MRI T1ρ值的测量在早期肝硬化诊断中的应用研究

王雪，刘松国，韩广，孟祥福

（山东省临沂市中医医院医学影像科，山东 临沂 276003）

MRI T1ρ值的测量在早期肝硬化诊断中的应用研究

王雪，刘松国，韩广，孟祥福

（山东省临沂市中医医院医学影像科，山东 临沂 276003）

目的：探讨MRI T1ρWI对早期肝硬化的诊断价值。方法：40例早期肝硬化患者（观察组）和25例健康体检者（对照组）均行常规MRI扫描，并根据不同的自旋锁定时间（10、20、40和80 ms）行4次屏气T1ρ扫描。分别测量出观察组和对照组肝脏的T1ρ值并进行对比；在对照组内分析受检者的年龄与肝脏T1ρ值的相关性。结果：观察组平均T1ρ值（56.0±4.0）ms明显高于对照组的（49.7±3.5）ms。观察组Child-Pugh肝功能改良分级A和B级的T1ρ值分别与对照组比较，差异均有统计学意义（均P＜0.05）。对照组年龄与肝脏T1ρ值无明显相关性（r=0.18，P=0.58）。结论：T1ρ值在量化诊断早期肝硬化时具有较高敏感性和可重复性。

T1ρ成像；自旋锁定；肝硬化；磁共振成像

随着人口老龄化加剧，以及肥胖、酒精性脂肪肝发病率的增加，因肝病和肝硬化死亡的人数也在增加［1-2］。肝脏纤维化是慢性肝病的基本特征，进一步的肝脏纤维化最终会形成肝硬化。临床中，肝脏纤维化通常潜在发生并可缓慢进展几十年，患者由无症状或轻微无特征性症状发展成肝硬化。现在研究［3］认为，肝脏纤维化是一个动态过程，最开始的阶段具有可逆性。在临床实践中，早期肝硬化的诊断手段敏感性和特异性都不高［4-7］。Wang等［8］通过对结扎胆管引起肝纤维化的实验小鼠模型研究，得出测量T1ρ值能够检测肝纤维化，以及肝纤维化的程度与T1ρ存在一定相关性。这些结果表明，肝脏T1ρ值的量化可能在肝纤硬化早期的检测及分级中有重要作用。本研究有以下2个目的：①建立临床实用且可重复使用的方法测量肝脏T1ρ值。②比较健康人群与早期肝硬化患者T1ρ值的差异性。

1 资料与方法

1.1 一般资料将2015年6月至2016年4月，我院临床上诊断为早期肝硬化患者40例作为观察组，其中女18例，男22例；年龄47～77岁，平均（60.5± 7.7）岁。根据Child-Pugh肝功能改良分级（CPS）［9］，将40例分为：A级27例，B级13例。观察组仅6例同时行肝脏活检。另外，选择同期行健康检查的志愿者25例作为对照组，其中女9例，男16例；年龄39～70岁，平均（55.0±10.2）岁；身体情况良好，且无肝病病史。肝硬化观察组及对照组均无MRI检查禁忌证。本研究经伦理委员会批准。

1.2 图像采集与测量使用GE MR 750 3.0 T。患者头先进，仰卧位，体部相控阵列线圈采集信号。所有受检者均行常规MRI扫描，包括肝脏轴位T1WI TR/TE 400 ms/14 ms；轴位及冠状位压脂T2WI TR/TE 10 600 ms/90 ms及1 550 ms/70 ms；轴位DWI TR/TE 4 000 ms/70 ms。层厚5 mm，层距1 mm，FOV均为36 cm×36 cm。使用局部匀场减少主磁场的不均匀。

T1ρWI自旋锁频率500 Hz，自旋锁时间（time of spin lock，TSL）分别是10、20、40及80 ms，TR/TE 4 000 ms/minimum，NEX 2，全身SAR＜0.4 W/kg体质量。图像采集使用屏气技术，所有受检者都在检查前进行呼吸训练，确保屏气呼气处在同一幅度。

在一定的TSL下，T1ρ图像的信号强度符合以下公式：M（TSL）=M0·exp（TSL/T1ρ），M（TSL）为一定TSL后的信号强度，M0为初始磁化的强度。

所得图像均传至GE ADW 4.6图像处理工作站，将T1ρ图像导入T1ρ专用后处理软件中，对所有受检者的肝脏进行测量。ROI的选取应避开血管及胆管走行区，面积应＞0.8 cm2。对每一受检者肝脏T1ρ值的测量由2名高年资放射科主治医师操作，重复测量5个ROI，取平均值。

1.3 统计学方法使用SPSS 19.0统计软件进行数据分析，数据间比较采用t检验，设定α值为0.05。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

健康受检者和肝硬化患者（CPS A级和CPS B级）肝脏T1ρ值见图1。肝硬化观察组T1ρ值（56.0± 4.0）ms明显高于对照组T1ρ值（49.7±3.5）ms。观察组CPS A级和B级的T1ρ值分别与对照组比较，差异均有统计学意义（P=0.03，P=0.006）。对照组受检者年龄与肝脏T1ρ值无明显相关性（r=0.18，P=0.58）。

图1 健康受检者和肝硬化患者（CPS A和CPS B）肝脏T1ρ值柱状图

3 讨论

最近，在生物医学应用中正在研究新的MRI组织对比原理T1ρWI。T1ρ值代表旋转坐标系中的自旋晶格弛豫时间，可用于探测水分子与大分子物质之间的能量交换过程［10］。T1ρWI序列扫描时，预备脉冲由一组90°SL脉冲和-90°脉冲组成：第一个90°脉冲的作用是翻转宏观纵向磁化矢量到y轴；然后一个长的低能量脉冲被施加到y轴方向，将磁化矢量锁定在y轴上；-90°脉冲的作用是把T1ρ预备横向磁化矢量翻转到z轴方向。本研究中使用FSE序列读出T1ρ预备的宏观纵向磁化矢量。由于T1ρ对低频运动和静止过程中的大分子都很敏感，被用来研究大分子的组成和质子在组织内的交换［11-15］。肝脏纤维化是胶原、蛋白聚糖和其他大分子物质在细胞基质内聚集。因此，T1ρWI对肝纤维化的评估有很高的敏感性。此外，T1ρWI是一项真正的无创检查技术，无需静脉注射对比剂，对肝脏的评估有较好的可重复性。

肝纤维化和早期肝硬化，在常规MRI上肝实质通常表现为正常外观，或仅出现轻微无特异性不均质的信号改变。进展期肝硬化在常规MRI上主要表现为表面结节、肝裂增宽、胆囊窝扩大、右叶萎缩、左叶及尾状叶相对增大［16］。近来，大量的MRI技术已用于肝纤维化评估及肝硬化的诊断和分级。这些技术包括MRI双对比增强扫描成像、弹性成像、DWI、灌注成像和波谱成像［5，17-20］。郑兴菊等［21］研究表明，T1ρ平扫对比度优于T1WI增强扫描。MRI弹性成像通过评价机械波在肝脏组织中传播，从而提供肝脏组织内的信息［22］。MRI灌注成像是根据肝脏纤维化逐步消除正常肝实质内的血管和血窦，从而引起血流通过肝实质时减慢［23］。DWI认为是肝纤维化限制了肝实质水的弥散［24］。这些技术对测量和诊断早期肝纤维化敏感性及可重复性较差［25］。其他的成像方法，包括超声波和核成像技术在探测早期肝纤维上均有局限性。T1ρWI的优势是能测量物质生化成分，是测量肝脏纤维化自身而不是因纤维化引起的其他信号改变。

本研究将T1ρ作为一个影像指标以鉴定肝硬化，结果表明肝硬化组平均肝脏T1ρ值比健康受检者高17.9%，很可能反映了以前研究中肝脏基质内纤维成分的不同［8，26］。Deng等［27］在1.5 T MRI上行T1ρ肝脏成像，测得肝脏平均T1ρ值38.6～48.3 ms，平均（43.0±2.2）ms，空腹与餐后T1ρ值无区别。Rauscher等［28］研究显示，肝硬化患者的T1ρ值明显高于健康志愿者，且T1ρ值在50.1 ms时预测肝硬化具有极高的敏感性和特异性。Zhao等［26］对实验小鼠腹腔内连续注射四氯化碳以测量肝脏T1ρ值，发现T1ρ值随四氯化碳注射次数增加而增加，注射停止后，T1ρ值随时间延长而逐渐降低，表明T1ρ值能反映动物肝纤维化的严重程度，并随肝纤维化好转而降低。Allkemper等［29］研究发现，肝硬化CPS分级程度越高，T1ρ值越

高，与本研究相似。Yukihisa等［30］研究也曾证实，T1ρ值与血清胆红素、直接胆红素、吲哚菁绿及血清蛋白有关，与肝脏炎症坏死及纤维化程度无关，与本研究不同，可能与研究中肝纤维化分级标准不同及肝纤维化样本量过少有关。本研究尽管初步结果显示T1ρ值与受检者年龄无相关性，但也不能完全排除年龄因素。因此，未来研究也应关注年龄对T1ρ值测量的影响。

MRI T1ρ技术的难点是采集速度较慢、B0和B1磁场的不均匀性。运用T1ρWI评估早期肝硬化时，本研究中运用FSE作为读出序列，该序列可极大地去除磁场不均匀的影响。在肝脏有脂肪变性或铁负荷等复杂因素影响下，其可产生局部磁场的不均匀性，从而影响T1ρ值的测量。使用脂肪抑制技术和高能SL射频脉冲可减少这些不利因素。本研究中，放在腹部皮肤表面的呼吸门控的传感器气球也能引起B0磁场的不均匀性，造成靠近小球附近的肝实质图像质量的减低，在测量T1ρ值时应避开受影响图像区域。

在T1ρWI扫描时受检者屏气，这样在不同的TSL时肝脏内测量层面的位置相对恒定，由于对照组屏气幅度一致性较好，肝脏内测量层面恒定性更好。目前T1ρ图像扫描时间相对较长，令人满意的T1ρ图像需较好地屏气。因呼吸运动几乎都在头-尾方向上，笔者也曾认为冠状位和矢状位图像采集受呼吸运动影响较小，在冠状位和矢状位行T1ρWI，结果表明冠状位和矢状位图像也受呼吸运动的影响，另外，在冠状位图像上还增加了心脏运动的影响。在使用T1ρWI时，肝血管出现较高的信号强度，且因呼吸运动引起的轻微空间位置也有可能导致肝实质出现较高T1ρ值。

本研究仍有局限性：①肝硬化的诊断通常根据临床和实验室结果，仅很少部分需经组织学确认。因此，需进一步研究评价肝硬化患者的组织病理学与T1ρ值的相关性。②临床评估应包括T1ρ值与实验室检查数据及其他成像方式（如MRI灌注成像）的相关性，未来还有很多工作需进一步研究。

本研究更关注肝硬化早期阶段（CPS A、B级），这是因为肝硬化早期在常规MRI检查中敏感性较低，而T1ρWI主要优势是能评估肝脏纤维化的信号。CPS C级肝硬化患者的临床症状包括腹水和肝性脑病，因此诊断相对简单。此外，这类患者也常因虚弱无法行多个屏气的MRI检查。肝脏T1ρ测量一个重要的临床目的是评估和鉴定肝硬化的早期阶段，这是因为早期肝硬化时纤维化过程可逆，在临床具有很重要的治疗价值。

本研究表明，肝硬化与T1ρ值增加具有相关性。随着技术发展和T1ρ临床评估的加深，该技术有可能在早期肝硬化探测、肝纤维化等级的划分，以及疗效评估中起重要作用。

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Application research of magnetic resonance T1ρvalue measurement in the diagnosis of early liver cirrhosis

WANG Xue，LIU Songguo，HAN Guang，MENG Xiangfu.Department of Radiology，Linyi Hospital of Traditional Chinese Medicine，Linyi，276003，China.

Objective：To explore the utility of magnetic resonance T1ρ-weighted imaging（T1ρWI）in the diagnosis of early liver cirrhosis.Methods：40 cases of early cirrhosis patients（observation subjects）and 25 healthy physical examination volunteers（control subjects）were performed with conventional MRI，then T1ρWI was acquired from four breath-hold scans with different spin-lock times（10，20，40 and 80 ms）.The T1ρvalues of the observation subjects and healthy control subjects were measured and compared respectively.The T1ρvalues of CPS A and CPS B in the observation subjects were compared with healthy control subjects respectively.The correlation between T1ρvalue and the subjects age was analyzed in the healthy control subjects.Results：The T1ρ value of observation subjects（56.0 ms±4.0 ms）was significantly higher than the T1ρvalue of healthy control subjects（49.7 ms±3.5 ms）.The T1ρvalues of CPS A and CPS B in the observation subjects were significantly difference，compared with healthy control subjects respectively（P＜0.05）.There was no significant correlation between the age of healthy subjects and liver T1ρvalue in the control subjects（r=0.18，P=0.58）.Conclusion：T1ρvalue in quantitative diagnosis of early liver cirrhosis has high sensitivity and repeatability.

T1ρimaging；Spinlock；Liver cirrhosis；Magnetic resonanc imaging

2016-04-26）

10.3969/j.issn.1672-0512.2016.06.003

孟祥福，E-mail：376229494@qq.com。