(guó)內(nèi)肝纖維化研究中，得到大部分研究者認(rèn)可的b 范圍在300～800 s/mm2左右，認(rèn)為在該范圍b 值下，圖像質(zhì)量清晰，組織擴(kuò)散特性好,ADC值準(zhǔn)確。

3 DWI 在肝臟纖維化中應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 肝纖維化形成機(jī)制

肝纖維化是多種慢性肝病發(fā)展至肝硬化的必經(jīng)階段。目前研究普遍認(rèn)同肝星形細(xì)胞及其成纖維作用在肝臟損傷-修復(fù)過(guò)程中致纖維化的關(guān)鍵作用。當(dāng)肝竇受到各種病因刺激時(shí)，存在于Disse 間隙的肝星形細(xì)胞在不斷的損傷-修復(fù)過(guò)程中被激活，而轉(zhuǎn)變成增殖性的成纖維性的、可收縮的產(chǎn)纖維細(xì)胞，導(dǎo)致Disse 間隙內(nèi)正?；|(zhì)分解、纖維堆積，這種改變進(jìn)一步導(dǎo)致肝細(xì)胞微絨毛減少、內(nèi)皮窗關(guān)閉，這個(gè)過(guò)程是一個(gè)閉聯(lián)系統(tǒng)，隨之進(jìn)展，進(jìn)一步出現(xiàn)肝小葉重建。與此同時(shí)肝竇狀內(nèi)皮細(xì)胞Kuffer 細(xì)胞血小板及白細(xì)胞所介導(dǎo)的炎癥以及肝細(xì)胞的脂肪變性在纖維化的形成中有重要作用[25-26]。

3.2 肝纖維化分期

肝纖維化分期國(guó)內(nèi)外有多種分期標(biāo)準(zhǔn)，如Knodell、Iskak、Scheuer、METAVIR 等分期，目前國(guó)內(nèi)常采用的是Scheuer 分類法，按膠原纖維沉積部位、范圍、對(duì)肝結(jié)構(gòu)破壞程度和肝微循環(huán)的影響大小將肝纖維化分為5 期[27]：S0：無(wú)肝纖維化；S1：無(wú)匯管區(qū)擴(kuò)大纖維化及局限竇周纖維化；S2：匯管區(qū)周圍纖維化或纖維間隔形成小葉結(jié)構(gòu)保留；S3：大量纖維間隔形成伴小葉結(jié)構(gòu)紊亂，無(wú)肝硬化；S4：早期肝硬化。

3.3 ADC 值與肝纖維化相關(guān)性研究

肝纖維化對(duì)ADC 值的影響近年來(lái)已有一些不同意見(jiàn)的文獻(xiàn)報(bào)道。大部分研究者[28-34]的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床研究結(jié)果是：隨著肝纖維化程度加重，ADC 值降低。

王秋實(shí)等[28-29]實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示ADC 值不僅可將S0～S1期與S4期進(jìn)行區(qū)分，還可以將S3～S4期與S0期進(jìn)行區(qū)分，但ADC值在S0期和S1～S2期之間差異不顯著。Roth 等[30]研究也得出類似的結(jié)論：ADC 值并不能精確有效地區(qū)分肝纖維化的S1和S0期，認(rèn)為對(duì)早期肝纖維化的提示性診斷尚存在一定的局限性。他們認(rèn)為原因可能是肝纖維化時(shí)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，膠原中質(zhì)子不豐富并緊密結(jié)合，將限制組織內(nèi)的水分子運(yùn)動(dòng)，在重度肝纖維化或肝硬化中，膠原沉積較多，水分子受限明顯，在輕中度纖維化時(shí)，S1～S2期肝組織結(jié)構(gòu)變化不明顯，肝內(nèi)纖維散在、稀疏、數(shù)量較少，對(duì)肝組織內(nèi)水分子的彌散運(yùn)動(dòng)尚未起到明顯限制作用。但楊正漢等[31]對(duì)肝硬化患者及犬不均勻性肝硬化模型DWI 的研究認(rèn)為，其機(jī)制可能是增生的纖維破壞了微循環(huán)，造成肝實(shí)質(zhì)血流灌注下降所致。

張冬艷等[32]對(duì)39 例病毒性肝炎患者及15 例健康志愿者進(jìn)行DWI 掃描，分別采用b 值=200、400、600、800、1 000 s/mm2，在肝右葉和脾臟分別選擇感興趣區(qū)，經(jīng)圖像后處理得到ADC值，計(jì)算肝脾ADC 值之比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)肝脾ADC 比值在小b值（b=200 和400 s/mm2）時(shí)與S 分期無(wú)明顯相關(guān)性，P 值＞0.05，而與S2期以上的肝纖維化呈負(fù)相關(guān)，且于b=800 s/mm2時(shí)相關(guān)性最強(qiáng)，評(píng)價(jià)S2期以上肝纖維化的效能較單純測(cè)肝臟ADC 值更高。

然而，Annet 等[35]以鼠為研究對(duì)象b 值0～500 s/mm2發(fā)現(xiàn)鼠肝臟ADC 值與鼠肝臟纖維化程度成負(fù)相關(guān)（r=-0.712，P<0.001），然而，該結(jié)果并不能在處死鼠和鼠離體肝臟組織上重復(fù)，因而作者提出DWI 并不能反映肝臟纖維化后水在組織間擴(kuò)散受限程度。

肝纖維化過(guò)程ADC 值變化受到眾多因素影響，以至于學(xué)者們的報(bào)道結(jié)果差異較大，歸納起來(lái)可能有以下原因：①選擇b 值范圍不同，當(dāng)b 值或b 差值較小時(shí)，測(cè)量ADC 值變異度較大、測(cè)量結(jié)果不穩(wěn)定；另外小b 受血流灌注影響較大。②ADC 值影響因素較多，呼吸、脈搏、胃腸蠕動(dòng)等因素?zé)o法避免，SNR 也不盡相同。③樣本量影響，樣本量過(guò)小造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠性下降。

4 DWI 成像原理新的闡釋

傳統(tǒng)觀念認(rèn)為水在組織細(xì)胞間隙和細(xì)胞膜是屬于自由擴(kuò)散，然而，1993 年Agre 等水通道蛋白（Water channel protein，WCP），即水孔蛋白（Aquaporins，AQPs）的發(fā)現(xiàn)以全新的觀念解釋了水通過(guò)細(xì)胞膜的機(jī)理和詳細(xì)過(guò)程[36]，認(rèn)為水分子的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)是由WCP 介導(dǎo)的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，這徹底改變了傳統(tǒng)觀念上水在細(xì)胞膜自由擴(kuò)散的觀念，創(chuàng)立了水在細(xì)胞膜主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)全新理論基礎(chǔ)。水分子經(jīng)WCP 的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，主要驅(qū)動(dòng)力是溶液滲透梯度。借助水通道，水分子可以由低滲向高滲溶液中轉(zhuǎn)運(yùn)，并且這種主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于水分子自由擴(kuò)散速度。

大量的研究表明[37-40]，WCP 在多種器官的生理和病理過(guò)程中發(fā)揮重要的作用。潘雪陽(yáng)等[34]結(jié)果提示AQP1 通過(guò)改變腫瘤細(xì)胞通透性等，在腫瘤新生血管和腫瘤生長(zhǎng)中發(fā)揮著主要作用。Jablonski 等[39]在對(duì)肝腫瘤的研究中發(fā)現(xiàn)，與正常肝組織相比，肝腫瘤組織中的AQP8 和AQP9 的表達(dá)明顯減少，這種變化改變了肝腫瘤組織的水通透性，增加了腫瘤細(xì)胞抵抗細(xì)胞凋亡信號(hào)的能力。Huebert 等[40]研究顯示在肝纖維化、肝硬化過(guò)程中，AQP1 通過(guò)表達(dá)上調(diào)，促進(jìn)新生血管侵入纖維間隔，以適應(yīng)微環(huán)境變化。

Badaut 等[41]采用siRNA 技術(shù)對(duì)鼠AQP4 表達(dá)進(jìn)行干擾，結(jié)果表明與對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組ADC 值降低30%，這說(shuō)明AQP4 的表達(dá)與ADC 之間存在顯著的相關(guān)性，作者認(rèn)為傳統(tǒng)觀念“ADC 值代表水在細(xì)胞間隙擴(kuò)散過(guò)程”的理論存在缺陷，并不能準(zhǔn)確反映水分子在組織中運(yùn)動(dòng)的真實(shí)過(guò)程，該過(guò)程應(yīng)該包括水分子在細(xì)胞間隙、跨細(xì)胞膜和細(xì)胞內(nèi)3 個(gè)部分，即ADC 值是這3 個(gè)部分的綜合表現(xiàn)。李加慧等[42]應(yīng)用高b 值DWI 研究離體紅細(xì)胞，結(jié)果提示當(dāng)b 值＞1 500 s/mm2時(shí)，純水和血清組織的信號(hào)基本可以忽略，這時(shí)獲得水分子運(yùn)動(dòng)的信號(hào)主要是來(lái)自水分子通過(guò)細(xì)胞膜AQP 的信息。Tourdias 等[43-44]研究者通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)AQP 表達(dá)與ADC 之間具有一定的相關(guān)性。因而，Badaut 等[46]提出有望將ADC 值作為定量化的生物標(biāo)志物。

DWI 作為非創(chuàng)傷性的研究肝臟纖維化的方法，其應(yīng)用仍處于初級(jí)階段,但隨著MRI 硬件和后處理軟件的迅速發(fā)展，在保證高空間分辨率前提下掃描時(shí)間大大縮短，DWI 將得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。另外，WCP 的發(fā)現(xiàn)，從分子生物學(xué)、分子醫(yī)學(xué)和分子影像技術(shù)的角度，為重新認(rèn)識(shí)以及擴(kuò)大DWI 的研究和臨床應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。在生理及病理狀態(tài)下，細(xì)胞通過(guò)主動(dòng)調(diào)節(jié)AQP 表達(dá)數(shù)量及功能，適應(yīng)周圍微環(huán)境的變化，相應(yīng)ADC 值也會(huì)發(fā)生改變。因而，我們?cè)O(shè)想，可以通過(guò)觀察高b值下肝纖維化組織中水分子通過(guò)細(xì)胞膜的信息，了解肝臟組織的病理或生理狀態(tài)，即通過(guò)高b 值DWI WCP 特異性分子成像，實(shí)現(xiàn)對(duì)肝纖維化的早期無(wú)創(chuàng)診斷。目前AQP 表達(dá)與ADC 之間的相關(guān)性，亟待進(jìn)一步深入的研究。

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