肝纤维化(liver fibrosis)是各种致病因素引起肝细胞炎症反应后组织修复、肝内结缔组织异常增生及细胞外基质过度沉积引起慢性肝脏损害，最终导致肝硬化及其并发症。如果疾病早期给予抗纤维化治疗，可以减缓或逆转肝纤维化的进程。

       目前，肝脏穿刺活检仍是监测和量化肝纤维化的"金标准"^[1,2]。但是，它是一种创伤性的检查方法，存在着自身的局限性和风险（致死率0.01%～0.1%）。肝纤维化时，细胞外胶原和蛋白多糖等大分子沉积，导致水分子在肝实质内扩散受限。磁共振扩散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）正是以突出水分子扩散运动为图像对比的成像方法，可反映活体组织结构的微环境^[2,3,4]，但临床上一直未得到广泛的应用。本研究拟通过测量兔肝纤维化模型不同分期的DWI量化指标——表观弥散系数（apparent diffusion coefficient, ADC值），探讨DWI在肝纤维化分期诊断中的价值。

1　材料与方法

       本研究经医院动物伦理委员会审查批准。

1.1　动物模型制作

       新西兰大白兔60只，雄性，6月龄，平均体重（2.66±0.126） kg，随机分成HF组(n=32只)、对照组(n=16只)、补充组(n=12只)。兔检疫合格后，将100%CCl4与橄榄油按体积比为1∶1配成50％的CCl4油溶液。HF组和补充组兔在颈部及背部皮下注射50％的CCl4油溶液，第1~ 3周剂量为0.1 ml/kg。根据动物状态每周注射1~ 2次，第3～6周调整剂量为0.2 ml/kg，6~ 8周调整为0.3 ml/kg，正常对照组兔颈部皮下注射生理盐水溶液。分别在注射50% CCl4第4、5、6、10周从模型组随机选取8只HF组兔和4只正常对照组兔进行MR扫描。当HF组有动物死亡时，用补充组动物随机进行补充，确保每组8只实验兔。

1.2　MR-DWI检查

       采用高场3.0 T Siemens Spectra扫描机，采用聚能膝关节线圈。扫描前3％戊巴比妥钠以0.1 ml/kg经耳缘静脉注射进行全身麻醉。兔取仰卧位，腹部加压固定，包括肝脏轴位常规序列及轴位DWI序列。

       常规序列包括：轴位T1WI ：TR 165 ms，TE 2.9 ms，FOV 160 mm × 140 mm，矩阵256 × 168，层厚5 mm，层间距1 mm；轴位T2WI：TR 4500 ms，TE 82 ms，FOV 160 mm × 120 mm，矩阵256 × 144，层厚5 mm，层间距1 mm。

       DWI扫描及图像后处理：采用SE-EPI序列，b值施加在X、Y、Z轴3个方向上，b值分别取50 s/mm²、400 s/mm²、800 s/mm²。扫描参数：TR 3000 ms，TE 67 ms，层厚5 mm，层间距1 mm，矩阵128 × 128，FOV 136 mm × 180 mm。使用Syngoview软件对DWI图像进行后处理，每只家兔在ADCmap图连续3个层面，避开大血管和胆管，每层选取5个兴趣区，测量ADC值，取平均值。

1.3　病理学检查

       MRI扫描后立即气体栓塞法处死兔，取兔肝脏，10％甲醛固定，行HE、Masson胶原纤维和网状纤维染色。肝脏纤维化程度采用Scheuer分期^[5]，即：S0为无纤维化；S1为无汇管区扩大纤维化及局限窦周纤维化；S2为汇管区周围纤维化或纤维间隔形成，小叶结构保留；S3为大量纤维间隔形成伴小叶结构紊乱，无肝硬化；S4为可能的或肯定伴有肝硬化形成。

1.4　统计学分析

       采用SPSS 19.0软件进行统计学分析。采用单因素方差分析比较不同病理分期和ADC值均数之间差异，方差分析前对各组数据进行Levene方差齐性检验。P<0.05为差异有统计学意义。采用Spearman相关性分析研究各期ADC值均数与HF病理分期之间的相关性。运用受试者工作特征曲线（receiver operating characteristic curve，ROC）比较DWI诊断HF病理分期的价值。P<0.05为差异有统计学意义。将实验兔根据病理结果分为不同的组群：S0:S1-2-3-4 (≥S1)，S0-1 :S2-3-4 (≥S2)，S0-1-2: S3-4 (≥S3)和S0-1-2-3：S4 (S4)。比较DWI鉴别不同组群的曲线下面积（AUC）。P<0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1　组织病理学结果

       HF组兔第5周2只、第6周5只由于急性肝坏死、肝破裂出血、全身衰竭等原因死亡，由补充组随机补充。16只对照组中，1只病理检查出现肝纤维化，Scheuer分期结果显示：S0期15只，S1期8只，S2期8只，S3期8只，S4期8只（图1、图2）。

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图1  肝纤维化S2期。A：DWI，b=800 s/mm²；B:ADC图，ADC=1.216 × 10^-3 mm²/s；C：Masson染色病理图片(× 100)
图2  肝纤维化S4期。A：DWI，b=800 s/mm²；B：ADC图，ADC=0.757×10^-3 mm²/s；C：Masson染色病理图片(× 100)
Fig. 1  S2 of liver fibrosis. A: DWI, b=800 s/mm²; B: ADC mapping, 1.216× 10^-3 mm²/s; C: picture of Masson staining (× 100).
Fig. 2  S4 of liver fibrosis. A: DWI, b=800 s/mm²; B: ADC mapping, ADC=0.757× 10^-3 mm²/s; C: picture of Masson staining (× 100)

2.2　DWI

       HF各分期的平均ADC值(×10^-3 mm²/s)为S0：1.392±0.29，S1：1.247±0.27，S2：1.381± 0.29，S3：1.032±0.20，S4：0.932±0.23。随HF级别的升高，平均ADC值相应降低。不同HF病理分期之间ADC值存在明显差异(F=5.344， P<0.005)。但是S0、S1和S2三者之间以及S3和S4之间ADC值无明显差异(P>0.1)。ADC值与HF病理分期之间存在明显相关性(r=－0.630， P<0.001；图3)。

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图3  肝脏ADC值与HF病理分期明显负相关
Fig. 3  Scatterplot shows the relationship between the ADC value and HF stages. The ADC values inversely correlated with HF stages.

2.3　ROC曲线分析

       ADC值肝纤维化的曲线下面积（AUC）≥S1：0.712；≥S2：0.699；≥S3：0.867；S4：0.795。ADC值鉴别各组群的阈值、敏感性、特异性、阳性预测率(PPV)及阴性预测率(NPV)见表1。

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表1  ADC值不同肝纤维化分期的诊断价值
Tab. 1  Diagnostic value of ADC values at different HF stages

3　讨论

       HF是各种病因导致的慢性肝损伤向肝硬化发展的必然病理过程，病理上主要表现为肝窦毛细血管化与肝小叶内以及汇管区纤维化。如果能够早期诊断HF，为临床阻断HF进展、减轻甚至逆转HF、改善预后提供帮助。目前，肝穿刺活检是HF病理分期的"金标准"，但该技术作为一种有创检查，会引起疼痛、甚至危及生命，且肝穿活检存在一定的取样误差（取样长度一般在2.5 cm），由于整个肝脏纤维化是不一致的，肝穿刺活检对HF病理分期存在一定的误判。因此运用无创检查手段对HF进行评价，对病情的监测、疗效观察具有重要价值。MRI是迄今为止肝病诊断最主要、最准确的检查手段之一^[5,6,7]。理论上，DWI可反映生物组织内水分子布朗运动，它反映毛细血管床的微循环（或微灌注）、扩散。肝纤维化对时内胶原纤维沉积、胶原纤维内水分子少并与其紧密结合，通过测量ADC值，可以评估整个肝脏的肝纤维化程度^[4,8,9]。较多的研究结果已表明，水分子在纤维化肝组织中扩散减弱，ADC值出现有意义的下降^[10,11]。

       本研究显示不同HF病理分期之间ADC值存在明显差异。DWI在诊断早期肝纤维化S1、S2期的敏感性分别在75%、79%。扫描和数据分析简便可行，对已肝脏穿刺活检的患者可采用DWI进行疗效观察及复查。但是，S0、S1和S2三者之间以及S3和S4之间ADC值无明显差异(P>0.1)。

       文献报道肝纤维化的ADC值测量受到与血管相关的扩散程度D值和与毛细胞血管床相关的f值影响，一般较低的b值(<200 s/mm²)主要反映实质的微量灌注，较高的b值（250~ 1000 s/mm²）可较好地反映扩散情况而减少血流灌注的影响^{[8, 12,13,14]}，但随着b值的增高，图像质量下降影响测量。有文献建议取b≥750 s/mm²可计算出更为准确的ADC值^[14,15,16]。本研究所得ADC值通过b=50 s/mm²、800 s/mm²计算得出。

       本研究存在的不足主要有：研究对象为实验动物，无法屏气扫描，只能加压抑制腹部呼吸运动伪影，所以图像质量稍差。CCl4诱导兔肝纤维化模型，与人体合并肝基础病变所致的肝纤维化可能存在不同。人体肝纤维化不同分期间的ADC值差异仍需要进一步深入研究。