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MRI T1ρ值的测量在早期肝硬化诊断中的应用研究

2016-12-08王雪刘松国韩广孟祥福

中国中西医结合影像学杂志 2016年6期
关键词:屏气受检者纤维化

王雪,刘松国,韩广,孟祥福

(山东省临沂市中医医院医学影像科,山东 临沂 276003)

MRI T1ρ值的测量在早期肝硬化诊断中的应用研究

王雪,刘松国,韩广,孟祥福

(山东省临沂市中医医院医学影像科,山东 临沂 276003)

目的:探讨MRI T1ρWI对早期肝硬化的诊断价值。方法:40例早期肝硬化患者(观察组)和25例健康体检者(对照组)均行常规MRI扫描,并根据不同的自旋锁定时间(10、20、40和80 ms)行4次屏气T1ρ扫描。分别测量出观察组和对照组肝脏的T1ρ值并进行对比;在对照组内分析受检者的年龄与肝脏T1ρ值的相关性。结果:观察组平均T1ρ值(56.0±4.0)ms明显高于对照组的(49.7±3.5)ms。观察组Child-Pugh肝功能改良分级A和B级的T1ρ值分别与对照组比较,差异均有统计学意义(均P<0.05)。对照组年龄与肝脏T1ρ值无明显相关性(r=0.18,P=0.58)。结论:T1ρ值在量化诊断早期肝硬化时具有较高敏感性和可重复性。

T1ρ成像;自旋锁定;肝硬化;磁共振成像

随着人口老龄化加剧,以及肥胖、酒精性脂肪肝发病率的增加,因肝病和肝硬化死亡的人数也在增加[1-2]。肝脏纤维化是慢性肝病的基本特征,进一步的肝脏纤维化最终会形成肝硬化。临床中,肝脏纤维化通常潜在发生并可缓慢进展几十年,患者由无症状或轻微无特征性症状发展成肝硬化。现在研究[3]认为,肝脏纤维化是一个动态过程,最开始的阶段具有可逆性。在临床实践中,早期肝硬化的诊断手段敏感性和特异性都不高[4-7]。Wang等[8]通过对结扎胆管引起肝纤维化的实验小鼠模型研究,得出测量T1ρ值能够检测肝纤维化,以及肝纤维化的程度与T1ρ存在一定相关性。这些结果表明,肝脏T1ρ值的量化可能在肝纤硬化早期的检测及分级中有重要作用。本研究有以下2个目的:①建立临床实用且可重复使用的方法测量肝脏T1ρ值。②比较健康人群与早期肝硬化患者T1ρ值的差异性。

1 资料与方法

1.1 一般资料将2015年6月至2016年4月,我院临床上诊断为早期肝硬化患者40例作为观察组,其中女18例,男22例;年龄47~77岁,平均(60.5± 7.7)岁。根据Child-Pugh肝功能改良分级(CPS)[9],将40例分为:A级27例,B级13例。观察组仅6例同时行肝脏活检。另外,选择同期行健康检查的志愿者25例作为对照组,其中女9例,男16例;年龄39~70岁,平均(55.0±10.2)岁;身体情况良好,且无肝病病史。肝硬化观察组及对照组均无MRI检查禁忌证。本研究经伦理委员会批准。

1.2 图像采集与测量使用GE MR 750 3.0 T。患者头先进,仰卧位,体部相控阵列线圈采集信号。所有受检者均行常规MRI扫描,包括肝脏轴位T1WI TR/TE 400 ms/14 ms;轴位及冠状位压脂T2WI TR/TE 10 600 ms/90 ms及1 550 ms/70 ms;轴位DWI TR/TE 4 000 ms/70 ms。层厚5 mm,层距1 mm,FOV均为36 cm×36 cm。使用局部匀场减少主磁场的不均匀。

T1ρWI自旋锁频率500 Hz,自旋锁时间(time of spin lock,TSL)分别是10、20、40及80 ms,TR/TE 4 000 ms/minimum,NEX 2,全身SAR<0.4 W/kg体质量。图像采集使用屏气技术,所有受检者都在检查前进行呼吸训练,确保屏气呼气处在同一幅度。

在一定的TSL下,T1ρ图像的信号强度符合以下公式:M(TSL)=M0·exp(TSL/T1ρ),M(TSL)为一定TSL后的信号强度,M0为初始磁化的强度。

所得图像均传至GE ADW 4.6图像处理工作站,将T1ρ图像导入T1ρ专用后处理软件中,对所有受检者的肝脏进行测量。ROI的选取应避开血管及胆管走行区,面积应>0.8 cm2。对每一受检者肝脏T1ρ值的测量由2名高年资放射科主治医师操作,重复测量5个ROI,取平均值。

1.3 统计学方法使用SPSS 19.0统计软件进行数据分析,数据间比较采用t检验,设定α值为0.05。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

健康受检者和肝硬化患者(CPS A级和CPS B级)肝脏T1ρ值见图1。肝硬化观察组T1ρ值(56.0± 4.0)ms明显高于对照组T1ρ值(49.7±3.5)ms。观察组CPS A级和B级的T1ρ值分别与对照组比较,差异均有统计学意义(P=0.03,P=0.006)。对照组受检者年龄与肝脏T1ρ值无明显相关性(r=0.18,P=0.58)。

图1 健康受检者和肝硬化患者(CPS A和CPS B)肝脏T1ρ值柱状图

3 讨论

最近,在生物医学应用中正在研究新的MRI组织对比原理T1ρWI。T1ρ值代表旋转坐标系中的自旋晶格弛豫时间,可用于探测水分子与大分子物质之间的能量交换过程[10]。T1ρWI序列扫描时,预备脉冲由一组90°SL脉冲和-90°脉冲组成:第一个90°脉冲的作用是翻转宏观纵向磁化矢量到y轴;然后一个长的低能量脉冲被施加到y轴方向,将磁化矢量锁定在y轴上;-90°脉冲的作用是把T1ρ预备横向磁化矢量翻转到z轴方向。本研究中使用FSE序列读出T1ρ预备的宏观纵向磁化矢量。由于T1ρ对低频运动和静止过程中的大分子都很敏感,被用来研究大分子的组成和质子在组织内的交换[11-15]。肝脏纤维化是胶原、蛋白聚糖和其他大分子物质在细胞基质内聚集。因此,T1ρWI对肝纤维化的评估有很高的敏感性。此外,T1ρWI是一项真正的无创检查技术,无需静脉注射对比剂,对肝脏的评估有较好的可重复性。

肝纤维化和早期肝硬化,在常规MRI上肝实质通常表现为正常外观,或仅出现轻微无特异性不均质的信号改变。进展期肝硬化在常规MRI上主要表现为表面结节、肝裂增宽、胆囊窝扩大、右叶萎缩、左叶及尾状叶相对增大[16]。近来,大量的MRI技术已用于肝纤维化评估及肝硬化的诊断和分级。这些技术包括MRI双对比增强扫描成像、弹性成像、DWI、灌注成像和波谱成像[5,17-20]。郑兴菊等[21]研究表明,T1ρ平扫对比度优于T1WI增强扫描。MRI弹性成像通过评价机械波在肝脏组织中传播,从而提供肝脏组织内的信息[22]。MRI灌注成像是根据肝脏纤维化逐步消除正常肝实质内的血管和血窦,从而引起血流通过肝实质时减慢[23]。DWI认为是肝纤维化限制了肝实质水的弥散[24]。这些技术对测量和诊断早期肝纤维化敏感性及可重复性较差[25]。其他的成像方法,包括超声波和核成像技术在探测早期肝纤维上均有局限性。T1ρWI的优势是能测量物质生化成分,是测量肝脏纤维化自身而不是因纤维化引起的其他信号改变。

本研究将T1ρ作为一个影像指标以鉴定肝硬化,结果表明肝硬化组平均肝脏T1ρ值比健康受检者高17.9%,很可能反映了以前研究中肝脏基质内纤维成分的不同[8,26]。Deng等[27]在1.5 T MRI上行T1ρ肝脏成像,测得肝脏平均T1ρ值38.6~48.3 ms,平均(43.0±2.2)ms,空腹与餐后T1ρ值无区别。Rauscher等[28]研究显示,肝硬化患者的T1ρ值明显高于健康志愿者,且T1ρ值在50.1 ms时预测肝硬化具有极高的敏感性和特异性。Zhao等[26]对实验小鼠腹腔内连续注射四氯化碳以测量肝脏T1ρ值,发现T1ρ值随四氯化碳注射次数增加而增加,注射停止后,T1ρ值随时间延长而逐渐降低,表明T1ρ值能反映动物肝纤维化的严重程度,并随肝纤维化好转而降低。Allkemper等[29]研究发现,肝硬化CPS分级程度越高,T1ρ值越

高,与本研究相似。Yukihisa等[30]研究也曾证实,T1ρ值与血清胆红素、直接胆红素、吲哚菁绿及血清蛋白有关,与肝脏炎症坏死及纤维化程度无关,与本研究不同,可能与研究中肝纤维化分级标准不同及肝纤维化样本量过少有关。本研究尽管初步结果显示T1ρ值与受检者年龄无相关性,但也不能完全排除年龄因素。因此,未来研究也应关注年龄对T1ρ值测量的影响。

MRI T1ρ技术的难点是采集速度较慢、B0和B1磁场的不均匀性。运用T1ρWI评估早期肝硬化时,本研究中运用FSE作为读出序列,该序列可极大地去除磁场不均匀的影响。在肝脏有脂肪变性或铁负荷等复杂因素影响下,其可产生局部磁场的不均匀性,从而影响T1ρ值的测量。使用脂肪抑制技术和高能SL射频脉冲可减少这些不利因素。本研究中,放在腹部皮肤表面的呼吸门控的传感器气球也能引起B0磁场的不均匀性,造成靠近小球附近的肝实质图像质量的减低,在测量T1ρ值时应避开受影响图像区域。

在T1ρWI扫描时受检者屏气,这样在不同的TSL时肝脏内测量层面的位置相对恒定,由于对照组屏气幅度一致性较好,肝脏内测量层面恒定性更好。目前T1ρ图像扫描时间相对较长,令人满意的T1ρ图像需较好地屏气。因呼吸运动几乎都在头-尾方向上,笔者也曾认为冠状位和矢状位图像采集受呼吸运动影响较小,在冠状位和矢状位行T1ρWI,结果表明冠状位和矢状位图像也受呼吸运动的影响,另外,在冠状位图像上还增加了心脏运动的影响。在使用T1ρWI时,肝血管出现较高的信号强度,且因呼吸运动引起的轻微空间位置也有可能导致肝实质出现较高T1ρ值。

本研究仍有局限性:①肝硬化的诊断通常根据临床和实验室结果,仅很少部分需经组织学确认。因此,需进一步研究评价肝硬化患者的组织病理学与T1ρ值的相关性。②临床评估应包括T1ρ值与实验室检查数据及其他成像方式(如MRI灌注成像)的相关性,未来还有很多工作需进一步研究。

本研究更关注肝硬化早期阶段(CPS A、B级),这是因为肝硬化早期在常规MRI检查中敏感性较低,而T1ρWI主要优势是能评估肝脏纤维化的信号。CPS C级肝硬化患者的临床症状包括腹水和肝性脑病,因此诊断相对简单。此外,这类患者也常因虚弱无法行多个屏气的MRI检查。肝脏T1ρ测量一个重要的临床目的是评估和鉴定肝硬化的早期阶段,这是因为早期肝硬化时纤维化过程可逆,在临床具有很重要的治疗价值。

本研究表明,肝硬化与T1ρ值增加具有相关性。随着技术发展和T1ρ临床评估的加深,该技术有可能在早期肝硬化探测、肝纤维化等级的划分,以及疗效评估中起重要作用。

[1]Davis GL,Albright JE,Cook SF,et al.Projecting future complications of chronic hepatitis C in the United States[J].Liver Transpl,2003,9:331-338.

[2]Charlton M.Nonalcoholic fatty liver disease:a review of current understanding and future impact[J].Clin Gastroenterol Hepatol,2004,2:1048-1058.

[3]Wallace K,Burt AD,Wright MC.Liver fibrosis[J].Biochem,2008,411:1-18.

[4]Afdhal NH,Nunes D.Evaluation of liver fibrosis:a concise review[J].Am J Gastroenterol,2004,99:1160-1174.

[5]Talwalkar JA,Yin M,Fidler JL,et al.Magnetic resonance imaging of hepatic fibrosis:emerging clinical applications[J].Hepatology,2008,47:332-342.

[6]Ratziu V,Charlotte F,Heurtier A,et al.Sampling variability of liver biopsy in nonalcoholic fatty liver disease[J].Gastroenterdogy,2005,128:1898-1906.

[7]Bravo AA,Sheth SG,Chopra S.Liver biopsy[J].N Engl J Med,2001,344:495-500.

[8]Wang YX,Yuan J,Chu ES,et al.T1ρ MR imaging is sensitive to evaluate liver fibrosis:an experimental study in a rat biliary duct ligation model[J].Radiology,2011,259:712-719.

[9]Child-Pugh肝功能改良分级法[J/CD].中华普通外科学文献(电子版),2013,7(2):14.

[10]Sepponen RE,Pohjonen JA,Sipponen JT,et al.A method for T1rho imaging[J].Comput Assist Tomogr,1985,9:1007-1011.

[11]Szyperski T,Luginbühl P,Otting G,et al.Protein dynamics studied by rotating frame 15N spin relaxation times[J].J Biomol NMR,1993,3:151-164.

[12]Duvvuri U,Goldberg AD,Kranz JK,et al.Water magnetic relaxation dispersion in biological systems:the contribution of proton exchange and implications for the noninvasive detection of cartilage degradation[J].Proc Nat Acad Sci U S A,2001,98:12479-12484.

[13]Nguyen AM,Johannessen W,Yoder JH,et al.Noninvasive quantification of human nucleus pulposus pressure with use of T1rho-weighted magnetic resonance imaging[J].J Bone Joint Surg Am,2008,90:796-802.

[14]Haris M,McArdle E,Fenty M,et al.Early marker for Alzheimer's disease:Hippocampus T1rho(T1ρ)estimation[J].J Magn Reson Imaging,2009,29:1008-1012.

[15]Nestrasil I,Michaeli S,Liimatainen T,et al.T1ρand T2ρMRI in

the evaluation of Parkinson’s disease[J].J Neurol,2010,257:964-968.

[16]Dodd GD 3rd,Baron RL,Oliver JH 3rd,et al.Spectrum of imaging findings of the liver in end-stage cirrhosis:part I,gross morphology and diffuse abnormalities[J].AJR Am J Roentgenol,1999,173:1031-1036.

[17]Aguirre DA,Behling CA,Alpert E,et al.Liver fibrosis:noninvasive diagnosis with double contrast material-enhanced MR imaging[J].Radiology,2006,239:425-437.

[18]Salameh N,Larrat B,Abarca-Quinones J,et al.Early detection of steatohepatitis in fatty rat liver by using MR elastography[J]. Radiology,2009,253:90-97.

[19]Bonekamp S,Kamel I,Solga S,et al.Can imaging modalities diagnose and stage hepatic fibrosis and cirrhosis accurately[J]. J Hepatol,2009,50:17-35.

[20]Faria SC,Ganesan K,Mwangi I,et al.MR imaging of liver fibrosis:current state of the art[J].Radiographics,2009,29:1615-1635.

[21]郑兴菊,郑捷,孙家瑜,等.磁共振T1ρ成像在原发性肝癌诊断中应用的初步探究[J].中国普外基础与临床杂志,2015,22(6):743-745.

[22]Asbach P,Klatt D,Schlosser B,et al.Viscoelasticity-based staging of hepatic fibrosis with multifrequency MR elastography[J]. Radiology,2010,257:80-86.

[23]Kanematsu M,Goshima S,Watanabe H,et al.Diffusion/perfusion MR imaging of the liver:practice,challenges,and future[J].Magn Reson Med Sci,2012;11:151-161.

[24]Bakan AA,Inci E,Bakan S,et al.Utility of diffusion-weighted imaging in the evaluation of liver fibrosis[J].Eur Radiol,2012,22:682-687.

[25]Sirlin CB.Science to practice:Can T1ρimaging be used to diagnose and assess the severity of hepatic fibrosis[J].Radiology,2011,259:619-620.

[26]Zhao F,Wang YX,Yuan J,et al.MR T1ρas an imaging biomarker for monitoring liver injury progression and regression:an experimental study in rats with carbon tetrachloride intoxicationg[J].Eur Radiol,2012,22:1709-1716.

[27]Deng M,Zhao F,Yuan J,et al.Liver T1ρMRI measurement in healthy human subjects at 3T:a preliminary study with a twodimensional fast-field echo sequence[J].Br J Radiol,2012,85:e590-e595.

[28]Rauscher I,Eiber M,Ganter C,et al.Evaluation of T1ρ,as a potential MR biomarker for liver cirrhosis:Comparison of healthy control subjects and patients with liver cirrhosis[J].Eur Radiol,2014,83:900-904.

[29]Allkemper T,Sagmeister F,Cicnnati V,et al.Evaluation of fibrotic liver disease with whole-liver T1rho MR imaging:a feasibility study at 1.5T[J].Radiology,2014,271:408-415.

[30]Takayama Y,Nishie A,Asayama Y,et al.T1ρRelaxation of the liver:A potential biomarker of liver function[J].J Magn Reson Imaging,2015,42:188-195.

Application research of magnetic resonance T1ρvalue measurement in the diagnosis of early liver cirrhosis

WANG Xue,LIU Songguo,HAN Guang,MENG Xiangfu.Department of Radiology,Linyi Hospital of Traditional Chinese Medicine,Linyi,276003,China.

Objective:To explore the utility of magnetic resonance T1ρ-weighted imaging(T1ρWI)in the diagnosis of early liver cirrhosis.Methods:40 cases of early cirrhosis patients(observation subjects)and 25 healthy physical examination volunteers(control subjects)were performed with conventional MRI,then T1ρWI was acquired from four breath-hold scans with different spin-lock times(10,20,40 and 80 ms).The T1ρvalues of the observation subjects and healthy control subjects were measured and compared respectively.The T1ρvalues of CPS A and CPS B in the observation subjects were compared with healthy control subjects respectively.The correlation between T1ρvalue and the subjects age was analyzed in the healthy control subjects.Results:The T1ρ value of observation subjects(56.0 ms±4.0 ms)was significantly higher than the T1ρvalue of healthy control subjects(49.7 ms±3.5 ms).The T1ρvalues of CPS A and CPS B in the observation subjects were significantly difference,compared with healthy control subjects respectively(P<0.05).There was no significant correlation between the age of healthy subjects and liver T1ρvalue in the control subjects(r=0.18,P=0.58).Conclusion:T1ρvalue in quantitative diagnosis of early liver cirrhosis has high sensitivity and repeatability.

T1ρimaging;Spinlock;Liver cirrhosis;Magnetic resonanc imaging

2016-04-26)

10.3969/j.issn.1672-0512.2016.06.003

孟祥福,E-mail:376229494@qq.com。

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