基于多回波肝臟內插容積激發成像評價大鼠非酒精性脂肪肝

王 佳，姚飛榮，胡競成，毛 青，付乃奇，李 紅，胡春洪*

(1.蘇州大學附屬第一醫院放射科,2.內分泌科，江蘇 蘇州 215006；3.蘇州朗潤醫療系統有限公司,江蘇 蘇州 215126；4.蘇州大學生物化學與分子生物學系,江蘇 蘇州 215123)

非酒精性脂肪肝(nonalcoholic fatty liver disease， NAFLD)是指除外酒精和其他明確因素引起的以肝細胞脂肪過度沉積和脂肪變性為特征的病理綜合征。目前活體組織學檢查仍是診斷、評定NAFLD分級的金標準，但有創性和取樣誤差限制了其臨床應用。MR檢查安全無創，可用于早期診斷NAFLD和監測脂肪變性及鐵負荷。MRS是評估肝臟脂肪變性和鐵負荷的最有價值的非侵入性檢查方法[1]，但其掃描和后處理過程耗時長，更重要的是目前仍缺乏對MRS檢測活體內脂肪含量準確性的共識，使得MRS用于脂肪肝尚停留在臨床研究階段。同/反相位法可在一次重復時間內同時重建正、反相位圖,縮短掃描時間,使圖像更清晰、更具可比性[2]。研究[3]表明同/反相位法MRI可用于診斷脂肪肝和判斷其程度；但也有研究[4]發現，受鐵負荷的干擾，同/反相位法采集信號過程中會產生顯著的T2*效應，導致水脂評估錯誤。基于最小二乘法估計和不對稱回波迭代分解水脂成像(iterative decomposition of water and fat with asymmetry and least squares estimation quantitative fat imaging， IDEAL-IQ)技術通過采集多回波相位信號，可在脂肪定量分析過程中校正靜磁場不均勻性及T2*衰減的影響，體外研究[5-6]亦證明該技術分析結果與肝脂肪含量具有較高的相關性。本研究應用基于多梯度回波序列的肝臟內插容積激發(multi echo liver interpolated volume excitation, mLIVE)技術完全分離體素內水和脂肪，并通過動物實驗驗證其評估脂肪肝的可行性。

1 資料與方法

1.1 實驗對象 選取64只雌性SD(Sprague Dawley)大鼠(由蘇州大學實驗動物中心提供)，體質量150～300 g，平均(260±22.44)g，按體質量編號后，以系統交替隨機化法分為2組。對實驗組(n=40)采用高脂飼料喂養，建立NAFLD動物模型；對照組(n=24)采用普通飼料喂養。于喂養4周后每周分別選取實驗組5只和對照組3只大鼠進行實驗，實驗期間對照組大鼠予維持普通飼料喂養，實驗組大鼠予維持高脂飼料喂養。

1.2 儀器與方法 采用朗潤萬磁王1.5T超導MR系統，4通道小動物線圈。使用4%水合氯醛(0.3 ml/100 g體質量)腹腔麻醉后，以俯臥位保定大鼠于線圈內，使其肝臟位于線圈中心位置，以彈性繃帶包裹大鼠腹部減輕呼吸偽影。先后采集常規三平面定位圖和軸位mLIVE圖像。mLIVE序列掃描參數：重復時間378 ms，回波3個，回波時間分別為2.2、4.4、6.6 ms，翻轉角12°，層厚1.00 mm，層數26，采集矩陣為160×128，視野為120 mm×96 mm，平均次數2，掃描時間1 min 17 s。

1.3 數據測量及分析 將原始數據導入萬磁王工作站，軟件自動重建肝臟脂肪分數圖。由2名具有3年和5年以上腹部影像學診斷經驗的醫師于肝門水平肝右葉中央區域分別選取3個面積0.10～0.20 cm2的圓形ROI，避開主要血管，軟件自動顯示每個ROI內脂肪分數(fat fraction,FF)的平均值(圖1)，以3個ROI內所測平均值作為大鼠肝臟FF。

圖1 大鼠肝臟FF測量示意圖 于脂肪分數圖上選取ROI，系統自動顯示FF，圖示11周實驗組大鼠FF為18.47%

1.4 病理檢查 MR檢查結束處死大鼠，取肝右葉中央區域盡可能接近放置ROI的組織標本，經10%中性甲醛固定、脫水、石蠟包埋等處理后行HE染色及油紅O染色。依據《非酒精性脂肪性肝病診療指南(2010年修訂版)》[1]肝脂肪變性病理分級標準分析結果：<5%為無脂肪變性，5%～33%為輕度，34%～66%為中度，>66%為重度。切取20 mg剩余大鼠肝臟組織行氣相質譜分析測定中性脂肪酸含量，以中性脂肪酸/濕重代表肝臟組織脂肪含量。

1.5 統計學分析 采用SPSS 22.0統計分析軟件。計量資料以±s表示。采用組內相關系數(intraclass correlation coefficient， ICC)評估2名醫師測量FF結果的一致性。ICC≥0.75為一致性良好，0.40

2 結果

實驗組共36只大鼠成功建立NAFLD模型，對照組共20只大鼠完成實驗過程。

2.1 病理結果 實驗組中，11只輕度脂肪肝，16只中度脂肪肝，9只重度脂肪肝；5周后大鼠肝臟出現輕度脂肪變性，7周后脂肪變性比例增大，多見點性壞死，8周后可見纖維組織增生(圖2)。對照組均為正常肝組織。

飼喂5周后實驗組大鼠肝臟出現點狀脂肪沉積，且隨著時間延長，單個脂滴體積及脂肪沉積范圍增大(圖3)。對照組大鼠肝臟未見脂肪沉積。

2.2 FF與病理等級的關系 2名醫師測量FF的ICC值為0.81[95%CI(0.68,0.89)]，具有良好的一致性，將2名醫師測得的FF平均值納入最終分析。對照組正常肝臟及實驗組輕、中、重度脂肪肝的平均FF分別為(5.67±0.69)%、(7.99±1.48)%、(10.38±1.70)%和(13.71±4.33)%，組間比較差異具有統計學意義(P<0.05)；經Bonferroni法兩兩比較，不同病理級別肝臟FF差異均有統計學意義(P<0.05，圖4)。

2.3 FF與脂肪含量的關系 對照組及實驗組大鼠肝臟平均脂肪含量分別為(18.83±6.29)nmol/mg和(50.44±20.24)nmol/mg，差異具有統計學意義(P<0.05)。Pearson相關分析示：實驗組肝臟FF與脂肪含量呈正相關(r=0.74，P<0.001)，直線回歸方程y=4.22+0.13x(y代表FF，x代表脂肪含量)(圖5)。

3 討論

早期脂肪肝常無明顯特異性癥狀，易被忽視，若不早期干預，可從單純性脂肪肝進展為脂肪性肝炎和肝硬化，甚至肝功能衰竭、肝癌。因此，早期篩查對診治脂肪肝有重要意義[4]。

目前已有不同影像學檢查技術在肝脂肪變性方面的比較研究[7]。超聲是最常用和最簡便的非侵入性檢查方法，可用于診斷中重度脂肪變性，但無法精確定量分析脂肪變性程度及比較單純性脂肪肝和脂肪性肝炎[8]。CT通過測量肝臟和脾臟的灰度等級，可定量肝細胞脂肪浸潤比例； 對于>33%的肝組織脂肪變性，CT成像的敏感度和特異度分別為64.0%和96.4%[9]，其缺點之一在于不可避免的X線輻射。近年來MR技術的發展，如水脂分離成像等技術，為無創定性、定量分析人體脂肪代謝及診斷相關代謝性疾病，監測和預后評估提供了可能[10-11]。水脂分離成像技術主要包括Dixon和IDEAL技術，其原理均為化學位移，即組織中水和脂肪中氫質子所處的分子環境不同，共振頻率也存在差異；通過分別采集水和脂肪的同相位和反相位回波信號，可得到純水和純脂肪的圖像。mLIVE成像技術是由Dixon技術發展而來的多回波水脂分離算法，可在短時間內精確計算T2*的分布，校正回波之間的信號衰減，進一步獲得基于多峰水脂模型的定量分析圖像。本研究通過動物模型獲得清晰的肝臟脂肪含量分布圖像，證明MR脂肪定量分析結果與肝臟組織學及生化結果具有相關性。

圖2 不同時間點實驗組大鼠肝組織病理表現(HE，×100) A.飼喂5周后出現輕度脂肪變性； B.7周后脂肪變性比例增大，多見點性壞死； C.8周后見纖維組織增生 圖3 不同時間點實驗組大鼠肝組織病理表現(油紅O，×100) A.飼喂5周后出現點狀脂質沉積； B.7周后單個脂滴體積增大； C.8周后脂肪沉積范圍增大

圖4 不同級別脂肪肝大鼠FF結果圖(1、2和3分別為實驗組輕、中、重度脂肪肝)

圖5 實驗組大鼠肝臟FF與脂肪含量相關性散點圖，圖示FF與脂肪含量呈正相關，r=0.74

已有研究[12]證實mLIVE序列測得的FF與水脂模型中脂肪含量呈高度正相關。胡競成等[13]采用mLIVE序列分析糖尿病和正常健康人群胰腺，發現組間胰腺FF差異具有統計學意義，且胰腺FF與糖尿病相關臨床指標具有相關性，提示胰腺脂肪含量增加可能對2型糖尿病的發生具有重要意義。本研究表明，MR mLIVE測得的FF與肝臟脂肪含量具有較高相關性，可反映脂肪肝嚴重程度。

本研究的主要不足之處：①為動物實驗結果，有待進一步驗證；②建立大鼠脂肪肝模型過程未觀察動物日常生活變化，且未監測其體質量及血液生化學指標如甘油三酯、總膽固醇等；③理論上MR mLIVE技術能夠準確估計T2*分布，校正回波間信號衰減，但組織學檢查未評估鐵沉積情況。

綜上所述，基于MR mLIVE技術對非酒精性脂肪肝大鼠肝脂肪定量分析與組織學結果和生物化學獲得的脂肪含量相關性良好，用于評估脂肪肝具有可行性，可非侵入性地評估脂肪肝程度、監測藥物治療等干預措施的效果。