动态对比增强磁共振成像在肝硬化诊断中的应用和进展与无创肝纤维化肝硬化早期检测诊断方法

肝硬化(liver cirrhosis)是临床常见的消化系统 疾病，常在病毒性肝炎、药物性肝炎或酒精等因素长 期或反复作用下形成的弥漫性肝损害，由肝纤维化 逐渐发展而来^[1]。肝硬化的主要表现是肝功能损 害和门脉高压症，常伴多系统损伤^[2]。肝硬化对患 者家庭及社会造成很大负担，因此，早期诊断早期治 疗有助于减轻患者身心及经济负担。迄今为止，临 床对肝硬化的诊断主要依据病史、实验室检查、体格 检查及各种影像学检查来进行综合判断^[3]，对其严 重程度的评估主要依靠体格检查及生化指标或肝穿 刺活检。但体格检查及生化指标的检测结果往往存 在一定的偏差，而作为检测金标准，肝穿刺活检属 侵入性的有创检查，且存在一定的风险，如出血、感 染等，同时令病患感受到不适^[4]。因此，如何有效 且无创地检测肝硬化疾病仍然是目前的一大焦点。 随着影像技术的飞速发展，动态对比増强磁共振成 像(dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging, DCE-MRI)技术作为一种功能磁共振成像 方法，不仅可提供病变形态学信息，也可反映内部微 循环改变情况，为临床医师提供更多的诊断信息^[5]。 这是MRI发展中的一次重大飞跃。

1 DCE-MRI的原理

DCE-MRI是将小分子顺磁性对比剂(如Gd- DTPA等钆对比剂）经静脉团注后，采集病灶部位的 MRI信号，继而根据MRI造影剂的药代动力学模型

获取相应的定量参数来描述对比剂在感兴趣区域内 分布，根据计算获取相应的定量参数来描述对比剂 在病灶内的代谢参数，从而利用该参数达到定量分 析疾病的目的。T1WI DCE-MRI对血管外细胞外间 隙（extra-vascular extra-cellular space, EES)内对比 剂敏感，在反映微血管渗透性、EES的大小情况上 有自身独特的优势^[6]。目前国内外研究最热的是 利用DCE-MRI来反映肿瘤血管的生成情况，区别 肿瘤的良恶性以及放化疗的疗效评估^[7]。

DCE-MRI主要表现为当对比剂进入血管内引 起乃时间缩短的效应，所以现阶段常选择乃加权 梯度回波、饱和恢复/反转恢复快速成像序列来尽 可能削弱T2和T/信号的干扰^[8]。同时还要综合 考虑磁场不均匀引起的信号干扰、时间分辨力以及 乃敏感性等成像因素。时间分辨率越高，组织强化 的特异度也就随之越高，但空间分辨率会受一定的 影响。

2 DCE-MRI的图像分析

有多种手段可以对DCE-MRI的信号改变进行 定性、半定量甚至定量分析。定性分析操作简单，仅 需信号强度-时间曲线，并且对扫描参数及设备要 求不高，但其提供的信息有限且不能量化，存在很大 的主观性。此外，部分良恶性病变的信号强度一时 间曲线有重合，没有特异性，不能很好鉴别。有多种 指标可对组织进行半定量分析，如起始强化时间、对 比剂浓度下积分面积、强化曲线的平均和初始上升 梯度、最大信号强度等。有研究认为定性分析在肿 瘤化疗疗效评估方面意义不大^[9]。

1.1  DCE-MRI的半定量分析DCE-MRI不仅能 显示病变形态，还可提供病变増强特征的半定量参 数，其主要通过描述感兴趣区内组织信号强度一时 间曲线的形状和结构来获得。典型的半定量参数有： 初始曲线下面积(initial area under the gadolinium concentration-time cunre,iAUC)、达峰时间(time to peak, TTP)、最大上升斜率(maximum slope of increase, MSI);最大下降斜率(maximum slope of

 decrease, MSD)等^[1°]。iAUC表达的是在一定时间

内増强的量；TTP是指注入对比剂后病灶达最大信 号强度的时间，一般来说达峰时间越短则说明恶性 程度越高；MSI是反映微循环血流量的直接指标。 其中MSI受患者自身因素影响较少，能比较真实地 反映病灶内对比剂浓度的变化，因此在研究中大都 侧重于MSI的研究。Barnes等^[11]认为，半定量参 数可能与组织学特性存在一定的联系。半定量参 数的优势在于易测量且可提供对比度良好的伪彩 图，常应用于评估肿瘤治疗反应。然而不足的是， 半定量分析获得的启发性参数易受到采集系统、注 射速率或不同序列参数等外部因素的影响，不能准 确反映组织中对比剂的浓度；另肝脏接受双重血液 供应，所需计算的参数较多，半定量分析所得数据 误差较大^[12]。

1.2  DCE-MRI的定量分析是利用药物代谢动力 学模型(如Tofts模型、Brix模型及Larsson模型等)， 将不同特征的病灶区域的造影剂时间一信号曲线关 系转换为时间一浓度曲线关系，进一步通过计算得 到病灶区域的定量参数。不同模型得出的血流动力 学参数存在偏倚，但定量的血流动力学参数使不同 模型间相同病灶得出的数据有可比性^[6]。目前以 Tofts双室腔输入模型最经典、最常用。主要定量参 数包括：对比剂容积转运常数(volume transfer con­stant of the contrast agent, K^trans), 是指单位时间内单 位体积对比剂从血液渗入EES的量，即对比剂摄取 量，其大小受血管渗透性、组织血流量及血管内皮细 胞表面积影响，主要反映血管渗透性和灌注情况; 回流速率常数（reverse reflux rate constant, Kep),表 示单位时间内经EES入血管的对比剂的量，即对比 剂的廓清；血管外细胞外间隙的容积分数(volume fraction of EES, Ve)，可间接反映组织的血管密度； 血浆容积分数(Vp)，反映单位体积组织内血浆的容 积大小。K^frms和Kep反映了新生血管形成的程度。 另外，有学者^[13]研究表明Vp和Ve的关系必须要 满足Vp + Ve S 1。Kep、Ve三者之间的关系 为Kep = K—TVeW]，Kep通常为值的2〜5倍。 Kerwin和他的团队研究^[15]表明，K^和Vp之间 的联系与微血管的密度和巨噬细胞的含量有关。在 肿瘤实体部分表现为DCE-MRI各项定量参数如 K^^Kep.Ve的值较高。研究认为，若K^frms值减小， 即表明肿瘤治疗有效^[16-17]。测量主要供血血管腔 内的信号强度-时间曲线，得到动脉输入函数(arte­

rial input function, AIF), 与药代动力学模型结合，可

减小对比剂量、流速及扫描条件等外在因素对参数 的干扰，提高定量分析的可重复性。然而，定量参数 的获得不仅要选择恰当的药代动力学模型，还要测 量AIF,因此实际操作相对复杂。Reference Model 模型用于低分辨率及低信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)图像，使用起来更容易，不需要AIF，但缺点 是模型较新，目前尚没有应用于肝脏，需要更多研究 来验证。

乃灌注是利用对比剂通过组织的时间一信号 曲线，计算其相对血液灌注情况，获得灌注图像和某 些灌注参数^[18]。如肝脏总灌注(full perfusion, FP)、 肝动脉灌注指数(hepatic arterial perfusion index, HPI)、血容量(blood volume, BV)、血流量(blood flow, BF )、对比剂的平均通过时间(mean transit time, MTT)。其中BF = BV/MTT，主要反映的是肝 脏的血流分布情况，这些数据可以用来绘制肝脏血 流动力学伪彩图^[19](图1)。因此，定量参数可反映 血管通透性的改变及组织灌注情况，也适用于微血 管形成、分布及血流灌注的深入研究，是目前国内外 研究的热点。

3肝脏DCE-MRI常用技术参数

目前，肝脏DCE-MRI尚没有统一的扫描规范， 研究多采用1.5 T或3.0 T超导型磁共振仪。有研 究认为，进食会使门脉血流増加，因此扫描前应空 腹4〜6 h。对比剂的选用也依据病人的体质及经 济条件而定，常用的有Gd-DTPA (为传统对比剂) 和Gd-EOB-DTPA (为肝脏特异性对比剂)，注射剂 量一般采用0.2 mmol/kg,通常在采集2〜3个动态 后通过高压注射器经肘前静脉注入对比剂，注射速 率常选用2〜4 ml/s匀速注入。总扫描时间4〜6 s。 有研究表明，将Gd-EOB-DTPA用于DCE-MRI，可 获得细胞内摄取速率和细胞内摄取分数，更有利于 评估肝脏弥漫性病变^[20]。图像后处理采用专用软 件，通过软件获得AIF，AIF反映的是正常血管的血 流情况。为有更好的对比性和代表性，选择感兴趣 区(region of interest, ROI)的原则如下：①选择在中 心层面；②ROI为圆形或类圆形，每个ROI大小尽 量保持一致，面积为20〜30 mm², 一般选取多个感 兴趣区；③尽量避开靶区边缘，肝实质内的ROI避 开血管及小的囊变区。重复测量3次取平均值。

图f为患者女,3岁，以纳差为主诉入院，患有乙肝20年,Child-cugh分级为A级，图a为灌注参数，肝动脉灌注指数， 表示肝动脉供血量占肝脏总供血量比值。图b为渗透参数,对比剂容积转运常数(K*""^s)是指对比剂从血管内到血管周围间隙， 主要反映血管的通透性。图c为渗透参数，血管外细胞外间隙的容积分数(Ve),间接反映组织的血管密度。图d为对比剂从 动脉到达静脉的平均通过时间。图e为血浆容积分数，代表单位体积组织内血浆的容积。图f为速率常数,反映对比剂的廓清。 图g为肝脏总灌注。图h为肝脏达峰时间。图片均己采用非刚性配准方法校正。随着肝硬化程度加重，K*™"^s、Kep、Ve值有 一定程度升高;HPI随之增加，FP供血逐渐减少，MTT、TTP会相应延长。

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