基于T1 mapping序列评价肝泡状棘球蚴病的实验研究

依巴努·阿不都热合曼，任波，王健，曾红春，叶帅，余青峰，刘文亚

新疆医科大学第一附属医院影像中心，新疆乌鲁木齐 830054；*通讯作者 刘文亚 13999202977@163.com

T1 mapping是对T1弛豫时间进行量化的序列，此序列的基本原理是应用反转恢复序列，先应用180°射频脉冲对组织进行激励，使组织的宏观纵向弛豫矢量发生反转，随后施加90°射频脉冲，在T1 mapping序列中需设置不同的TI，通过不断改变TI时间，获得不同T1权重下的多个图像，应用随时间变化的纵向磁化公式拟合计算T1值。T1弛豫时间定量可以提供腹部各种病理情况下有价值的信息，如在肝脏，T1 mapping定量得到的T1弛豫时间可以用来区别肝硬化及正常肝脏[1]。本研究通过建立继发性肝泡状棘球蚴病（hepatic alveolar echinococcosis，HAE）的动物模型，观察HAE不同时期的影像学表现，旨在探讨不同时期泡球蚴病灶T1值的演变规律，以期通过MRI判断泡球蚴病理组织结构的变化情况。

1 材料与方法

1.1 实验动物 选用由本大学动物实验中心饲养的SD大鼠140只，雌性，清洁级，体重（200±20）g，鼠龄8～10周。种鼠为新疆医科大学第一附属医院动物实验中心提供的经腹腔成功感染泡球蚴的长爪沙鼠2只。动物分笼饲养于我院动物实验中心小动物实验室，该中心已通过国际实验动物管理评估和认证委员会认证。接种前1周对所有大鼠行腹部超声筛查，未发现大鼠肝脏异常。

1.2 HAE动物模型的建立 参照文献[2]建立原发性HAE动物模型。

1.3 影像学实验方法

1.3.1 实验大鼠准备 自大鼠接种后第5周起，每隔2周随机对20只大鼠进行超声筛查，超声筛查全程由1名超声科高年资副主任医师完成，接种后第9周对所有存活大鼠进行超声筛查，采用GE LOGIQ7超声诊断仪，探头频率为7～12 MHz，超声筛查由超声科医师完成。大鼠麻醉后行常规腹部备皮，充分暴露上腹部，取仰卧位，将探头涂抹偶合剂，进行多切面检查，记录肝内异常回声病灶的区域、大小、形态、境界、内部回声情况等。超声筛查后1周内，对接种成功的大鼠进行MRI扫描。

1.3.2 MRI检查 分别于接种后10周、18周、32周将超声筛查接种成功的大鼠进行MRI检查。接种后的时间节点根据本课题组前期的工作经验及各期不同的病理表现确定。检查前采用10%水合氯醛溶液进行腹腔注射麻醉，剂量为0.3 ml/100 g。

采用Siemens 1.5T MR扫描仪，采用腕关节表面线圈。取仰卧位，脚先进。常规MR扫描序列包括：①冠状位T2WI：采用快速自旋回波序列序列，TR 471 ms，TE 34 ms，视野（FOV）100 mm，矩阵192×85，激励次数（NEX）10，ST 3 mm；②轴位T2WI（图1A）：采用快速自旋回波序列，TR 2000 ms，TE 93 ms，FOV 80 mm，矩阵192×81，NEX 10，ST 3 mm；③轴位T1WI：采用快速自旋回波序列，TR 98 ms，TE 6 ms，FOV 80 mm，矩阵192×100，NEX 10；④T1 mapping：采用三维快速小角度激发序列，TR 15 ms，TE 2.49 ms，翻转角5°及26°，FOV 80 mm，矩阵160×100，NEX 4。

1.3.3 图像分析及后处理 所有大鼠的3次MRI图像由2位高年资影像医师独立阅片和测值，2位医师测量意见不一致时，与上级医师共同协商，最终决定测量区域。最终数据采用2位医师所测值的平均值。T1 mapping扫描得到解剖图像及伪彩图（图1B），在西门子富士通后处理工作站（CELSIUS R670-2），T1 mapping伪彩图上测量T1值。由2位放射诊断医师分别对所有数据进行2次测量，具体方法：①先根据T2WI图像将HAE分为病变区、病变周边及背景肝脏三部分；②分别在HAE各区域勾画感兴趣区（ROI），选取病变最大层面设置ROI，需避开大血管、胆管及伪影较重区域，为了避免部分容积效应，ROI直径需>0.5 cm；③在伪彩图上对不同ROI进行测值并记录。

1.4 动物分组及病理学检查 将140只大鼠分为对照组40只及接种泡球蚴混悬液组100只。然后根据超声筛查结果将接种泡球蚴混悬液的大鼠分为2个亚组，即接种成功组和未接种成功组，在各随访时间点从对照组及接种泡球蚴成功组中抽取15只大鼠进行MRI扫描，扫描结束后每组随机抽取5只共10只大鼠进行病理学检查。

标本采集：采用10%水合氯醛溶液进行腹腔注射麻醉，剂量为0.3 ml/100 g。麻醉生效后称重、记录，大鼠取仰卧位，采用腹正中约5～10 cm切口，进腹后探查有无腹水，探查腹腔其他器官有无异常，下腔静脉取血，离断肝脏各韧带，观察病灶区域、形态，完整取出肝脏及病变组织，若肝外其他器官有病灶，完整切除肝外病灶，逐层缝合切口，由动物实验中心工作人员统一处理动物尸体。测量病灶大小，观察病灶形态后，将标本固定于4%甲醛溶液中。标本经甲醛溶液固定24～48 h后，在断面上连续切取2 cm×2 cm的组织块，然后常规冲洗、脱水、透明、包埋，制成约5 µm切片2～4张，分别行HE染色和Masson染色。HE染色后在光学显微镜下观察HAE病灶内小囊泡的大小、形态及数量，观察小囊泡面积占整个病灶的比例以及纤维化的比例。Masson染色观察病变纤维化。

1.5 统计学方法 采用SPSS 17.0软件，计量资料用中位数及四分位间距表示。将不符合正态分布的数据进行对数转换，由于集中数级转换，但均无法解决正态性问题，因此采用秩变换，先求出T1值的秩次大小，然后用秩代替具体数值。秩变换可以进行两两比较。经过秩变换，将R（T1）值代替T1值进入方差分析模型。首先将对照组肝实质与接种成功组背景肝脏的T1值进行比较，比较HAE病灶不同时期不同区域的T1值。P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 大鼠接种情况 49只大鼠接种成功，接种成功 率为49%（49/100）。接种后10周、18周及32周分别存活48只、39只和21只大鼠。

2.2 HAE大鼠不同时期及不同区域T1值比较 对照组肝实质与接种成功组背景肝脏T1值差异无统计学意义（P>0.05）。HAE病灶区、病灶周边区及背景肝脏的早、中、晚期T1值比较，差异均无统计学意义（P均>0.05）。但在同一时期，病灶区与病灶周边区、病灶区与背景肝脏、病变周边区与背景肝脏之间T1值比较，差异均有统计学意义（P均<0.05）；但同一区域不同时期T1值比较，差异均无统计学意义（P均>0.05），见表1。

表1 大鼠HAE不同时期不同区域T1值比较[M（Q1，Q3），ms]

2.3 大鼠HAE病灶HE染色结果 大体观：HAE早期病灶可见肝脏内单个或多个淡黄色或白色囊泡状结构。HE染色后，早期病灶可观察到囊泡结构呈中空的红染角质层结构，周边见炎症细胞聚集及微血管结构（图2A）。

大体观：HAE中期病灶表现为透光或不透光的多个囊泡结构，病灶体积较早期增大，与肝脏分界欠清，外形不规则，剖开病灶有液体流出，部分囊泡内见实性成分。HE染色后，中期病灶可观察到中空的囊泡及纤维组织结构，囊泡周围的纤维组织结构较早期增多，周边可见炎症反应带，内含炎症细胞、微血管及纤维 组织，较早期病灶相比炎症细胞浸润增多（图2B）。大体观：HAE晚期病灶可见较多大小不等的囊实性结构，与周围肝组织分界不清，质地硬，剖开后，病变切面呈蜂窝状。HE染色后，病变内见坏死结构、大量纤维组织及钙化结构，病灶与肝组织交界区见散在小囊泡，少量炎症细胞浸润（图1C、图2C）。

2.4 大鼠HAE病灶Masson染色结果 Masson染色显示，HAE病灶囊泡角质层染色呈蓝色，囊泡周边纤维组织染色呈蓝色，随着病变的进展，泡球蚴囊壁周围纤维增生较早期明显；晚期HAE病灶囊壁周围及病变与肝实质交界区大量胶原纤维增生蓝染（图1D）。

图1 同一只大鼠T2WI（A）、T1 mapping伪彩图及相应感兴趣区（B）、HE染色（C）及Masson染色图（D）。B中的1、2、3分别为病灶区、病灶周边区、背景肝脏感兴趣区。此大鼠病灶区平均T1值为1409 ms，病灶周边区平均T1值为760 ms，背景肝脏平均T1值为585 ms。HE染色示HAE病灶见病灶内纤维样结构及钙化（箭头，×100）；Masson染色示显示囊壁周围及病变与肝实质交界区大量胶原纤维增生蓝染（×100）

图2 大鼠不同时期HAE病灶HE染色结果（×100）。A为早期HAE病灶，见泡球蚴囊泡结构（箭头）；B为中期HAE病灶，见病灶周边区域的炎性浸润带（箭头）；C为晚期HAE病灶，见病灶囊壁明显钙化（箭头）

3 讨论

定量的T1弛豫数据在腹部成像中已经有应用。在肝脏成像中，T1弛豫时间具有定量评价肝纤维化严重程度的能力[3]。Gambarota等[4]研究显示，T1弛豫时间的测量有助于鉴别大肠癌肝转移和提高病变检出的能力。在肾脏，T1弛豫已经显示出包括水肿、炎症和纤维化的不同变化[5]。既往研究将T1 mapping成像用于肾移植术后移植肾功能的评估并取得一定的成效[6]。在HAE发病的不同时期，炎症及纤维化所占的比例不同，即此研究中拟应用T1 mapping序列进行评价的目的，旨在能反映HAE发病不同时期不同的T1值，从而间接反映HAE病变的活性。

肝泡型包虫病的病理发展过程表现为肝组织中大小不等的泡球蚴小囊泡，小囊泡向外芽生增殖，聚集成结节状，囊泡周围有嗜酸性粒细胞浸润并肉芽肿形成，纤维组织增生，钙化形成，病变组织液化坏死形成无定形囊腔。泡球蚴被纤维炎性反应带所包绕，大体病理检查显示寄生虫组织与肝实质之间无明确的分界，泡球蚴病变周围可见很多不规则小空腔，这些小空腔对应的是小囊泡，囊泡是寄生虫病变的活跃区，即活性区[7]。纤维化、钙化、液化坏死和囊泡样结构等多成分并存是HAE病灶的典型病理特征[8-9]。HAE病灶从早期的囊泡至晚期的液化坏死，病变内的含水量均非常丰富，并且水的流动性均较高，故病灶内T1值较高，通过与泡状棘球蚴患者的常规图像观察比较发现，大鼠的泡球蚴病灶囊变成分相对更多，实性成分仅显示为分隔及周边很小的范围，与人相比，其实性成分范围较小，故在早、中、晚期大鼠HAE病灶均表现为较高的T1值。从泡球蚴病理发展过程可见，HAE是多种病理状态并存的疾病，从最初的多个小囊泡发展至无定形囊腔，T1值主要反映组织含水量，受病变含水量的影响而变化，但由于多种病变形态共存使得T1值无法辨别不同时间点的病理改变，尽管大鼠HAE病灶T1值在发病各时期无显著差异，但仍可以看到病灶内T1值的变化趋势，即早期病灶内T1值较高，中期较低，晚期病灶内T1值 最高，从病理学角度解释可以理解为中期病灶内肉芽 肿成分相对较多，使得病灶内水含量及流动性相对较低，故中期病灶内T1值最低。此外，病灶周边区T1值从中位数来看，晚期病灶周边区T1值相对最低，可能与HAE晚期病灶周边区域纤维化程度最重有关。本研究中并未发现周边区域的T1值各期有显著差异，提示T1 mapping可能不能反映HAE病灶周边区域的病理改变。T1 mapping易受一些参数影响，如不同厂家不同型号的机器标准值均不同，同时标准值受磁场影响也较大，本研究应用1.5T MR扫描仪及腕关节表面线圈，而大鼠本身体积较小，导致图像分辨率较低可能也是出现阴性结果的原因。

本研究结果提示，T1 mapping序列可能不足以反映HAE病变周边区域的病理改变。T1值不能反映不同时间点的变化情况，不能反映泡球蚴的活性情况。