双源CT及MRI测量非酒精性脂肪肝病家兔肝脏脂肪含量的准确性

白天 张娜 王丽 温丽娟 王亮石

(齐齐哈尔医学院附属第三医院放射影像中心，黑龙江 齐齐哈尔 161000)

作为一种常见的沉积性肝病，脂肪肝的特征是肝细胞内异常沉积过多的三酰甘油(TG)。多种临床慢性肝病都有脂肪肝的症状，如酒精性肝炎、药物性肝炎和病毒性肝炎〔1〕。若病情没有得到有效控制，单纯脂肪肝或有趋向于肝纤维化、肝硬化和非酒精性脂肪肝炎(NASH)发展的可能，更进一步会导致肝细胞癌或肝衰竭〔2〕。在亚洲及西方国家，非酒精性脂肪肝(NAFLD) 的发病率为25%～45%〔3〕。通过测定肝脏脂肪的含量，可监控NAFLD的进展，活检肝脏是肝脏脂肪含量测定的金标准，但是其存在一些弊端，例如创伤大、标本量取样不足。因此，无创伤性而又准确有效的肝脂肪定量方法亟待人们开拓。影像学方法中的电子计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)可以进行肝脂肪定量测定，但是该方法的准确度和精确度均需提高。本研究探讨双源CT及MRI对NAFLD家兔模型肝脏脂肪含量测量的准确性。

1 材料与方法

1.1实验对象 选取3个月大、体重为2～3(平均2.5)kg的雄性新西兰家兔50只。根据随机原则，每只鼠被分配一个计算机生成的随机数进行分组。实验组42只，采用高脂饲料喂养的方式构建NAFLD动物模型，饲养16 w，在饲养过程中，每周选取2只家兔进行试验。对照组8只，采用普通饲料喂养16 w。在饲养过程中，每周选取1只家兔进行试验。

1.2CT 首先在新西兰家兔的后肢注射2 ml盐酸阿托品，之后注射2 ml地西泮，在兔进入麻醉状态后，于木板上呈仰卧位将其腹部固定，先使其头进CT机，将剑突选为定位位置。实验应用双源能量128层CT机，包含应用care dose 4D技术管电流和80 keV、140 keV管电压的2个球管。另外，探测器机架的旋转时间是500 ms，螺距是0.6 mm，准直为64×0.6 mm，选用厚和层间距均为 1 mm的常规重建层。

1.3MRI 按照和CT扫描一致的方法对家兔进行麻醉和仰卧位的定位。实验选用GE 3.0 T超导磁共振(MR)扫描仪，应用膝部线圈作为扫描仪接收线圈。通过横轴面开始扫描，所用的实验和序列参数如下：①脂肪抑制 T2W1，TE 85 ms，TR 3 000 ms，聚焦角142°，层间距0.4 mm，层厚4 mm，矩阵256×256，200 mm ×200 mm视野，平均4次；②3D双回波T1W1同反相位，TE 1.3 ms/2.4 ms，TR 5.6 ms，层厚4 mm，层间距0，偏转角12°，矩阵256×256，视野200 mm×200 mm，平均1次；③最小二乘法估算迭代水脂分离技术(IDEAL-IQ)序列扫描，TE 1.3 ms/4.6 ms，TR 6.7 ms，偏转角3°，层间距0，层厚4 mm，视野200 mm×200 mm，矩阵192×192，采集次数为1。

1.4数据测量及分析 单能谱图像是指60～140 keV能量段中每20 keV所对应的图像，通过后处理软件对传输到MMWP工作站中的双源CT扫描图像后处理，一方面记录虚拟单能谱图像，另一方面记录各虚拟单能谱图像所对应的测量感兴趣区(ROI)的CT值。ROI应该除去明显的肝内血管和胆管部位，分布在肝脏区域5个固定的位置，右叶选择3处，左叶选择2处，面积为3～5 mm2。MRI完成后，同样选取ROI，并且保证正、反相位和IDEAL-IQ序列扫描图的ROI选取同样的位置。根据同相位肝信号(SIP)和反相位肝信号(SOP)，计算出同相位与反相位序列的肝脏脂肪分数(HFF)。扫描IDEAL-IQ序列获得质子密度脂肪分量(PDFF)。完成双源CT和MRI扫描操作后，取下家兔的完整肝脏(图1)。首先分别取肝左叶、肝右叶中长为0.5～1.0 cm的组织进行切片染色。肝脏组织经过脱水之后进行厚度为5 μm的石蜡切片，并进行苏木素-伊红(HE)染色(图2)。另外取部分组织对肝脏脂肪变细胞百分比进行观察，将送至分析测试研究中心的其余组织通过酸水解法测定新鲜肝脏的实际脂肪含量。将样品同盐酸一起加热水解，使在组织里包藏或结合的脂肪能够游离出来，通过乙醚提取和溶剂去除后获得其中的脂肪含量即为酸水解法的基本原理。

图1 采用组织剪及手术刀取下兔子完整肝脏

图2 肝脏病理(HE染色，×100)

1.5统计学分析 采用SPSS19.0软件进行单因素方差分析、LSD法进行组间比较、Spearman相关分析及绘制受试者工作特征(ROC)曲线。

2 结 果

2.1脂肪肝动物模型的构建及结果 实验组实验过程中因腹泻因素致死5只，实验结束存活家兔仅有1只，但未进行解剖，总成模率88%，死亡率11.9%。外观呈黄白色，质地变脆，体积增大，边缘明显变钝为重度脂肪肝；边缘变钝，体积稍大，外观呈奶油色为中度脂肪肝；边缘稍顿，呈红黄色，质地柔软为轻度脂肪肝；质地柔软，边缘锐利，外观鲜红为正常肝脏。见图1。重度脂肪肝，大小不等的脂滴布满视野内；中度脂肪肝，脂滴增多显著；轻度脂肪肝，脂滴数目有所加大；肝脏正常，仅可见几个脂滴。见图2。实验结束后，实验组36只家兔经病理脂肪定量后确定为脂肪肝，包含3只重度脂肪肝家兔，脂肪含量平均为(25.75±0.38)%；5只轻度脂肪肝家兔，脂肪含量平均为(6.82±1.15)%；28只中度脂肪肝家兔，脂肪含量平均为(14.80±1.83)%。对照组8只家兔，平均脂肪含量为(2.87±0.29)%。

2.2CT、MRI检查结果 双源CT不同能量段测量CT值组间差异显著(均P=0.00)。将60、80、100、120、140 keV能量段按由小到大顺序两两比较，双源CT测得的各单能图像CT值对照组和轻度脂肪肝组的CT值无显著性差异，而重、中度脂肪肝组同对照组的CT值有显著性差异(P<0.05)。HFF和PDFF的组间差异显著(P=0.00)。两两比较，对照组和轻、中、重度脂肪肝组的HFF和PDFF值有显著性差异(P<0.05)。见表1。

表1 实验组及对照组家兔肝脏在各单能图像上的CT、HFF及PDFF值

2.3CT、MRI各检测指标与肝脂肪含量的相关性分析 将肝脏脂肪含量经酸水解法检测的值与通过双源CT对各单能图像的CT值均负相关：140 keV(P=0.000，r=-0.863)；120 keV(P=0.000，r=-0.868)；100 keV(P=0.000，r=-0.868)；80 keV(P=0.000，r=-0.878)；60 keV(P=0.000，r=-0.868)。80 keV的CT值与肝脏脂肪含量之间相关性最好，从散点图得出，随着肝脏脂肪含量的上升而80 keV下的CT值呈直线降低趋势，并做线性回归方程，y=63.55-1.86 x(y代表80 keV下的CT值，x代表肝脏脂肪含量)。经MRI同反相位序列的HFF值，IDEAL-IQ序列扫描PDFF值与酸水解法检测得到的肝脏脂肪含量正相关，HFF(P=0.000，r=0.842)，PDFF(P=0.000，r=0.940)。IDEAL-IQ序列扫描PDFF值与肝脏脂肪含量做线性回归方程，y=0.227+0.69x(y代表IDEAL-IQ序列扫描的PDFF值，x代表肝脏脂肪含量)，由散点图得出，随着肝脏脂肪含量的提升而PDFF呈直线升高趋势。见图3。

图3 肝脏脂肪含量与80 keV下CT值及PDFF相关性散点图

3 讨 论

脂肪肝最终可能导致脂肪性肝炎、纤维化、肝硬化和肝癌，已成为现代社会慢性肝病的主要病因〔4,5〕。因此，为了预防肝病和健康管理，必须对脂肪肝患者和肥胖患者进行临床常规检查。

无创影像学检查是脂肪肝的常规评估手段，如MRI和CT〔6〕。超声具有非电离辐射、便携性和实时性等优点，因而更为方便和安全。B型超声成像的某些超声特征(如回声纹理、回声幅度的肝膈分化、超声穿透和肝血管的清晰度)已使这种成像技术在脂肪肝的临床检测中被广泛接受。但是因为影像特征取决于系统参数、系统设置和操作员的临床经验，超声检测脂肪肝的准确度并不高。

双源CT依靠2套独立的球管和探测器系统，可以对轻度和中度脂肪变性(<30%)做出可靠的定量检测。双源CT扫描得到的图像经过双能单能谱成像技术处理可以获得单能量图像(40～140 keV)，选取最佳keV值进行观察测定〔7〕。MRI提供了另一种以高空间分辨率量化肝脏脂肪含量的可能性〔8〕。先进的MRI技术，例如MRI质子密度脂肪分数(MRI-PDFF)，可以特异性检测肝硬化的存在并评估整个肝脏的肝脏脂肪含量。在此分析中，PDFF的绝对百分比范围为(0～100%)，并定义为来自脂肪(即甘油三酸酯)的活动质子密度与来自活动甘油三酸酯和活动水的质子总密度之比〔9〕。Hur等〔10〕对家兔应用IDEAL-IQ序列扫描测定脂肪含量，肝脏实际脂肪含量和PDFF之间敏感度为91.2%，相关系数为0.834，特异度为100%。60～80 keV能量段，对比噪声比信号最高，CT值接近于常规扫描的CT值，双源CT中80 keV的单能图像上肝脏的CT值具有最佳的临床脂肪肝的诊断效果。

本研究结果显示，MRI三维同相位和反相位的HFF及IDEAL-IQ序列扫描的PDFF值对于脂肪肝的诊断皆有意义，都能区分正常、轻、中和重度脂肪肝；检测的准确度优于双源CT。Sherman等〔11〕相关分析结果显示，MRI同反相位序列的HFF值和DEAL-IQ序列扫描PDFF值与酸水解法检测得到的肝脏脂肪含量均为正相关，而且PDFF的相关性优于HFF。高琪等〔12〕检测了70例患者的PDFF并与病理结果做相关性分析，结果显示，PDFF与脂肪肝病理结果之间呈正相关(r=0.82)。由于脂肪肝是由镜下脂肪变形的细胞比判定的，受主观因素影响，相关系数较低于本文结果。另外，Idilman等〔13〕提出，肝脏脂肪含量和PDFF之间的相关性会受肝脏纤维化的影响。肝脏纤维化会使PDFF与肝脏脂肪含量之间的相关性降低，但是，具体机制尚不清楚〔14,15〕。在本研究中，重度脂肪肝组的PDFF与肝脏脂肪含量之间相关性降低，可能是因为重度脂肪肝的纤维化程度严重有关。具体原因需要进一步的探索。

本研究存在以下不足：①重度脂肪肝组家兔较少，需要进一步完善动物模型的构建。②双源CT扫描需要进行增强扫描，但同时又要考虑首检动物的辐射剂量安全，因此，这步需要进一步的探究和完善。③家兔的自主呼吸会对MRI三维同相位和反相位序列扫描和IDEAL-IQ序列扫描产生伪影的影响，应用于临床时可进行心电门控及呼吸门控加以干预。

综上，通过对家兔NAFLD动物模型构建，采用双源CT和MRI对肝脏脂肪含量进行测定，经过数据统计分析后可以得到以下结论：①NAFLD动物模型可经高脂饮食喂养的方法构建成功。②在双源CT扫描80～140 keV的单能图像中，80 keV上肝脏的CT值具有最佳的临床脂肪肝的诊断效果。③MRI同反相位序列的HFF值和DEAL-IQ序列扫描PDFF值与酸水解法检测得到的肝脏脂肪含量之间均为正相关，且PDFF的相关性优于HFF。