磁共振T2值评估大鼠肝纤维化的应用价值

王小凤

舒 健SHU Jian

唐光才TANG Guangcai

杨述根YANG Shugen

陆笑非LU Xiaofei

论著 Original Research

磁共振T2值评估大鼠肝纤维化的应用价值

王小凤WANG Xiaofeng

舒 健SHU Jian

唐光才TANG Guangcai

杨述根YANG Shugen

陆笑非LU Xiaofei

Department of Radiology, the Af fi liated

Hospital of Southwest Medical University,Luzhou 646000, China

Address Correspondence to:SHU Jian

E-mail: shujiannc@163.com

中国医学影像学杂志

2017年 第25卷 第6期：401-404

Chinese Journal of Medical Imaging 2017 Volume 25 (6): 401-404

目的探讨磁共振T2值评价大鼠肝纤维化的应用价值。材料与方法连续注射四氯化碳诱导大鼠生成肝纤维化动物模型，根据病理结果对模型动物及其正常对照进行肝纤维化程度分期（S）、炎症活动分级（G）和肝脏脂肪变性分度（F）。利用磁共振多回波梯度-自旋回波序列分析大鼠肝脏T2值与肝纤维化程度分期之间的关系。结果肝纤维化模型建模成功的大鼠肝纤维化程度分期为S1～S4期，其炎症活动度分级均为G0或G1级，肝脏脂肪变性分度均为F3或F4级，肝纤维化模型动物的炎症活动度分级及肝脏脂肪变性分度差异无统计学意义（P＞0.05）。各纤维化分期动物的T2值依次为：S0期（正常对照大鼠）（38.27±1.45）ms、S1期（42.08±2.63）ms、S2期（45.93±3.61）ms、S3期（50.23±2.23）ms和S4期（57.79±5.40）ms，各期T2值差异有统计学意义（F=31.903，P＜0.01）；除S0期与S1期T2值差异无统计学意义（P＞0.05）外，其余各期两两比较差异均有统计学意义（P＜0.01）；T2值与肝纤维化分期之间呈正相关（rs=0.921，P＜0.01）。结论T2值能定量评估肝纤维化程度。

肝硬化；磁共振成像；病理学，外科；图像处理，计算机辅助；疾病模型，动物；大鼠，Sprague-Dawley

肝纤维化是一种常见的慢性肝脏疾病，可引起肝功能不全、门静脉高压，并最终导致肝硬化[1]。临床常用肝功能试验、血清学实验评估肝纤维化程度，其诊断“金标准”是经皮肝组织活检。肝组织活检是有创检查，受穿刺采样误差、患者接受度及观察者的主观因素影响，其并发症发生率高达3%，死亡率为0.03%[2-3]。因此，寻找一种无创、准确、可重复的检测方法用于肝纤维化诊断及分期具有重要意义。近年来MRI T2值定量分析慢性肝病分期的研究逐渐增多[4-7]，本文旨在讨论T2值与大鼠肝纤维化分期之间的关系。

1 材料与方法

1.1 动物模型的建立 由西南医科大学动物实验中心提供SD雄性大鼠[实验动物生产许可证SCXK（川）2013-17，动物实验使用许可证SCXK（川）2013-181和SCXK（川）2013-065]49 只，6～8周龄，体重（200.0±4.8）g，饲养于西南医科大学中心实验室动物房。随机选取42只大鼠用于建立肝纤维化模型，7只为正常对照大鼠；按每笼放6只用于建立肝纤维化模型和1只正常对照进行分笼；普通饲料饲养，自由饮水，饲养条件、方式恒定，由专人负责饲养。将99%四氯化碳（CCl4）液与橄榄油按体积比40∶60配成40% CCl4橄榄油溶液，混合摇匀，于棕色试剂瓶中保存。拟建立肝纤维化模型的大鼠经腹部皮下按照0.3 ml/100 g注射40% CCl4橄榄油溶液，作为正常对照的大鼠于相同部位、相同方法注射等量生理盐水。每周均注射2次，连续注射11周。

1.2 MRI扫描 采用Philips Achieva 3.0T MRI扫描仪，8通道膝关节线圈。在皮下注射40% CCl4橄榄油溶液5～11周、每周随机选取4～5只肝纤维化模型大鼠以及1只正常对照大鼠进行MRI扫描，MRI扫描前3 d不进行皮下注射。扫描序列：T1加权成像、双回波化学位移、多回波梯度-自旋回波序列（multi-echo gradient and spin echo，M-GRASE）。扫描前大鼠称重，腹腔注射1%戊巴比妥钠0.5 ml/100 g，将大鼠仰卧位固定于泡沫板。M-GRASE序列扫描参数：TR 1660 ms，TE 5×19 ms，视野 120×120，翻转角 90°，层厚 2.5 mm，层间距 0.6 mm，扫描层数 18层，扫描时间 2'26''。

1.3 病理学检查 所有正常及肝纤维化模型大鼠MRI扫描后均立即处死，解剖取出大鼠肝组织，用10%甲醛固定液浸泡，12 h内送病理科石蜡固定，制作切片，行苏木精-伊红（HE）、马松胶原（Masson）染色。参照文献[8-9]，对所有大鼠肝脏均同时进行炎症活动度分级（grade，G）、纤维化程度分期（stage，S）和脂肪变性分度（fatty liver，F）：①炎症活动度分级依据汇管区及其周围炎症细胞浸润程度、肝小叶内细胞坏死程度分为G0～G4级[8]，G0级：无炎症；G1级：部分汇管区炎症，肝细胞变性及少数点、灶状坏死灶；G2级：汇管区轻度碎屑坏死，肝细胞变性、点灶状坏死灶，或见嗜酸性小体形成；G3级：汇管区中度碎屑坏死，肝细胞变性、融合坏死，或出现桥接坏死；G4级：汇管区重度碎屑坏死，肝细胞桥接坏死广泛，多个小叶受累。②纤维化程度分期依据对肝结构的破坏程度、范围和对微循环影响的大小分为S0～S4期[8]，S0期：无纤维化；S1期：汇管区扩大；S2期：汇管区周围纤维化，纤维间隔形成，小叶结构尚完整；S3期：大量纤维间隔，无假小叶形成；S4期：早期肝硬化。③脂肪变性分度依据肝细胞脂肪变性占肝组织标本量的百分比分为F0～F4度[9]，F0度：肝细胞脂肪变性＜5%；F1度：肝细胞脂肪变性5%～30%；F2度：肝细胞脂肪变性31%～50%；F3度：肝细胞脂肪变性51%～75%；F4度：肝细胞脂肪变性75%以上。若正常对照大鼠出现肝炎、肝纤维化或肝脂肪变性，则不纳入统计分析。

1.4 图像后处理及图像分析 所得图像均传送至Philips Extended MR工作站，其中包括5种不同TE（TE 19 ms、38 ms、57 ms、76 ms、95 ms）扫描的图像和利用T2 mapping技术计算出的T2 map图，系统自动重建T2 map图。在T2 map图上选择大鼠肝脏面积最大显示层面放置3个感兴趣区（ROI），ROI面积均为10 mm2，避开肝内血管、肝内胆管以及伪影，以确保测值的准确性（图1）。

图1 T2值的测量。在肝脏T2 map图上，放置3个大小相同的ROI，避开肝内血管、胆管及伪影等干扰

1.5 统计学方法 应用SPSS 17.0软件。大鼠各期肝纤维化T2值以±s表示。利用非参数检验（确切概率计算法）分析肝炎症活动度和脂肪变性在肝纤维化程度分期间的差异。采用单因素方差分析比较各期纤维化T2值的差异，两两比较采用LSD法。采用Spearman相关性检验分析T2值与肝纤维化程度之间的相关性。P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 组织病理学结果 肝纤维化大鼠皮下注射40%CCl4橄榄油溶液后第1周1只、第2周2只、第3周4只、第4周3只、第6周3只共计13只大鼠因急性肝坏死、肠梗阻等死亡，其余29只大鼠均成功建立了肝纤维化模型。随着大鼠皮下注射40% CCl4橄榄油溶液时间的延长，肝纤维化程度逐渐加重。1只正常对照大鼠经病理学检查判定为肝纤维化被排除。29只肝纤维化模型和6只正常对照大鼠的肝纤维化程度分期为S0～S4期，其中正常对照大鼠为S0期，肝纤维化模型动物为S1～S4期，其炎性活动度分级和脂肪变性分度情况见表1，S1～4期大鼠模型肝纤维化分期病理见图2、图3。病理结果显示所有肝纤维化模型大鼠肝脏炎症活动度均较轻微，病理分级均为G0或G1级，炎症活动度在肝纤维化模型大鼠各肝纤维化分期间差异无统计学意义（P＞0.05）；所有肝纤维化模型大鼠肝脏脂肪变性分度均为F3或F4度，在各肝纤维化分期间差异无统计学意义（P＞0.05）。

表1 各期肝纤维化动物的炎性活动度、脂肪变性及T2值

图3 肝纤维化S1～S4期Masson染色（×200）。A～D分别为S1、S2、S3、S4期

图4 肝纤维化S1～S4期T2 map图。A～D分别为S1、S2、S3、S4期

2.2 MRI分析结果 随肝纤维化程度加重，T2 map图中肝脏的信号强度逐渐降低（图4）。不同肝纤维化分期大鼠的肝脏T2值见表1，各分期间T2值差异有统计学意义（F=31.903，P＜0.01）；各分期两两比较，除S0期与S1期T2值差异无统计学意义（P＞0.05）外，其余两期比较差异均有统计学意义（P＜0.01）；T2值与肝纤维化分期呈显著正相关性（rs=0.921，P＜0.01）。

3 讨论

慢性肝病患者多有肝纤维化形成，尽管病因不同，但其病理生理过程相似，表现为炎症细胞浸润、细胞坏死和凋亡、成纤维细胞增生、细胞外基质及胶原沉积[10]。研究表明，肝纤维化早期是一个可逆的过程[11]。因此，尽早通过无创检查手段诊断并判定患者肝纤维化分期有利于控制病情，具有重要的临床意义。

慢性肝脏疾病是由多因素、多病理变化所致，肝纤维化及炎症会引起T2值的变化[12]。张继红等[6]认为，T2值能较早地评估慢性肝病的纤维化分期程度，且T2值与肝纤维化分期呈明显正相关。Guimaraes等[7]通过对患者及二乙基亚硝胺大鼠模型的研究认为，在没有肝脂肪变性以及肝铁沉积的情况下，T2值随着肝纤维化严重程度增加而增加。李绍林等[4]通过动物模型研究认为，T2值延长是肝纤维化时MRI的特点之一，与肝纤维化分期有相关性。Chow等[5]采用CCl4诱导小鼠肝纤维化模型的研究表明，T2值可在肝纤维化早期监测其进展。此外，T2值的测量还可能受肝脂肪变性以及肝铁浓度的影响[13-14]。

本研究采用CCl4诱导大鼠肝纤维化模型，病理结果显示，处于不同肝纤维化分期大鼠的肝炎性活动度及脂肪变性程度无差异，提示在本研究中肝炎性活动度和脂肪变性程度对肝纤维化分期的影响可忽略不计。本研究表明，T2值随肝纤维化程度增加而增加，但正常大鼠与肝纤维化S1期大鼠之间肝T2值差异无统计学意义，与Chow等[5]的结果不相符，可能与CCl4注射剂量差别或者不同品系动物对CCl4的反应不同有关。

本研究的不足之处在于动物数相对较少，可能会因为动物模型过少及生理运动而造成采集图像的伪影，影响测值的准确性。另外，本研究未比较肝铁沉积对T2值的影响。

总之，MRI T2值能定量评估肝纤维化程度，提示可能为临床肝纤维化患者提供一种定量、无创的影像学检查方法。

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（本文编辑 饶亚岚）

Evaluating Hepatic Fibrosis in Rat Models by Magnetic Resonance T2 Relaxation

PurposeTo evaluate the feasibility of magnetic resonance T2 values in diagnosing hepatic fi brosis (HF).Materials and MethodsThe models of HF were induced in rats by repetitive dosing of carbon tetrachloride. The stage of hepatic fi brosis (S), grade of in fl ammation (G) and degree of fatty liver (F) for the HF model animals and their normal controls were evaluated by pathology. The relationship between T2 values and liver fi brosis was analyzed by using multiple echo gradient spin echo sequences.ResultsAccording to the stage of hepatic fibrosis, the HF model rats were staged into S1-S4. The grade of in fl ammation of the HF model rats was G0 or G1, and the degree of fatty liver was F3 or F4, both of which had no statistical differences among the HF model rats at different fi brosis stages (P＞0.05). The T2 values for all rats including normal control rats in the stage of liver fi brosis from S0 to S4 were (38.27±1.45) ms, (42.08±2.63) ms, (45.93±3.61) ms,(50.23±2.23) ms and (57.79±5.40) ms, respectively, with a significant difference(F=31.903,P＜0.01). Except the T2 values had no signi fi cant difference between the S0 and S1 stages (P＞0.05), the pairwise comparisons of the T2 values between the rest stages were statistically signi fi cant (P＜0.01). The T2 values were positively correlated with the stages of hepatic fi brosis (rs=0.921,P＜0.01).ConclusionThe T2 value can quantitatively re fl ect the degree of hepatic fi brosis.

Liver cirrhosis; Magnetic resonance imaging; Pathology, surgical; Image processing, computer-assisted; Disease models, animal; Rats, Sprague-Dawley

西南医科大学附属医院放射科 四川泸州646000

舒 健

2016-12-04

10.3969/j.issn.1005-5185.2017.06.001

2017-01-24

四川省卫生厅科研项目（120322）。

R445.2；R657.3