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磁共振DWI、IVIM与大鼠肝纤维化病理分期相关性研究

裴彩侠  
【摘要】:目的:评价磁共振扩散加权成像(Diffusion Weighted Imaging,DWI)参数ADC和体素内不相干运动(Intravoxel Incoherent Motion,IVIM)参数D,f及D*与大鼠肝纤维化病理分期的相关性并探讨大鼠肝纤维化诊断和分期的最佳指标。材料和方法:于兰州大学实验动物中心处获取65只健康清洁雄性SD大鼠,从中随机选取55只作为实验组,其余10只作为健康对照组。采用大鼠肝纤维化模型经典培养方法,实验组55只大鼠在正常喂养的同时通过腹腔注射四氯化碳溶液逐步诱导形成不同级别的肝纤维化模型,对照组大鼠仅正常喂养。对照组和实验组大鼠先后行3.0T MR检查,检查序列包括常规定位扫描、轴位T1加权像(Axial T1-FSE)、轴位压脂T2加权像(Axial T2-FSE-FS)、轴位DWI单指数模型成像(b值为0和800s/mm~2)和轴位IVIM双指数模型成像(b值分别取0、50、100、150、200、400、600和800s/mm~2),扫描所得原始图像经后处理软件(SIEMENS WORKSTATION和MITK)处理后在合适层面(与肝组织病理检查取材部位尽量靠近)选取感兴趣区测量肝脏DWI及IVIM相关参数值,包括DWI参数表观扩散系数(Apparent Diffusion Coefficient,ADC)及IVIM成像相关参数纯水分子扩散系数(Pure Water Molecular Diffusion Coefficient,D)、灌注相关扩散系数(Perfusion-related Coefficient,D*)与灌注分数(Perfusion Fraction,f)。所有行磁共振扫描的大鼠均于扫描结束后处死取肝组织行病理学检查,采用Metavir肝纤维化病理评分系统将肝纤维化分为F0-F4五期,根据病理结果把55只大鼠(实验组大鼠死亡4只及图像质量不佳排除6只)分为五组。测量每组DWI、IVIM成像相关参数值,使用SPSS 22.0软件进行数据分析及行Spearman相关性分析,通过受试者工作特征曲线(ROC)评估DWI、IVIM成像各参数值诊断肝纤维化的效能及进行分期的能力。结果:1.病理分期结果病理结果为:F0期10只,F1期8只,F2期13只,F3期14只,F4期10只;对照组10只健康大鼠归为F0期。2.正常大鼠与肝纤维化大鼠DWI和IVIM各参数值对比分析结果显示正常大鼠与肝纤维化大鼠的ADC值均明显高于其D值(正常组ADC值和D值分别为(1.35±0.08)x10~(-3)mm~2/s和(0.99±0.08)x10~(-3)mm~2/s,P0.05)(纤维化组ADC值和D值分别为(1.25±0.10)x10~(-3)mm~2/s和(0.88±0.69)x10~(-3)mm~2/s,P0.05)。大鼠肝纤维化ADC值、D值、f值及D*值均较正常大鼠明显降低,差异具有显著性(P0.01)。Spearman相关性分析显示,ADC值、D值、f值和D*值均与肝纤维化水平呈负相关(r=-0.657,r=-0.668,r=-0.711,r=-0.851,P0.05),其中D*与肝纤维化程度相关性最大。3.DWI和IVIM各参数对各期肝纤维化的鉴别能力在DWI单指数模型中,随着肝纤维化水平增加,ADC值逐渐下降,其中F3期和F4期的ADC值具有明显差异(ADC值分别为(1.23±0.11)x10~(-3)mm~2/s和(1.16±0.05)x10~(-3)mm~2/s,P0.05),F0和F1期、F1和F2期、F2期和F3期的ADC值无显著差异(P0.05)。在IVIM双指数模型中,D值、f值、D*值随肝纤维化级别的递增逐渐下降,其中肝纤维化F0期与F1期的D*值有显著差异(D*值分别为(59.88±6.93)x10~(-3)mm~2/s和(49.37±5.19)x10~(-3)mm~2/s,P0.01),F1期和F2期大鼠的D*值和f值有明显差别((D*值分别为(49.37±5.19)x10~(-3)mm~2/s和(42.69±2.75)x10~(-3)mm~2/s,P0.01),f值分别为(0.24±0.03)和(0.21±0.02),P0.01)),F3期和F4期肝纤维化大鼠的D值有明显差异(D值分别为(0.88±0.05)x10~(-3)mm~2/s和(0.90±0.06)x10~(-3)mm~2/s,P0.05)。4.DWI和IVIM各参数对不同阶段肝纤维化的诊断准确性ROC曲线分析得出,D*值分别对肝纤维化F0期和F1-4期、F0-1和F2-4期及F0-2和F3-4期三组的鉴别诊断效能均优于ADC值和D、f值,ROC曲线下面积分别为0.982、0.980、0.930,各组的鉴别阈值分别为49.82x10~(-3)mm~2/s、44.70x10~(-3)mm~2/s和42.15x10~(-3)mm~2/s,敏感度分别为93%、95%和92%,特异度分别为100%、94%和83%,约登指数分别为0.930、0.892和0.755;ADC值对F0-3期和F4期肝纤维化的鉴别诊断上具有最高的诊断效能,ROC曲线下面积为0.911,诊断阈值为1.17x10~(-3)mm~2/s,敏感度为80%,特异度为93%,约登指数为0.730。结论:1.ADC和D*都可以一定程度上诊断和分期肝纤维化,其中D*优于ADC。2.DWI、IVIM各参数均与肝纤维化水平呈负相关,其中D*与肝纤维化水平相关性最高。3.D*能够鉴别肝纤维化F0期与F1期,D*和f能够鉴别肝纤维化F1与F2期,ADC和D能够鉴别F3期与F4期肝纤维化。ADC、D、f和D*都对肝纤维化的诊断和分期有一定价值,以D*效能最优。


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