背景肝纤维化(Liver fibrosis)是见于几乎所有慢性肝病的病理学改变,在肝纤维化的过程中主要为胶原、蛋白多糖等多种大分子物质在细胞外基质中(Extracellular matrix,ECM)沉积,随着肝纤维化的进展,纤维束逐渐形成纤维分隔将肝实质分隔成多个肝细胞再生结节从而导致肝硬化(Liver cirrhosis)。肝硬化为几乎所有肝脏疾病的终末期改变,随着肝硬化的持续进展,由于肝功能的损伤及肝内结构的变化,患者将出现一系列临床并发症状及体征。在肝硬化或肝纤维化的背景下肝细胞也有一定几率发生癌变形成肝细胞癌。现已有研究提出,在肝纤维化至肝硬化的动态发展过程中,在肝纤维化阶段甚至达到早期肝硬化阶段也可能通过一定的治疗手段使该过程发生逆转。目前为止,肝脏穿刺活检被视为诊断及进行肝纤维化分期的“金标准”,同时计算机图像分析(Digital image analysis,DIA)可提供比传统的半定量评价系统更为快速准确且相对客观的量化结果,而过渡期的评价也不需要经验丰富的医师即能做出较准确的评价,其中胶原面积比(Collagen proportional area,CPA)与肝纤维化分期关系密切,可量化评估肝组织内胶原含量。但穿刺活检为有创性检查且存在一定抽样误差使其并不适用于需长期反复评价的弥漫性肝脏疾病的病情评估。为了更好对肝纤维化患者进行诊治,特别是可通过早期干预而受益的患者,即需要一项可靠的无创性检查方法来评估病情的进展,对药物的疗效进行评价,同时还有利于进行流行病学的研究。影像学检查是一类无创性的检查方法,对于日常临床工作有着较大的实际应用价值,但目前对于肝纤维化的早期诊断及分期的评估方面仍不能完全满足临床工作的需求。磁共振T1 rho (T1 relaxation time in the rotating frame)成像已证实能反映组织内水和大分子结合时发生的能量或质子交换等相互作用,在传统的Tlrho成像中,平衡磁化矢量首先通过一个RF脉冲旋转到横向平面,经施加振幅不同的连续自旋锁定脉冲来实现自旋锁定,平行于横轴的磁距与有效磁场同步随时间衰减,这种旋转坐标系下的纵向驰豫可通过Tlrho值来表示。已有学者将此技术应用于肝纤维化的研究中,并发现随着肝纤维化的进展Tlrho值随之增高,但目前为止相关研究对Tlrho值于肝纤维化的分级诊断及在肝纤维化过程中引起其升高的因素并未得出统一结论,且绝缘Tlrho序列于肝纤维化诊断方面尚未有学者得出相关结果及结论。本次研究试图通过建立CCL4诱导的大鼠肝纤维化模型,运用Tlrho成像技术对其在肝纤维化分期诊断及此过程中引起Tlrho值升高的因素(如胶原面积比,CPA)进行分析,探讨其在肝纤维化诊断方面的应用价值并寻找更具临床应用潜质的Tlrho序列。第一部分Tlrho值分期诊断CCL4大鼠肝纤维化模型的应用价值初探[研究目的]探讨3.0T磁共振传统Tlrho成像Tlrho值与大鼠肝纤维化分期的相关性,得出诊断各期大鼠肝纤维化的诊断效能,分析Tlrho值与大鼠肝纤维化过程中胶原面积比(CPA)、炎症评分、细胞水肿、细胞脂肪变程度之间的相关性,对其影响因素作出初步探讨。[材料与方法]1、大鼠肝纤维化模型的制作及分组将65只健康SD大鼠按法随机分为模型组(50只)及空白组(15只)。模型组大鼠经背部皮下注射50%CC14油溶剂建立肝纤维化模型。模型组大鼠分别于注射50%CCl4溶剂(按0.2ml/100g)后2、3、4、5、6、7、8、9、10、11周随机取3-5只行肝脏常规MRI及T1rho检查,将得到的原始数据导入工作站获取Tlrho值数据；正常组于适应性培养一周后全部完成扫描。MRI扫描完成后对大鼠肝组织行病理检查,根据METAVIR分级标准将实验大鼠分为S0期、S1期、S2期、S3期、S4期。2、主要设备、扫描序列及参数使用Philips公司生产的Achieva 3.0TX磁共振扫描仪、实验动物专用线圈进行实验大鼠的Tlrho序列扫描。扫描方法和参数：将大鼠麻醉后置入动物线圈内,扫描前大鼠腹侧加垫棉垫以减小扫描过程中大鼠活动。采用头先进、俯卧位,扫面范围包括全肝。经三维法定位后行横轴位TiWI、T2WI及Tlrho扫描,各序列主要参数为： (1)T1WI,快速自旋回波(TSE)序列,TR/TE 400ms/10ms, FOV 60mmx60mm,层厚3mm; (2)T2WI,快速自旋回波(TSE)序列,TR/TE 1080 ms/120ms, FOV 60mmx60mm,层厚3mm;(3) Tlrho,快速梯度回波(TFE)序列,TR/TE 4.9ms/2.4 ms,自旋锁定时间分别为0、10、20、40、60ms,自旋锁定频率500Hz, FOV 60mmx60mm,层厚2mm,翻转角40°。3、Tlrho值的测量采用Image J软件(NIH, Bethesda, MD, USA)进行Tlrho值的测量,取肝脏5个较大层面,每个层面左右肝随机选取5个ROI,肝实质内共取25个ROI,每个ROI的平均范围3-4mm2,这25个值的平均值即为测得的T1rho值。4、统计学方法数据运用SPSS 20.0统计软件包处理。计量资料以均数±标准差(x±s)表示。采用单因素方差分析比较各期间Tlrho值的差异,采用Pearson相关性检验分析Tlrho值与炎症评分及CPA值的相关性,采用Spearman相关性检验分析大鼠肝纤维化分期、细胞脂肪变性与Tlrho值的相关性。采用ROC曲线分析Tlrho值预测肝纤维化各组的诊断效能,采用Youden指数评估Tlrho值预测大鼠肝纤维化各组的敏感度及特异度并得出截断值。[结果]15只空白组大鼠中,无肝纤维化出现。43只实验组大鼠完成MRI及病理检查,实验过程中7只死亡。空白组(SO)15只、 S1期11只、 S2期12只、S3期10只、S4期10只。S0、S1、S2、S3、S4各期T1rho平均值值依次为41.234±1.833ms、47.981±4.213ms、50.516±4.204ms、54.772±4.468及58.119+2.892ms,各期间及期间两两比较,除S1与S2期间T1rho值差异无统计学意义(P>0.05),其他比较差异均有统计学意义(P<0.05)。肝纤维化过程中T1rho值与肝纤维化分期及CPA值呈高度正相关,r=0.712、0.562,P<0.01,与炎症评分呈中度正相关r=0.388,p<0.05,T1rho值与细胞脂肪变、细胞水肿程度均为无明显相关性(P>0.05)。T1rho值鉴别SO和S1-4期的AUC值为0.989,截断点为45.171,敏感度为0.907,特异度为1,S0-1 vs S2-4期AUC为0.925,截断点为47.192,敏感度及特异度分别为0.938及0.846,S0-2 vsS3-4期AUC为0.932,截断值为52.380,敏感度及特异度为0.900及0.895,S0-3 vs S4期AUC为0.923,截断值为54.521,敏感度及特异度为1及0.854。[结论]1、T1rho值随大鼠肝纤维化进展升高,与大鼠肝纤维化病理分期有高度相关性；2、T1rho值与细胞外基质胶原含量高度相关,炎症评分呈中度相关,与细胞变性无明显相关性,影响T1rho值的因素较复杂；3、T1rho值在分期诊断大鼠肝纤维化方面具有较高诊断效能,在分期诊断大鼠肝纤维化中具有较高的应用价值。第二部分传统及绝缘Tlrho序列在大鼠肝纤维化分期诊断的对比研究[研究目的]比较应用3.0T磁共振传统Tlrho序列与绝缘Tlrho序列在大鼠肝纤维化模型的扫描参数、图像质量及诊断效能,以寻找更具临床应用潜质的Tlrho序列。[材料与方法]1、大鼠肝纤维化模型的制作及分组将65只健康SD大鼠按法随机分为模型组(50只)及空白组(15只)。模型组大鼠经背部皮下注射50%CC14油溶剂建立肝纤维化模型。模型组大鼠分别于注射50%CC14溶剂(按0.2ml/100g)后2、 3、4、5、6、7、8、9、10、11周随机取3-5只行肝脏常规MRI及Tlrho检查,将得到的Tlrho原始数据导入工作站获取Tlrho值数据。MRI扫描完成后对大鼠肝组织行病理检查,根据METAVIR评分系统进行肝纤维化病理分期,分别用S0、S1、S2、S3、S4表示。2、主要设备、扫描序列及参数使用Philips公司生产的Achieva 3.0TX磁共振扫描仪、实验动物专用线圈进行实验大鼠的Tlrho序列扫描。扫描序列和参数：将大鼠麻醉后置入动物线圈内,扫描前大鼠腹侧加垫棉垫以减小扫描过程中大鼠活动。采用头先进、俯卧位,扫面范围包括全肝。经三维法定位后行横轴位T1WI、T2WI及Tlrho扫描,各序列主要参数为：(1)T1WI,快速白旋回波(TSE)序列,TR/TE 400ms/10ms, FOV 60mmx60mm,层厚3mm; (2) T2WI,快速自旋回波(TSE)序列,TR/TE 1080 ms/120ms, FOV 60mmx60mm,层厚3mm；(3)传统Tlrho,’陕速梯度回波(TFE)序列,TR/TE 4.9ms/2.4 ms,自旋锁定时间分别为0、10、20、40、60ms,自旋锁定频塞500 Hz, FOV 60mmx60mm,层厚2 mm,翻转角40°;(4)绝缘Tlrho, TR/TE 4.2ms/2.1ms,自旋锁定时间分别为0、27、54ms,自旋锁定频率500 Hz, FOV60x60 mm,层厚2 mm,翻转角10°。3、Tlrho图像质量评估由两位高年资临床影像专家评价传统Tlrho及绝缘Tlrho所的原始图像,差：1分,一般：2分,好：3分,很好：4分,取两者所给分数平均值为该大鼠的图像质量评分。4、Tlrho值的测量采用Image J软件(NIH, Bethesda, MD, USA)进行Tlrho值的测量,取肝脏5个较大层面,每个层面左右肝随机选取5个ROI,肝实质内共取25个ROI,每个ROI的平均范围3-4mmm2,这25个值的平均值即为测得的Tlrho值。5、统计学方法数据运用SPSS20.0统计软件包处理。计量资料以均数±标准差(x±s)表示。采用配对t检验检测两种Tlrho序列所测得Tlrho值的差异。采用单因素方差分析比较各期期间Tlrho值的差异,采用Spearman相关性检验分析大鼠肝纤维化分期与Tlrho值的相关性。采用ROC曲线分析Tlrho值预测肝纤维化各期的诊断效能,采用Youden指数评估Tlrho值预测大鼠肝纤维化各期的敏感性及特异性并得出截断值。[结果]15只空白组大鼠中,无肝纤维化出现。43只实验组大鼠完成MRI及病理检查,实验过程中7只死亡。空白组(S0期)15只、S1期11只、S2期12只、S3期10只、S4期10只。图像质量对比中传统Tlrho所得图像质量评分平均值为2.36.+0.613,而绝缘Tlrho所得图像质量评分平均值为3.401±0.699。通过绝缘Tlrho测得的Tlrho值较传统Tlrho所得Tlrho值高(P<0.05)。传统Tlrho序列及绝缘Tlrho序列对应的S0、S1、S2、S3及S4期Tlrho均值依次为41.234±1.833ms、47.981±4.213ms、50.516±4.204ms、54.772±4.468ms、 58.119±5.039ms及70.679±3.926ms、86.451±9.893ms、94.121±5.517ms、 104.001±6.651ms、111.971±5.146ms,各期间的Tlrho值差异均具有统计学意义,各期间两两比较中,除经传统Tlrho所测得的S1、S2期间Tlrho值差异无统计学意义外,其他各期间Tlrho值两两比较差异均有统计学意义。大鼠肝纤维化过程中经由两者测得的Tlrho值与肝纤维化分期均呈高度正相关,r=0.712、0.820,P<0.01。传统Tlrho鉴别SO vs S1-4期的AUC值为0.989,S0-1 vsS2-4期AUC为0.925,S0-2 vs S3-4期AUC为0.932,S0-3 vs S4期的AUC值为0.923；绝缘Tlrho鉴别S0 vs S1-4期的AUC值为0.992,SO-1 vs S2-3期AUC为0.948,S0-2vs S3-4期AUC为0.967,S0-3 vs S4期的AUC值为0.963。[结论]1、经两种Tlrho序列测得Tlrho值均随大鼠肝纤维化进展升高,与肝纤维化程度呈高度正相关。2、传统Tlrho及绝缘Tlrho对诊断大鼠肝纤维化均具有较高的诊断效能,绝缘Tlrho较传统Tlrho具有更大临床应用潜力。