磁敏感加权成像定量测定正常肝脾铁含量

磁敏感加权成像定量测定正常肝脾铁含量

磁敏感加权成像（SWI）是一种利用组织间磁敏感度差异和血氧饱和依赖成像的MRI新技术，已成为显示静脉系统、血液产物（去氧血红蛋白、细胞内正铁血红蛋白和含铁血黄素）及铁含量变化的重要工具，能为疾病的诊断、治疗及提示预后提供有价值的信息[1]。目前已实现了采用SWI对脑铁含量的定量测定[2,3]，然而对正常肝脾铁含量的无创性测定鲜有报道。本研究拟通过SWI所得的T2*值及R2*值观察生理条件下肝脾内铁的分布特点，探讨SWI在肝脾铁定量分析中的临床应用价值，为进一步研究不同肝脾疾病铁沉积奠定基础。

1 资料与方法

1.1 研究对象 90例健康者进行肝脏SWI成像，其中男52例，女38例；年龄20～86岁，平均（47.5±18.6）岁。按照年龄分为3组[2]：青年组（14～44岁）30例，中年组（45～59岁）30例，老年组（≥60岁）30例。所有受检者均无代谢性疾病及肝脾疾病史，肝功能（包括总胆红素、直接及间接胆红素、丙氨酸氨基转移酶、门冬氨酸氨基转移酶、谷氨酰基转移酶、总蛋白、白蛋白、球蛋白、白/球比、三酰甘油、胆固醇等）、乙肝五项（乙肝病毒表面抗原、乙肝病毒表面抗体、乙肝病毒e抗原、乙肝病毒e抗体、乙肝病毒核心抗体）、血清铁蛋白及其他影像学检查（B超、CT或MR常规扫描）均未见异常。本研究经相关伦理委员会审核批准，每例受检者均签署MRI检查知情同意书。

1.2 仪器与方法 利用GE HDe Signa 1.5T 超导MRI仪，扫描参数：梯度场33 mT/m，梯度切换率120 mT/(m·s)，8通道体部线圈，多回波采集重度T2*WI三维梯度回 波 序 列（enhanced gradient echo T2 star weighted angiography, ESWAN），以肝门为中心轴位屏气扫描，扫描参数：轴位扫描，层数8层，TR 39.8 ms，TE 3.5 ms，翻转角20°，带宽31.25 mm，视野24 cm，切片厚度5 mm，位置数板块8，矩阵256×160，采集时间32 s，屏气2次，每次16 s。

1.3 图像后处理及感兴趣区的确定 利用GE ESWAN软件进行后处理，参数设置见表1，可以同时获得肝脾的T2*图及R2*图。在T2*图及R2*图上手绘感兴趣区（ROI），分别在肝脏各部位（肝右前叶、右后叶、左内侧段、左外侧段、尾叶）及同层面脾脏（或邻近层面）不同部位各画5个同样大小的ROI（约200～250 mm2），同一例受检者ROI一致，同时避开肝脏血管、胆管、肝脏边缘及有伪影的区域，以避免部分容积效应的影响。分别测量T2*值及R2*值，然后计算T2*平均值及R2*平均值（图1）。

表1 ESWAN软件参数的选择

图1 男，36岁，手绘ROI。A～C分别示肝各部位共5个ROI及脾2个ROI；D～F为同病例下一层面脾3个ROI。A、D为ROI定位图，显示ROI面积均为220 mm2，B、E为R2*图，C、F为T2*图

1.4 统计学方法 采用SPSS 13.0软件，对肝脾SWI T2*值及R2*值进行正态检验后，T2*值及R2*值与年龄的相关性行Pearson相关分析，各年龄组间肝脾T2*值及R2*值比较行单因素方差分析，两两比较采用LSD法，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 正常肝脾T2*值、R2*值与年龄的相关性 正常人肝脾T2*值与年龄均无明显相关性（r=-0.210、-0.276, P＞0.05）；正常人肝R2*值与年龄无明显相关性（r=0.317, P＞0.05），脾R2*值与年龄呈中等正相关（r=0.490, P＜0.01）。

2.2 各年龄组肝脾T2*值及R2*值比较 肝脾平均T2*值均随着年龄的增加而减小，但各年龄组间差异无统计学意义（F=0.994, P＞0.05）；肝平均R2*值随着年龄的增加而增大，各年龄组间差异无统计学意义（F=2.233, P＞0.05）；脾平均R2*值随着年龄的增加而增大，各年龄组间差异无统计学意义（F=2.281, P＞0.05）。除青年组与老年组间差异有统计学意义（ P＜0.05）外，其余各年龄组间两两比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）。各年龄组肝平均R2*值均低于脾，差异有统计学意义（F=10.200, P＜0.001）。各年龄组内肝与脾T2*值差异均无统计学意义（P＞0.05），青年组肝脾R2*值差异无统计学意义（P＞0.05），而中年组及老年组间差异有统计学意义（P＜0.05），见表2。

表2 不同年龄组肝脾SWI T2*值及R2*值比较

3 讨论

3.1 SWI测量肝脾铁含量的理论依据 铁是人体必需的微量元素，广泛参与机体的生命代谢活动，如氧运输、电子传递、蛋白质和DNA合成等。然而，过多的铁作为强力催化剂能够增强自由基介导的氧化应激，造成细胞和组织损害。肝脏作为铁储存和代谢的重要器官，必然成为受损的主要靶器官。肝内铁代谢异常与病毒性肝炎、肝硬化或肝纤维化、肝癌、肝血色素沉着症等许多疾病相关，因此，对肝铁含量进行量化和连续无创性监测对于肝脏疾病的诊断、了解疾病的发展过程及观察疗效均有重要意义[4,5]。肝脏储存的铁主要形式为铁蛋白和含铁血黄素，而这两种均为顺磁性物质，可以缩短质子的弛豫时间（T2或T2*），改变弛豫率（R2或R2*），从而可以观察肝脾铁含量的分布情况。弛豫时间（T2或T2*）与肝铁含量略呈函数关系，而与弛豫率（R2或R2*）呈近似正线性关系，通过两者的测算可以对肝铁含量进行量化[6,7]。另外，脾脏是人体重要的免疫器官，与肝脏来源于同一胚层，两者通过门静脉相连，均属于网状内皮系统，两者间铁含量的变化可能存在一定的相关性，因此本研究将肝脾进行了一些对比性的研究及尝试性的探讨。本研究采用GE ESWAN磁敏感序列对正常人肝脾进行屏气扫描，可以同时获得T2*图和R2*图，通过测量可以直接获得T2*值和R2*值，为临床应用带来了极大的便利。

3.2 铁在正常人肝脾内的分布特点 肝脏是人体最主要的铁储存部位，存储铁约占人体的70%左右[8]。左志刚等[9]对5例取自正常肝脾破裂术后的肝脾组织进行铁含量测定，结果显示正常人肝组织铁含量低于脾组织，但未在影像学上对其进行相应的对照研究。本研究结果显示，铁在肝脾中的分布是不一致的，除青年组外，中年组和老年组肝铁含量均低于脾铁含量（F=10.200, P＜0.001），且有随着年龄增加而增加的趋势，与左志刚等[9]报道的5例正常肝组织铁含量[（0.1040±0.0018）mmol/g]低于正常脾组织铁含量[（0.1189±0.0203）mmol/g]的结果一致，可能是因为脾脏是主要的免疫器官，参与吞噬和清除衰老的血细胞，而释放相对较多的含铁产物。此外，本研究结果发现，除青年组与老年组间脾R2*值差异有统计学意义（P＜0.05）外，其余各年龄组间肝脾T2*值及R2*值差异均无统计学意义（P＞0.05），表明正常人脾铁含量随年龄的增加程度较肝更为明显，R2*值较T2*值更能敏感地反映铁含量的差异，但仍需进一步扩大样本量进行验证。

3.3 肝脾铁含量分布的意义 肝是机体铁贮存的主要部位，在铁代谢过程中发挥着中心和枢纽作用，而脾与肝脏在人体代谢过程中相互联系、相互作用。慢性肝炎、肝硬化、肝癌、血色素沉着病等与肝铁代谢紊乱密切相关[10,11]。肝脏内铁含量对HBV长期携带状态的形成具有十分关键的作用，含有大量铁的肝细胞更容易被HBV感染，并有利于病毒的复制[12]。铁在慢性肝炎的发生及发展过程中起协同作用[4]，铁过量会降低干扰素治疗慢性肝炎的效力，提示肝脏铁含量在慢性肝病的发生、发展及转归上发挥非常重要的作用。Zhang等[13]发现含铁的肝硬化再生结节为癌前病变；Ito等[14]报道合并肝细胞癌的肝硬化病例铁沉积明显增加。因此，无创性地评价肝铁含量并建立准确可行的应用机制，对肝脏疾病的诊断、治疗及疗效评价均有重要意义。目前肝铁含量测定的“金标准”只能通过肝穿刺活检病理分析来完成，不仅有创，抽样误差不可避免，还会产生一系列并发症，患者依从性，临床上难以广泛开展。左志刚等[9]研究证实肝硬化脾亢患者脾组织铁含量升高与肝组织铁含量升高存在显著相关性。因此，了解正常人肝脾铁含量的分布特点对于进一步研究肝脾相关疾病有重要意义。

本研究的局限性：本研究为正常人群，不能同时取得肝脾铁含量进行对照研究。肝脏是由肝动脉、门静脉双重供血，而脾仅为脾动脉供血，其血液产物可能会有所不同，本研究不能区别这种差异性。另外，由于SWI成像不能一次屏气完成全肝扫描，本研究仅选取肝门平面（能同层显示肝脾）进行研究，可能会存在一定的抽样误差。相信随着MR技术的不断发展，上述问题会逐步得到解决。

总之，SWI是对铁等顺磁性物质非常敏感的检查方式，目前主要用于评价脑组织的铁含量及相关脑疾病。对肝脏的研究尚处于起步阶段，本研究采用GE ESWAN序列扫描可以同时获得同层面肝脾的T2*值和R2*值，显示肝铁含量分布特点更为准确、可靠。

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（责任编辑 张春辉）

Quantitative Determination of Iron Content in Normal Liver and Spleen Using Susceptibility Weighted Imaging

目的利用1.5T MR磁敏感加权成像（SWI）定量测定正常肝脾铁含量，探讨正常人群肝脾铁含量的分布特点。资料与方法90例正常人按照年龄分为青年组（14～44岁）、中年组（45～59岁）和老年组（≥60岁），每组各30例。采用1.5T MR SWI序列对受检者进行屏气扫描，获得同层面肝脾T2*值及R2*值，分析不同年龄段肝脾铁含量的分布特点。结果①正常肝脾T2*值及肝R2*值与年龄均无明显相关性（r=-0.210、-0.276、0.317, P＞0.05），脾R2*值与年龄呈中等正相关（r=0.490, P＜0.01）；②正常肝脾T2*值及肝R2*值均随着年龄的增加而变化，但各年龄组间差异无统计学意义（P＞0.05）；脾R2*值随着年龄的增加而增加，青年组与老年组间差异有统计学意义（P＜0.05）；③正常人肝R2*值低于脾（F=10.200, P＜0.001）。结论正常人肝脾铁含量均随着年龄的增加而增加，但肝铁含量增加程度低于脾。T2*值及R2*值均可以作为测量肝脾铁含量的敏感指标，但R2*值更为敏感。

肝；脾；铁；磁共振成像；磁敏感加权成像

PurposeTo quantitatively determine iron content in normal liver and spleen with 1.5T MR susceptibility weighted imaging (SWI), and to explore the iron content distribution characteristics of liver and spleen in the normal population.Materials and MethodsA total of 90 cases of normal people were divided into three groups according to their age: youth group (14 to 44 years), middle age group (45 to 59 years old) and elderly group (≥60 years), with 30 cases in each group. Each subject underwent a breathhold SWI sequence scan using 1.5T MR scanner to obtain the T2* values and R2* values of the liver and spleen in the same imaging slice, then iron content distribution character of liver and spleen among different age groups was analyzed.Results①Neither T2* values of normal liver and spleen nor R2* values of normal liver were significantly correlated with age (r=-0.210, -0.276、0.317, P＞0.05), while spleen R2* values showed a moderate positive correlation with age (r=0.490, P＜0.01).② T2* values of normal liver and spleen and R2* values of normal liver changed with the age increasing, but there was no significant difference (P＞0.05) between different age groups; spleen R2* values increased with the age increasing, and there was statistically significant difference between the youth group and the elderly group (P＜0.05). ③Liver R2* value was lower than that of the spleen in normal human (F=10.200, P＜0.001).ConclusionLiver and spleen iron content in normal people increases with age, but the level of increase in liver is lower than that of the spleen. T2* values and R2* values can be used as a sensitive indicator of iron content in the liver and spleen, but R2* value is more sensitive.

Liver; Spleen; Iron; Magnetic resonance imaging; Susceptibility weighted imaging

蔡春仙 CAI Chunxian

魏常辉 WEI Changhui

赵世胜 ZHAO Shisheng

曾 智 ZENG Zhi

四川省内江市第二人民医院放射科 四川内江 641100

蔡春仙

Department of Radiology, the Second People's Hospital of Neijiang, Neijiang 641100, China

Address Correspondence to: CAI Chunxian

E-mail: caichxian@163.com

R445.2

2012-10-14

修回日期：2013-08-28

中国医学影像学杂志

2013年 第21卷 第9期：656-658，660

Chinese Journal of Medical Imaging

2013 Volume 21(9): 656-658, 660

10.3969/j.issn.1005-5185.2013.09.005