研究背景我国是病毒性肝炎的高发地区,以乙型病毒性肝炎及丙型病毒性肝炎为主,尤其是慢性乙型肝炎的高发地区。以乙型病毒性肝炎为例,世界卫生组织报道,慢性乙肝病毒感染者在全球大约有2.57亿人,大约每年会有88.7万人死于慢性乙型病毒性肝炎,其中大约有30%的患者死于肝硬化,45%的患者死于原发性肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)。一项中国疾病预防控制中心的调查显示,在我国1～29岁人群中检测HBsAg流行率,1至4岁人群流行率为0.32%、5至14岁人群为0.94%,15至29岁人群为4.38%。据估计,我国一般人群HBsAg流行率为5%～6%,慢性乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)感染者约7000万例,其中慢性乙肝患者约2000～3000万例。病毒性肝炎患者大部分临床上呈慢性感染表现,可逐渐发展为肝硬化、重型肝炎(肝衰竭)或肝细胞癌,严重危害人民群众的健康。对于慢性肝病(chronic liver disease,CLD)或肝硬化(liver cirrhosis,LC)患者,无论是否存在肝细胞癌,肝功能评估都具有举足轻重的地位。各种急慢性肝脏疾病的治疗前提是充分评价肝脏功能,所以对于肝功能的评价始终贯穿于各类肝病的治疗过程,尤其对于CLD或LC患者的治疗方法选择、疗效评估及预后评估起着至关重要的作用。目前临床工作中应用的肝功能评价方法多种多样,主要包括Child-Pugh分级、吲哚氰绿法、D-山梨醇法、MELD(model for end-stage liver disease)评分、影像学方法如超声弹性成像等,但不同方法侧重点不同,应用条件不同,难以全面反映疾病的病理改变和转归过程。此外,目前的肝脏功能评价方法多侧重于对肝脏整体功能的评价,随着健康中国2030计划的推进,对精准医疗的要求日益提高,在临床实际工作中对区域性肝功能评价的要求也越来越高。目前的研究和临床工作疏于关注区域性肝功能的定量评价以及慢性肝病相关的肝功能异质性对不同感兴趣区区域性肝功能评价的影响。本研究尝试利用多模态磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)方法对慢性病毒性肝炎患者肝功能状态定量评价。研究目的探讨体素内不相干运动扩散加权成像(intravoxel incoherent motion diffusion weighted imaging,IVIM-DWI)与钆塞酸二钠(gadolinium-ethoxybenzyl-diethylenetriaminepentaacetic acid,Gd-EOB-DTPA)增强磁共振成像(MRI)评价慢性病毒性肝炎患者区域性肝功能的可行性以及临床应用价值。材料和方法慢性病毒性肝炎入组病例我们回顾性分析了从2015年1月到2016年12月间在山东大学附属济南市传染病医院收治的、同时进行了MRI检查的患者,最终82例慢性病毒性肝病患者(年龄24～77岁)纳入本研究,82名患者均行IVIM-DWI检查(其中男性51人,女性31人,平均年龄52.7±11.9岁),其中73人(其中男性46人,女性27人,平均年龄53.2±11.8岁)同时行肝特异性对比剂Gd-EOB-DTPA增强MRI检查。健康对照组20名(男性12人,女性8人,平均年龄37.1±13.4岁)因非慢性肝炎的其它良性疾病行上腹部MRI检查的,比如查体发现可疑囊肿或血管瘤等(直径≤3cm,个数≤3),需借助CE-MRI检查进一步明确诊断。实验室检查和肝脏功能临床评估所有患者在进行MRI检查前/后1周内在同一实验室进行血清学检查,并通过Child-Pugh评分系统(Child-Turcotte-Pugh,CTP)评估肝脏疾病的严重程度。MRI检查及相关参数所有患者与健康对照组MRI均在西门子3.0T MRI扫描仪上进行扫描。(1)半傅里叶单次激发快速自旋回波序列[half-Fourier acquisition single-shot turbo spin-echo(HASTE)],重复时间(repetition time,TR)/回波时间(echo time,TE):1400/86 ms,翻转角(flip angle,FA):10,矩阵(matrix):512×512,视野(field of view,FOV):400×400mm,层厚(slice thickness):5 mm,层间距(gap):20%,扫描层数(slices):24～30 层。(2)膈肌导航快速自旋回波T2WI TR/TE:4251/105ms,FOV:400×400mm,slice thickness:5mm,gap:20%,slices:30。(3)屏气同反相位TIWI采用快速扰相梯度回波序列或Dixon序列,TR/TE:4.0/2.5、1.2ms,FA:10,matrix:512 X 512,FOV:450 X 390 mm,slice thickness:3mm,slices:72。(4)自由呼吸IVIM-DWI 采用单次激发平面回波成像序列(single-shot spin-echo echo planar sequence,SE-EPI),TR/TE:6500/67ms,echo spacing:0.52ms,FOV:400×262mm,应用7个扩散梯度b-值(0,50,100,150,200,400 and 800s/mm2)。(5)增强 MRI(contrast enhancement MRI,CE-MRI)采用三维容积内插扰相梯度回波序列(3D-Vibe),TR/TE:4.1/2.1ms,FA:9,FOV:309X380,slice:3.0mm。该序列需要患者于扫描时配合屏气16～18s。Gd-EOB-DTPA(注射剂量:0.025 mmol/kg)+生理盐水20～30ml注射,注射流率1～1.5 ml/s,行常规3期动态增强扫描,并分别于注射对比剂后10min、20min扫描肝胆特异期。图像分析使用MITK扩散软件对IVIM-DWI数据进行后处理,用以获得灌注分数(perfusion fracture,f)、纯分子扩散系数(diffusion factor,D)和假扩散系数(pseudo-diffusion coefficient,D*)。随机选择6～15个不同层面的横断面图像,并避开邻近内脏和膈肌表面,以减少肠道气体及呼吸运动的影响。每个断层肝实质内选取4个不规则感兴趣区(region of interests,ROIs),距离肝脏边缘至少5mm,选择该层面整个肝段尽可能大的区域,并且避开可见血管断面、囊肿和血管瘤或者图像伪影。由一位15年工作经验和一位7年工作经验的影像科医师在b=50s/mm2的DWI图像上共同定位,每一个ROI区域的IVIM参数f、D和D*值为6～15个不同水平横断层测量值的平均值,而将以上4个肝段的f、D和D*的平均值作为全肝IVIM参数的平均值。Gd-EOB-DTPA增强MRI信号增强比(relative signal intensity enhancement,RE)值测量参照IVIM测量方法。统计分析所有统计分析均使用Windows系统下SPSS 21.0软件。以P值<0.05为具有统计学意义。使用Kolmogorov-Smirnov检验对连续数据进行正态分布检验。IVIM参数与RE值以平均值±标准差表示。应用单因素方差分析和LSD法评估不同肝段IVIM参数与RE值的差异。应用独立样本T检验比较肝炎组与对照组之间IVIM各参数与Gd-EOB-DTPA增强后RE值的差别。IVIM-DWI组分别测量不同肝段的f、D和D*;Gd-EOB-DTPA增强MRI组分别测量不同肝段的增强后延迟扫描的相对信号增强比(RE)。对不同肝段间IVIM-DWI各参数与RE值的异质性进行分析,然后再利用各定量参数的全肝平均值与受试者肝功能CTP分级进行对照研究,探讨影像学定量参数与慢性肝炎患者肝功能之间的关系。结果通过IVIM-DWI与Gd-EOB-DTPA增强MRI可以在慢性肝炎患者中获取稳定的多模态定量评价参数。1.IVIM-DWI与Gd-EOB-DTPA增强MRI对肝脏异质性的评价f、D、D*、RE值在不同肝段间的差异均有统计学意义(P<0.05),证实在不同肝段间IVIM参数具有异质性差异。对照组不同肝段间仅有f值差异具有统计学意义(P=0.017),各肝段间D、D*无明显统计学差异(P值分别为0.176,0.388)。Child-Turcotte-Pugh(CTP)分级中A级与CTP B、CTP C级比较,A级的f值较均较B、C级高(P值均<0.01)。CTP分级中A级与B+C级相比D值在左外叶、右后叶、全肝均有显著性差异(P<0.05)。A级与B、C级相比D*值在左外叶,左内叶、右后叶、全肝均有显著性差异(均P<0.05)。慢性肝炎组与对照组IVIM各参数与Gd-EOB-DTPA增强后RE值的差异均具有统计学意义。与慢性肝炎组相比,对照组IVIM参数中f和D*相对较高,D相对较低。2.IVIM-DWI定量参数与肝功能CTP分级的关系根据第一部分不同肝段的IVIM-DWI参数,计算肝脏平均f、D、D*。对比对照组与不同CTP分级间上述各定量指标的差异。IVIM-DWI肝炎组82例病人中,CTP A级组共40例,因CTP C级病例较少,将CTP B级与C级病例合并为CTP B+C组,共42例(CTP B 40例,CTP C 2例)。在病毒性肝炎患者中,f值(P<0.001)、和D值(P=0.038)与CTP分级独立相关,而D*值与CTP分级无明显相关性(P=0.451)。Pearson相关分析显示,IVIM参数中,肝左外叶f、D、D*与全肝f、D、D*值均与CTP评分具有相关性;肝右前叶与全肝f值与CTP评分具有中度相关性,左内叶与右后叶f值、左内叶D*值与CTP评分具有轻度相关性,左内叶D与右前叶、右后叶D及D*与CTP评分无明显相关性。同时f、D、D*与血清主要生化指标有一定的相关性。不同CTP分级下肝脏不同肝段与全肝f、D和D*值相关性有一定差异。全肝f值、D值和D*值在ROC曲线下的面积具有统计学意义,AUC分别为0.88(95%CI:0.81～0.96,P=0.000)、0.65(95%CI:0.52～0.77,P=0.024)和0.73(95%CI:0.62～0.84,P=0.000)。在对CTP A级患者与CTP B+C的患者预测中,平均f值>0.29的患者中,AUC为0.88(95%CI:0.81～0.96),灵敏度为86.8%,特异度为81.8%。3.Gd-EOB-DTPA增强后RE值与肝功能CTP分级的关系根据第一部分不同肝段的Gd-EOB-DTPA增强后RE值,计算肝脏平均RE10、RE20值。对比对照组与不同CTP分级间上述各定量指标的差异。将Gd-EOB-DTPA增强检查肝炎组73例病人根据CTP评分不同,分为CTP A级组(35例)及CTP B+C组(38例,CTP B 37例,CTP C 1例)。计算肝脏不同区域RE10、RE20与CTP评分的相关性。全肝RE10、RE20在ROC曲线下的面积分别为0.88、0.89,具有统计学意义。根据ROC曲线分析,在RE10为0.66时,鉴别CTP A级与CTP B+C级的敏感性为86.5%、特异性为83.3%;RE20为0.75时鉴别CTP A级与CTP B+C级的敏感性为86.5%、特异性为88.9%。Gd-EOB-DTPA增强后RE值与CTP评分及血清学主要生化指标有一定的相关性。结论肝脏IVIM-DWI与Gd-EOB-DTPA增强MRI可提供安全、有效、可重复性强的评估慢性病毒性肝炎患者肝功能受损情况的影像学定量与半定量检测方法,可对区域性肝功能损害的严重程度进行评估。