肝內(nèi)鐵、脂沉積對ADC值評估慢性乙型肝炎患者肝纖維化的影響

盤中賢，李主鏡，廖炯，郝連濤，孟凡琦，胡元明，黃嶸，楊曉燕，文武成，陳玥瑤*

作者單位：1.深圳市中醫(yī)院(廣州中醫(yī)藥大學(xué)第四臨床醫(yī)學(xué)院)放射影像科，深圳518033；2.北京大學(xué)深圳醫(yī)院放射影像科，深圳 518036

肝纖維化是各種慢性肝病向終末期肝病進(jìn)展的必經(jīng)階段，并有肝功能衰竭、肝癌等并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)，而及早干預(yù)可以逆轉(zhuǎn)肝纖維化進(jìn)程。因此，肝纖維化的早期診治及動態(tài)監(jiān)測具有重要臨床意義。肝活檢是診斷肝纖維化的金標(biāo)準(zhǔn)，但具有有創(chuàng)性、取樣誤差、主觀性強(qiáng)等臨床應(yīng)用限制[1]。無創(chuàng)性肝纖維化定量指標(biāo)的開發(fā)備受關(guān)注，目前的影像學(xué)檢查中，盡管超聲及MR彈性成像診斷肝纖維化較受認(rèn)可[2]，但實(shí)際應(yīng)用亦存在一些局限性。如超聲彈性成像主觀性強(qiáng)、依賴檢查者水平，在肥胖、肋間隙狹窄患者中檢查失敗率高；MR 彈性成像需要額外配置昂貴設(shè)備而難以推廣。因此，仍需探索其他可行性高、便于推廣的無創(chuàng)性定量指標(biāo)進(jìn)行彌補(bǔ)。擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion-weighted imaging，DWI)是一種檢測活體組織內(nèi)水分子擴(kuò)散運(yùn)動的MR 成像技術(shù)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于肝臟MRI 檢查中。Meta 分析顯示DWI 診斷各級肝纖維化的合并曲線下面積(area under the curve，AUC)約0.8，具有良好的診斷性能，但這些納入研究之間的診斷閾值及AUC差異較大[3]。主要原因可能是DWI 技術(shù)的不一致[4]，現(xiàn)已逐步規(guī)范[5]；此外，肝鐵過載和脂肪肝對表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)值的影響逐漸引起重視，但存在爭議[6-7]。因此，本研究嘗試探討在慢性乙型肝炎患者中，肝鐵過載和脂肪肝是否影響ADC值測量，并影響其診斷肝纖維化。

1 材料與方法

1.1 研究對象

本回顧性研究經(jīng)過深圳市中醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)(批準(zhǔn)文號：K2019-070-01)，免除受試者知情同意。

收集2018 年10 月至2019 年3 月在深圳市中醫(yī)院進(jìn)行肝臟MRI 檢查的73 例慢性乙型肝炎患者，男61例，女12例，中位年齡50歲，范圍14～75歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)臨床診斷慢性乙型肝炎：HBsAg 和(或) HBV DNA 陽性6 個月以上；(2)無合并其他病毒性肝炎、代謝性或自身免疫性肝病；(3)無肝臟手術(shù)史、遺傳性血色病或反復(fù)輸血史。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)合并大量腹水或直徑＞2 cm 的肝臟占位性病變；(2)有MRI 檢查禁忌證(如安裝心臟起搏器、體內(nèi)金屬植入物、幽閉恐懼癥等)；(3)圖像偽影重，影響參數(shù)測量；(4)為確保測量數(shù)據(jù)的可靠性，剔除多回波Dixon序列后處理的擬合優(yōu)度(goodness of fit)＞5%的患者[8]。根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)，本研究共排除了12 例患者：9 例患者多回波Dixon 序列的擬合優(yōu)度＞5%，2例患者有直徑＞2 cm的肝臟占位性病變，1例患者有肝右葉切除史。

1.2 肝纖維化分級

在MRI 檢查前后2 周內(nèi)行肝功能和血常規(guī)檢查的患者，記錄：丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(alanine aminotransferase，ALT)、天 冬 氨 酸 氨 基 轉(zhuǎn)移 酶(aspartate aminotransferase，AST)、血小板(platelet，PLT)，根據(jù)以下公式計(jì)算天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶和血小板比率指數(shù)(aspartate aminotransferase-to-platelet ratio index，APRI)：APRI=[(AST/AST 正常值上限)×100]/PLT (109/L)。在肝活檢受限的情況下，APRI 是目前WHO 推薦的慢性乙型肝炎患者肝纖維化的替代標(biāo)準(zhǔn)[9]。一項(xiàng)納入64 篇研究的Meta 分析顯示，以病理檢查為參考標(biāo)準(zhǔn)，APRI 診斷顯著肝纖維化(≥F2)、肝硬化(F4)的AUC 均為0.76[10]，相應(yīng)的推薦閾值分別為0.5、1.0[11-13]。因此，根據(jù)APRI 進(jìn)行肝纖維化分級：1 級，APRI＜0.5，F(xiàn)0～1；2 級，0.5≤APRI＜1，F(xiàn)2～3；3級，APRI≥1，F(xiàn)4。

1.3 MRI檢查

1.3.1 檢查方法

采用3.0 T 超導(dǎo)磁共振儀(MAGNETOM，Prisma，Siemens Healthcare，Erlangen，Germany)，使 用16 通道體部相控陣線圈行肝臟MRI 檢查。患者禁食4 h 以上，取舒適仰臥位，雙手放于頭部減少偽影，在腹部呼吸運(yùn)動幅度最大處綁腹帶以限制腹部運(yùn)動，并放置呼吸傳感器監(jiān)測患者呼吸。主要檢查序列包括軸位雙回波Dixon、軸位多回波Dixon和軸位DWI。掃描參數(shù)如下：(1)雙回波Dixon (T1WI VIBE)：TR 3.97 ms，TE 1.29、2.52 ms，F(xiàn)OV 380 mm×380 mm，層厚3 mm，Averages 1，翻轉(zhuǎn)角度9°；(2)多回波Dixon (T1WI VIBE)：TR 9 ms，TE 1.1、2.46、3.69、4.92、6.15、7.38 ms，F(xiàn)OV 380 mm×380 mm，層厚3 mm，Averages 1，翻 轉(zhuǎn) 角 度 4°；(3) DWI (EPI)：TR 6700 ms，TE 46 ms，F(xiàn)OV 380 mm×380 mm，層厚5 mm，b值50、1000 s/mm2，Averages 為2、4，Noise level 10，iPAT 3，彌 散 模 式：4-Scan Trace，彌 散 方 案：monopoplar，壓脂方法：SPAIR (spectrally adiabatic inversion recovery)。為了更好地評估肝纖維化，采用既往研究推薦的b 值(50、1000 s/mm2)[5]；但高b 值會延長TE，降低圖像信噪比，因此采用4-Scan Trace、monopoplar等技術(shù)將TE降至46 ms，保證圖像信噪比。

1.3.2 圖像分析

圖像由2 名腹部影像診斷經(jīng)驗(yàn)豐富的主治醫(yī)師應(yīng)用西門子Syngo.via工作站，在事先未知病理的情況下進(jìn)行獨(dú)立分析，不一致者經(jīng)討論達(dá)成統(tǒng)一。

多回波Dixon 技術(shù)是通過檢測R2*和質(zhì)子密度脂肪分?jǐn)?shù)(proton density fat fraction，PDFF)，無創(chuàng)性評估肝鐵過載和脂肪肝的可靠方法[14-16]，檢查結(jié)束后可自動生成肝R2*圖、PDFF 圖。其中R2*是T2*的倒數(shù)，單位為1/s。關(guān)于測量R2*及PDFF 值時感興趣區(qū)選取的方法，目前尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。有研究顯示，在9 個Couinaud 肝段均劃取ROI、求均值的方法，具有較高的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性[17-18]。因此，閱片醫(yī)師參考既往研究的方法[19]，在PDFF 圖上，盡量避開較大的血管及膽管、偽影及肝包膜等，9 個Couinaud 肝段分別劃 取1 個 直徑 約1 cm 的ROI 測 量PDFF 值，共 計(jì)9 個ROI，計(jì)算和記錄PDFF均值。在R2*圖和ADC圖上每個肝段的對應(yīng)位置劃取ROI，測量R2*值和ADC 值，并分別計(jì)算和記錄R2*均值、ADC 均值。參考與本研究采用相同廠家、場強(qiáng)和序列的既往研究結(jié)果[14-15]，以R2*≥58.7 1/s 診斷肝鐵過載，PDFF≥5.04%診斷脂肪肝。將患者分為非肝鐵過載組與肝鐵過載組、非脂肪肝組與脂肪肝組。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

應(yīng)用SPSS 17.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用Kolmogorov-Smirnov 檢驗(yàn)評價(jià)計(jì)量資料是否符合正態(tài)分布，正態(tài)分布的資料以±s表示，偏態(tài)分布資料以M(QR)表示。根據(jù)有或無肝鐵過載或脂肪肝進(jìn)行分組，比較組間ADC 值及混雜因素的差異，其中計(jì)量資料采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)(正態(tài)分布)或Mann-WhitneyU檢驗(yàn)(偏態(tài)分布)，計(jì)數(shù)資料采用卡方檢驗(yàn)或Fisher 確切概率法。采用Spearman 線性相關(guān)分析ADC值與R2*值、PDFF值、肝纖維化分級、年齡、性別的相關(guān)性，P＜0.05 的變量進(jìn)一步納入多元線性回歸分析，明確ADC值的獨(dú)立影響因素。剔除肝鐵過載患者或/和脂肪肝患者后，再采用Spearman線性相關(guān)分析ADC值與肝纖維化分級的相關(guān)性。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 納入患者情況

本研究最終納入了73 例慢性乙型肝炎患者，其中56 例在MRI 檢查前后2 周內(nèi)檢查了肝功能和血常規(guī)。基本特征見表1。

表1 73例納入患者的特征Tab.1 Characteristics of the 73 included patients

2.2 ADC值的組間比較

對比非肝鐵過載組，肝鐵過載組的ADC值顯著降低[(0.893±0.054)×10-3mm2/s 與(0.842±0.098)×10-3mm2/s，t=-2.807，P=0.007]；組間年齡、性別、AST、ALT、PLT 及APRI 的差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。對比非脂肪肝組，脂肪肝組的ADC 值也顯著降低[(0.878±0.083)×10-3mm2/s與(0.820±0.074)×10-3mm2/s，t=-2.522，P=0.014] (圖1)；組間年齡、性別、AST、ALT、PLT 及APRI 的差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。圖2顯示肝鐵過載或(和)脂肪肝患者的ADC值降低。

圖1 肝鐵過載組與非肝鐵過載組(A)、脂肪肝組與非脂肪肝組(B)的組間ADC值比較箱式圖Fig. 1 Boxplot of comparison of ADC values between liver iron overload group and non-liver iron overload group (A), fatty liver group and non-fatty liver group(B).

圖2 有無肝鐵、脂肪沉積的患者ADC圖的信號對比。對比無肝鐵過載及脂肪肝的患者(A)，脂肪肝(B)、肝鐵過載(C)和肝鐵過載及脂肪肝(D)的患者ADC圖的信號不同程度降低Fig.2 Comparison of ADC map signals in patients with or without hepatic iron and fat deposits.Compared to patients without hepatic iron overload and fatty liver(A),patients with fatty liver(B),hepatic iron overload(C),and hepatic iron overload and fatty liver(D)have differentially reduced signals in ADC maps.

2.3 ADC值與R2*、PDFF的相關(guān)性分析

Spearman相關(guān)分析示，ADC值與R2*值、PDFF呈負(fù)相關(guān)(r=-0.457，P＜0.01；r=-0.298，P=0.01)(圖3)，與年齡、性別無相關(guān)性(P＞0.05)。多元線性回歸分析示，R2*及PDFF 是ADC 值的獨(dú)立影響因素(R2*：標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)=-0.307，t=-2.666，P=0.010；PDFF：標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)=-0.382，t=-3.331，P=0.002)；且容差≥0.1，方差膨脹因子≤5，無共線性。

圖3 ADC值與R2*值、PDFF值的相關(guān)性分析。ADC值與R2*值(r=-0.457，P＜0.01)(A)及PDFF值(r=-0.298，P=0.01)(B)呈負(fù)相關(guān)。圖4 ADC與肝纖維化分級的相關(guān)性分析。在所有納入的患者中，ADC 值與肝纖維化分級呈弱的負(fù)相關(guān)(A)；剔除肝鐵過載(B)、脂肪肝(C)、肝鐵過載和脂肪肝(D)的患者后，ADC值與肝纖維化分級的相關(guān)性明顯提高Fig. 3 Correlation between ADC values and R2*, PDFF.ADC values were negatively correlated with R2* (r= -0.457, P＜0.01) (A) and PDFF (r=-0.298, P=0.01) (B). Fig. 4 Correlation between ADC values and liver fibrosis grade. In all included patients, ADC values show a weak negative correlation with liver fibrosis grade(A).After excluding patients with liver iron overload(B),fatty liver(C),liver iron overload and fatty liver(D),the correlation between ADC values and liver fibrosis grade was significantly improved.

2.4 ADC值與肝纖維化分級的相關(guān)性分析

ADC 值與肝纖維化分級呈負(fù)相關(guān)(r=-0.385，P=0.003)，肝纖維化分級也是ADC 值的獨(dú)立影響因素(標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)=-0.412，t=-3.510，P=0.001)。剔除肝鐵過載或(和)脂肪肝患者后，ADC 值與肝纖維化分級的相關(guān)性明顯提高：剔除肝鐵過載患者后的相關(guān)系數(shù)r=-0.573，P=0.005，剔除脂肪肝患者后的相關(guān)系數(shù)r=-0.456，P=0.002，剔除肝鐵過載和脂肪肝患者后的相關(guān)系數(shù)r=-0.688，P=0.001 (圖4)。

3 討論

DWI 是一種通過檢測活體組織內(nèi)水分子擴(kuò)散運(yùn)動的成像技術(shù)。既往結(jié)果表明DWI 在診斷肝纖維化中具有一定的臨床價(jià)值，但其診斷閾值及AUC差異較大[5-20]。有研究提出，慢性肝病患者的肝鐵過載和脂肪肝影響ADC值的測量[6-7]，可能是這些差異的原因之一，但存在爭議[21]。因此，筆者嘗試探討慢性乙型肝炎患者的肝鐵過載和脂肪肝是否影響ADC值測量，并影響ADC值診斷肝纖維化。

3.1 肝鐵過載降低肝臟ADC值

本研究中，肝鐵過載組患者的肝臟ADC值顯著降低；R2*值與ADC 值呈負(fù)相關(guān)，且是ADC 值的獨(dú)立影響因素。提示肝鐵過載會導(dǎo)致ADC值降低，這與既往研究一致[22-23]。肝鐵過載常見于遺傳性血色病或反復(fù)輸血的患者，然而研究發(fā)現(xiàn)病毒性肝炎、酒精性肝炎、非酒精性肝炎等慢性肝病患者也常合并肝鐵過載[24]。病毒性肝炎患者肝鐵過載的機(jī)制尚不明確，可能是機(jī)體正常防御及肝鐵穩(wěn)態(tài)失調(diào)的綜合結(jié)果[24]。肝炎病毒感染的機(jī)體防御中，肝細(xì)胞通過與鐵螯合來限制病原體的進(jìn)入、抑制其擴(kuò)散，會導(dǎo)致肝鐵增多。病毒誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激導(dǎo)致鐵調(diào)素的減少，可引起肝鐵穩(wěn)態(tài)失調(diào)。Chandarana 等[22]對不同鐵濃度的體模進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)ADC 值隨著鐵濃度升高而降低；而且肝鐵過載患者的ADC值顯著降低，病理診斷的肝鐵過載分級與ADC 值呈負(fù)相關(guān)。可能原因如下：首先，鐵以鐵蛋白和含鐵血黃素的形式存在肝臟[24]，兩者均會縮短T2弛豫時間，降低T2*，導(dǎo)致肝臟DWI信噪比降低[22]。該研究證實(shí)，肝硬化患者的DWI 圖像信噪比隨肝鐵含量的升高而降低，且在高b 值的DWI 更顯著[22]。其次，鐵誘導(dǎo)的磁場不均勻可導(dǎo)致ADC 值降低[25]。然而，一些研究顯示肝鐵過載分級與ADC 值的相關(guān)性無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[21]，可能因?yàn)樵撗芯恐懈舞F過載的患者較少(20.5%，18/88)且以輕度為主(66.7%，12/18)；另外，采用肝穿刺活檢評估肝鐵過載，可能因取樣誤差對結(jié)果造成影響。因?yàn)楦未┐袒顧z的位置很難與ADC 測量ROI 的位置吻合，而肝鐵沉積在肝內(nèi)常呈不均勻分布[26]。因此，本研究采用多回波Dixon序列檢測R2*及PDFF 分別評估肝鐵過載和脂肪肝，確保其測量ROI 與ADC 的ROI 基本一致，并分布于全肝各段。通過全肝各段劃取ROI的測量方法，再次驗(yàn)證了肝鐵過載可導(dǎo)致ADC值降低。

3.2 脂肪肝降低肝臟ADC值

本研究中，脂肪肝組的肝臟ADC 值顯著降低，PDFF 與ADC 值負(fù)相關(guān)，提示脂肪肝可導(dǎo)致肝臟ADC 值降低，這與既往的大部分研究結(jié)果一致[6-7，27]。早期研究發(fā)現(xiàn)，在非酒精性脂肪性肝病患者中，脂肪肝的肝臟ADC 值顯著降低[27]。隨后，Leitao 等[7]對多種病因的慢性肝病患者進(jìn)行研究，也發(fā)現(xiàn)肝活檢診斷的脂肪肝分級與ADC值中度負(fù)相關(guān)。由于肝鐵過載、脂肪肝和肝纖維化均是ADC值的影響因素，可能會相互干擾。Bulow 等[6]在剔除肝纖維化及鐵過載的患者后，發(fā)現(xiàn)肝活檢診斷的脂肪肝分級與ADC值仍呈負(fù)相關(guān)。由于既往研究大多采用肝活檢評估脂肪分級，存在取樣誤差和主觀性強(qiáng)的不足；本研究采用PDFF 定量評估脂肪肝，確保其測量ROI 與ADC 的基本一致，并分布于全肝各段。研究結(jié)果也驗(yàn)證了脂肪肝會降低肝臟ADC值。然而，Bonekamp等[21]認(rèn)為肝脂肪變性不會影響ADC值，因?yàn)槭褂眠x擇性水激發(fā)脈沖技術(shù)可抑制DWI圖像的脂肪信號。但事實(shí)上，即使采用該技術(shù)在臨床場強(qiáng)下也不能完全抑制脂肪信號。因?yàn)橛? 個脂肪峰(5.3 ppm 的烯酸和4.2 ppm 的甘油)的頻率與水峰(4.7 ppm)的頻率非常接近，如果不同時抑制水峰，則無法徹底抑制這些脂肪峰。而這些殘留脂肪信號會引起緩慢的脂質(zhì)擴(kuò)散和偽影，導(dǎo)致ADC測值降低[28]。此外采用其他脂肪抑制技術(shù)，也獲得了類似的結(jié)果。本研究及Bulow等[6]掃描DWI時采用SPAIR技術(shù)、Leitao 等[7]采用SPIR (spectral presaturation with inversion recovery)技術(shù)進(jìn)行脂肪抑制，結(jié)果顯示脂肪肝組的ADC值也顯著低于非脂肪組。此外，許多研究認(rèn)為，肝脂肪變性會增加肝細(xì)胞的大小，減少細(xì)胞外間隙，導(dǎo)致水分子的擴(kuò)散受限，從而降低ADC值[6，27]。

3.3 肝鐵過載及脂肪肝影響ADC值評估肝纖維化

本研究結(jié)果表明，肝纖維化分級與ADC值呈負(fù)相關(guān)，這與大多數(shù)既往研究一致[4，29]。因?yàn)楦卫w維化組織的膠原纖維、蛋白聚糖等細(xì)胞外基質(zhì)沉積可能會限制水分子擴(kuò)散，從而降低ADC值。Taouli等[29]研究發(fā)現(xiàn)，ADC 值隨著肝纖維化分期升高而降低。Sandrasegaran 等[4]也發(fā)現(xiàn)肝纖維化分期與ADC 值呈中度負(fù)相關(guān)。隨后研究深入探討了ADC 值診斷肝纖維化的性能。研究結(jié)果表明，ADC 值診斷肝纖維化方面具有良好的性能，其中檢測顯著纖維化(≥F2)的診斷閾值范圍為(1.03～1.32)×10-3mm2/s、AUC 范圍為0.69～0.93，肝硬化(F4)的診斷閾值范圍為(0.96～1.23)×10-3mm2/s、AUC 范 圍 為0.79～0.92[4-5，20]。但是這些研究的診斷閾值及AUC差異很大，主要原因可能是DWI 成像技術(shù)的不一致[4]。近期研究認(rèn)為，b 值較低的肝臟DWI 容易受灌注影響，為提高ADC 診斷肝纖維的效能，推薦b 值采用50、1000 s/mm2[5-6]。但b值較高會延長TE，降低圖像信噪比。因此本研究采用4-Scan Trace、monopoplar等技術(shù)將TE降至46 ms，顯著低于既往相同場強(qiáng)的研究[20]，保證了圖像質(zhì)量。然而，即使在成像技術(shù)相似的研究中，肝纖維化患者的ADC 值也存在較大差異[5，29]。因此，除了成像技術(shù)因素外，可能還存在其他值得關(guān)注的影響因素，如肝鐵過載和脂肪肝[23]。有趣的是，本研究剔除肝鐵過載和脂肪肝患者后，肝纖維化分級與ADC值的相關(guān)系數(shù)明顯提高(-0.385與-0.688)，表明肝鐵過載和脂肪肝影響ADC 值診斷肝纖維化。因此，應(yīng)用ADC 值診斷肝纖維化時，要注意肝鐵過載和脂肪肝的影響；校正肝鐵過載和脂肪肝對ADC 值的影響，有可能提高ADC 值診斷肝纖維化的準(zhǔn)確性。由于脂肪肝在慢乙肝肝纖維化早期的發(fā)生率更高[30]，校正脂肪肝影響后，可能更有利于ADC值診斷早期肝纖維化。

3.4 本研究的不足

首先，本研究未進(jìn)行肝活檢評估肝纖維化。由于肝活檢的具有有創(chuàng)性、取樣誤差和觀察者的主觀差異等缺點(diǎn)[15]，臨床應(yīng)用受限。此外，本研究評估脂肪肝對慢乙肝患者肝臟ADC值的影響，而脂肪肝在肝纖維化早期發(fā)生率更高[30]，這些患者對肝活檢接受度較差。因此，本研究采用了WHO推薦的肝纖維化診斷的替代性標(biāo)準(zhǔn)[9]。其次，由于樣本量有限，無法根據(jù)肝鐵過載和脂肪肝分級進(jìn)行亞組分析。隨后研究應(yīng)擴(kuò)大樣本量和進(jìn)行多中心研究。

綜上所述，肝鐵過載和脂肪肝會導(dǎo)致肝臟ADC值降低，影響ADC值與肝纖維化分級的相關(guān)性。在慢性乙型肝炎患者中，應(yīng)用ADC 值評估肝纖維化時，需注意肝鐵過載和脂肪肝的影響。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。