磁共振在大鼠肝纖維化模型中的應(yīng)用價值

1、JOURNAL OF CT AND MRI,MAY 2016, Vol 14, No 5 Total No 79App ic tioofRI with T1 Re axat onTimin theotati grame n Liverib osisin Rats*肝纖維化嚴(yán)重威脅人類健康，早期治療可阻遏或延緩其向肝硬化及肝癌的惡性發(fā)展1，所以，肝纖維化的早期 對臨床有著非常重要的意義。但傳統(tǒng)的影像學(xué)對肝纖維化的 缺乏準(zhǔn)確性2。T1 relaxation time in the rotating frame(T1or T1rho)是近年出現(xiàn)的一種最新磁共振成像技術(shù)，但其在肝纖維中的研究 較少3。

2、本研究通過分析不同病理程度的大鼠肝纖維化模型磁共振T1結(jié)果，探討T1在肝纖維化中的應(yīng)用價值。1材料與1.1 實(shí)驗(yàn)動物雄性SD大鼠65只，體質(zhì)量(20020)g，由南方醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動物中心提供，動物證編號：SCXK(粵)2011-0015。在SPF級環(huán)境下分籠飼養(yǎng)，動物飼養(yǎng)條件為室溫18-20，濕度60-70%，明暗各12小時。實(shí)驗(yàn)期間所有實(shí)驗(yàn)動物均采標(biāo)準(zhǔn)大鼠飼料喂養(yǎng)、用飲用蒸餾水；并定期 遵守動物實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)1.2 造模大鼠情況。所有研究條例。在動物實(shí)驗(yàn)期間嚴(yán)格大鼠隨機(jī)(數(shù)字表法)分成模型組50只，正常對4：適應(yīng)性喂養(yǎng)一照組15只。采用經(jīng)典肝纖維化，模型組于大鼠后腿外側(cè)(左右交替)皮下注射50%

3、的四氯化碳橄欖油溶液0.3ml/100g，每周2次，整個實(shí)驗(yàn)過程中每周稱體重2次(注射前)以調(diào)節(jié)藥量。適應(yīng)性喂養(yǎng)一，對照組15只大鼠在麻醉后行MRI及病理等檢查。同時模型組開始注射制模，于制模后第14天、21天、28天、35天、42天、49天、56天、63天、70天從模型組隨機(jī)取出5只大鼠(造模過程中模型組共1.3 MR檢查5只大鼠)麻醉后行MRI及病理等檢查。應(yīng)用Philips 公司生產(chǎn)的Archieve 3.0T TX超導(dǎo)性磁共振掃描儀，以動物線圈為接收線圈。大鼠在3%戊巴比妥鈉2ml/kg腹腔注射麻醉后，頭先進(jìn)、俯臥位，并在大鼠腹部墊海綿以限85HU Gen-wen, QUAN Xian

4、-yue, Queenie Chan, et al., Department of MedicalImage Center, Shenzhen Baoan Maternal and Child Health Hospital, Shenzhen 518133, Guangdong Province,Abstract Objective To explore the value of T1 relaxation times in the rotating frame (T1 or T1rho) for liver fibrosis. Methods Liver fibrosis mrats (N

5、=50) were produced by carbon tetrachloride (CCl4) injection. Five rats died during the experiment. Surviving mrats (N=45) and controls (N=15) were subjected to 3.0-T MRI and T1 values were determined. Liver fibrosis stage (F0F4) was defined based on METAVIR scoring. Results T1 values associated posi

6、tively (r=0.863,P0.05) with severity of fibrosis stage.T1 may be a new kind of noninvasive technique to show the changes of liver in pathology and histology during the progression of fibrosis. Key words T1 Relaxation Time in the Rotating Frame(T1 or T1rho); MRI; Liver Fibrosis論 著磁共振T1在大鼠肝纖維化模型中的應(yīng)用價值

7、*1.市寶安區(qū)婦幼院影像中心(518133)2.南方醫(yī)科大學(xué)珠江醫(yī)院影像中心(廣州 510282)3.飛利浦醫(yī)療事業(yè)部()4.南方醫(yī)科大學(xué)珠江醫(yī)院病理科(廣州 510282)胡根文12 Queenie Chan3 李4 林 婷2 史 達(dá)2【摘要】 的 研究磁共振T1在肝纖維化進(jìn)程中的變化特征，探討T1在肝纖維化大鼠模型中的應(yīng)用價 。 SD大鼠65只(對照組15只，模型組50只)，模型組采用四氯化碳誘導(dǎo)不同時間以獲取不同程度的肝纖維化。使用3.0T磁共振應(yīng)用5個自旋鎖定時間獲得T1值。掃描后行肝臟病理學(xué)檢查，將影像結(jié)果與病理結(jié)果行對 分析。結(jié)果 5只大鼠在造模過程中，60只大鼠納入分析，肝纖維化

8、各期的T1值在5組間整體比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.05)。單因素方差分析，T1 值在F1期和F2期之間沒有差異，在其余各期之間均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。相關(guān)性分析結(jié)果為T1值與肝纖維化程度呈正相關(guān)(r= .863, P .05)。結(jié)論 磁共振T1可以作為一種無創(chuàng)、敏感的新技術(shù)用于探測肝肝纖維進(jìn)程中病理及生理改變，有助于早期檢測和定量 肝纖維化?！尽縏1rho(T1 維化【號】R445.2【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【基金項(xiàng)目】廣(2015A030313269)D O I : 10.3969/j.issn.1672- 5131.2016.05.027通訊作者：CT和MRI雜志2016年5月 第14卷 第5期 總第7

9、9期制。采用三維定位法定位，化；S4期，早期肝硬化。模型組S0及S1期肝纖維輕度肝纖維化的早期對臨床掃描范圍覆蓋整個肝臟。常規(guī)序列使用快速自旋回波序列。常 規(guī) 序 列 參 數(shù) ： (A)軸位T1WI(TSE)TR/ TE=400/10ms；FOV=6060 mm；matrix=12093； slice thickness=3mm； (B)軸位T2WI(TSE)TR/ TE=1080/120ms；FOV=6060 mm；matrix=12088；slice thickness=3mm。T1采用TFE序列，掃描參數(shù)：TR 4.9 ms，TE 2.4 ms，F(xiàn)OV 60mm60mm，翻轉(zhuǎn)角40，矩陣

10、100100，層厚2mm，自旋鎖定頻率500 Hz，自旋鎖定時間分別為0、10、20、40、60 ms，每一自有著非常重要的意義。目前在臨床工作中，肝纖維化的肝穿刺病理學(xué)活檢、血清學(xué)檢查及影像學(xué)檢查三類。肝穿刺組，S2及S3期中度組，S4(肝硬化)重度組。1 . 6 統(tǒng) 計(jì) 采用 SPSS20.0，以P0.05表示病理學(xué)活檢是肝纖維化的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。計(jì)量數(shù)據(jù)用(s)表示，以肝病理結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)，肝纖維不同分組之間采用單因素方差分析法分析(one-way ANOVA)，各參數(shù)結(jié)果與分組之間采用Spearman相關(guān)檢驗(yàn)法分析?！敖饦?biāo)準(zhǔn)”，但這“金標(biāo)準(zhǔn)”是-一個有創(chuàng)性的檢查，且一些不足，不便于重復(fù)

11、檢查、動態(tài)觀察6；血清學(xué)檢查因?yàn)椴粔蛎舾谢蛞蛱禺愋缘?，被認(rèn)為仍有較大局限性7；傳統(tǒng)的影像學(xué)對肝纖維化的 也缺乏準(zhǔn)確性2。臨床醫(yī)生一直努力尋求準(zhǔn)確、無2結(jié)果創(chuàng)、敏感的。磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像的ADC 值常被用于肝纖維化的研究及應(yīng)2.1結(jié)果對照組15只用8-10。大鼠全部完成實(shí)驗(yàn)；模型組45只傳統(tǒng)的ADC值不僅受旋鎖定時間5幀圖像，像素大鼠完成實(shí)驗(yàn)(造模過程中5到組織內(nèi)水分子的擴(kuò)散的影響，0.54mm0.54mm。1.4 圖像后處理只)。經(jīng)病理模型組出現(xiàn)不同也受微循環(huán)毛細(xì)灌注等其他因素的影響11。同時肝內(nèi)脂肪和鐵質(zhì)含量的改變，也影響著ADC值的改變。導(dǎo)致其對肝纖維化T1成像程度肝纖維化，分組結(jié)果為：正

12、常組15只，輕度組11只，重度組22只，重度組12只，見圖1-4。2 . 2 肝纖維與T 1 值分析將各組的肝臟T1值進(jìn)行單因素方差分析，T1值在四組間兩兩比較均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P0.05)， 見表1。相關(guān)性分析結(jié)果為T1 值與肝纖維化程度呈正相關(guān)(r= 0.841，P0.05)，見表1，見圖5-8。原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入工作站中的后處理，得到T1參數(shù)圖，將參數(shù)圖導(dǎo)入Image J(NIH, Bethesda,爭議12。的準(zhǔn)確性MD, USA)，結(jié)合T1WI、T2WIT1成像為無創(chuàng)性肝纖掃描圖像，在圖像信噪比最高的層面肝實(shí)質(zhì)內(nèi)放置5個圓形ROI 測值，取其平均值。ROI大小約3-4mm2，避開肝臟邊緣及膽

13、管、血管。1 . 5 肝臟組織病理學(xué)檢 維化提供了新思路。T1弛豫主要反映水分子與周圍大分子之間相互作用引起的弛豫13。其原理為位于縱軸方向的磁化矢量翻轉(zhuǎn)到橫斷面上，然后施加兩次相位不同的自旋鎖定(Spin Lock)脈沖在這個橫向磁化矢量的方向。此時，磁化矢量的自旋被“鎖定”了，這時的橫向弛豫，類似于在查檢查結(jié)束后使用過量麻醉法處死大鼠，取肝組織并固定、包埋、切片，行HE及 Massons三色染色。由兩位病理醫(yī)生在不知3討論-表1T1在肝纖維化各組的均數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差(s)道磁共振結(jié)果的情況使用顯n(60)T1（ms）(Leica DM2000)評估分期并拍照。肝纖維化的分期按照METAVIR5分級

14、標(biāo)準(zhǔn)：S0期，無纖維化；S1期，匯管區(qū)及其周圍纖分組 正常組輕度組中度組重度組F1511221241.0513.38148.4443.90552.7985.66959.4464.90136.72維化和局限纖維化；S2期，纖維間隔形成，但小葉結(jié)構(gòu)大部仍保留；S3期，大量纖維間隔，分隔并破壞肝小葉，但尚無肝硬 P value0.05注：經(jīng)LSD方差分析，組間兩兩比較均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P0.05)。86JOURNAL OF CT AND MRI,MAY 2016, Vol 14, No 5 Total No 79主磁場B0中的T1弛豫，在自旋鎖定期間，自旋被鎖定的磁化矢量將按照T1時間常量在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系

15、中進(jìn)行自旋晶格弛豫14。采用兩次相位不同的自旋鎖定脈沖的目的是為了重聚由于射頻場不均勻造成的影響。組織中水分子經(jīng)常與大分子結(jié)合在一起，兩者之間經(jīng)常發(fā)生能量或質(zhì)子交換等相互作用。因?yàn)檫@種交換作用的存過大鼠模型來研究人類肝纖維化過程的影像改變，但目前任何一種實(shí)驗(yàn)動物模型與人類的病理變6,.肝纖維化研究進(jìn)展J.肝臟,2012(09):617-620.7 Tsukamoto T, Yamamoto T, Ikebe T, et al. Serum markers of liver fibrosis and histologic severity of fibrosis in resected live

16、rJ. Hepatogastroenterology,2004,51(57):777-780.化過程都仍差異，不能全面準(zhǔn)確地反映人類肝纖維化病理變化的本質(zhì)。2，對肝纖維化的評估限于評級，缺乏定量分析。3，未能揭示肝纖維化引起T1值升高8Annet L, Peeters F, Abarca-ones J,et al. Assessment of diffusion-weighted MR imaging in liver fibrosisJ. Journal of Magnetic Resonance Imaging,2007,25(1):122-128.的研究。，需要在以后進(jìn)一步深入在會T1弛

17、豫，所以該弛豫結(jié)論：我們的研究結(jié)果表明：T1值與肝纖維化程度高度相關(guān)。磁共振T1可以作為一種無創(chuàng)、敏感的新技術(shù)用于探測肝肝纖維進(jìn)程中病理及生理改變，可以反映水與結(jié)合水之間的9,.MR擴(kuò)散加權(quán)成的初探J. 中相互作用。因其視角獨(dú)特，被嘗像對肝纖維化試用于探查病變早期的多種國CT和MRI雜志,2008(06):35-38.病理機(jī)制。如Alzheimers 綜合征15，關(guān)節(jié)軟骨16，椎間盤17 等。目前T1在肝纖維中的研究10 ,.磁共振擴(kuò)散成有助于肝纖維化的早期。像肝脾ADC比值評價肝纖維化程度的研究J. CT和MRI雜志,2012(03):46-49.11 Luciani A, Vignaud

18、A, Cavet M, et al. Liver cirrhosis: intravoxel incoherent motion MR imaging-pilot studyJ. Radiology,2008,249(3):891-899.12 Blow R, Mensel B, Meffert P, et al. Diffusion-weighted magnetic resonance imaging for staging liver fibrosis is less reliable in the presence of fat and ironJ. European Radiolog

19、y,2013,23(5):1281-1287.13 Duvvuri U, Poptani H, Feldman M,參考文獻(xiàn)較少，有文獻(xiàn)3,18,19T1能早期探測肝纖維化病理改變。也有1 Marcellin P, Gane E, Buti M, et al. Regression of cirrhosis during treatment with tenofovir disoproxil fumarate for chronic hepatitis B: a 5-year open-label follow-up studyJ. Lancet,2013,381(9865):468-475.

20、2 Wang Y X, Yuan J. Evaluation of liver fibrosis with T1rho MR文獻(xiàn)20T1在慢性肝纖維中價值有限。我們研究表明T1值隨著肝纖維化程度增加而增加，并有很一致性，并且在組間兩兩比較也有較分辨能力。在肝纖維病理進(jìn)程中，各種損肝因子引起肝細(xì)胞損傷、壞死、凋亡及炎癥反應(yīng)，激活分泌多種細(xì)胞因子、脂質(zhì)過氧化物等化學(xué)遞質(zhì)，共同作用于肝星狀imagingJ. Qumaging MedSurg,2014,4(3):152-155.3 Zhao F, Yu J, Wang Y J, et al. MR T1 as an imaging biomarker

21、 for monitoring liver injury progression and regression: an experimental study in rats with carbon tetrachloride intoxicationJ. European radiology,2012,22(8):1709-1716.4 Constandinou C, Henderson N, et al. Qutative T1rho magnetic細(xì)胞， 大量的細(xì)胞外基質(zhì)resonance imaging of RIF-1 tumors in vivo: detection of ear

22、ly response to cyclophosphamide therapyJ. Cancer Res,2001,61(21):7747-7753.14 Santyr G E, Henkelman R M, Bronskill M J. Spin locking for magnetic resonance imaging with application to human breastJ. Magn Reson Med,1989,12(1):25-37.15 Haris M, Mcardle E, Fenty M, et al. Early marker for Alzheimers di

23、sease: hippocampus T1rho (T(1rho) estimationJ.J Magn ResonImaging,2009,29(5):1008-1012.(ECM)，ECM中最重要的結(jié)分有膠原蛋白、蛋白多糖類等。目前在關(guān)節(jié)軟骨及椎間盤方面，共識為T1rho的變化與蛋白多糖-粘多糖含量密切相關(guān)21。是否因?yàn)楦卫w維化是ECM蛋白Iredale J P. Ming liver fibrosis多糖從而引起T1值升高，需要以后中進(jìn)一步深入研究。盡管目前對于肝纖維化引起T1值升高的機(jī)理尚未完全明確，但T1rho仍可能是非常有潛力的監(jiān)測和評估in rodentsJ. Methods M

24、ol Med,2005,117:237-250.5Bedossa P, Poynard T. An algorithm for the grading of activity in chronic hepatitis C. The METAVIR Cooperative Study GroupJ. Hepatology,1996,24(2):289-293.肝纖維化的。研究的不足之處：1，我們通87CT和MRI雜志2016年5月 第14卷 第5期 總第79期16 Schooler J, Kumar D, Nardo L, et al. Longitudinal evaluation of T1

25、rho and T2 spatial distribution in osteoarthritic and healthy medial knee cartilageJ. Osteoarthritis Cartilage,2014,22(1):51-62.17 Vadala G, Russo F, Battisti S, et al. Early Intervertebral Disc Degeneration Changes in Asymptomatic Weightlifters Assessed by T1rho MRIJ. Spine (Phila Pa 1976),2014.18

26、Zhao F, Deng M, Yuan J, et al.Experimental evaluation of accelerated T1rho relaxation qufication in human liver usingof human disc degeneration and proteoglycan content using T1rho- weighted magnetic resonance imagingJ. Spine(Phila Pa 1976),2006,31(11):1253-1257.limited spin-lock timesJ. Korean J Ra

27、diol,2012,13(6):736-742.19 Wang Y X, Yuan J. Evaluation of liver fibrosis with T1rho MRimagingJ. Qumaging MedSurg,2014,4(3):152-155.20 Takayama Y, Nishie A, Asayama Y, et al. T rho Relaxation of the liver: A potential biomarker of liver functionJ. J Magn Reson Imaging,2014.21 Johannessen W, Auerbach

28、 J D, Wheaton A J, et al. Assessment（本文圖片見封二）(本文編輯:)【收稿日期】2016-03-30breast cancerJ. Breast Cancer, 2014. 13TD O, A L, JH C, et al. Opticalimaging correlates with magnetic resonance imaging breast density and reveals composition changes during neoadjuvant chemotherapyJ. BREAST CANCER RESEARCH, 2013, 15(1):61-62.（上接第 77 頁）8,金朝林,等.乳的磁共振強(qiáng)化方式與新輔助化療后退縮模式間的相關(guān)性及其臨床意義J. 腫瘤臨床,2014,(22):1446-1449.5M A, V G, B K, et al. Changes in ALDEHYDE DEH