血液生化学、磁共振弥散加权成像和～1H磁共振波谱分析在肝纤维化中的实验研究

发布时间：2020-10-27 07:04

　　 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。 各种影像方法在基于肝纤维化的形态学研究中始终未发现比较敏感和特异的指标。近年来各种MR功能成像方法的出现为肝纤维化的诊断带来了曙光，其中的MR弥散加权成像(diffusion-weighted imaging，DWI)和~1H磁共振波谱(~1H magnetic resonance spectroscopy，~1H-MRS)技术分别通过检测组织内微观水分子的运动状态和含~1H代谢物的波谱组成与含量变化，对肝纤维化形态学改变出现之前分子水平的结构变化和代谢、功能改变进行评价。 本研究通过对兔肝纤维化模型进行血液生化学、DWI和活体~1H-MRS检查，探讨肝纤维化时三者的变化规律；通过与肝脏组织病理和超微结构改变进行对照分析，对DWI和~1H-MRS结果作出更深入合理的解释；通过评价三种检查方法在肝纤维化中的诊断效能并对三者之间关系进行分析，以便对无创性评价肝纤维化的方法作出合理选择和应用，提高肝纤维化的诊断水平。 材料和方法 健康新西兰大白兔45只，随机分为6组：1组为对照组，5只；2、3、4、5、6组为实验组，每组8只。对照组每周一次腹腔注射生理盐水(0.1ml／kg)，实验组每周一次腹腔注射四氯化碳(0.1ml／kg)。分别在给药第8、12、16、20、24周周末选对照组1只兔及2、3、4、5、6组兔行MR检查。 MR检查前兔耳缘静脉取血制备血清，统一进行血清学肝纤维化指标检测，包括透明质酸(HA)、Ⅲ型前胶原(PCⅢ)、Ⅳ型胶原(C-Ⅳ)和层粘连蛋白(LN)。比较不同纤维化分期时各指标变化规律，分析血清学各指标间及与肝纤维化分期的相关性。 MR设备应用GE Signa Twinspeed 1.5T磁共振仪，膝关节线圈。DWI采用SE-EPI序列，b值分别取300、600、1000s／mm~2，TR／TE=3700／60.1、68.2、75.5ms(分别对应于b取300／600／1000s／mm~2)、层厚3mm、层间距1mm、矩阵128×128、视野16cm×16cm、激励次数12。应用GE ADW4.0工作站Functool软件进行图像后处理，软件自动产生ADC及EADC伪彩图。每只兔左、右肝共选3个层面设置ROI，ROI面积＞60mm~2，并避开肝内大血管及伪影。记录DWI图像信号强度值(signal intensity，SI)及对应的ADC、EADC值。比较不同肝纤维化分期和炎症活动度分级时DWI参数变化情况，分析各参数与纤维化分期和炎症活动度分级之间的相关性。 ~1H-MRS检查使用PROBE-SV PRESS序列：TR／TE=1500msec／35msec，NEX=8，FOV16×16cm，VOI分别置于左叶和右外叶，避开肝内大血管、肝周脂肪和气体，VOI不小于10mm，在VOI周围加饱和带。其中对照组2例、实验组随机选择10例在其它参数不变，仅TE改为144msec情况下，重复~1H-MRS扫描。使用GE公司波谱分析Sage软件对波谱数据进行自动后处理，手动标记波谱图像中不同代谢物，软件自动得出各代谢物的峰高和波峰下面积。分析肝脏~1H-MRS波谱组成，不同TE时~1H-MRS波谱变化情况，记录各代谢物峰高及波峰下面积，计算(代谢物／脂质)峰高与(代谢物／脂质)面积，比较肝纤维化不同分期时~1H-MRS波谱形态及参数变化，并进行相关分析。 MR扫描后立即取兔肝脏，10％甲醛固定，病理取材尽量与MR中ROI设置层面相对应，行HE、Masson和网状纤维染色。光镜下判定肝纤维化分期、炎症活动程度分级。其中对照组和实验组每组2只，处死后即刻取1×1×3mm肝组织2.5％戊二醛固定，常规电镜切片制作，于PHILIPS CM10透射电镜下观察肝组织超微结构改变。 以肝纤维化病理分期S≥1为判断阳性的标准，绘制ROC曲线，计算机处理曲线下面积(AUC)，选择约登指数最大者作为截断点，计算三种检查方法各指标的灵敏度和特异度，并对各指标进行相关分析。 结果 造模期间对照组无死亡，实验组死亡18只，共27只兔完成实验。肝纤维化的分布为对照组：S0(n=5)，实验组：S0(n=2)、S1(n=4)、S2(n=5)、S3(n=5)、S4(n=6)。随给药时间延长，实验组肝细胞变性、坏死及炎细胞浸润加重，肝内胶原纤维和网状纤维数量增多、范围扩大。电镜观察随给药时间延长肝细胞损伤加重，贮脂细胞向肌成纤维细胞演变，肝内纤维沉积增多，肝窦毛细血管化早期出现并持续存在。 一、血清学肝纤维化指标变化 各血清学指标随纤维化分期进展逐渐升高，仅HA总体差异有统计学意义(P＜0.05)。各血清学指标间及与肝纤维化分期之间显著正相关(P＜0.01)。 二、DWI结果 b取300、600s／mm~2时，随纤维化分期增加，SI、EADC值依次升高，ADC值依次降低(P＜0.05)；而b取1000s／mm~2时，仅SI值在各组间差异有统计学意义(P＜0.05)。b取300、600及1000s／mm~2时，随炎症活动度分级增加，不同组间SI、ADC与EADC值差异存在统计学意义(P＜0.05)，SI依次升高，ADC值波浪式减低，EADC值则波浪式升高。SI、ADC与EADC值与纤维化分期和炎症活动度分级均有很好的相关性，b=300s／mm~2时相关关系最密切。 三、~1H-MRS表现及结果分析 肝脏~1H-MRS图像由脂质(lip)、胆碱复合物(cho)和糖原复合物(glc)3个主要的代谢物波峰组成。TE为35msec时，波谱信噪比高，基线平稳；TE为144msec时，波谱信噪比低，基线不稳，各代谢物峰高和峰下面积明显下降(P＜0.01)，(cho／lip)Amp和(cho／lip)Are明显升高(P＜0.01，P＜0.05)。除S2期外，纤维化肝脏cho峰和glc峰升高，可见明显波峰显示，TG峰稍降低。Cho、glc、lip的峰高及峰下面积随纤维化分期进展，变化规律不完全相同。在肝纤维化不同分期时，仅(cho／lip)Amp、(glc／lip)Amp和(cho／lip)Are显示有差异(P＜0.05)，并与肝纤维化分期存在正相关关系(P＜0.05)。 四、血清学肝纤维化指标、DWI及~1H-MRS成像参数诊断肝纤维化的ROC曲线分析及各指标间的相关性 血清学肝纤维化指标ROC曲线的AUC依次为HA＞C-Ⅳ＞LN＞PCⅢ，将灵敏度和特异度综合考虑，HA是最具诊断意义的指标。DWI参数ROC曲线的AUC依次为EADC1＞ADC1＞SI1＞SI2＞EADC2＞ADC2，随b值升高，DWI各指标的诊断准确性轻度下降。~1H-MRS成像参数ROC曲线的AUC依次为(cho／lip)Amp＞(cho／lip)Are＞(glc／lip)Amp＞choAre＞choAmp，综合考虑灵敏度和特异度，(cho／lip)Are和(cho／lip)Amp为最具诊断意义指标。 b=300s／mm~2时，SI、ADC、EADC与不同的血清学指标间均存在一定相关性；b=600s／mm~2时，仅SI与HA存在显著正相关(P＜0.01)。C-Ⅳ与choAmp、choAre显著正相关(P＜0.01)，LN与choAre、(cho／lipl)Are正相关(P＜0.05)。b=300s／mm~2时，ADC、EADC与choAmp、choAre分别呈负相关和正相关(P＜0.05)，b=600s／mm~2时，仅EADC与choAre正相关(P＜0.05)。 结论 1、血清学指标随纤维化分期进展依次升高，其中HA具有定量肝纤维化严重程度的能力；血清学指标相互之间及与纤维化分期之间存在显著正相关关系。 2、DWI不仅具有定量肝纤维化严重程度、检测早期肝硬化及重度肝纤维化的能力，同样具有定量肝脏炎症活动严重程度和检测重度炎症的能力。两种病理改变引起的DWI参数变化有其各自不同的病理学基础。 3、不同纤维化分期时，cho、glc和lip变化规律不完全相同，可由相应的病理学改变作出解释。(cho／lip)Amp、(glc／lipl)Amp和(cho／lip)Are三项指标具有定量肝纤维化程度、鉴别重度纤维化的能力，并与肝纤维化分期之间存在相关关系。 4、血清学肝纤维化指标、DWI和~1H-MRS参数指标在肝纤维化的诊断中均具有一定价值，但无一指标的灵敏度和特异度具佳；三种诊断方法各指标之间存在一定程度的相关关系，这种相关关系是对其共同的病理、生理基础的一种体现。
【学位单位】：中国医科大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2007
【中图分类】：R445.2;R575.2
【部分图文】：

对照组HE(X100)、Masson(X40)、网状纤维染色(X40)。图6一s，实验组给药s周时HE(X100)、Masson(X100)、网状纤维染色(X100)改变，中央静脉周围纤维化，肝小叶结构保留。

对照组给药16周及实验组给药24周时肝脏。图3一5，对照组 HE(X100)、Masson(X40)、网状纤维染色(X40)。图6一s，实验组给药s周时 HE(X100)、 Masson(X100)、网状纤维染色(X100)改变，中央静脉周围纤维化，肝小叶结构保留。图9~11，实验组给药24周时HE(X4o)、Masson(X40)、网状纤维染色(X40)改变，正常肝小叶结构消失，肝内大量纤维增生并包绕形成假小叶，增生纤维周围可见大量肝细胞重度水样变及炎症细胞浸润。

实验组给药s周时HE(X100)、Masson(X100)、网状纤维染色(X100)改变，中央静脉周围纤维化，肝小叶结构保留。图9~11，实验组给药24周时HE(X4o)、Masson(X40)、网状纤维染色(X40)改变，正常肝小叶结构消失，肝内大量纤维增生并包绕形成假小叶，增生纤维周围可见大量肝细胞重度水样变及炎症细胞浸润。
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本文编号：2858225