磁共振弥散张量成像对大鼠肝纤维化早期诊断的实验研究

王启苑，张维，范国华

磁共振弥散张量成像对大鼠肝纤维化早期诊断的实验研究

王启苑，张维，范国华

目的探讨磁共振弥散张量成像（DTI）对大鼠肝纤维化早期诊断及其分期的价值。方法CCl4法建立大鼠肝纤维化模型，行6个和15个方向的DTI检查，根据病理分期进行组间FA值及ADC值比较。结果随着肝纤维化分期的增加FA值增大，ADC值减小；6个方向和15个方向的DTI中，FA值与肝纤维化分期呈正相关性（P＜0.05）；ADC值与肝纤维化分期呈负相关性（P＜0.05）。结论DTI的FA值和ADC值对肝纤维化的诊断和分期均具有较高的价值和较好的相关性，15个方向的DTI对肝纤维化分期的敏感性更佳。

肝纤维化；大鼠；磁共振成像；弥散张量成像

磁共振弥散张量成像（DTI）可无创性检测体内纤维束的走行、排列、方向及紧密度等，从而间接反映组织微观结构的变化，这一特性已在中枢神经系统中广泛应用。肝纤维化的形成是由于胶原纤维形成和溶解失衡，引起肝内纤维结缔组织的过度沉积，导致肝内水分子的扩散发生变化。本研究评价DTI对肝纤维化早期诊断及定量分析的价值，为临床应用提供直观影像及量化指标。现报道如下。

1 资料与方法

1.1 材料60只健康雄性SD大鼠进行分组实验，模型组48只，按3m l/kg体质量腹部皮下注射40%CCl4油溶液，注射频率为2次/周；对照组12只，按3m l/kg体质量腹部皮下注射0.9%氯化钠注射液，注射频率为2次/周。使用设备包括：Philips Intera Achieva 1.5TMR扫描仪、M icroscopy 4.7 cm显微线圈、正置荧光显微镜及HE染色液。

1.2 MR成像方法大鼠给药后第2周开始，每周随机抽取模型组大鼠2只、对照组大鼠1只行MR检查，扫描序列为：常规T1W I（TR 310ms，TE 28ms）扫描后，DTI（6个方向低-DTI：TR 2559.9ms，TE 92.88 ms；15个方向中-DTI：TR 5649.52 ms、TE 78.86 ms、FOV 64 mm×64mm、Thickness 2mm、Slices gap 0.2、NSA15、矩阵128×128）。

1.3 大鼠肝脏标本取材大鼠MR扫描后4 h内进行肝脏标本取材，用PBS溶液持续灌洗大鼠循环系统，直至灌洗液澄清、肝脏发白（需PBS溶液量250～300m l），取出肝组织，观察肝脏大小、形态、颜色及表面等。尽量于磁共振功能分析感兴趣区对应的部位取材，用4%多聚甲醛固定液固定，待病理组织学检查。

1.4 病理组织学检查将取材的肝组织标本进行HE染色，由两位病理学专家对肝组织切片纤维化程度进行肝纤维化分期。按METAVIR评分系统进行判定，F0：无纤维化；F1：汇管区纤维化，无纤维间隔；F2：少量纤维间隔形成；F3：大量纤维间隔形成导致小叶结构变形；F4：肝硬化。

1.5 DTI图像后处理及其分析采用Philips工作站自带的软件进行后处理，每个ROI分别测量3次，取其平均值。

1.6 统计方法采用SPSS19.0统计软件进行数据分析，计量资料以均数±标准差表示，如果数据呈正态分布、方差齐，对不同分组间样本均数的比较采用单因素方差分析（ANOVA），组间两两比较采用最小显著差法（LSD）；采用Pearson相关性检验分析FA值及ADC值与肝纤维化分期的相关性。＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 大鼠肝纤维化模型的建立及一般情况对照组12只随时间的延长体质量逐渐增加，饮食饮水正常，毛色有光泽，实验期间无死亡。模型组48只随着实验时间的延长，出现食欲不振，营养不良，精神萎靡，活动减少，对外界刺激反应迟钝，体质量逐渐减轻，消瘦，毛发蓬乱、无光泽。模型组48只大鼠中，共有31只大鼠完成实验，死亡17只，病死率35.4%。

2.2 病理组织学检查及分期由病理科医生对两组大鼠进行病理分期：模型组肝纤维化分期：0期3只、1期7只、2期9只、3期7只、4期5只。对照组大鼠肝纤维化分期均为0期。

2.3 DTI表现共有对照组9只及模型组30只大鼠完成磁共振DTI检查，DTI图像质量及信噪比均达到诊断要求，无明显伪影。另外对照组3只和模型组1只大鼠（为模型组纤维化2期）未完成检查。

2.3.1 单个ROI纤维束显示DTI图像上可以直观显示ROI平面上所有通过ROI的纤维束数目、分布及方向等。下图为单一ROI的纤维束走行及分布情况（封四彩图3～6）。

2.3.2 对照组与肝纤维化各分期FA值及ADC值分析低-DTI示各组FA值差异有统计学意义（F=4.785，P＜0.05），对照组与模型组2期、3期、4期，1期与4期差异均有统计学意义（均P＜0.05）；各组ADC值差异有统计学意义（F=9.245，P＜0.05）；对照组与模型组各分组、1期与4期、2期与4期差异均有统计学意义（均P＜0.05）。中-DTI示各组FA值差异有统计学意义（F=20.064，P＜0.05），对照组与模型组各分组、1期与3期、2期与3期差异均有统计学意义（均P＜0.05）；各组ADC值差异有统计学意义（F=17.095，P＜0.05），对照组与模型组1期、3期、4期，1期与4期、2期与4期差异均有统计学意义（均P＜0.05）。见表1。

表1 对照组与肝纤维化各分期FA值及ADC值比较×10－3mm2/s

2.3.3 FA值、平均ADC值与肝纤维化分期相关分析肝纤维化分期与FA值呈正相关，与ADC值呈负相关（均P＜0.05）。见表2。

表2 FA值、平均ADC值与肝纤维化分期相关分析

3 讨论

DTI用于描述所有方向扩散的张量，能在活体上无创性地探测组织内水分子扩散，追踪白质纤维走行方向，现已成熟应用于神经系统疾病的研究[1]，并逐步应用于腹部的研究[2-3]。本文通过DTI成像显示肝内纤维结缔组织的分布及走行情况，并得到FA值及ADC值，这两个数值分别反应生物体内水分子的运动方向和运动能力[4]，有望从直观图像和定量数据两方面对肝纤维化进行分析。

本研究结果显示，DTI中的FA值随着HF分期的增加，数值增大。低-DTI的FA值能区分对照组与2～4期肝纤维化组，以及1期与4期肝纤维化组，不能有效地将间隔1～2期内的组别加以区分。中-DTI的FA值能区分对照组与模型组，对1期与3期、2期与3期肝纤维化也能区分，其区分肝纤维化的效能高于低-DTI。由此可见，中-DTI的FA值在反映肝纤维化分期方面更为敏感，即弥散方向越多，FA值越敏感。FA值不能反映相邻组别肝纤维化的差异，分析原因可能为：（1）相邻分期组别FA值数据存在一定的重叠；（2）肝纤维化晚期大量胶原纤维沉积，肝内结构复杂，15个弥散方向亦不足于细致分辨各向异性的能力，故FA值在精确区分肝纤维化时尚有一定的限度。

本研究结果表明，ADC值和FA值有助于检测肝纤维化，尤其在区分轻度与重度病变方面，与Tosun等[5]、Lee等[6]研究结果较为一致。弥散张量成像FA值、ADC值与METAVIR评分的Pearson相关分析表明：低-DTI及中-DTI的FA值与肝纤维化分期均呈正相关，ADC值与肝纤维化分期均呈负相关，但中-DTI相关性更高，表明中-DTI的FA值和ADC值反映肝纤维化分期更敏感。

目前，DTI的诊断价值尚存在一些争议。Cheung等[7]研究发现，DTI成像可能反映早期纤维化进展情况，而Taouli等[8]研究认为DTI并未改善对纤维化定量分析的准确性，反而使图像噪声增大。也有学者[9-10]发现，随着肝纤维化分级增加，FA值总体呈上升趋势，ADC值呈逐渐减低趋势，并能够对HF进行早期诊断及分期。以上研究结果差异可能与研究对象、所用机型、扫描参数及相关的后处理程序等有关。本研究结果表明，DTI成像技术可作为肝纤维化早期诊断、病情评估及疗效监测的有效方法。但FA值和ADC值在肝纤维化不同分期组间存在一定的重叠，其精确界值范围有待于进一步研究。

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10.3969/j.issn.1671-0800.2016.10.038

R817.1

A

1671-0800(2016)10-1332-03

2016-07-10

（本文编辑：陈志翔）

苏州市科技发展计划（应用基础研究）基金资助项目（SYS201474）

310009杭州，浙江大学医学院附属第二医院（王启苑）；南京市儿童医院（张维）；苏州大学附属第二医院（范国华）

范国华，Email：fangh22@sina.com