MRE肝脏动态硬度变化的离体模型建立

路 欣 马喜娟 吕璐璐 徐 鹏 饶圣祥 曾蒙苏 杨 春

磁共振弹性成像（magnetic resonance elastography， MRE）是一种基于MRI的非侵入性技术，通过研究剪切波在组织中的传播来定量评估软组织的力学特性[1]。MRE在评估肝纤维化方面的应用，目前已比较成熟，Yin等[2]研究发现随着纤维化等级的增加，肝脏硬度也逐渐增加，同时也证明MRE可以区别中、高度纤维化和轻度纤维化。石喻等[3]研究发现肝硬度值与纤维化分级有很强的相关性(r=0.96)，明显优于文献报道的扩散加权成像（diffusion weighted imaging. DWI）与纤维化分级的相关性 (r=0.71)。最新的研究也证实[4-6]，相对于DWI、钆塞酸二钠T1 mapping成像等MRI评价手段，MRE在评价肝硬化、肝纤维化方面准确性更高。

但是，MRE作为目前最准确的评价肝硬化程度的无创性方法，仍存在一个盲点[4，7]，即不能区分静态及动态组份所导致的肝脏硬度增加（肝脏硬度由两个部分组成：①静态组份，肝脏本身的硬度，即肝硬化的程度；②动态组份，肝细胞外自由水的血流动力学影响，即门脉高压的程度），这就使得利用MRE不能准确评价心功能不全或布-加综合征等引起门静脉高压状态患者的肝硬化程度。

本文将利用离体猪肝，建立模拟肝脏动态硬度变化的模型，用于后续MRE区分肝脏硬度动、静态组份的研究。

方 法

1.离体猪肝的制备

处死3～5个月的雌性家养健康猪（约60kg）3只（liver 1，liver 2，liver 3）。在处死前，注入10ml（10，000u/ml）肝素钠。取出猪肝，分离门静脉主干，使用导管插入门静脉。通过输液管将导管与盐水袋连接，并将盐水袋置于输液架上。每只肝脏冲洗2000ml生理盐水。当肝脏冲洗时，我们可以看到生理盐水从第二肝门流出（肝静脉流出道）。

MRE检查：冲洗完成后，将猪肝置于容器内，并通过输液管将导管与盐水袋连接。将盐水袋放置在可调节高度的非金属输液架上。通过将输液架调节至不同高度（0cm，20cm，40cm，80cm，40cm，20cm，0cm）来改变门静脉压力，其在每次MRE数据采集之前约8分钟调节至需要的高度，以达到门静脉压力稳态（第二肝门未结扎组）。

完成第一次MRE检查后，取出猪肝结扎第二肝门即肝静脉流出道，重复不同静水压下的离体肝脏MRE检查（第二肝门结扎组）（图1）。

2.MRE数据采集参数

所有实验均在1.5T全身MRI扫描仪（Sigma，GE Healthcare，Milwaukee，WI，USA） 中 使 用四通道体线圈进行。猪肝上方放置连接驱动器（60 Hz的声压驱动）的振动膜（图2）。采集 参数包括： FOV=44.8cm，横断位成像，层厚=3.5mm，矩阵=72×72，重建矩阵 =128×128，层数=32，TR/TE=1067/36.6ms， 加 速 因 子 =1， 带 宽=250.00kHz，扫描时间=1.5分钟。使用后处理软件（mrelab，2014年版，Mayo Clinic）计算出MRE模量图后，于每个层面内手动勾画ROI（排除大血管），计算肝脏的硬度平均值（图3）。

3.统计学方法

使用EXCEL 2007软件制作肝脏硬度随压力变化的趋势图。

结 果

随着门静脉静水压的先升高，后下降（生理盐水袋的高度0cm，20cm，40cm，80cm，40cm，20cm，0cm），离体猪肝模型MRE模量图测量的肝脏的平均硬度也先升高，后下降。其中，第二肝门结扎（肝静脉流出道）组较第二肝门开放组变化更明显（表1，图4，图5）。

表1 三个离体猪肝（liver1，liver2，liver3）硬度随静水压不同的变化过程

图1 离体模型制作及连接盐水袋示意图。

图2 离体模型振动器放置示意图。

图3 勾画ROI示意图，如图所示手动勾画ROI时避开大血管，尽量包括整个离体肝脏，取肝脏硬度平均值。

图4 离体猪肝（A：liver1；B：liver2；C：liver3）硬度随静水压不同的变化过程（liver open：第二肝门未结扎组；liver tied：第二肝门结扎组）

图5 离体猪肝硬度随静水压不同的变化过程MRE模量图。

讨 论

Wallihan等[8]及Serai等[9]分别报道，行Fontan手术治疗的先天性心脏病的患者，肝脏MRE检查时发现其肝脏硬度出现异常，且手术时间越早的患者其肝脏硬度越大，但是，目前尚不清楚患者肝脏硬度的增加是由于纤维化（静态组份）引起的，还是由于静脉充血（动态组份）所导致。此外，动物实验也表明[7]MRE测量的肝脏硬度具有动态组份，即肝脏的硬度随着门静脉压力的增加而显着增加。理论上，产生这种效应的原因是，血管内压力的增加会产生体积应变，由于组织的弹性非线性而导致硬度的增加。

MRE测量的是肝脏的硬度，这个硬度包含动态组份（门静脉高压引起的肝脏硬度增加）及静态组份（肝硬化程度）。目前，MRE尚不能有效地区分这两种改变肝脏硬度的动、静态组份。这直接导致其在评价具有门静脉高压（如先天性心脏病，布加综合征等）患者的肝硬化程度上存在盲区。

目前，使用多频率及多参数的MRE区分肝脏硬度动、静态组份的研究已成为MRE的研究热点[10]。为了更好地研究MRE精准测量肝脏硬度的动态组份，我们设计了这个离体动物模型，用于下一步的研究。

该离体模型利用连接门静脉的盐水袋不同高度模拟了不同的门静脉压力，利用结扎肝静脉流出道，模拟了心功能不全或布-加综合征等疾病的肝静脉流出道受阻状态（第二肝门结扎组）。使用MRE检查时，该离体模型的硬度随着盐水袋的高度不同，先升高，后下降，完全模拟了肝脏硬度动态组份增加及下降的过程。为了进一步验证该模型，我们设计了第二肝门未结扎组，即肝静脉流出道开放组。在进行MRE检查时，第二肝门未结扎组的肝脏硬度同样随着盐水袋的高度不同，先升高，后下降，但是其变化的程度明显小于第二肝门结扎组。我们认为，这可能与该离体模型存在血栓形成及窦性阻塞有关。①血栓形成：虽然我们在处死前动脉注射了10ml（10，000U/ml）肝素钠，处死后肝脏也做了2000 ml生理盐水冲洗，但是离体肝脏内或多或少会存在血栓的形成，导致离体肝脏内存在一定的阻力（这种阻力可能位于窦前，也可能位于窦后，或同时存在）；② 窦性阻塞：由于该模型为离体模型，离体模型肝窦的毛细血管交换功能已不存在，必然导致肝内窦性阻塞的产生。也就是说即使不结扎肝静脉流出道，该离体模型内部亦存在一定的阻力，这种阻力导致第二肝门未结扎组同样出现肝脏硬度随着盐水袋的高度不同而变化的结果，但是当我们结扎第二肝门（肝静脉流出道）时，这种相对更大的阻力，使得MRE测量到的肝脏硬度变化的幅度明显增加。

综上所述，本研究成功建立了模拟肝脏动态硬度变化的离体猪肝模型，为后续MRE精确诊断肝脏硬度增加的动态组份提供离体模型支持。