目的利用MRI肝脏/肌肉信号强度比值及肝脏T2值测定技术,探讨体外铁浓度及肝脏铁沉积的MRI定量诊断的准确性及临床应用价值。材料与方法1、含铁模型的MRI体外测试:选1.5升塑料瓶,内装1.45升蒸馏水作为含铁水模与动物肌肉标本放置一起,周边包裹以含蒸馏水约2.5L的密封水袋,制成含铁模型。对含铁模型每进行一次MRI扫描后,向塑料含铁水模内注入1ml含铁量为150mg/ml的右旋糖酐铁并充分摇匀,动物肌肉标本及密封水袋保持不变。高浓度含铁模型的制作:取1.5L塑料瓶,装1.3L蒸馏水后,第一次扫描前注入右旋糖酐铁20ml,之后每次扫描前注射右旋糖酐铁10ml,共注射200ml。采用GRE扫描序列测定含铁水模/肌肉的信号强度比值,采用8回波扫描及4回波扫描分别测定含铁水模T2值。2、肝脏铁超负荷动物模型MRI定量研究:成年雄性新西兰白兔20只作为实验组,体重2.0kg～2.9kg。同种白兔1只作为正常对照组。所有兔子称体重,用于计算每次注射右旋糖酐铁的剂量。实验组兔按15mg/kg剂量深部肌肉注射含铁量为150mg/ml的右旋糖酐铁,每周注射一次,左右两侧后腿轮流注射,共注射15周。注射右旋糖酐铁前,对所有兔子进行MRI检查,定量分析正常兔的肝脏/肌肉信号强度比及肝脏T2值。每次注射右旋糖酐铁一周后复查MRI检查并于第二天随机处死两只兔子取肝脏,测肝体积后取部分肝脏及脾脏等脏器进行铁沉积病理诊断及分期,剩余肝组织烘干测LIC。对照组兔第一次进行MRI检查后即处死,取肝组织进行病理检查及LIC测定。所有兔子处死前再次称体重,经耳缘静脉抽取2ml静脉血送检验科查血清铁。MRI检查序列:GRE扫描测肝脏/肌肉信号强度比,8回波及4回波扫描测肝脏T2值。3、肝铁超负荷MRI定量研究的临床应用:地中海贫血共149例,按基因检查分轻型地贫组23例,男10例,女13例,平均年龄28.3±12.9岁;中间型地贫组10例,男7例,女3例,平均年龄30.3±10.8岁;重型地贫组116例,男66例,女50例,平均年龄6.8±3.7岁。正常对照组20例,男10例,女10例,平均年龄27.1±13.8岁。重型地贫组按不同的治疗方法分为三组:规范输血并用ICL670去铁治疗23例(ICL670组),男13例,女10例,平均年龄8.7±3.4岁,治疗时间2年;规范输血并用去铁胺去铁治疗34例(去铁胺组),男20例,女14例,平均年龄8.2±3.7岁,治疗时间1～4年。仅输血治疗未经去铁治疗59例(未去铁组),男33例,女26例,平均年龄5.0±2.9岁。23例重型地贫应用ICL670治疗6个月后复查,29例重型地贫应用去铁胺治疗6个月后复查。MRI检查序列同动物实验部分。扫描设备:3.0T PHILIPS磁共振。扫描参数:(1)信号强度比值采用GRE序列横断面:TR 48ms,TE2.5ms,翻转角度60°,层厚10mm,层间距3mm,扫描层数4层,一次闭气完成扫描。(2)T2值测量:适用于轻度铁沉积的8回波横断位扫描:TR 2000ms,TE分别为8、16、24、32、40、48、56、64ms,层厚7mm,扫描1层,扫描时间约8分钟;适用于重度铁沉积4回波横断位扫描:TR 2000ms,TE分别为6、12、18、24ms,层厚7mm,扫描1层,扫描时间约7分钟。结果1、含铁模型的MRI体外测试:两位放射科医师对前15次扫描测得的含铁水模/肌肉信号强度比值及含铁水模R2(1/T2)值的差异均没有统计学意义。GRE扫描测得动物肌肉标本的信号强度的变异系数为6.08%;8回波和4回波扫描测得的动物肌肉标本T2值的变异系数分别为2.87%及3.90%。水袋中水的T2值始终为2047.00ms。含铁水模/肌肉信号强度比的自然对数与含铁水模铁浓度之间呈直线负相关(r=-0.999,P=0.000)。当含铁水模铁浓度小于等于1.74mg/ml时,即在T2值大于9.3ms时,8回波扫描测得的含铁水模R2值与含铁水模铁浓度显著直线正相关(r=0.996,P=0.000)。当含铁水模铁浓度小于等于2.64mg/ml时,即在T2值大于6.6ms时,4回波扫描测得的含铁水模R2值与含铁水模铁浓度显著直线正相关(r=0.991,P=0.000)。2、肝脏铁超负荷动物模型MRI定量研究:LIC与注射铁剂总量呈显著性直线正相关( r = 0.824,P=0.000)。肝脏含铁总量与注射铁剂总量呈显著性直线正相关( r = 0.943,P=0.000),建立直线回归方程?=37.376+0.505X(?:根据注射铁剂总量预测的肝脏含铁总量,X:注射铁剂总量)(F=153.993,P=0.000)。21只兔子在注射铁剂前MRI测量的肝脏/肌肉信号强度比值的平均值1.43±0.13,T2值(8回波扫描测得)的平均值为55.35±6.23。GRE序列所测定的肝脏/肌肉的信号强度比值的自然对数与LIC呈显著性直线负相关(r=-0.917,P=0.000)。建立直线回归方程为:?=5.640-5.044X (?:MRI预测的LIC,X: GRE序列所测的肝脏/肌肉信号强度比值的自然对数)(F=100.895,P=0.000)。8回波扫描测得肝脏R2值与LIC呈显著性直线正相关(r=0.789,P=0.000)。建立直线方程为:?=-2.93+199.64X(?:MRI预测的LIC,X:8回波扫描所测得的T2值的倒数)(F=31.403,P=0.000)。4回波扫描所测得肝脏R2值与LIC呈显著性直线正相关(r=0.958,P=0.000)。建立直线方程为: ?=-2.76+174.39X(?:MRI预测的LIC,X:4回波扫描所测得的T2值的倒数)(F=213.154,P=0.000)。病理诊断及分级:正常兔子属于0级,LIC在1.2～5.3mg/g之间的8只兔子属于Ⅰ级,而LIC在6.9～22.2mg/g的12只兔子属于Ⅲ级,实验中未发现Ⅱ级肝脏铁沉积。3、肝铁超负荷MRI定量研究的临床应用:(1)经随机设计t检验,20例正常成人与20只正常兔的之间肝脏/肌肉信号强度比值差异没有统计学意义(t=-1.416, P=0.165);肝脏T2值差异没有统计学意义(t=1.221, P=0.232)。(2)按照直线回归方程(公式9)可以计算临床诊断标准中LIC对应的4回波扫描肝脏T2值:T2值降到30ms,证明有LIC超过正常,综合铁螯合剂的毒性考虑是否去铁;T2值降低到17.5～30ms,证明LIC明显增高,需要去铁治疗;T2值降低到10～17.5ms,证明肝铁沉积严重;T2值降低到10ms以下,为极其严重的肝脏铁沉积,存在潜在的心肌毒性。(3)所有轻型地中海贫血患者和正常组的LIC均在正常值范围之内。10例中间型地中海贫血患者中:1例LIC大于15mg/g;6例LIC兼于7.0～15.0mg/g之间;1例患者LIC兼于3.2～7.0mg/g之间;2例患者LIC小于1.6mg/g。116例重型地中海贫血患者中:14例LIC大于15mg/g;91例LIC兼于7.0～15.0mg/g之间;2例年龄小于1岁的患者LIC小于1.6mg/g;其余9例患者LIC兼于3.2～7.0mg/g之间。(4)经随机设计t检验:轻型地贫组的LIC高于正常组;轻型地贫组的LIC低于中间型地贫组;中间型地贫组的LIC与重型地贫组相同。(5)经随机设计t检验:正常组的肝铁总量低于轻型地贫组;轻型地贫组的肝铁总量低于中间型地贫组;轻型地贫组的肝铁总量低于重型地贫组;中间型地贫组的肝铁总量高于重型地贫组。(6)肝脏含铁总量与年龄、输血总量之间建立二元回归方程?=269.84+429.65X1+3.29X2(公式11:?:肝脏含铁总量;X1:年龄;X2:输血总量)(7)规范输血的重型地贫中,未去铁治疗组、去铁胺组、ICL670组的LIC及肝铁总量经方差分析,差异均有统计学意义。两两比较:未去铁组LIC及肝铁总量高于去铁胺组、ICL670组;去铁胺组LIC及肝铁总量与ICL670组LIC相同。(9)去铁胺组去铁治疗半年,平均排泄铁量3013.2±1684.5mg;ICL670组去铁治疗半年,平均排泄铁量3179.5±1867.2mg。经随机设计t检验,两组半年内排泄铁量之间,差异没有统计学意义(t=-0.329,P=0.743),两种药物排泄铁的量相同。(10)应用ICL670治疗的23例患者,治疗前及治疗半年后LIC经配对t检验,差异有统计学意义(t=3.314,P=0.003),治疗后LIC减低;治疗前及治疗半年后肝脏含铁总量经配对t检验,差异没有统计学意义(t=1.679,P=0.109),治疗前后肝脏含铁总量没有差别。(11)应用去铁胺治疗的29例患者,治疗前及治疗半年后LIC经配对t检验,差异有统计学意义(t=-3.359,P=0.002),治疗后LIC增加;治疗前及治疗半年后肝脏含铁总量经配对t检验,差异没有统计学意义(t=-0.934,P=0.358),治疗前后肝脏含铁总量相同。结论1、MRI测量组织信号强度比及T2值可重复性好,准确率高,稳定性好。2、通过动物实验,证实MRI测得的肝脏/肌肉信号强度比值的自然对数、肝脏R2值与LIC有显著的直线相关,4回波扫描测得肝脏R2值与LIC的相关性最强。3、通过动物试验建立的直线回归方程,适用于人体,可以根据MRI测得肝脏/肌肉信号强度比值的自然对数、肝脏R2值计算不同类型地中海贫血的LIC。4、轻型地贫肝铁浓度在正常值范围不需要去铁治疗,但是高于正常组;中间型地贫和重型地贫肝铁浓度增高,达到一定年龄需要去铁治疗。MRI定量分析可以为地贫去铁治疗时机的选择提供详细依据。5、未去铁组的LIC及肝铁总量均高于去铁胺组及ICL670组,去铁胺组与ICL670组的LIC及肝铁总量相同。半年内,两种去铁药物增加排泄铁量相同。