感興趣區設置方法對磁共振R2*值無創評估鐵過載肝臟鐵含量的影響

胡 粟，胡春洪，張京剛，張敏鴿，王芳芳，邢建明，陳劍華

磁共振是目前無創性評價活體肝臟鐵含量(liver iron content, LIC)的有效工具之一，它可以較敏感地檢測到體內鐵含量變化所致的局部磁環境的改變。本研究主要應用磁共振R2*成像技術對兔鐵過載模型進行LIC測定，采用兩種不同的感興趣區(region of interest, ROI)設置方法得出相應的R2*值，再與實驗室檢測結果進行比較，分析兩種ROI設置方法在反映LIC上的差異性。

1 材料和方法

1.1 動物模型及MR成像

選取成年健康新西蘭大白兔32只(體重1.9～2.6 kg，平均2.3 kg，雌雄不限，普通級，由蘇州大學動物實驗中心提供)。隨機將其分為4組：每組8只，其中實驗組(A、B、C組)每周經耳緣靜脈注射鐵劑一次，注射劑量分別對應為5、10、25 mg/kg，共4周。對照組(D組)不予任何處理。

所有兔于最后一次給藥后2周行MR檢查，采用GE Signa HDx 3.0T MR掃描儀，頭頸聯合八通道線圈。禁食12 h，取仰臥位，頭先進，將兔肝置于線圈中心，進行R2-StarMap數據采集。掃描參數為TR：43.20ms，TE：1.98～12.23 ms (TE 8個)，層厚：3.3 mm，間距：3.3 mm，FOV：260mm，矩陣：256×256。

1.2 數據分析

掃描數據傳輸至工作站，采用自帶的Functool軟件R2-STAR進行后處理，生成R2*圖。采用盲法由兩名經R2*Map成像后處理技術培訓的放射醫師在上述功能圖上進行評價，選擇一幅圖像清晰無變形無偽影的層面進行評估，均采用全肝感興趣區和設置多個小的ROI求平均值兩種方法。前者為手工沿肝臟邊緣繪制，盡量包括所在層面上所有肝實質；后者則設置5個ROI，大小為26～35體素，然后取其平均值。兩種方法均盡量避開大血管、膽管及化學位移偽影，測量同一層面的R2*值，其單位為赫茲(Hz)(圖1)。

1.3 臟器鐵含量檢測

取肝組織約0.2～0.5 g用去離子水沖洗干凈，濾紙吸干，烘干后稱重后用高氯酸與硝酸(1∶4)的混懸液消化至無色，采用Varian SpectrAA 220FS/220ZS原子吸收光譜儀進行組織鐵含量分析。單位為mgFe/g。采用雙盲法，由兩名經R2*Map成像后處理技術培訓的放射科醫師分別對32只兔R2*Map進行數據測量。

1.4 統計學處理

2 結果

2.1 所測數據的正態性和一致性檢驗

各劑量組之間全肝ROI法-R2*值、小ROI平均值法-R2*值及LIC經檢驗均符合正態分布。兩種ROI選取方法在不同觀察者之間均存在較好的一致性，兩者的ICC均達到0.99，但小ROI平均值法-R2*值的變化幅度較全肝ROI法-R2*值為大。

2.2 各組之間全肝ROI法-R2*值、小ROI平均值法-R2*值及LIC的比較結果(表1)

各組之間全肝ROI法-R2*值、小ROI平均值法-R2*值及LIC均方差不齊(P＜0.05)。

觀察者一所測得的全肝ROI法-R2*值B組和C三組之間無顯著性差異(P=0.198)，余各組之間均存在顯著差異(P＜0.05)；小ROI平均值法-R2*值D組和A之間無顯著性差異(P=0.273)、B組和C組無顯著性差異(P=0.216)，余各組之間均存在顯著差異(P＜0.01)。同樣，觀察者二所測得的全肝ROI法-R2*值B組和C組之間無顯著性差異(P=0.191)，余各組之間均存在顯著差異(P＜0.01)；小ROI平均值法-R2*值D組和A組之間無顯著性差異(P=0.311)、B組和C組無顯著性差異(P=0.199)，余各組之間均存在顯著差異(P＜0.01)。

對于兩位觀察者，除A組的小ROI平均值法-R2*值低于全肝ROI法-R2*值之外，其余三組的小ROI平均值法-R2*值均要高于全肝ROI法-R2*值。

2.3 兩種ROI所得R2*值與LIC相關性分析

兩位觀察者所得到的全肝ROI法-R2*值均符合指數曲線相關，R值分別為0.905和0.909。

兩位觀察者所得到的小ROI平均值法-R2*值亦較符合指數曲線相關，R值分別為0.894和0.891。

表1 各組之間全*肝ROI法-R2*值、小ROI平均值法-R2*值及實驗室LIC的比較Table 1 Comparison of R2 value between the whole liver and ROI positioning with different LIC

圖1 兔肝R2*合成圖及偽彩圖 1A：設置小ROI的合成圖；1B：與1A對應的偽彩圖；1C：設置全肝ROI的合成圖；1D：與1C對應的偽彩圖Fig.1 The synthetic R2* map and pseudo-color R2* map of rabbit liver.1A: synthetic R2* map with small ROI; 1B:pseudo-color R2* map from 1A; 1C: synthetic R2* map with whole liver ROI; 1D: pseudo-color R2* map from 1C.

圖2 兔肝病理 PB染色見散在藍染的鐵顆粒(10×)Fig 2 PB staining of rabbit liver showing scattered blue-stained iron particles(10×).

2.4 全肝ROI法-R2*值、小ROI平均值法-R2*值之間的比較

對觀察者一及觀察者二所得的兩組數據進行配對設計兩樣本均數比較的t檢驗，得出t值分別為-2.237和-2.092，P值均小于0.05，認為全肝ROI法-R2*值、小ROI平均值法-R2*值之間的差異有統計學意義，總體上全肝ROI法所測得的R2*值較小ROI平均值法所測者偏低。

3 討論

磁共振很早之前即被嘗試用于評價地中海貧血患者的鐵過載，且隨著磁共振設備和成像技術的不斷發展，越來越多的成像序列被用于定量評價肝臟或心臟的鐵含量。其中，組織橫向馳豫率R2*能夠較好地反映肝臟的鐵含量。R2*(=1/T2*)定量評估最初由Anderson等應用于測量心肌含鐵量，發現在一定范圍內T2*值與LIC密切相關[1]。

以往人們應用MRI成像評價LIC大多采用小的感興趣區[2-5]，這種方法能夠很好的反映LIC，但仍然存在一些潛在的缺陷。一方面，設置的ROI易受到測試者的主觀因素影響；另一方面，由于鐵在肝臟分布往往不均勻，從而使得小的ROI法和活檢容易出現取樣誤差[6]。而全肝ROI法能較準確的反映出LIC[7-9]。然而，迄今為止，尚無對ROI的大小、位置等進行設置的系統性分析和具體實施原則。本研究分別采用全肝ROI和多個小的ROI求平均值兩種方法，并將兩者所得數值分別與實驗室所得的鐵含量進行比較分析。

本組研究結果表明，將全肝設置為ROI及設置多個小ROI兩種方法得出的R2*值具有明顯差異，后者得出的值總體上較前者稍偏大。另一方面，雖然不同操作者在運用同一種ROI設置法所測結果并無差異，但采用小ROI方法者操作人員之間的組內變化幅度更大。這可能是由于鐵質在肝內分布不均勻，造成設置的小ROI所取得的值大小不一，因而此法所測數據變異大。另一方面，將全肝作為ROI，不可避免地將部分肉眼無法分辨的膽管、血管包括在內，這可以解釋這種方法所測數據相對偏小。

但是，實驗過程中發現A組全肝ROI法測得的R2*值高于小ROI平均值法得出的R2*值，而其余三組全肝ROI法測得的R2*值均低于小ROI平均值法得出的R2*值，這可能是與鐵質沉積在肝內的分布有關，鐵過載程度較輕時，鐵質主要分布于匯管區，小葉實質內鐵質分布較少，此時的測量值受ROI設置的影響更加明顯；而鐵過載達中、重度時，鐵質彌漫分布于匯管區至小葉實質內，受ROI影響的程度較輕。

本組研究存在一定的局限性：樣本量相對偏小。ROI設置過程中雖然力圖做到避免測量人員的主觀因素的影響，但難免造成測量誤差。R2*值可較好的反映肝臟鐵含量，選擇合適的ROI設置方法可一定程度上避免測量誤差，使得所得數據更精確，我們建議選擇整體ROI設置的方法，以期取得更好的測量結果。

[References]

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