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前言: 肝纤维化是肝内纤维结缔组织的异常增生与沉积,是各种慢性肝病向肝硬化发展的必经阶段。肝纤维化的早期诊断及严重程度判定在慢性肝病的早期治疗和预后判断中有重要意义。 近年来,各种功能成像在诊断肝纤维化方面得到了飞速发展,如动态对比增强MR成像,磁共振弥散成像(Diffusion-Weighted MR,DWI),超声瞬时弹性成像(Transient elastography,TE)及磁共振弹性成像(magnetic resonance elastography,MRE)。尤其以MRE最为突出,自问世以来显示出明显的诊断优势和前景,MRE以测量组织弹性为主,由于不同程度肝纤维化的组织体现出机械特性(如弹性或硬度)的极大差别,可通过测量弹性/硬度来评价肝脏的纤维化程度。 本研究旨在探讨(1)中国人群正常肝脏的可行性及年龄、性别、体质量指数(body mass index,BMI)与肝弹性值的关系;(2)评价肝血流灌注的改变对MRE所测弹性值的影响;(3) MRE的短期(1周)及中期(大于6个月)可重复性分析;(4)分析慢性乙型肝炎的肝纤维化分期、炎症分级、肝脂肪变程度与弹性值的关系,探讨MRE评价肝纤维化的能力以及影响因素,提高肝纤维化的诊断水平。 材料和方法: 一、健康志愿者肝脏3.0T MRE的可行性分析 64名健康志愿者按年龄、性别、BMI分组,统计学分析肝弹性值与年龄、BMI的相关性,评价不同年龄、BMI及性别的组间差异有无统计学意义。 二、健康志愿者门静脉血流灌注对肝脏MR弹性值的影响 门脉灌注量的改变对肝弹性成像的影响:32名健康志愿者分别在空腹和进食标准餐后(有效增加门静脉灌注量)定量测量门静脉灌注量及肝弹性值,并对进食前、后的肝弹性值进行比较分析,评价门脉灌注量的改变对MRE肝弹性值的影响有无统计学意义。 三、健康志愿者的MRE短期及中期可重复性研究 短期(1周)及中期(大于6个月)可重复性:22名健康志愿者(女13例,男9例),分别选取3个时间点,时间点1:(S1,1d),时间点2[S2:(7±2)d],时间点3[S3:(195±15)d],每名志愿者每个时间点扫描三层,3层扫描结束后,每层亦重复扫描3遍,每次间隔1-2分钟。所有结果由2名观察者盲法评定。每名志愿者共采集54个数据点(每层重复3次,每次3层,3个时间点,2名观察者)。采用重复检验方差分析评价上述因素对弹性值的影响,采用组内相关系数(intraclass correlation coefficient,ICC)、时间点间变异系数(Coefficient of variation,CV)来评价观察者之间的一致性和时间可重复性。在单层重复和层数对弹性值的测量无影响的前提下,将该9个数据点作为个体内CV的最小计算单位,得到每个评估者单次测量的个体内CV。评价个体内CV在不同时间点、观察者情况下的大小。 四、MRE评价慢性乙型肝炎肝纤维化分期的临床研究 前瞻性收集我院感染科慢性乙型肝炎患者113例,METAVIR分别进行炎症分级(A)以及肝纤维化分期(F)。1H-MRS利用GE SAGE7波谱分析软件及插件,计算脂/水比,MRE则采用全自动弹性值分析软件以及人工测量肝脏弹性值。人工算法和自动算法采用Bland-Altman法以及组内相关系数(ICC)两种方法比较其所测弹性值,采用非参数Spearman秩相关系数检验分析弹性值和F分期/A分级之间的相关性。采用受试者工作特征(ROC)曲线分析是用来评估F分期或A分级的诊断效能。采用多元线性回归分析评价弹性值的影响独立影响因子,变量包括纤维化分期、炎症分级、脂水比、ALT、AST、ALT/AST比、年龄、性别、BMI。采用log-弹性值(数据符合正态分布及方差齐性)进行单因素方差分析以及Bonferronis post-hoc检验来进行两两配对对比。 五、MR的设备参数 MR设备采用GE3.0T专用肝脏磁共振仪。MRE的硬件设施包括外部刺激器(Mayo Clinic,Rochester,MN,USA),由主动刺激器和被动刺激器构成。主动刺激器位于扫描间外部,被动刺激器(塑料连接管道)穿过墙壁进入扫描间。MRE采用2D梯度回波序列,TR/TE=50/24 ms,振动频率=60 Hz,FOV34 cm~40 cm;FA=30°,层厚=10mm;屏气扫描,1H-MRS采用多次回波点分辨波谱分析法(point-resolved spectroscopy,PRESS),TR/TE=1500/35 ms;采用轴位T2WI进行定位,NEX=8,体素大小为:30 mm×30 mm×30 mm,在体素周围施加一定宽度的饱和带,以消除血管搏动、脂肪等对体素产生的影响。 结果: 一、健康志愿者肝脏3.0T MRE的可行性分析 64名志愿者数据显示,我国正常成人平均肝弹性值范围为1.83~3.02 kPa,平均(2.37±0.28)kPa。肝弹性值与年龄、BMI均无相关性(r=0.20、0.02,P均>0.05)。男性平均肝弹性值略高于女性(U=309.00,P=0.01),不同年龄组、BMI组间弹性值均数的差异无统计学意义(x2=3.31、2.16,P>0.05)。 二、健康志愿者门静脉血流灌注对肝脏MR弹性值的影响 32名志愿者的门静脉灌注量在进食后均显著上升,平均上升123.5%。进食前、后的平均肝弹性值分别为(2.30±0.27)kPa及(2.32±0.24)kPa,差异无统计学意义(t=-0.63,P=0.54),门静脉灌注量与肝弹性值变化的百分比无相关性(r=0.15,P=0.42)。 三、健康志愿者的MRE短期及中期可重复性研究 22名志愿者的重复测量方差分析显示,单层重复(P=0.984)、不同层(P=0.279)以及两名观察者(P=0.383)均未见统计学差异,三个时间点之间亦未见确切差异性(P=0.163),所有单个个体在时间点上均显示出稳定的结果。个体内CV值亦进行重复次数方差分析,CV的时间点(P=0.796)、观察者(P=0.066)之间均未显示出差异性。个体内CV值平均为12.44%(95%[CI]:8.97%,15.91%,1.96×CV=24.39%)。肝脏总体平均值(所有受试者的平均值,每名受试者取54个数据点的平均值)为2.21±0.26 kPa(1.67-2.92 kPa)。每个时间点所有受试者的平均值分别为S1:2.18±0.23 kPa,S2:2.19±0.21 kPa,S3:2.24±0.31 kPa。观察者之间在每个时间点的ICC均在0.9以上,整体ICC为0.987(95% CI0.983~0.990)。肝脏弹性值在短期的ICC高于中期(分别为S1-2:0.96,S1-3:0.91;S2-3:0.87)。对于每个观察者来说,短期的时间点间CV(S1-2:2.73%)较中期明显小(S1-3:5.10%; S2-3:5.75%)。 四、MRE评价慢性乙型肝炎肝纤维化分期的临床研究 自动算法和人工测量的ICC结果显示,二者的测量结果未见确切统计学差异。ICC为0.996(95%CI:0.991-0.998)。Bland-Altman分析95%的一致性界限为(1.2±7.1)%(-5.9%~8.3%)。F0,F1,F2,F3,F4肝脏弹性值中位数分别为2.66kPa(四分位间距:2.38-3.32 kPa),3.87kPa(3.71-4.12kPa),4.63 kPa(4.26-4.93 kPa)以及6.51kPa(5.78-6.93 kPa)。肝弹性值与纤维化分期之间存在很强的正相关性(r=0.912,P<0.001,Spearman相关性检验)。弹性值与炎症分级呈中度正相关性(r=0.609,P<0.001,Spearman相关检验)。曲线下面积ROC AUC显示,MRE对于诊断各期肝纤维化的效果很好(所有组均在0.9以上),对于诊断炎症的效果良好(0.8~0.9),病理程度(F0/A2-3)的弹性值大于病理程度(F0/A0-1)(P<0.001),但与(F1/A0-1)组无差异性(P=1.000)。同样,(F1/A2-3)组与(F2/A0-1)组的弹性值未见统计学差异(P=0.486)。当纤维化分期在F2期以上时,F2/A0-1与F2/A2-3及F3-4/A0-1与F3-4/A2-3的弹性值未见确切差异性,但P值分别为0.056,0.069,接近0.05。多元线性回归结果显示,约89.9%的肝脏弹性值可由纤维化、炎症及性别三个变量,纤维化和炎症均是肝弹性值贡献的主要独立影响因子(β=0.799,0.277)。水/脂肪比(%)与肝脏弹性值、肝纤维化分期无确切相关性(r=-0.03,0.12, P=0.83,0.44)。 结论: 1、健康志愿者平均肝弹性值范围为1.83~3.02 kPa,平均(2.37±0.28)kPa;男性平均肝弹性值略高于女性,不同年龄组、BMI组间弹性值均数的差异无统计学意义。正常人群肝弹性值的定量研究为MRE的临床应用提供了依据和指导。 2、健康志愿者的餐后肝脏门静脉灌注变化不会引起肝脏弹性值的变化,可能与肝脏的自身对血流的调节代偿能力有关。 3、肝脏弹性值测量的结果具有良好的短期可重复性(一周)和中期可重复性(大于6个月),MRE测量肝脏弹性值在这一时间范围内是一种可靠的定量测量工具。短期的可重复性较中期略高。志愿者个体内CV为12.44%,对于单个个体的单次扫描来说,大于24%的的变化可看作在治疗肝纤维化的进展或监测时有统计学意义。 4、肝弹性值的MRE自动测量算法与人工手动测量的可信度相当。AUC结果显示,MRE在各组纤维化的诊断精度均高于0.9。多元线性回归分析表明,纤维化分期和炎症分级均是肝弹性值的独立影响因素。在F≤2的肝纤维化阶段,慢性肝炎是MRE评价肝纤维化程度的一个混杂因素,可能导致过度评价肝纤维化分期程度。