動態(tài)增強磁共振定量參數(shù)評估兒童先天性膽總管囊腫致肝纖維化

易 盈，金 科，陳文堅，向永華，蔡齊芳

(湖南省兒童醫(yī)院放射科 南華大學(xué)兒科學(xué)院，湖南 長沙 410007)

先天性膽總管囊腫(congenital choledochal cyst, CCC)是引起兒童膽汁性肝纖維化的主要病因之一[1]，手術(shù)解除梗阻可在一定程度上逆轉(zhuǎn)膽汁性肝纖維化，而若病程進展至肝硬化，則不為可逆改變[2]，且重度肝纖維化患兒術(shù)后并發(fā)癥明顯增多[1]。動態(tài)增強磁共振(dynamic contrast enhanced MRI, DCE-MRI)具有無輻射、空間分辨率高、無創(chuàng)及多參數(shù)分析等優(yōu)點，主要用于評估成人及動物模型肝纖維化[3]，針對兒童的研究相對較少。本研究探討以DCE-MRI定量參數(shù)容積轉(zhuǎn)移常數(shù)(volume transfer constant from blood plasma to extravascular extracellular space， Ktrans)、速率常數(shù)(transfer rate constant between extravascular extracellular space and blood plasma， Kep)和血管外細胞外間隙容積 (volume of extravascular extracellular space， Ve)評估兒童CCC所致肝纖維化的可行性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 以2018年8月—2019年6月33例CCC所致肝纖維化患兒(男9例，女24例，月齡1.8～89.5個月)為病例組，14例因腹壁、腰背部軟組織內(nèi)血管瘤接受腹部MR檢查、且經(jīng)影像學(xué)及生化檢查確認無肝腎異?；純?男5例，女9例，月齡2.4～87.3個月)為對照組。病例組納入標準：經(jīng)臨床、影像學(xué)及手術(shù)證實為CCC，且病理證實存在不同程度肝纖維化；排除標準：肝組織標本不足，對比劑過敏，腎功能異常等。本研究經(jīng)院人體研究機構(gòu)審查委員會批準，患兒家長均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 掃描前禁食4 h以上。對于不能合作的患兒，檢查前按0.5 ml/kg體質(zhì)量給予10%水合氯醛鎮(zhèn)靜。采用Siemens Skyra 3.0T MR掃描儀，18通道體部相控陣線圈。使患兒仰臥，腹部加壓固定。掃描序列：①T2WI：TR/TE=5 920 ms/93 ms，F(xiàn)OV 250 mm,層厚3 mm；②采集兩個不同翻轉(zhuǎn)角的非增強T1WI-VIBE，生成T1 mapping圖像，TR/TE=4.09 ms/1.33 ms，F(xiàn)OV 260 mm,層厚3 mm，F(xiàn)A 2°/15°；③動態(tài)增強VIBE序列：TR/TE=4.15 ms/1.16 ms，F(xiàn)OV 260 mm,層厚3 mm，F(xiàn)A 15°，掃描4期后注入對比劑Gd-DTPA-BMA釓雙胺(Omniscan，GE)，流率1～2 ml/s，劑量0.2 mmol/kg體質(zhì)量，跟注生理鹽水10 ml，行40期動態(tài)增強掃描，每期約7～9 s，共5～7 min。由同一技術(shù)員完成所有成像操作。

1.3 數(shù)據(jù)分析和圖像處理 將原始MR圖像傳至Syngo Via工作站，利用Tissue 4D軟件包進行后處理。進行呼吸校正后，選擇Tofts模型，避開膽囊、擴張膽管、血管及運動偽影，于最大肝臟層面在肝右葉勾畫最大ROI，面積約10 cm2，軟件自動生成ROI偽彩圖。由2名放射科主治醫(yī)師在不知曉病理結(jié)果的前提下分析圖像，以平均值作為最終DCE-MRI灌注參數(shù)(圖1)。

1.4 組織病理學(xué)檢查 于囊腫全切除、Roux-en-Y肝管空腸吻合術(shù)中切除肝臟右葉邊緣，獲得平均長度約10 mm的肝臟標本，對其進行HE和MASSON染色。METAVIR肝纖維化分期標準[4]如下：F0級，匯管區(qū)無纖維化；F1級，匯管區(qū)纖維化擴大，但無纖維間隔；F2級，匯管區(qū)纖維化擴大，伴少量間隔；F3級，大量纖維間隔，呈包繞肝細胞團趨勢；F4級，肝硬化。以F1～F2為輕度肝纖維化，將F3～F4歸為重度肝纖維化(圖2)。對照組14名患兒影像學(xué)檢查和肝功能實驗室檢查無異常，為F0級。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 21.0統(tǒng)計分析軟件。正態(tài)分布資料以±s表示。采用兩獨立樣本t檢驗比較2組連續(xù)性變量參數(shù)，以單因素方差分析觀察不同肝纖維化亞組間參數(shù)值差異，組間兩兩比較采用LSD檢驗。采用Spearman相關(guān)性分析觀察定量參數(shù)與肝纖維化程度的相關(guān)性，以ROC曲線分析其鑒別肝纖維化的程度的敏感度和特異度、AUC和最佳截界值。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2組性別、年齡及BMI等均匹配。病例組Ktrans、Kep值較對照組明顯下降(P均<0.05)，Ve組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.082)，見表1。

2.1 肝纖維化不同階段DCE-MRI參數(shù) 不同纖維化亞組Ktrans、Kep和Ve值均低于對照組(F0級，P均<0.05)，而重度纖維化Ktrans和Kep均低于輕度(P均<0.05)。見表2。Ktrans、Kep與肝纖維化分期呈負相關(guān)(r=-0.764、-0.720，P均<0.05)，但Ve與肝纖維化分期無明顯相關(guān)(r=-0.249，P>0.05)。

2.2 灌注參數(shù)對各期肝纖維化的診斷效能見圖3、 表3。

3 討論

CCC致肝纖維化主要表現(xiàn)為膽汁淤積及其繼發(fā)改變。膽汁淤積時膽汁酸濃度增高，使肝細胞受損、匯管區(qū)內(nèi)小膽管增殖，刺激匯管區(qū)促纖維化因子增生，從而形成肝臟纖維化或肝硬化。隨著肝纖維化程度加重，肝血竇內(nèi)皮細胞逐漸失去正常的滲透能力，肝血竇轉(zhuǎn)化為連續(xù)的毛細血管網(wǎng)，即肝血竇毛細血管化，肝實質(zhì)及其毛細血管網(wǎng)遭到破壞并重建，血流動力學(xué)也發(fā)生相應(yīng)變化[5-7]。因此，評估肝臟血流動力學(xué)改變有利于早期發(fā)現(xiàn)肝纖維化并對其分級。DCE-MRI主要通過T1WI記錄組織內(nèi)對比劑的信號強度變化，擬合血流動力學(xué)模型，觀察對比劑自血管內(nèi)至血管外細胞外間隙(extravascular extracellular space， EES)及再次回到血管內(nèi)的整個滲透過程，獲得肝血流灌注定量參數(shù)，從而全面評估肝臟的血流灌注和毛細血管滲透性，進一步評價肝組織的微循環(huán)狀態(tài)。Tofts雙室模型主要包括3個定量參數(shù)，其中Ktrans代表對比劑從血管內(nèi)擴散至EES，反映血流速度和血管通透性；Kep反映對比劑自EES回流至血管內(nèi)；Ve代表整個體素內(nèi)EES對比劑濃度所占體積百分比；三者間關(guān)系如下：Kep=Ktrans/Ve[3]。

表1 患兒基本資料

圖1 CCC患兒，男，12.7個月 A.在偽彩圖上手動勾畫肝臟最大層面肝右葉ROI，大小約10.97 cm2； B.Ktrans偽彩圖； C.Kep偽彩圖； D.Ve偽彩圖 圖2 肝纖維化病理圖(MASSON染色，×100) A.輕度肝纖維化； B.重度肝纖維化

表2 不同程度肝纖維化灌注參數(shù)比較(±s)

表2 不同程度肝纖維化灌注參數(shù)比較(±s)

纖維化程度Ktrans(min-1)Kep(min-1)Ve對照組[F0,(n=14)]0.270±0.0262.116±0.3040.136±0.014輕度亞組(n=11)0.226±0.036?1.705±0.244?0.131±0.009?重度亞組(n=22)0.195±0.022?#1.522±0.201?#0.129±0.011?F值33.43525.2961.716P值<0.001<0.0010.192

注：*：與對照組比較P<0.05；#：與輕度比較，P<0.05

表3 灌注參數(shù)鑒別有無肝纖維化和輕、重度肝纖維化的診斷效能

由于Tofts模型要求增強過程掃描時間足夠長(5～10 min)才能使血池和血管外細胞外間隙內(nèi)對比劑濃度達到平衡期，故本研究連續(xù)進行40期掃描，每期7～9 s，5～7 min完成動態(tài)掃描。RONOT等[8]分別在肝左、右葉勾畫ROI，發(fā)現(xiàn)獲得參數(shù)無差異。據(jù)此，本研究在肝臟最大層面上勾畫右葉最大ROI進行觀察。本研究結(jié)果顯示，病例組Ktrans、Kep較對照組明顯下降，與既往研究[6,9]結(jié)果相符，且隨肝纖維化程度加重而減低，提示CCC致肝纖維化時，組織內(nèi)微血管通透性下降，且釓對比劑從肝血竇內(nèi)擴散至竇周間隙的速率降低。分析其原因，可能是擴張的膽管使門靜脈受壓、變扁，導(dǎo)致門靜脈血流阻力上升，門靜脈血流灌注量下降和血流速度變慢[10]；其次，隨著肝纖維化程度加重，貯脂細胞異常增殖，產(chǎn)生過量細胞外基質(zhì)，即大量膠原纖維沉積于竇周間隙，使入竇血流阻力增加，門靜脈灌注量及血流速率下降[7]。利用Ktrans、Kep均可鑒別有無肝纖維化以及輕度、重度肝纖維化，且與纖維化程度的相關(guān)性較高，具有較高敏感度與特異度。因此，Ktrans、Kep可作為肝纖維化分期的重要指標。

圖3 Ktrans、Kep和Ve診斷ROC曲線 A.診斷肝纖維化； B.診斷重度肝纖維化

Ve間接反映局部細胞密度及通透性。膽道梗阻時，膽管內(nèi)壓增高，膽小管正常結(jié)構(gòu)被破壞，膽汁溢入竇周間隙，間隙內(nèi)對比劑所占容積分數(shù)下降[11]。隨著肝纖維化程度加重，肝血竇內(nèi)皮細胞窗孔毛細血管化，使得原本排列松散的內(nèi)皮細胞變得緊密，滲透能力下降及竇周間隙變小，導(dǎo)致肝血竇內(nèi)擴散至竇周間隙內(nèi)的對比劑減少，竇周間隙內(nèi)對比劑濃度占比下降[6]。本研究中病例組與對照組Ve差異無統(tǒng)計學(xué)意義，提示Ve與肝纖維化程度無明顯相關(guān)，與李坤芳等[9]的結(jié)果相似。LI等[12]則認為Ve在不同程度纖維化之間存在差異，且隨肝纖維化加重而逐漸減低。ZHANG等[13]利用Gd-EOB-DTPA觀察小鼠肝纖維化模型，發(fā)現(xiàn)Ve與肝纖維化分級呈正相關(guān)，重度肝纖維化組Ve明顯高于其他2組，可能與Ve存在一定不穩(wěn)定性有關(guān)。

本研究的主要局限性：使用單輸入Tofts模型，而非更符合肝臟血供的雙輸入模型，但對所有樣本均采用同一方法獲得參數(shù)，可將模型擬合的不足視為系統(tǒng)誤差，不同組間計算值具有可比性，既往研究也采用Tofts雙室模型[9,12-13]評估肝纖維化。其次，兒童呼吸頻率較成人快，且多為腹式呼吸，本研究使用腹部綁帶加壓固定，盡量控制呼吸偽影，所得圖像均具有較高的空間分辨率。

綜上所述，采用DCE-MRI研究兒童膽汁性肝纖維化目前尚處于探索階段，尚需要大量臨床實踐，以優(yōu)化DCE-MRI參數(shù)、藥物動力學(xué)模型、對比劑選擇、流率及ROI勾畫方法。本研究結(jié)果初步表明，利用DCE-MRI評估兒童膽汁性肝纖維化具有可行性；定量參數(shù)Ktrans和Kep可鑒別正常肝組織(F0)和肝臟纖維化(F1～F4)以及輕、重度肝纖維化。