肝纤维化MRI弥散加权成像的初步研究

1、 湖北省恩施自治州中心医院影像科（湖北 恩施 445000）

2、 湖北省恩施自治州中心医院检验科

3、 湖北民族学院医学院

4、 武汉大学人民医院放射科

胡兴荣1 崔显念2 胡启托3 陈 军4

肝纤维化MRI弥散加权成像的初步研究

1、 湖北省恩施自治州中心医院影像科（湖北 恩施 445000）

2、 湖北省恩施自治州中心医院检验科

3、 湖北民族学院医学院

4、 武汉大学人民医院放射科

胡兴荣1崔显念2胡启托3陈 军4

目的 探讨MRI扩散加权成像对肝纤维化的诊断价值。方法分别对54例经肝穿刺活检确诊的肝纤维化病人利用扩散加权成像技术分别测定b值为300、500、700s/mm2时的表观扩散系数（ADC值）。比较各组ADC值的变化情况，并与病理改变作对照研究。结果b值取500和700s/mm2时，随肝纤维化分期的增加，ADC值依次降低，ADC值与肝纤维化分期之间具有很好的负相关性（P＜0.01）;而b值取300s/mm2时，ADC值与肝纤维化分期之间没有很好的相关性（P＞0.05）。组间比较，b值为300s/mm2时，ADC值可以将S0-S3期与S4期进行区分；b值为500s/mm2时，ADC值可以将S0与S2，S1与S2及S0与S4期进行区分；b值为700s/mm2时，ADC值可以将S0、S1分别与S2、S3期及S4期进行区分。 结论 在选择合适的b值情况下，MRI弥散加权成像测定ADC值是一种能有效检测肝纤维化和早期肝硬化的影像诊断方法。

肝纤维化；磁共振成像；弥散加权成像

肝纤维化是慢性肝病的重要病理特征，是各种慢性肝病向肝硬化发展的必经阶段。长期以来，临床多以肝活检组织病理学检查作为诊断肝纤维化的金标准，但其有一定的创伤性和盲目性，应用价值受到限制。常规影像学方法和血清肝纤维化指标的检测在肝纤维化研究中未发现较敏感和特异性指标。随着磁共振新技术的应用，唯一能在活体内检测组织内水分扩散运动的扩散加权成像技术的应用，为肝纤维化的诊断带来了曙光。磁共振扩散加权成像能够在微观分子水平上反映肝纤维化的情况，能对肝纤维化形态学改变出现之前分子水平的结构变化和代谢、功能改变进行评估[1]。本研究通过MR对肝纤维化患者的弥散加权成像（diffusionweighted imaging, DWI）检测，分析在不同弥散系数情况下，探讨表观弥散系数（apparent diffusion coefficient, ADC）值对不同肝纤维化时期的检测能力。

材料和方法

1.1 一般资料自2008年10月至2010年10月，对临床怀疑或确诊的肝纤维化患者经肝穿刺活检，病理证实为肝纤维化患者54例进行研究。所有患者均为慢性乙型肝炎病毒感染者，其临床资料完整，DWI检查图像质量稳定。54例肝纤维化患者中，男38例，女16例，年龄19~61岁，平均41.6岁。

1.2 肝穿刺病理诊断肝纤维化患者病理标本在CT引导下穿刺活检。术前常规行出血及凝血功能测定，进行呼吸训练和签署手术同意书。应用日本东芝公司Xvision/EX螺旋CT机，取仰卧位，以10mm层厚、10mm层距进行扫描，尽量在测量ADC值的部位选择进针层面，用自制定位栅格条做体表标记，再以3mm或5mm层厚和层距行薄层扫描，确定最佳进针点。以穿刺点为中心，常规消毒铺巾，局麻，按预设进针角度和深度穿刺，再次扫描，确认定位针尖位置无误后，用COOK公司生产的穿刺活检枪穿刺，嘱病人平静呼吸状态下屏气后击发取材，一般取材2-3次不等，尽量使组织条大于1.0cm，标本以10%甲醛固定；穿刺完成后，压迫穿刺点，敷贴固定，局部常规CT扫描，观察有无出血等并发症，并监测患者生命体征，将肝穿刺标本送病理科进行HE和MASSON染色检查。

组织学分级标准：采用2000年西安会议修订的《病毒性肝炎防治方案》中肝纤维化分类标准（S0-S4）[2]。S0期：无纤维化；S1期：汇管区纤维化扩大，局限窦周和小叶内纤维化；S2期：汇管区周围纤维化，纤维间隔形成，小叶机构保留；S3期：纤维结构伴小叶结构紊乱，无肝硬化；S4期：早期肝硬化。

1.3 MRI检查采用GE Signa Hde 1.5T磁共振扫描仪，体部线圈。扫描范围由膈顶至肝下缘，行常规轴位SPGR T1WI、FSE T2WI、FSE T2WI压脂序列，DWI采用自旋回波-平面回波序列(SE-EPI)，使用3个不同弥散敏感梯度b值（b1=300、b2=500、b3=700s/mm2）分别进行扫描，b值施加在X、Y、Z三个方向上，具体扫描参数为：TR/TE 4075ms/73.9ms，FOV40×40，层厚/层间距8mm/2mm，矩阵128×128，Nex 6次，b值分别为300s/mm2、500s/mm2、700s/mm2。

1.4 图像分析图像后处理使用GE ADW4.3自带Functool 2软件对DWI图像进行后处理，软件自动产生ADC值及指数表观弥散系数(exponential apparent diffusion coefficient, EADC)伪彩图。

1.5 统计学分析本研究肝脏的ADC值用均数±标准差表示。数据处理应用SPSS13.0统计软件，进行方差分析、Spearman等级相关分析，检验水准α=0.05。

结 果

各组所有受试者均得到弥散加权图像、弥散系数图及EADC伪彩图，图像较清晰（图1-3），b值分别为300s/mm2、500s/mm2、700s/mm2时各组ADC值的比较见表1，结果显示b值取500和700s/mm2时，随肝纤维化分期的增加，ADC值依次降低，ADC值与肝纤维化分期之间具有很好的负相关性（P＜0.01）;而b值取300s/mm2时，ADC值与肝纤维化分期之间没有很好的相关性（P＞0.05），见表2。组间比较，b值为300s/mm2时，ADC值可将S0-S3期与S4期进行区分；b值为500s/mm2时，ADC值可将S0与S2，S1与S2及S0与S4期进行区分；b值为700s/mm2时，ADC值可将S0、S1分别与S2、S3期及S4期进行区分。

讨 论

表1 不同b值肝纤维化分期的ADC值

表2 不同b值时ADC值与肝脏病理分期相关分析结果

3.1 DWI成像原理及其在肝纤维化中的应用价值DWI是以突出水分子的弥散效应作为图像对比的一种成像方法，通过施加弥散敏感梯度脉冲，使运动的水分子产生相位离散，信号降低，而静止的水分子信号强度不受影响，即水分子运动越自由的组织，信号强度降低越明显，从而把组织由水分子或氢质子的微观运动与MR信号联系起来。人体肝组织中的水分子总是处于不规则随机运动（布朗运动），肝脏DWI通常采用单次激发SE-EPI序列，该序列以一个90°脉冲和一个180°脉冲为准备序列，后随EPI技术采集信号。对于弥散低、静止的水分子，第一个梯度脉冲所致的质子自旋去相位会被第二个梯度脉冲完全再聚焦，信号强度不受影响，而对于弥散强、运动的水分子，第一个梯度脉冲所致的质子自旋去相位离开了原来的位置，无法被第二个梯度脉冲再聚焦，从而导致信号强度随弥散时相而衰减[3]，因此，组织的不同弥散强度以不同信号强度形成对比被显示出来，产生弥散图像。弥散强度通过弥散系数来表达，即DWI依据弥散系数D值分布来成像，但真正的弥散D（mm2/s）是指由某种分子的浓度梯度导致的分子净运动，而在磁共振成像中，由分子浓度差异造成的分子运动无法区分，且还受受检者的各种运动影响，也可增加水分子的弥散作用，影响DWI信号强度，因此，只能用表观弥散系数（ADC）来描述机体在弥散成像上所观察到的表观作用。可以通过公式ADC=ln(s低/S高)/（b高-b低）计算ADC值，式中S低和S高分别指用低、高b值成像所测得的组织信号强度[4]。

肝纤维化时肝内纤维结缔组织异常增生和沉积，其主要成分是胶原，是慢性肝病的主要病理特征，这种分子的质子不丰富并紧密结合，将限制组织内的水分子运动。因此，理论上，与正常肝实质比较，在肝纤维化中弥散应减少，本研究也证实了这种观点，在b值取500和700s/mm2时，随肝纤维化程度加重，ADC值依次降低，说明随纤维化的出现及程度增加，肝脏组织内水分子运动受限、弥散减弱，这与病理学观察到的肝内胶原纤维和网状纤维数量增多，范围扩大相一致，提示DWI具有定量肝纤维化严重程度的能力。而且利用DWI参数不仅可以将S0与S2，S1与S2及S0与S4期进行区分，还可以将S0、S1分别与S2、S3期及S4期进行区分。说明DWI成像有助于检测肝纤维化和早期肝硬化。

3.2 b值的选择及其对肝纤维化DWI的影响弥散成像b值的选择是影响DWI中信号强度和ADC值的测量最主要的因素。研究表明，b值越小，受组织微灌注的影响越大，b值越大越能真实的反映组织内水分子的弥散特性[5]。但是随着b值的增大，所需TE较长，而肝脏的T2弛豫时间又较短，长TE就对肝脏T2权重太大，致信号强度太低，各种伪影逐渐增多，信噪比下降，图像易变形，影响图像质量。杨沛钦等[6]发现，b值为50-250s/mm2时，ADC值及变异度较大。b值大于300s/mm2时，ADC值及变异度逐渐减小，说明ADC值变得稳定。选用b值300-800s/mm2能得到清晰的图像及稳定的ADC值，DWI可成为肝脏病变诊断中有价值的方法。因此，本研究选择b值300-800s/mm2之间的300s/mm2、500s/mm2、700s/mm2进行研究，基本可以得到清晰的图像，但b值取300s/mm2时，ADC值与肝纤维化分期之间没有很好的相关性（P＞0.05），当b值为500s/mm2、700s/mm2时，ADC值基本稳定，随肝纤维化分期的增加，ADC值依次降低，ADC值与肝纤维化分期之间具有很好的负相关性（P＜0.01），既可满足图像质量又具备检测和定量不同阶段肝纤维化时相关病理变化的能力，可较好的对肝纤维化进行评价，b值为500s/mm2时，ADC值可以将S0与S2，S1与S2及S0与S4期进行区分；b值为700s/mm2时，ADC值可以将S0、S1分别与S2、S3期及S4期进行区分。国外部分研究[7-9]认为，ADC值与组织病理学分级没有相关性。如Annet等[9]研究认为肝纤维化并不能用DWI水分受限来评估。Koinuma和Boulanger等研究亦发现ADC值与肝纤维化分级之间并无明显相关性，可能与Koinuma等[7]选择的b值为0.01和128.01s/mm2，Boulanger等[8]选择b值为50和250s/mm2之间，二者选择的b值均较小有关，微循环灌注对结果影响较大，不能真实反映弥散状态的变化。因此，在保证图像质量的前提下又要使得DWI能反映真正弥散，b值的选择就相当重要。笔者认为b值为500s/mm2时，既能保证图像质量，又能得到相对稳定的ADC值，在进行肝脏MR弥散加权成像时，可常规选择扩散敏感度b值为500s/mm2较适宜。

3.3 DWI的局限性肝纤维化MR弥散成像研究也存在一些局限性：①慢性肝病肝纤维化虽是一种弥漫性病变，但也并非呈均一性的纤维化程度，不同纤维化程度弥散受限程度不一，可能与选择ADC值测量部位有差异。②选择肝脏穿刺部位和测量ADC值的部位不可能完全一致，以致测量的ADC值与病理学改变不能完全对应。③本研究选择样本数量较小，需要增加样本量，减小偏倚，因此，需更大样本量肝纤维化程度的进一步研究，才能使DWI在肝纤维化的诊断和程度判定方面有更加科学合理的评价。④弥散成像作为一种能在活体检测组织内水分子扩散运动的无创影像功能成像新技术，对MR要求较高，可能与各种设备序列差异、磁场强度高低有关，导致各家检测结果不同。

1.孙骏，施裕新，张志勇. MR扩散加权成像对肝纤维化诊断的初探[J]. 中国CT和MRI杂志，2008,6（6）：35-37.

2.中华医学会传染病与寄生虫病学分会、肝病学分会,病毒性肝炎防治方案[J].中华传染病杂志，2001,19（1）：56-62.

3.Gray Z, Macfall J. Overview of diffusion imaging[J]. MRI Clin N Am, 1998, 6(1):125-138.

4.杨正汉，谢敬霞. 水分子扩散加权磁共振成像在肝脏的临床应用[J]. 中华放射学杂志，1999, 33（10）：684-688.

5.Yamada I, Aung W, Himeno Y, et al.Diffusion coefficients in abdominal organs and hepatic lesions:evaluation with intravoxil incoherent motion echo-planar MR imaging[J].Radiology, 1999, 210(3): 617-623.

6.杨沛钦， 郑晓林， 徐辉雄， 等. 肝脏扩散加权成像方法研究[J]. 临床放射学杂志，2006，25（8）：738-741.

7.Annet L, Peeters F, Abarca-Quinones J, et al. Assessment of diffusionweighted MR imaging in liver fibrosis[J]. Magn Reson Imaging, 2007, 25(1):122-128.

8.Koinuma M, Ohashi I, Hanafusa K, et al. Apparent diffusion coefficient measurements with diffusion-weighted magnetic resonance imaging for evaluation of hepatic fibrosis[J].Magn Reson Imaging, 2005, 22(1):80-85.

9.Boulanger Y,Amara M,Lepanto L,et al.Diffusion-weighted MR imaging of the liver of hepatitis C patients[J].NMR Biomed,2003,16(3):132-136.

Preliminary Study on MRI Diffusion-Weighted Imaging of Liver Fibrosis

HU Xing-rong1, CUI Xian-nian2, HU Qi-tuo3, et al. 1.Imaging department of the Central Hospital of Enshi Autonomous Prefecture, Enshi Hubei 445000, China; 2.Laboratory of the Central Hospital of Enshi Autonomous Prefecture; 3.Medical school of Hubei Institute for Nationalities

ObjectiveTo evaluate diagnostic value of diffusion-weighted MRI for hepatic fibrosis.MethodsApparent diffusion coefficient (ADC) values of 54 patients with liver fibrosis proved by liver biopsy were measured by diffusion-weighted imaging when the b values were 300,500,700s/mm2respectively. The change of ADC value in a group was compared with other groups, and it was also compared with corresponding pathological change as a control study.ResultsWhen b value was 500 and 700s/mm2, with liver fibrosis stage increasing, ADC values were gradually reduced, and a good negative correlation (P <0.01) appeared between ADC values and liver fibrosis stage; While the b value was 300s/mm2, good correlation between ADC values and liver fibrosis stage was not showed (P> 0.05). By group comparison, S0-S3 stage could be distinguished with S4 stage by ADC values when b value was 300s/mm2; when b value was 500s/mm2, S0 could be distinguished with S2 and S4 respectively, and S1 could be distinguished with S2; when b value was 700s/mm2,S0, S1 could be distinguished with S2, S3 and S4 respectively.ConclusionIn case of choosing a suitable b-value, it is an effective imaging diagnostic method to measure ADC values by MRI diffusion-weighted imaging for the detection of liver fibrosis and early cirrhosis.

liver fibrosis; Magnetic resonance imaging; Diffusion weighted imaging

R445.2；R575

A

10.3969/j.issn.1672-5131.2011.06.003

胡兴荣，男，副主任医师，主要从事CT、MRI及CT介入工作。

胡兴荣

图1 弥散加权图像；图2 弥散系数图；图3 EADC伪彩图.

2011-07-07