多模态影像学技术对肝吸虫病的评估：FibroScan、CT及IVIM DW-MRI的应用价值及其相关性研究

发布时间：2018-03-05 02:23

本文选题：肝吸虫病　切入点：肝脏硬度　出处：《南方医科大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：研究背景肝吸虫病(liver fluke disease)是一种发生在胆管的慢性寄生虫感染性疾病。肝吸虫病的感染是由于生食肝吸虫感染的淡水鱼或虾所致。引起肝吸虫病最为人类所熟知的肝吸虫为华支睾吸虫、泰国肝吸虫及猫后睾吸虫,引起我国肝吸虫病的物种主要为华支睾吸虫。全球大约有3500万人感染肝吸虫病,而中国便有1500万人口感染肝吸虫病,其中广东省与广西省有850万人口感染。肝吸虫的生活史分为成虫、虫卵、毛蚴、胞蚴、雷蚴、尾蚴、囊蚴及后尾蚴等阶段。终宿主为人及肉食哺乳动物,如猫、狗等。第一中间宿主为淡水螺类,第二中间宿主为淡水鱼、虾。人类感染肝吸虫病即因为生食第二中间宿主所致。肝吸虫成虫主要寄生于肝内小胆管内,尤其是肝Ⅲ级胆管,寄生最长时间可达20-30年。长期寄生于肝内胆管的肝吸虫成虫可对胆管进行长期的机械刺激与化学刺激,引起胆管上皮增生、胆管周围纤维化及肝内胆管扩张,最终可进展至胆管细胞癌、肝纤维化或肝硬化,甚至肝细胞癌。目前,肝吸虫病患者往往是由于出现腹痛、黄疸、倦怠或呕吐等消化道症状就诊,进行大便检验或超声、CT/MR检查提示肝内Ⅲ级胆管扩张而被偶然发现,这部分患者可在医生的引导下进行肝吸虫感染治疗,避免肝脏进一步的受损。大部分肝吸虫感染者均无明显临床症状,然而,肝内胆管内长期存活的肝吸虫可引起胆管的慢性炎症,进而引起胆管周围肝实质的损伤。故肝吸虫感染患者肝脏慢性损伤的筛查和早期评估显得尤为重要。肝脏硬度的测量可以体现肝纤维化的程度。肝穿刺已经在临床应用长达一个世纪之久,目前肝脏穿刺活检仍然是评估肝脏弥漫性损伤(尤其是肝纤维化)的金标准。美国肝脏疾病协会、欧洲肝脏研究协会、亚太平洋肝脏研究协会、国家卫生研究院以及肝脏的其他研究专家均推荐大多数慢性丙型肝炎或慢性乙型肝炎在治疗前应进行肝活检在。然而,肝穿刺是一种有创性的过程,伴随着某些不可避免的风险和并发症。报道指出肝脏穿刺并发症所致的死亡率范围在1：1000至1：10000。最常见的并发症为穿刺部位的疼痛和不适,发生率约20%。同时,由于穿刺样本量太小,从而使得疾病诊断的准确性受到影响,并且不同的穿刺人通常有着不同的诊断结果。上述原因使得肝穿应用受到限制。近年来,瞬时弹性成像(FibroScan)作为一种无创性检查可通过测量肝脏的硬度来评估肝纤维化分级、筛查普通人群可能潜在的肝脏疾病,具有高度的准确性、重复性,其测量的结果具有较低的观察者和观察者间的误差,甚至在评估肝纤维化严重程度分级上可以取代肝活检。通过瞬时弹性成像技术可在早期、可靠的对肝内肝纤维化进行定量,而且对95%的患者可行。CT (Computer Tomography)作为一种有效的、非创伤性的方法,具有较好的时间分辨率和空间分辨率,CT检查可对肝脏的体积、形态及肝脏实质、胆道情况进行评价。肝吸虫病可引起一系列肝脏、胆道系统的病变,如肝内胆管扩张、肝内胆管结石、胆管炎、肝脓肿及胆囊炎、胆囊结石等。上述肝吸虫病的并发症可利用CT检查进行准确诊断与评价。然而,肝吸虫病肝脏的体积的改变被临床所忽视,肝脏体积的改变是肝实质病理变化的体现。目前国内外研究关于利用CT测量肝脏和脾脏的体积主要有两种方法,即体积指数和软件计算具体体积。体积指数是通过测量肝脏或脾脏的最大长径、宽径及厚度,将三个数值相乘而得来。固然,手测体积指数较为方便,但其最终得到的数值对真实的体积有所夸大,而且存在测量者间的差异。软件计算体积是通过手动勾勒出肝脏或脾脏的轮廓,然后软件自动生成体积的大小。诸多研究证实肝、脾的体积改变与肝纤维化、肝硬化的预后和病变程度相关,脾肿大与Child-Pugh评分有相关性,脾肿大在肝硬化分级中起着重要的作用。本研究试图利用CT体积指数对肝吸虫病进行评估。IVIM DW-MRI(Intravoxel Incoherent Motion,Diffusion Weighted-Magnetic Resolunce Imaging)是利用多b值及低b值(尤其是b值小于100s/mm2)的磁共振扩散成像,不仅反映活体组织水分子扩散情况,而且可以反映组织的微循环灌注状态。肝吸虫病肝内胆管的肝吸虫成虫对胆管壁长期的机械和化学刺激,可导致慢性胆管炎、肝纤维化,从而导致肝脏硬度增加。肝纤维化肝细胞外纤维成分增多,肝细胞外间隙空间减小,细胞外水分子扩散受限；肝细胞外纤维增生挤压肝细胞导致肝细胞体积减小,故细胞内空间减小,细胞内水分子扩散受限；同时,肝细胞间隙纤维成分增生导致肝内平均血流减少、血流流速减慢,肝脏灌注减少。基于肝吸虫病以上病理改变,IVIM相关的扩散和灌注参数理论上应会受到影响。本研究试图通过FibroScan、CT及IVIM DW-MRI三种影像学技术从肝吸虫病肝脏的硬度、肝脏的体积以及肝实质的微循环灌注等方面对肝吸虫病进行评估,并且探讨三种技术之间的相关性,以期对肝吸虫病肝脏损伤的早期诊断提供有效、无创的评估方法。第一部分瞬时弹性成像(FibroScan)对肝吸虫病肝脏硬度的评估研究目的利用瞬时弹性成像技术评估无临床症状的肝吸虫病患者的肝脏硬度,并探讨可能影响肝吸虫病肝脏硬度的因素。材料与方法1.病例的收集前瞻性收集肝吸虫感染者96例,所有病例均通过大便虫卵检查确诊,所有患者均无明显临床症状,肝功能检查正常。被排除的病例为合并慢性HBV/HCV感染或其他急性病毒性感染者、急性肝内胆管炎患者、曾经接受过治疗的慢性病患者、BMI或=28 kg/m2者、影像学检查发现肝脏异常或腹水者、每天饮酒超过40克并持续5年以上者以及瞬时弹性成像肝脏硬度测量失败者。遵照以上标准,本次研究病例最终共收集65例。2.病例分组：(1)正常肝脏硬度值组；(2)异常肝脏硬度值组3.分析的相关因素：正常肝脏硬度值(nLSM),异常肝脏硬度值(aLSM);正常肝脏硬度值患者的年龄(nAge),异常肝脏硬度值患者的年龄(aAge);正常肝脏硬度值患者的性别(nGender),异常肝脏硬度值患者的性别(aGender);正常肝脏硬度值患者生食淡水鱼或虾的时长(nDuration),异常肝脏硬度值患者生食淡水鱼或虾的时长(aDuration);正常肝脏硬度值患者的体重指数(nBMI),异常肝脏硬度值患者的体重指数(aBMI)。4.肝脏硬度的测量利用瞬时弹性成像探测仪FibroScan (EchoSens, Paris, France)评估肝脏的硬度。两位有经验的操作者在对临床及生化检查数据不知情的情况下获取肝脏硬度值。5.检查前准备及检测方法所有患者均空腹或餐后2h进行肝脏硬度检测。患者仰卧位,右手抬高放在头后,进行10个有效的测量,成功率不低于60%,四分位间距低于肝脏硬度值中位数的30%。所有的肝脏硬度值用kPa表示。6.异常肝脏硬度值的界定参照中国肝脏硬度评估小组提出的肝脏硬度临界值,即肝脏硬度值7.4kPa视为异常。7.统计学处理采用SPSS13.0 (Chicago II,USA)统计学软件进行数据分析：(1)偏相关分析用于分析aLSM与aGender, aAge, aDuration及aBMI之间,nLSM与nGender, nAge, nDuration及nBMI之间的相关性;(2)两独立样本t检验用于对比aAge与nAge, aDuration与nDuration,aBMI与nBMI之间的差异。P0.05作为差异有显著意义的检验标准。结果1.正、异常肝脏硬度值所占百分比65例肝吸虫感染者中肝脏硬度值异常为27例,所占比例为41.5%,肝脏硬度值最大值为11.6kPa,最小值为7.5kPa。肝脏硬度值正常为38例,所占比例为58.5%,肝脏硬度值最大为7.3kPa,最小值为3.3kPa。2.正常肝脏硬度值与其他因素之间的相关性nLSM值与nAge,nGender, nDuration及nBMI之间无明显相关性,分别为r=0.106, p=0.546; r=0.256, p=0.137; r=0.204, p=0.239; r=0.092, p=0.597。3.异常肝脏硬度值与其他因素之间的相关性aDuration与aLSM值呈明显的正相关(r=0.502, p=0.012)。aAge, aGender及aBMI与aLSM值之间无明显相关性,分别为r=0.043, p=0.840; r=0.132, p=0.540; r=-0.083, p=0.699.4. nLSM与aLSM的变量之间的比较aDuration要明显大于nDuration(p0.001)。尽管无统计学意义,异常肝脏硬度值组中男性所占比例较高(66.7%,p=0.606),异常肝脏硬度值组平均年龄较大(48.6±10.5岁,p=0.691),而正常肝脏硬度值组与异常肝脏硬度值组的BMI值差别不大,分别为20.5±2.2kg/m2,21.3±1.9 kg/m2, p=0.756。结论1.无临床症状的肝吸虫病患者中肝脏的硬度异常者所占比例较高。2.肝吸虫病肝脏硬度异常者,肝脏的硬度值与生食淡水鱼或虾的时长呈显著正相关,肝脏硬度值异常者生食淡水鱼或虾的时长明显长于肝脏硬度值正常者生食淡水鱼或虾的时长。3.瞬时弹性成像技术可有效的评估长期生食淡水鱼或虾的肝吸虫病患者的肝脏硬度。第二部分定量评估肝吸虫病肝脾体积与肝脏硬度的相关性研究目的利用CT测量肝脏、脾脏体积,定量评估肝吸虫病肝脾体积与肝脏硬度的相关性。材料与方法1.病例收集病例的纳入及排除标准同第一部分,65例肝吸虫患者均另行上腹部CT扫描。2.病例分组：(1)正常肝脏硬度值组;(2)异常肝脏硬度值组3.分析对象：肝右叶体积(RV),肝尾状叶体积(S1V)；肝左外叶体积(S2+3V),脾脏体积(SPV)；肝右叶体积／脾脏体积比(RV/SPV);正常肝脏硬度值(nLSM),异常肝脏硬度值(aLSM)。4.CT扫描方法及参数采用Philips Brilliance iCT(philips medical systems, cleveland,探测器组合0.625mm×256)扫描仪,定位扫描后,确定上腹部扫描范围(膈顶至脾脏下缘,包括整个肝脏和脾脏)；扫描层厚：1-2mm,0.27s/r。对比剂为碘普罗胺注射液(优维显,拜耳医药保健公司),用高压注射器经前臂肘正中静脉注射,注射速率4-5 mL/s,总剂量90-100mL。分别在注射后25、55-65、120s行动脉期、门脉期及实质期三期扫描。扫描参数：探测器128×0.625 mm, Pitch 0.915, 80 Kv,100 mAs,360°/0.4s。5.CT图像后处理及数据获取采用iCT机自带Philips BrillianceWorkspace Portal软件,体积测定采用EBW软件进行自动肝组织分析。采用Couinaud提出的基于肝内Glssion系统分布的肝脏8段分法,描绘肝右叶体积、肝左外叶体积、肝尾状叶体积及脾脏体积,软件自动计算所描绘区域的体积。6.瞬时弹性成像探测瞬时弹性成像探测仪、检查前准备、检测方法及异常肝脏硬度值的界定均同第一部分。7.统计学处理采用SPSS13.0 (Chicago Ⅱ, USA)统计学软件进行数据分析：(1)线性回归分析用于分析aLSM与aRV, aSlV, aS2+3V, aSPV及aRV/aSPV之间,nLSM与nRV, nSlV, nS2+3V, nSPV及nRV/nSPV之间的相关性；(2)两独立样本t检验用于对比正常肝脏硬度值组与异常肝脏硬度值组RV、SIV、S2+3V, SPV及RV/SPV两两之间的差异；(3)对(1)和(2)中有相关性或有显著差异者进行ROC曲线分析。P0.05作为差异有显著意义的检验标准。结果1.正常肝脏硬度值与肝、脾体积参数之间的相关性nLSM与nRV, nS1V, nS2+3V, nSPV及nRV/nSPV之间均无相关性(r=0.155, p=0.176 0.05; r=-0.042, p=0.400 0.05; r=-0.137, p=0.206 0.05; r=0.113, p=0.2500.05; r=-0.046, p=0.3930.05;),表明肝吸虫病肝脏硬度值正常者,其肝、脾各自的体积并未发生显著变化。2.异常肝脏硬度值与肝、脾体积参数之间的相关性aLSM与aRV, aSlV, aS2+3V及aSPV之间均无相关性(r=-0.216, p=0.139 0.05; r=0.054, p=0.3940.05; r=0.141, p=0.2410.05; r=0.242, p=0.112 0.05),表明肝吸虫病尽管肝脏硬度值异常,但aRV, aSlV, aS2+3V及aSPV均与肝脏硬度值无相关性；aLSM与aRV/aSPV之间存在显著负相关(r=-0.681,p=0.0000.05),表明肝脏硬度值越大,aRV/aSPV值越小。3.正常肝脏硬度值组与异常肝脏硬度值组各体积参数间的比较nRV与aRV之间(768.41±50.53,759.71±34.11,p=0.1360.05)、nS1V与aS1V之间(58.50±5.92.60.53±5.07, d=0.1470.05)、nS2+3V与aS2+3V之间(281.26±23.36,282.06±22.20,p=0.7190.05),nSPV与aSPV之间(204.32±36.13,226.92±34.80,p=0.1220.05)的差异均无统计学意义；nRV/nSPV与aRV/aSPV之间(3.86±0.67,3.57±0.96,p=0.0230.05)的差异有统计学意义,表明正常肝脏硬度值组nRV/nSPV值明显大于异常肝脏硬度值组aRV/aSPV值。4.肝右叶体积／脾脏体积之比与肝脏硬度值ROC曲线分析ROC曲线下面积为0.625±0.076,p=0.0880.05,表明RV/SPV值不能诊断肝吸虫病肝脏硬度是否正常；面积的95%可信区间为(0.477,0.773),包括0.5,得出相同结论。结论1.肝吸虫病肝脏硬度正常者,其肝、脾各自的体积未发生显著变化。2.肝吸虫病肝脏硬度异常者,其肝右叶、肝尾状叶、肝左外叶及脾脏体积的改变均与肝脏硬度无相关性,而肝脏硬度越高,肝右叶体积／脾脏体积之比越小。3.肝吸虫病肝脏硬度异常者与肝脏硬度正常者比较,肝右叶体积有减小趋势,肝尾状叶体积、脾脏体积有增大趋势,但这种变化无统计学意义；而肝脏硬度异常者其肝右叶体积／脾脏体积之比值明显小于肝脏硬度正常者。4.肝右叶体积／脾脏体积之比不能鉴别肝吸虫病肝脏硬度是否正常。第三部分基于低b值IVIM DW-MRI评价肝吸虫病肝脏微循环灌注及与肝脏硬度的相关性研究目的通过肝脏低b值IVIM DW-MRI微循环灌注特征参数反映肝吸虫病肝实质的微循环灌注,并揭示低b值IVIM DW-MRI灌注因子f等参数与肝脏硬度的相关性。材料与方法1.病例收集病例的纳入标准同第一部分：新增以下排除标准：患者配合欠佳或其他原因致DWI图像质量差影响后处理者(n=23例)。其他42例肝吸虫病患者均另行肝脏IVIM DW-MRI检查。2.病例分组：(1)正常肝脏硬度值组；(2)异常肝脏硬度值组3.分析对象：IVIM DW-MRI相关参数,即D(组织内水分子扩散系数)；D*(血流相关假扩散系数)；f(灌注分数)；DW-MRI相关参数,ADC(表面扩散系数)；正常肝脏硬度值(nLSM),异常肝脏硬度值(aLSM)。4.DW-MRI扫描方法及参数采用Philips 1.5T MRI扫描仪(Intera; Philips Medical Systems, Best, The Netherlands),上腹部专用4US线圈;MRI扫描包括横断位SS-FSE T2WI,梯度回波T1WI; DWI:free-breathing, EPI single-shot,11个b值(0、10、20、40、70、100、150、200、400、600及800mm2/s);TR/TE=1800ms/66ms, FOV:320mm;层厚：4mm;矩阵：80×80得到各向同性4×4×4mm3体素。5. DW-MRI图像后处理及数据获取采用Philips 1.5T MRI自带后处理软件DWI tool及Imaging J进行后处理。感兴趣区(ROI)分别置于肝右叶中间肝实质(肝S5与S8之间)、肝S8(非肝顶部)及肝S7(近肝S8处),避开血管及胆管,每次复制感兴趣区保证面积一直,每个感兴趣区测量三次取平均值。所有b值均进行同层面、同部位测量。复制感兴趣区至DWI相关参数图上,获取相关参数平均值。正常肝脏硬度值组IVIM微循环灌注相关参数记录为nD、nD*及nf,异常肝脏硬度值组IVIM微循环灌注相关参数记录为aD、aD*及af。6.瞬时弹性成像探测瞬时弹性成像探测仪、检查前准备、检测方法及异常肝脏硬度值的界定均同第一部分。7.统计学处理采用SPSS13.0 (Chicago II, USA)统计学软件进行数据分析：(1)线性回归分析用于分析aLSM与aD、aD*、af及aADC之间,nLSM与nD、nD*、nf及nADC之间的相关性；(2)两独立样本t检验用于对比正常肝脏硬度值组与异常肝脏硬度值组D、D*、f及ADC两两之间的差异;P0.05作为差异有显著意义的检验标准。结果1.正常肝脏硬度值组肝脏硬度与D、D*、f及ADC的相关性nLSM与nD、nD*、nf及nADC之间均无相关性(r=0.240, p=0.135 0.05; r=-0.008, p=0.486 0.05; r=-0.245, p=0.121 0.05; r=-0.191, p=0.192 0.05),表明肝吸虫病肝脏硬度正常者,其肝实质微循环灌注、水分子扩散程度与肝脏硬度无关。2.异常肝脏硬度值组肝脏硬度与D、D*、f及ADC的相关性aLSM值与aD、aD*及aADC之间均呈现显著负相关,分别为r=-0.718, p=0.000 0.05; r=-0.834, p=0.0000.05; r=-0.752, p=0.0000.05,表明肝脏硬度越高,D、D*及ADC值越小,肝实质微循环减少、水分子扩散受限。而aLSM值与f之间无相关性,r=-0.340,p=0.0770.05。3.正常肝脏硬度组与异常肝脏硬度组各参数间的比较aD与nD之间(1.08±0.17,1.04±0.15,p=0.6320.05)、aD*与n D*之间(42.96±9.88,48.52±8.42,p=0.4790.05)、af与nf之间(29.07±3.57,29.98±4.95,p=0.1930.05)、aADC与nADC(1.15±0.19,1.14±0.19,p=0.7150.05)之间无显著差异,表明本研究肝吸虫病肝脏硬度异常对肝实质微循环灌注、水分子扩散的影响不明显。结论1.肝吸虫病肝脏硬度正常者,其肝实质微循环灌注、水分子扩散程度与肝脏硬度无关。2.肝吸虫病肝脏硬度异常者,肝脏硬度越高,D、D*及ADC值越小,肝实质微循环减少、水分子扩散受限。3.本研究肝吸虫病异常的肝脏硬度对肝实质微循环灌注、水分子扩散的影响不明显,揭示本研究肝吸虫病患者的肝脏硬度增高不明显。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R532.2;R445;R816.5

【参考文献】