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增强MRI定量评价肝纤维化及肝功能的研究进展

本文经《中华医学杂志》社有限责任公司授权,仅限于非商业应用。

 

作者:徐佳,王萱,金征宇,中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院放射科

 

肝纤维化是各种慢性肝病向肝硬化发展的关键环节,是肝脏在损伤-愈合过程中肝内细胞外基质异常沉积的结果。早期诊断肝纤维化及评价肝脏功能具有重要的临床意义。病理是评价肝纤维化分期的金标准,但有创、存在取样误差、不利于长期随访;临床常用的评价肝功能的血清学指标,如Child-Turcotte-Pugh评分、终末期肝病模型评分、吲哚菁绿清除实验(indocyanine green test,ICG)等,只能评价肝脏整体的功能,无法进行局部评价及预测术后残肝功能。

 

MRI比病理及血清学指标够更直观、全面地获得器官的解剖信息,且随着功能成像序列的应用及对比剂的发展,增强MRI可以提供更为丰富的功能信息,具有定量评价肝纤维化及肝功能的潜力。目前,增强MRI定量评价肝纤维化及肝功能的研究仍处于探索阶段,笔者对其研究进展进行综述。

 

一、超顺磁氧化铁增强MRI

 

超顺磁氧化铁(superparamagnetic iron oxide,SPIO)是网状内皮组织特异性对比剂,可被巨噬细胞吞噬,累积于肝脏、脾脏、骨髓的网状内皮系统细胞中,80%被肝脏吸收。SPIO的超顺磁特性使得微粒周围局部磁场不均一,导致T2明显减低,信号丢失。因此,在SPIO增强图像上,肝实质呈低信号,而肝内的纤维化区域,因Kupffer细胞含量少,铁颗粒累积少,从而呈现高信号。

 

Lucidarme等报道,在SPIO增强MRI上观察到的非肿瘤高信号可以提示肝纤维化,但该研究中的患者以F4期肝纤维化为主,SPIO增强MRI对早期肝纤维的诊断效果尚需探讨。有学者采用注射SPIO前后R2(1/T2)和R2*(1/T2*)的变化值(ΔR2、ΔR2*)来定量评价肝纤维化分级,其假设是肝纤维化伴随着Kupffer 细胞功能减低,肝实质摄取SPIO的量会下降,但结果显示两者无明显相关。

 

在评价肝脏功能方面,Yamashita等发现,慢性肝炎或肝硬化患者注射SPIO前、后的肝实质信号强度变化与ICG15 min 潴留率(ICG R15)具有相关性,其可能的原因为Kupffer细胞功能减低也伴随着肝细胞功能的减低。有学者通过比较患者SPIO增强MRI参数与锝标记的半乳糖基人血清白蛋白的相关性,发现ΔR2*、ΔR2与受体指数、血液清除指数存在轻到中度相关,认为其可作为一个评估肝功能的手段。

 

对于SPIO与肝纤维化病理分级的相关性目前仍无定论,另外,由于该方法是间接通过Kupffer细胞而非直接对肝细胞的功能进行评价,其在评价肝功能方面的应用存在一定局限。

 

二、Gd-DTPA增强MRI

 

肝纤维化可伴随血管结构的变化,有研究者考虑利用Gd-DTPA增强MRI灌注成像评价肝纤维化。Hagiwara等对Gd-DTPA增强MRI三维灌注成像诊断重度肝纤维化(≥3级)的潜力进行研究,结果显示,与轻度肝纤维化组比较,重度肝纤维化组的动脉血流、动脉灌注分数、分布容积及平均通过时间增加,门静脉血流分数减低,其中分布容积的诊断效能最高。其他学者也对Gd-DTPA增强MRI灌注成像评价肝纤维化分级的价值进行研究,采用的参数还包括信号达峰时间、最大上升斜率、信号强度时间曲线下面积等,认为肝脏灌注相关参数具有诊断肝纤维化分级的价值。Gd-DTPA增强MRI利用血流动力学的变化间接衡量肝纤维化分级,其不足是无法同时进行肝脏功能方面的评价。

 

三、双对比剂增强MRI

 

SPIO与含钆对比剂的联合使用可增强纤维化的可见度,SPIO降低背景肝脏组织的信号,含钆对比剂直接增强纤维化组织的信号。双对比增强MRI可区分严重的肝纤维化与无或轻度肝纤维化,诊断敏感度和特异度均高于90%,根据肝脏纹理可进行肝纤维化分级,网状纤维与结节的存在使得肝硬化的肝脏纹理异于正常肝脏。双对比剂MRI纹理分析与病理分级的结果显示,纹理分析模型诊断肝纤维化分类的敏感度、特异度和准确度分别为91.9%、83.9%和88.2%,提示采用双对比剂图像行定量纹理分析可以准确、无创地对肝纤维化进行分类。

 

双对比剂增强MRI的优点在于低信号的肝实质和高信号的纤维之间对比度增加,局限性在于检查费用较高,使用不便,且无法进行肝脏功能的评价。

 

四、钆塞酸二钠增强MRI

 

钆塞酸二钠(gadolinium ethoxybenzyl diethylenetriaminepentaacetic acid,Gd-EOB-DTPA)增强MRI是近年研究的热点。Gd-EOB-DTPA是肝细胞特异性对比剂,50%由肝细胞特异性摄取并经胆道排泄。肝纤维化进程伴随着血管微环境的改变及肝细胞功能的变化,从而影响对对比剂的摄取,许多研究利用该特性定量评价肝纤维化或肝功能。

 

1.Gd-EOB-DTPA增强MRI定量评价肝纤维化:动物实验结果显示,随着肝脏正常、肝纤维化、早期肝硬化的进展,Gd-EOB-DTPA 肝胆期相对信号强化率(relative enhancement at hepatobiliary phase,REHBP)呈下降趋势。对患者的研究结果显示,非酒精性脂肪性肝炎(nonalcoholicsteatohepatitis,NASH)组REHBP比单纯脂肪变组明显降低,REHBP与肝纤维化程度具有显著的负相关性,REHBP预测各级纤维化具有较高的诊断效能。

 

对Gd-EOB-DTPA、DWI、血清学指标评价肝纤维化分级能力的比较研究显示,Gd-EOB-DTPA 增强MRI 肝胆期对比增强比(contrast enhancement index,CEI)与肝纤维化分级的相关性最佳,提示Gd-EOB-DTPA增强MRI肝胆期参数评价肝纤维化分级优于其他两种方法。动态对比增强MRI(dynamic contrast enhanced MRI,DCE-MRI)获得的灌注相关参数具有评价肝纤维化的潜力。

 

动物实验结果显示,通过Gd-EOB-DTPA增强MRI的信号强度-时间曲线获得的相对信号强化率达峰时间(Tmax)、最大相对强化率减半时间(T1/2)可以区分脂肪性肝炎和脂肪肝,并且可以反映肝纤维化进展的程度;DCE-MRI灌注相关参数诊断大鼠轻度及重度肝纤维化ROC下面积较大。针对患者的研究结果显示,DCE-MRI灌注参数可用于评价肝纤维化分级。Gd-EOB-DTPA增强MRI T1 mapping成像是另一种较新的方法,其理论依据为Gd-EOB-DTPA会降低T1弛豫时间,正常肝细胞摄取对比剂T1值减低,肝纤维化肝细胞摄取对比剂量减少,表现为T1值下降减少,因此,通过测量对比剂注射前、后肝实质的T1弛豫时间的变化可以反映肝脏摄入对比剂的多少,进而反映肝脏功能及肝纤维化分级。Ding等对兔的研究结果表明,肝胆期的T1值和T1的变化率有助于提示非酒精性脂肪性肝病及肝纤维化分级。

 

2.Gd-EOB-DTPA增强MRI定量评价肝功能:动物实验结果显示,运用动脉、肝实质信号-时间曲线通过反卷积算法获得的Gd-EOB-DTPA 肝脏摄取分数与ICG-R15变化率具有相关性,其中ICG-R15 变化率=(ICG R15 建模后-ICGR15 建模前)/ICG R15 建模前。患者研究结果显示,Gd-EOB-DTPA 增强MRI 肝胆期的肝-脾信号比与ICG-R15具有相关性,Gd-EOB-DTPA增强MRI的示踪动力学模型是可以评价肝功能的新方法。采用Gd-EOB-DTPA 增强MRI T1 mapping成像的研究结果提示,正常组及不同Child分级肝硬化组间注入对比剂后不同时间点的T1值、T1下降率差异有统计学意义,提示T1 值可以帮助评估肝脏功能,且二者具有相关性。

 

有学者比较了肝胆期T1值下降率、肝胆期RE等参数与ICG 15 min潴留率的相关性,指出T1下降率较其他参数而言相关系数最大。Cho等对29例准备接受肝脏大部分切除的患者进行Gd-EOB-DTPA增强扫描,结果显示REHBP可用于预测肝脏大部分切除术后肝脏衰竭。Sato等研究了REHBP预测术后残存肝脏功能的价值,结果显示,ICG血中清除率与RE指数具有相关性,残余肝ICG血中清除率与残肝RE指数呈明显相关性,肝脏切除术后肝衰竭患者的残肝RE指数显著低于无肝衰竭的患者,提示肝胆期RE对于术后残存肝脏的功能预测具有一定价值。

 

Gd-EOB-DTPA增强MRI定量评价肝纤维化及肝功能是近年研究的热点。在诊断肝纤维化方面,具有无创、利于随访等优势;在评价肝脏功能方面,与反映整体肝脏功能的血清学指标比较,具有区域性评价肝功能及预测术后残肝功能的潜力,与其他增强MRI成像方法比较,可以提供更为多样的参数。众多的研究者探索了不同的扫描方案、评价方法及评价参数,其中研究最多的是肝胆期成像的参数肝胆期相对强化率,它的优点在于扫描方案简单,参数易于获得,相对容易形成统一的标准,目前也有许多研究支持其与肝纤维化分级及肝功能具有一定相关性,具有一定的应用前景,将来还需要更多中心的研究结果来进一步证实结论。

 

灌注成像和T1 mapping成像对成像技术的条件要求相对较高,但与较于单一的肝胆期成像相比,能够提供更多可供选择的参数,也是一种比较有潜力的方法,目前尚未形成统一的结论。在目前众多的肝纤维化及肝功能评价替代方法中,增强MRI以其无辐射、软组织对比度高、能够提供丰富的解剖及功能信息等优势备受关注,并取得了一些具有积极意义成果。其中,Gd-EOB-DTPA作为一种近年临床投入使用的肝脏特异性对比剂,具有提供较传统对比剂增强MRI更为丰富的肝脏功能相关信息的潜力,是一种有前景的方法。然而,目前关于增强MRI定量评价肝纤维化及肝功能的研究结果多为单中心、小样本研究,采用的参数各不相同,距离大规模临床应用尚有一定距离,还需要未来进行更多的研究探索。

 

来源:中华放射学杂志2016年第50卷第12期

 

 

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