MR扩散加权成像对肝纤维化诊断的初探

1、MR扩散加权成像对肝纤维化诊断的初探【摘要】目的 探讨MR扩散加权成像对肝纤维化的诊断价值，同时与反映肝纤维化的血液生化学指标作对比分析。 方法 分别对41例经肝穿确诊的肝纤维化病人及10例正常对照组利用扩散成像技术测定b值为600s/mm2时的表观扩散系数(ADC)，同时测量血液生化学指标，包括透明质酸(HA)以及肝纤维化诊断预测模型Forns和APRI指数。 结果 (1)随肝纤维化程度进展，ADC值依次减低，差异有显著统计学意义(P0.01)；组间比较，ADC值除在S0与S1期间无差异外，余各期间差异均有统计学意义(P0.05)；ADC值与肝纤维化分期之间具有很好的负相关性。(2)ADC值

2、、血液生化学指标的ROC曲线下面积(AUC)均0.7。在判断S2为阳性标准时，ADC值的AUC为0.88、敏感性为75.9、特异性为83.3%；在判断S3为阳性标准时，ADC值的AUC为0.93、敏感性为86.7、特异性为88.5%。无论在判断S2或者是S3为阳性标准的情况下，ADC值的AUC均大于血液生化学指标。 结论 MR扩散加权成像ADC值是一种能有效检测中重度肝纤维化和早期肝硬化的影像学诊断方法。 【关键词】 肝纤维化；磁共振成像；扩散加权成像；ROC曲线Diagnosis of hepatic fibrosis with MR diffusion weighted imaging:p

3、reliminary results SUN Jun, SHI Yu-xin, ZHANG Zhi-yong. Department of Radiology, Subei Hospital of Jiangsu province, Yangzhou 226001; Department of Radiology, Shanghai Public Health Clinical Center, Shanghai 201508, China Abstract Objective To choose a noninvasive method for assessing hepatic fibros

4、is reasonablely in our clinical study, and compared with histopathology, the changes of ADC value and blood biochemiology in patients were analyzed. Methods 41 patients of hepatic fibrosis who received liver biopsy and 10 healthy volunteers were included in this study. All of them underwent DWI on 1

5、.5T MRI device. Apparent diffusion coefficient (ADC) of liver were measured when b value were set as 600s/mm2. Blood samples were obtained in all patients to observe blood biochemiology of hepatic fibrosis including hyaluronic acid(HA), and Forns index, APRI index. Statistical analysis was performed

6、 by SPSS 16.0 for windows statistical software, P0.05 was considered statistically significance. Results 1.ADC values decreased gradually as the stage of fibrosis progressed(P0.01). When b value was 600s/mm2, ADC values have statistically significance(P0.05) except only between S0 and S1. There was

7、a good negative correlation between ADC values and stages of fibrosis. 2. The ADC values and the blood biochemiology indices were all of certain value in diagnosis hepatic fibrosis with the AUC0.7. In discriminating patients staged S2, the areas under the receiver operating characteristic curves(AUC

8、) were 0.88 for ADC, the sensitivity, the specificity were 75.9%, 83.3%, respectively; In discriminating patients staged S3, the areas under the receiver operating characteristic curves(AUC) were 0.93 for ADC, the sensitivity, the specificity were 86.7%, 88.5%, respectively. Not only when S2 but als

9、o S3 for one with hepatic fibrosis was arbitrarily defined, the AUC of ADC values were larger than blood biochemiology indices. Conclusion DWI was an effective method to quantify severity hepatic fibrosis as well as to detect moderate-severe fibrosis and early cirrhosis. Key words Hepatic Fibrosis;

10、Magnetic Resonance Imaging; Diffusion Weighted Imaging; ROC curve 目前认为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。大多研究以ADC值的均数标准差作为肝纤维化的诊断依据，用ROC曲线评价ADC值检测肝纤维化的临床意义鲜有报道。本资料以病理学检查为基础，利用ROC曲线探讨MR扩散加权成像对肝纤维化的诊断价值，同时与反映肝纤维化的血液生化学指标作对比分析。 材料和方法 1一般资料 收集上海市(复旦大学附属)公共卫生临床中心2007年10月到20

11、08年2月肝炎患者41例，其中乙肝38例，丙肝3例；男31例，女10例；年龄1867岁。另选择同一时期无肝脏病史、体格检查正常、影像学检查正常，且肝炎生化系列阴性的健康志愿者10例作为正常对照组，其中男6例，女4例，年龄2365岁。 2DWI检查 病例组及对照组均使用Philips Intera Achieva 1.5T超导型MR进行检查，四通道体部线圈，检查前受检者禁食4h以上，训练呼吸。采用SE-EPI序列，在X、Y、Z三个方向上施加扩散敏感梯度，选用b=600s/mm2，Matrix=128256，TR/TE=1425ms/58ms，EPI factor=47，Thick/Gap=6mm

12、/0.6mm，Flip=90，NSA=2，FOV=375mm。单次屏气即可获得15幅图像，扫描时间14s。采用Philips公司数据测量软件包直接进行ADC值测量。ADC图像上感兴趣区(ROI)置于肝右叶，避开大血管分支及化学位移伪影，ROI为圆形或椭圆形、不小于100像素，直接得到ROI内的ADC值，测量3次取平均值。 3.肝穿病理标本制备 患者取仰卧位，在测量ADC值的相同部位，以CT定位确定穿刺点。常规消毒和穿刺后，标本送病理科进行HE染色和网状纤维染色进行病理观察，采用2000年西安会议修订的病毒性肝炎防治方案中的纤维化分类标准(S0-S4)1。S0期：无纤维化；S1期：汇管区纤维化扩

13、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。 4.血液生化学指标 肝穿前病例组空腹抽血，检测透明质酸(HA)及血小板(109/L)、GGT(U/L)、胆固醇(mg/dL)、AST(U/L)，并计算Forns指数Forns指数=7.811-3.131ln(血小板)0.781ln(GGT)3.467ln(年龄)-0.014(胆固醇)、APRI指数(APRI指数=AST/血小板100)。 5.统计学分析 所有测量结果以均数标准差表示，全部数据处理采用SPSS16.0 for windows统计分析软件

14、，P0.05认为差异有统计学意义。分别以肝纤维化病理分期S2、S3为判断阳性的标准，灵敏度为纵坐标，1-特异度为横坐标，绘制ROC曲线，计算机处理曲线下面积(AUC)，选择约登指数最大者作为截断点，计算各指标的灵敏度和特异度。 结 果 1. 病例组的病理结果 病例组经穿刺后均获得合适的肝组织标本，经HE染色和网状纤维染色，诊断结果为无纤维化S0期6人，肝纤维化S1期6人，S2期14人，S3期7人，S4期8人。 2.DWI结果分析 b值为600s/mm2时病例组与对照组、纤维化组与无纤维化组ADC值的比较见表1、2。结果显示：病例组(n=41)较对照组(n=10)、纤维化组(n=35)较无纤维化

15、组(n=16)ADC值均减低，差异具有显著统计学意义( P0.01)。 病例组随肝纤维化分期的进展，ADC值依次减低，差异有显著统计学意义(P0.01)，组间两两比较，ADC值仅在S0与S1之间差异无统计学意义(P0.05),见表3。ADC值与肝纤维化分期之间具有很好的负相关性，r0.786(P0.01)。 3.ADC值与血液生化学指标ROC曲线的比较 无论在判断S2或者是S3为阳性标准的情况下，ADC值的ROC曲线的面积(AUC)均较血液生化学指标为大，且除APRI外，各种诊断方法对于S3的诊断效能都大于对S2的诊断效能。虽然HA具有较高的特异性、Forns指数的敏感性最强，但从诊断准确性、

16、敏感性和特异性综合考虑，ADC值为最具诊断价值的指标,见图5,6，表4。 图5,6,分别表示S2，S3期ROC曲线图。 讨 论 肝纤维化是肝脏内纤维结缔组织的异常增生，胶原是肝纤维化的主要成分。不同于正常肝组织的是，胶原组织含有较少的质子，而且其排列是紧束的，改变了水分子的成分和流动性。因而从理论上讲肝纤维化的扩散应该减少，不少学者已经观察到肝纤维化患者ADC值降低。Guan等2通过建立大鼠肝纤维化模型，显示随着肝脏弥漫性病变的进展，ADC值出现持续减低；另外还发现DWI能较常规的形态学成像更早地反映出早期肝硬化的改变，表现为相应肝叶的片状信号增高；同时通过病理组织学检查提示，肝纤维化所致的肝

17、间质压力增高，使自由弥散的水受到限制。王秋实等3对CCl4诱导产生的肝纤维化模型兔行DWI检查，发现b值取300、600s/mm2时，无纤维化组(S0)、轻中度纤维化(S1-2)和重度纤维化/早期肝硬化(S3-4)之间差异存在统计学意义。同样Girometti等4认为使用单次回波序列及合适的b值，能有效诊断肝纤维化。 本资料通过对不同肝纤维化分期时ADC值变化的研究发现，随肝纤维化分期的进展，ADC值递减，说明随着肝纤维化的出现及程度增加，肝组织内水分子运动受限、弥散减低，ADC值具有定量肝纤维化严重程度的能力。这与病理组织学上表现出来的肝胶原纤维和网状纤维的不断增多、肝窦毛细血管化逐渐形成等

18、变化是密切相关的。从本研究的结果来看，b600s/mm2时可以将中重度纤维化(S2-S4)从轻度纤维化(S0-S1)中鉴别出来，这一点对肝纤维化的治疗和预后相当重要。但本研究同时发现，ADC值无法有效的将S1期和S0期进行区分，说明DWI在鉴别早期纤维化时尚具有一定的局限性。这可能与S1期肝內ECM沉积较少、胶原纤维分布稀疏、内皮下基底膜未能形成等不足以明显限制水分子的扩散运动有关。由于本研究的S0、S1期样本含量较少，尚不能完全反映总体全貌，随着今后更大样本的深入研究及MR技术的发展，通过DWI对早期纤维化进行定量诊断是大有可能的。 肝纤维化磁共振ADC值的ROC曲线分析国内尚未见相关报道，

19、国外也是最近才有学者进行了研究分析。Taouli等5报道当设定截断点为1.5410-3mm2/s判断S2时曲线下面积AUC为0.896，敏感性83.3%、特异性83.3%；当设定截断点为1.5310-3mm2/s判断S3为阳性标准时曲线下面积AUC同样为0.896，敏感性88.9%、特异性80.0%。Lewin等6进行了更大样本的研究，通过对慢性丙型肝炎ADC值和肝穿病理组织对照，设定截断点为1.2110-3mm2/s，诊断S3S4肝纤维化曲线下面积为0.92，敏感性、特异性、阳性预测值及阴性预测值分别为87%、87%、72%、97%。在我们的研究中，ADC值的AUC均0.87，与上述报道的大

20、致相符和。同时本研究指出，虽然ADC值未能具备最佳的敏感性和特异性，但从准确性、敏感性和特异性综合考虑，ADC值的诊断效能大于血液生化学指标。 近年来MR已经逐渐成为评价慢性肝病的重要手段之一7。然而传统的MR断面成像有很大的局限性。有些研究建立了一些形态学诊断标准810，然而由于观察者间的差异使这些标准在特异性和敏感性方面受到限制。Semelka RC等11使用钆剂后描述慢性肝炎病人会出现两种强化方式：55.2%患者出现早期斑片状强化、69%患者会出现肝小叶纤维化间隔的延迟强化。但以上均存在很高比例的假阳性和假阴性。2006年的一项研究12表明应用两种对比剂Gd-DTPA和SPIO来定量评价

21、肝脏纤维化程度，可以显示高信号网状的纤维组织，表现出纤维组织强化的特征，其对于F3、F4期纤维化总的评估特异性、敏感性和准确性均高于90%。但是由于SPIO价格的昂贵和临床上注射两种对比剂的可操作性，这种方法在实际应用中将会受到明显的限制。另外，有报道影像学的一些新技术如超声弹性成像13、MR灌注14、MR波谱15及MR弹性成像16，可较准确的诊断肝纤维化和肝硬化，但由于大多报道仅局限于实验研究和小样本的临床研究，而且对软、硬件有着更高的要求，目前还不能大范围的应用于实际临床工作中。因此，结合文献报道和我们的研究可以认为，DWI是目前可操作性和可重复性最好、最成熟准确及最值得推广的肝纤维化影像

22、学诊断方法。【参考文献】 1. 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.中华传染病杂志，2001,19(1):56-62.2. Guan Sheng,Zhou Kangrong,Zhao Weidong,et al. Magnetic resonance diffusion-weighted imaging in the diagnosis of diffuse liver disease in rats. Chin Med J, 2005,118:639-644.3. 王秋实, 郭启勇, 梁长虹, 等. MR弥散加权成像在兔肝纤维化模型中的初步实验研究.中国医学影像

23、技术,2007, 23(7):952-955.4. Girometti R,Furlan A,Bazzocchi M,et al.Diffusion-weighted MRI in evaluating liver fibrosis:a feasibility study in cirrhotic patients.Radiol med,2007,112:394-408.5. Taouli B, Tolia AJ, Losada M, et al. Diffusion-weighted MRI for quantification of liver fibrosis: preliminary

24、experience.AJR, 2007,189:799-806.6. Lewin M, Poujol-Robert A, Boelle PY, et al. Diffusion-weighted magnetic resonance imaging for the assentment of fibrosis in chronic hepatic C.Hepatology, 2007, 46: 658-665.7. 陈双庆，郭亮，沈海林，等. 表现扩散系数与T2值诊断肝脏局灶性小病变的比较.中国CT和MRI杂志，2003，13（3）：37-40.8. 上海市肝纤维化课题协作组,肝脏纤维化的C

25、T、MR诊断的初步探讨.上海医学, 2002,25(4):210-213.9. Awaya H, Mitchell DG, Kamishima T, et al. Cirrhosis: modified caudate-rihte lobe ratio. Radiology.2002,224:769-774.10. Ito k, Mitcheli DG, Kim MI, et al. Right posterior hepatic notch sign: a simple diagnostic MR finding of cirrhosis. J Magn Reson Imaging,2003,239:425-437.11. Semelka RC,Chung JJ,Hussain SM,et al.Chronic hepatitis:correlation of early patchy and late linear enhancement patterns on gadolinium- enhanced MR images with histopatholigy initial experience. J Magn Reson Imag