雙源CT及MRI測量非酒精性脂肪肝病家兔肝臟脂肪含量的準確性

白天 張娜 王麗 溫麗娟 王亮石

(齊齊哈爾醫學院附屬第三醫院放射影像中心，黑龍江 齊齊哈爾 161000)

作為一種常見的沉積性肝病，脂肪肝的特征是肝細胞內異常沉積過多的三酰甘油(TG)。多種臨床慢性肝病都有脂肪肝的癥狀，如酒精性肝炎、藥物性肝炎和病毒性肝炎〔1〕。若病情沒有得到有效控制，單純脂肪肝或有趨向于肝纖維化、肝硬化和非酒精性脂肪肝炎(NASH)發展的可能，更進一步會導致肝細胞癌或肝衰竭〔2〕。在亞洲及西方國家，非酒精性脂肪肝(NAFLD) 的發病率為25%～45%〔3〕。通過測定肝臟脂肪的含量，可監控NAFLD的進展，活檢肝臟是肝臟脂肪含量測定的金標準，但是其存在一些弊端，例如創傷大、標本量取樣不足。因此，無創傷性而又準確有效的肝脂肪定量方法亟待人們開拓。影像學方法中的電子計算機斷層掃描(CT)、磁共振成像(MRI)可以進行肝脂肪定量測定，但是該方法的準確度和精確度均需提高。本研究探討雙源CT及MRI對NAFLD家兔模型肝臟脂肪含量測量的準確性。

1 材料與方法

1.1實驗對象 選取3個月大、體重為2～3(平均2.5)kg的雄性新西蘭家兔50只。根據隨機原則，每只鼠被分配一個計算機生成的隨機數進行分組。實驗組42只，采用高脂飼料喂養的方式構建NAFLD動物模型，飼養16 w，在飼養過程中，每周選取2只家兔進行試驗。對照組8只，采用普通飼料喂養16 w。在飼養過程中，每周選取1只家兔進行試驗。

1.2CT 首先在新西蘭家兔的后肢注射2 ml鹽酸阿托品，之后注射2 ml地西泮，在兔進入麻醉狀態后，于木板上呈仰臥位將其腹部固定，先使其頭進CT機，將劍突選為定位位置。實驗應用雙源能量128層CT機，包含應用care dose 4D技術管電流和80 keV、140 keV管電壓的2個球管。另外，探測器機架的旋轉時間是500 ms，螺距是0.6 mm，準直為64×0.6 mm，選用厚和層間距均為 1 mm的常規重建層。

1.3MRI 按照和CT掃描一致的方法對家兔進行麻醉和仰臥位的定位。實驗選用GE 3.0 T超導磁共振(MR)掃描儀，應用膝部線圈作為掃描儀接收線圈。通過橫軸面開始掃描，所用的實驗和序列參數如下：①脂肪抑制 T2W1，TE 85 ms，TR 3 000 ms，聚焦角142°，層間距0.4 mm，層厚4 mm，矩陣256×256，200 mm ×200 mm視野，平均4次；②3D雙回波T1W1同反相位，TE 1.3 ms/2.4 ms，TR 5.6 ms，層厚4 mm，層間距0，偏轉角12°，矩陣256×256，視野200 mm×200 mm，平均1次；③最小二乘法估算迭代水脂分離技術(IDEAL-IQ)序列掃描，TE 1.3 ms/4.6 ms，TR 6.7 ms，偏轉角3°，層間距0，層厚4 mm，視野200 mm×200 mm，矩陣192×192，采集次數為1。

1.4數據測量及分析 單能譜圖像是指60～140 keV能量段中每20 keV所對應的圖像，通過后處理軟件對傳輸到MMWP工作站中的雙源CT掃描圖像后處理，一方面記錄虛擬單能譜圖像，另一方面記錄各虛擬單能譜圖像所對應的測量感興趣區(ROI)的CT值。ROI應該除去明顯的肝內血管和膽管部位，分布在肝臟區域5個固定的位置，右葉選擇3處，左葉選擇2處，面積為3～5 mm2。MRI完成后，同樣選取ROI，并且保證正、反相位和IDEAL-IQ序列掃描圖的ROI選取同樣的位置。根據同相位肝信號(SIP)和反相位肝信號(SOP)，計算出同相位與反相位序列的肝臟脂肪分數(HFF)。掃描IDEAL-IQ序列獲得質子密度脂肪分量(PDFF)。完成雙源CT和MRI掃描操作后，取下家兔的完整肝臟(圖1)。首先分別取肝左葉、肝右葉中長為0.5～1.0 cm的組織進行切片染色。肝臟組織經過脫水之后進行厚度為5 μm的石蠟切片，并進行蘇木素-伊紅(HE)染色(圖2)。另外取部分組織對肝臟脂肪變細胞百分比進行觀察，將送至分析測試研究中心的其余組織通過酸水解法測定新鮮肝臟的實際脂肪含量。將樣品同鹽酸一起加熱水解，使在組織里包藏或結合的脂肪能夠游離出來，通過乙醚提取和溶劑去除后獲得其中的脂肪含量即為酸水解法的基本原理。

圖1 采用組織剪及手術刀取下兔子完整肝臟

圖2 肝臟病理(HE染色，×100)

1.5統計學分析 采用SPSS19.0軟件進行單因素方差分析、LSD法進行組間比較、Spearman相關分析及繪制受試者工作特征(ROC)曲線。

2 結 果

2.1脂肪肝動物模型的構建及結果 實驗組實驗過程中因腹瀉因素致死5只，實驗結束存活家兔僅有1只，但未進行解剖，總成模率88%，死亡率11.9%。外觀呈黃白色，質地變脆，體積增大，邊緣明顯變鈍為重度脂肪肝；邊緣變鈍，體積稍大，外觀呈奶油色為中度脂肪肝；邊緣稍頓，呈紅黃色，質地柔軟為輕度脂肪肝；質地柔軟，邊緣銳利，外觀鮮紅為正常肝臟。見圖1。重度脂肪肝，大小不等的脂滴布滿視野內；中度脂肪肝，脂滴增多顯著；輕度脂肪肝，脂滴數目有所加大；肝臟正常，僅可見幾個脂滴。見圖2。實驗結束后，實驗組36只家兔經病理脂肪定量后確定為脂肪肝，包含3只重度脂肪肝家兔，脂肪含量平均為(25.75±0.38)%；5只輕度脂肪肝家兔，脂肪含量平均為(6.82±1.15)%；28只中度脂肪肝家兔，脂肪含量平均為(14.80±1.83)%。對照組8只家兔，平均脂肪含量為(2.87±0.29)%。

2.2CT、MRI檢查結果 雙源CT不同能量段測量CT值組間差異顯著(均P=0.00)。將60、80、100、120、140 keV能量段按由小到大順序兩兩比較，雙源CT測得的各單能圖像CT值對照組和輕度脂肪肝組的CT值無顯著性差異，而重、中度脂肪肝組同對照組的CT值有顯著性差異(P<0.05)。HFF和PDFF的組間差異顯著(P=0.00)。兩兩比較，對照組和輕、中、重度脂肪肝組的HFF和PDFF值有顯著性差異(P<0.05)。見表1。

表1 實驗組及對照組家兔肝臟在各單能圖像上的CT、HFF及PDFF值

2.3CT、MRI各檢測指標與肝脂肪含量的相關性分析 將肝臟脂肪含量經酸水解法檢測的值與通過雙源CT對各單能圖像的CT值均負相關：140 keV(P=0.000，r=-0.863)；120 keV(P=0.000，r=-0.868)；100 keV(P=0.000，r=-0.868)；80 keV(P=0.000，r=-0.878)；60 keV(P=0.000，r=-0.868)。80 keV的CT值與肝臟脂肪含量之間相關性最好，從散點圖得出，隨著肝臟脂肪含量的上升而80 keV下的CT值呈直線降低趨勢，并做線性回歸方程，y=63.55-1.86 x(y代表80 keV下的CT值，x代表肝臟脂肪含量)。經MRI同反相位序列的HFF值，IDEAL-IQ序列掃描PDFF值與酸水解法檢測得到的肝臟脂肪含量正相關，HFF(P=0.000，r=0.842)，PDFF(P=0.000，r=0.940)。IDEAL-IQ序列掃描PDFF值與肝臟脂肪含量做線性回歸方程，y=0.227+0.69x(y代表IDEAL-IQ序列掃描的PDFF值，x代表肝臟脂肪含量)，由散點圖得出，隨著肝臟脂肪含量的提升而PDFF呈直線升高趨勢。見圖3。

圖3 肝臟脂肪含量與80 keV下CT值及PDFF相關性散點圖

3 討 論

脂肪肝最終可能導致脂肪性肝炎、纖維化、肝硬化和肝癌，已成為現代社會慢性肝病的主要病因〔4,5〕。因此，為了預防肝病和健康管理，必須對脂肪肝患者和肥胖患者進行臨床常規檢查。

無創影像學檢查是脂肪肝的常規評估手段，如MRI和CT〔6〕。超聲具有非電離輻射、便攜性和實時性等優點，因而更為方便和安全。B型超聲成像的某些超聲特征(如回聲紋理、回聲幅度的肝膈分化、超聲穿透和肝血管的清晰度)已使這種成像技術在脂肪肝的臨床檢測中被廣泛接受。但是因為影像特征取決于系統參數、系統設置和操作員的臨床經驗，超聲檢測脂肪肝的準確度并不高。

雙源CT依靠2套獨立的球管和探測器系統，可以對輕度和中度脂肪變性(<30%)做出可靠的定量檢測。雙源CT掃描得到的圖像經過雙能單能譜成像技術處理可以獲得單能量圖像(40～140 keV)，選取最佳keV值進行觀察測定〔7〕。MRI提供了另一種以高空間分辨率量化肝臟脂肪含量的可能性〔8〕。先進的MRI技術，例如MRI質子密度脂肪分數(MRI-PDFF)，可以特異性檢測肝硬化的存在并評估整個肝臟的肝臟脂肪含量。在此分析中，PDFF的絕對百分比范圍為(0～100%)，并定義為來自脂肪(即甘油三酸酯)的活動質子密度與來自活動甘油三酸酯和活動水的質子總密度之比〔9〕。Hur等〔10〕對家兔應用IDEAL-IQ序列掃描測定脂肪含量，肝臟實際脂肪含量和PDFF之間敏感度為91.2%，相關系數為0.834，特異度為100%。60～80 keV能量段，對比噪聲比信號最高，CT值接近于常規掃描的CT值，雙源CT中80 keV的單能圖像上肝臟的CT值具有最佳的臨床脂肪肝的診斷效果。

本研究結果顯示，MRI三維同相位和反相位的HFF及IDEAL-IQ序列掃描的PDFF值對于脂肪肝的診斷皆有意義，都能區分正常、輕、中和重度脂肪肝；檢測的準確度優于雙源CT。Sherman等〔11〕相關分析結果顯示，MRI同反相位序列的HFF值和DEAL-IQ序列掃描PDFF值與酸水解法檢測得到的肝臟脂肪含量均為正相關，而且PDFF的相關性優于HFF。高琪等〔12〕檢測了70例患者的PDFF并與病理結果做相關性分析，結果顯示，PDFF與脂肪肝病理結果之間呈正相關(r=0.82)。由于脂肪肝是由鏡下脂肪變形的細胞比判定的，受主觀因素影響，相關系數較低于本文結果。另外，Idilman等〔13〕提出，肝臟脂肪含量和PDFF之間的相關性會受肝臟纖維化的影響。肝臟纖維化會使PDFF與肝臟脂肪含量之間的相關性降低，但是，具體機制尚不清楚〔14,15〕。在本研究中，重度脂肪肝組的PDFF與肝臟脂肪含量之間相關性降低，可能是因為重度脂肪肝的纖維化程度嚴重有關。具體原因需要進一步的探索。

本研究存在以下不足：①重度脂肪肝組家兔較少，需要進一步完善動物模型的構建。②雙源CT掃描需要進行增強掃描，但同時又要考慮首檢動物的輻射劑量安全，因此，這步需要進一步的探究和完善。③家兔的自主呼吸會對MRI三維同相位和反相位序列掃描和IDEAL-IQ序列掃描產生偽影的影響，應用于臨床時可進行心電門控及呼吸門控加以干預。

綜上，通過對家兔NAFLD動物模型構建，采用雙源CT和MRI對肝臟脂肪含量進行測定，經過數據統計分析后可以得到以下結論：①NAFLD動物模型可經高脂飲食喂養的方法構建成功。②在雙源CT掃描80～140 keV的單能圖像中，80 keV上肝臟的CT值具有最佳的臨床脂肪肝的診斷效果。③MRI同反相位序列的HFF值和DEAL-IQ序列掃描PDFF值與酸水解法檢測得到的肝臟脂肪含量之間均為正相關，且PDFF的相關性優于HFF。