CT灌注成像及MR扩散加权成像评价兔肝纤维化的价值

王　皓， 韩秉艳， 王　红， 王云玲， 贾文霄

(1新疆医科大学第二附属医院影像中心， 乌鲁木齐　830028； 2新疆医科大学， 乌鲁木齐　830011)



CT灌注成像及MR扩散加权成像评价兔肝纤维化的价值

王皓1， 韩秉艳1， 王红1， 王云玲1， 贾文霄2

(1新疆医科大学第二附属医院影像中心， 乌鲁木齐830028；2新疆医科大学， 乌鲁木齐830011)

目的探讨双源CT灌注成像及MR扩散加权成像评价兔肝纤维化分期的价值。方法新西兰大白兔60只进行四氯化碳腹腔注射建立肝纤维化模型(实验组)，新西兰大白兔10只进行腹腔注射生理盐水建立对照模型(对照组)。行双源CT灌注成像及MR扩散加权成像，比较不同肝纤维化分期时CT灌注参数，包括门静脉灌注量(portal venous perfusion，PVP)、肝动脉灌注指数(hepatic perfusion index，HPI)和MRI扩散加权成像测量ADCperf值的变化，分析各参数与纤维化分期的关系。结果HPI随着肝纤维化程度的增加逐渐升高，PVP随着肝纤维化程度的增加而减低。PVP与肝纤维化的严重程度呈负相关(r=-0.589)，HPI与肝纤维化的严重程度呈正相关(r=0.652)。ROC曲线显示，PVP预测S2期及以上肝纤维化时诊断效能最佳，HPI预测S2期及以上肝纤维化时诊断效能最佳。随着肝纤维化程度加重，ADCperf值依次降低，差异有统计学意义(P<0.01)，ADCperf预测S2期及以上肝纤维化时曲线下面积最大。肝脏ADCperf值与肝纤维化的严重程度呈负相关(r=-0.720)。结论HPI、PVP、ADCperf能够反映肝纤维化各期灌注变化。

肝纤维化； 动脉模型； CT灌注成像； 磁共振成像

肝纤维化是许多慢性肝病，如病毒性肝炎、脂肪肝等共同的病理过程，如任其发展就可形成肝硬化。肝纤维化经治疗后可以逆转，肝硬化则难以逆转[1]。目前，临床认为穿刺后的肝细胞活组织检查为判断肝纤维化程度的“金标准”，但该检查有很多不足之处。肝穿刺存在一定的并发症风险，多数患者不愿接受，也不便于动态观察和随访[2]。因此，寻找针对肝纤维化程度诊断率高并且无创伤性的检查方法是非常有意义的。

随着影像学检查技术快速发展，使得显示组织器官微循环状态和血流特征成为可能。CT灌注成像(CT perfusion imaging，CTP)是通过分析病变组织与正常组织的灌注参数来区别病变性质的。磁共振扩散加权成像除了可以反映组织的扩散，还能够反映组织灌注。本研究通过建立兔肝纤维化模型，经双源CT灌注扫描及磁共振(MR)扩散加权成像，分析这2种技术灌注参数变化，评价其与兔肝纤维化程度的相关性。

1　材料与方法

1.1实验动物及模型制作本研究通过伦理委员会审核，选取70只成年新西兰大白兔，雌雄不限，体质量2.5～4.5 kg，平均(3.4±1.1)kg。随机分成两组，实验组60只，对照组10只。实验组腹腔注射四氯化碳油溶液，浓度为10%，按0.1 mL/kg体质量四氯化碳注射，每周注射2次[3]。对照组腹腔注射生理盐水，按0.1 mL/kg体质量注射，每周注射2次。实验组和对照组均共计注射12 w。

1.2CT扫描技术及后处理采用西门子双源CT进行扫描。兔取俯卧位，为了减少呼吸运动引起的运动伪影，腹部加压包扎。肝脏灌注扫描条件为：80 kV，70 mAs，宽度32 mm×1.2 mm，层厚3 mm，扫描40个动态，前30个动态每个动态1.0 s，后10个动态每个动态1.5 s，扫描时间共45 s。共获得图像1 200张。图像重建为1.5 mm层厚并传至西门子工作站，使用最大斜率法分别计算动脉和门静脉时间-密度曲线(time density curve，TDC)。利用脾脏增强达峰时间值作为区分肝动脉期和门静脉期的节点。根据脾脏TDC可以推断出肝脏动脉期TDC，在原肝脏TDC中去除动脉期TDC，就可以得到反映门静脉期TDC。分别计算肝动脉及肝脏组织灌注(图1)，并且与灌注曲线可以一起生成多平面重建的伪彩图(图2)，该软件可以计算门脉灌注量(PVP)、肝动脉灌注指数(HPI)。

1.3MR扫描技术及后处理实验所使用的磁共振扫描设备为飞利浦公司1.5T超导型磁共振成像系统。扫描线圈为8通道头颈联合线圈。采用SE-EPI序列，横断面扫描。分别施加不同梯度因子，采用10个扩散敏感梯度因子b值，分别为0、100、200、300、400、500、600、700、800、1 000 s/mm2。扫描时间约240 s。将10个b值的DWI原始图像输入Bio-map后处理软件内，计算得到不同b值组成的拟合ADC图。3个较大b值(700、800、1000 s/mm2)拟合出ADChigh图，使用较低b值(0、100、200 s/mm2)拟合出ADClow图。最后将ADClow与ADChigh信号之间的差异定义为ADCperf值且拟合出ADCperf图。

1.4病理分期标准完成影像学检查，处死动物。在肝脏的左右叶各取2块组织，分别做苏木精-伊红(HE)及Masson三色染色。肝纤维化的病理分期参照以下标准[4]：S0期：无肝纤维化，肝细胞排列整齐，小叶结果清晰；S1期：汇管区纤维化扩大，局限于窦周和小叶内纤维化，肝小叶结构完整，无纤维间隔形成，可见小叶中央血管扩张；S2期：汇管区周围纤维化，少量纤维间隔形成，但小叶结构保留；S3期：小叶结构紊乱，无假小叶形成，纤维间隔形成较明显，无肝硬化；S4期即早期肝硬化，小叶结构破坏，假小叶形成且被纤维间隔环绕。

1.5统计学处理采用统计软件包SPSS 17.0对所有数据进行统计学分析。不同程度肝纤维化组间各指标差异的比较运用单因素方差分析(One-Way Anova)，组间两两比较采用最小显著差异法(LSD)。利用受试者工作特征曲线(ROC)判定各参数对肝纤维化分期的诊断效能。各指标与肝纤维化分期的相关性采用Spearman相关分析，以P<0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1造模情况及病理检测结果实验组60只新西兰大白兔，死亡14只，死亡多出现在造模早期，原因分别为腹腔出血、腹泻、肝损伤等。另外6只因图像质量较差不符合要求予以剔除。实验组图像符合软件分析的共40只，对照组10只全部完成扫描并获得满意图像。对照组肝脏标本分期均为S0期，镜下观察HE染色见兔肝小叶结构完整，肝细胞呈放射状排列，汇管区结构清晰(图3)；Masson染色未见纤维组织沉积(图4)。实验组肝脏S1期11只，S2期12只，S3期9只，S4期8只。 S4期HE染色可见假小叶形成(图5)；Masson染色可见纤维间隔增厚，假小叶形成明显(图6)。

图1动脉及组织的时间密度曲线

图2CT灌注伪彩图

图3S0期HE染色(HE×100)

图4S0期 Masson染色(Masson×100)

图5S4期HE染色(HE×100)

图6S4期Masson染色(Masson×100)

2.2肝脏灌注参数HPI随着肝纤维化程度的增加逐渐升高，PVP随着肝纤维化程度的增加而减低,见表1。PVP与肝纤维化的严重程度呈负相关(r=-0.589)，HPI与肝纤维化的严重程度呈正相关(r=0.652)。ROC曲线显示，PVP预测S2期及以上肝纤维化时诊断效能最佳(图7)，HPI预测S2期及以上肝纤维化时诊断效能最佳(图8)。随着肝纤维化程度加重，ADCperf值依次降低，差异有统计学意义(P<0.01)，ADCperf预测S2期及以上肝纤维化时曲线下面积最大。肝脏ADCperf值与肝纤维化的严重程度呈负相关(r=-0.720)。

表1　不同肝纤维化分期的肝灌注参数比较(±s)

注：与ADCperfS0期比较，#P<0.05； 与ADCperfS1期比较，*P<0.05。

图7　PVP诊断S2期及以上肝纤维化

图8　HPI诊断S2期肝纤维化

3　讨论

随着肝纤维化程度的加重，HPI呈逐渐增高的趋势。这种趋势是由于肝纤维化早期，肝组织主要表现为肝细胞水肿，炎症反应导致肝组织对动脉血供增多；PVP随着肝纤维化程度的加重，呈下降趋势，分析原因可能是肝细胞水肿导致门脉受压进而灌注减少；以上两种因素共同作用导致HPI升高[5-6]。

本研究显示，HPI与肝纤维化严重程度呈正相关(r=0.652)，提示依据HPI值可以判断肝纤维化的严重程度。ROC曲线显示HPI预测S2期及以上曲线下面积最大(0.856)，提示在肝纤维化过程中，S1与S2、S3、S4的差别较大，HPI容易发现这种差别。随着肝纤维化程度的加重，PVP值逐渐下降，考虑是受微循环和肝脏细微结构的影响，肝细胞肿胀压迫门脉，导致门脉血流灌注量下降。随着纤维化程度进一步加重，发展到S3、S4期后，肝小叶结构破坏并重建，特别是假小叶形成后，加剧了肝内血管扭曲、变形，灌注阻力加大。另外一个原因就是从微观结构来说，门脉管壁平滑肌较薄，比动脉更容易受到挤压[7]。由于受肝内微循环改变和门静脉压力增高的影响，S2、S3、S4期的PVP改变较显著。原因可能是S3、S4期，PVP下降是门静脉高压所致的，而S1、S2期是由于肝细胞水肿挤压门静脉系统导致的PVP下降。本研究显示，PVP与肝纤维化严重程度呈负相关(r=-0.589)，提示依据PVP值可以判断肝纤维化的严重程度。ROC曲线显示PVP预测S2期及以上曲线下面积最大，提示在肝纤维化过程中，S1与S2、S3、S4的差别较大，PVP容易发现这种差别。当门静脉灌注减少时，由于肝脏的双重血供，其能够通过自身调节机制增加肝动脉的血供，以维持肝脏总的血供，故而HPI增大。肝纤维化不同时期的血供是以门静脉灌注改变为主还是肝动脉灌注改变为主需要在今后进一步研究。

高低b值的ADC值之间的差异可以基本除外组织中水分子扩散运动对ADC值的贡献，可以大致反映组织血流灌注情况[8-11]。本研究选择ADClow与ADChigh信号之差为ADCperf值，并且拟合出ADCperf图。S0期ADCperf与S1、S2、S3、S4期ADCperf差异均有统计学意义，S1期ADCperf与S2、S3、S4期ADCperf差异也有统计学意义，考虑肝纤维化早期，炎性水肿导致肝脏血管受压使灌注减小，随着肝纤维化的进展，大量纤维沉积导致血液循环压力增高使灌注进一步下降。S1期与S2期比较差异无统计学意义，说明在肝纤维化早期中，肝脏病理组织结构变化不明显，肝纤维沉积较少，范围局限，对水分子的扩散运动限制作用不明显。S2、S3、S4期比较差异无统计学意义，考虑随着肝纤维化的发展，肝脏自身调节作用会增加肝脏的灌注，同时由于ADC值测量干扰因素很多，导致差异不显著。

综上所述，HPI、PVP、ADCperf可以反映不同肝纤维化分期的灌注改变，本研究从微循环水平评价灌注改变可提高肝纤维化的临床诊断，具有良好的应用前景。

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(本文编辑周芳)

The value of CT perfusion and MR diffusion weighted imaging in diagnosis of liver fibrosis in rabbits

WANG Hao1， Han Bingyan1， WANG Hong1， WANG Yunling1， JIA Wenxiao2

(1DepartmentofImagingCenter,theSecondAffiliatedHospitalofXinjiangMedicalUniversity,Urumqi830028,China；2XinjiangMedicalUniversity,Urumqi830011,China)

ObjectiveTo explore the value of evaluating the stage of hepatic fibrosis using dual source CT perfusion and multi-b value diffusion weighted imaging. Methods70 New Zealand white rabbits, the experimental group of 60 rabbits, liver fibrosis model was established by intraperitoneal injection of carbon tetrachloride, 10 rabbits in the control group, intraperitoneal injection of saline. Both groups of rabbits were undergone perfusion imaging with dual source CT and multi-b value diffusion weighted imaging. CT perfusion parameters, including portal venous perfusion (PVP) and hepatic perfusion index (HPI), and ADCperf value in MRI diffusion weighted imaging were measured in different stages of liver fibrosis. The relationship between the parameters and the stage of liver fibrosis were analyzed. ResultsWith the increase of the degree of liver fibrosis, HPI increased gradually, while PVP decreased with the degree of liver fibrosis. PVP negatively correlated with the severity of liver fibrosis, HPI positively correlated with the severity of liver fibrosis (r=-0.589, 0.652 respectively). The ROC curve showed that PVP or HPI was the best for predicting liver fibrosis on S2 stage and above S2 stage. With the increase of the degree of liver fibrosis, ADCperf values were decreased, and the difference was statistically significant (P<0.01). When ADCperf was used to predict the liver fibrosis on S2 and and above S2 stage, the area under the ROC curve was the largest. ADCperf value were negatively correlated with the severity of liver fibrosis (r=-0.720). ConclusionHPI, PVP and ADCperf can reflect the perfusion changes of liver fibrosis.

liver fibrosis； animal model； CT perfusion imaging; magnetic resonance imaging

新疆医科大学科研创新基金(XJC201341)

王皓(1979-),硕士，主治医师，研究方向：腹部疾病影像学诊断。

贾文霄，男，教授，主任医师，博士生导师，研究方向：磁共振功能成像，E-mail：jwx-xj@163.com。

R81； R575

A

1009-5551(2016)10-1257-04

10.3969/j.issn.1009-5551.2016.10.012

2016-07-21]