基于IVIM模型磁共振扩散加权成像评价大鼠NAFLD初步研究

摘要

目的:以肝脏组织病理结果作为金标准，探讨基于IVIM双指数模型的磁共振扩散加权成像，诊断非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)程度的可行性。
　　材料和方法:
　　1.动物模型建立及实验准备
　　健康雌性清洁级SD大鼠35只，重量180-200g。分笼饲养，自由饮食、饮水。随机分成5组，一组7只喂养普通饲料作为对照组，另四组28只适应性饲养1周后给予高脂高胆固醇配方饮食分别喂养4周、8周、12周、16周。
　　实验组饮食配方，87.5％基础饲料+10％猪油+2％胆固醇+0.5％胆酸钠。
　　麻醉方法为使用10％水合氯醛0.3mL/100g（中山大学北校区动物实验中心提供）腹腔麻醉，大鼠俯卧于动物线圈内，肝脏定位于线圈中心位置，在大鼠周围适当填塞尽可能抑制大鼠呼吸动度。
　　本研究经医院动物管理委员会批准并在其监督下进行。
　　2.磁共振扫描方法
　　使用Philips Archieve1.5T(Philips Healthcare，Best，Netherlands)磁共振扫描仪进行扫描及动物线圈。常规MRI序列包括定位序列、轴位T1WI、轴位T2WI、轴位脂肪信号抑制T2WI、冠状位脂肪信号抑制T2WI（采用SPIR压脂）及轴位DWI序列。
　　DWI序列检查采用俯卧位轴位，扫描范围包含整个肝脏。采用自由呼吸单次激励自旋回波加权成像脉冲序列，扩散梯度应用三个正交方向，参数如下:b值取0、10、20、40、80、130、200、400、800s/mm2。TR1005ms TE72ms,激励次数(NEX)4，矩阵64×66，视野(FOV)80mm×80mm，层厚9.0mm，间隔1.5 mm。
　　3.图像分析及数据的处理
　　扩散成像序列采用双指数模型获得IVIM相关参数。双指数模型公式为:Sb/S0=(1-f)exp(-bD)+ fexp[-b(D*+D)](1)ADC值采用单指数模型，计算根据公式:Sb=S0 exp（-bADC）(2)
　　双指数模型计算IVIM参数值和单指数模型计算ADC值均采用设备附带的软件(PRIDE DWI Tool，version1.5，Philips Healthcare)。用Image J软件画感兴趣区(ROI)测量IVIM参数。由二位对大鼠喂养组情况不知情的从事腹部影像诊断医师放置ROI获取数据，ROI放置在每只动物肝脏左叶最大横径层面进行测量，最后取3次的均数作为参数的代表值。D值图上选取肝实质信号较均匀处放置ROI，避开血管、胆管区及伪影严重区域。ADC值测量选取与D值、D*值、f值参数图上相同的层面及感兴趣区。
　　4.实验室检查
　　扩散成像数据采集完毕，过量麻醉法处死大鼠，抽取大鼠中央静脉血液检测肝功能:丙氨酸氨基转氨酶(ALT，U/L)、天门冬氨酸氨基转氨酶(AST，U/L)、总胆红素（TBIL，umo1/L）和血清血脂水平:血清总胆固醇（CHOL，mmol/L）、甘油三脂（TRIG，mmol/L）及C反应蛋白(CRP mg/L)。血样检验均用Bechman全自动生化分析仪，试剂由Bechman提供。所有检验均在我院中心实验室完成。
　　5.脂肪肝程度病理分级
　　取肝脏组织标本，取样位置尽可能接近放置ROI区域，取材后立即放入10％中性福尔马林固定、脱水、石蜡包埋，切片，对切片行苏木素-伊红染色及Masson染色。依据美国国立卫生研究院NASH临床研究网病理工作组指南[1]，进行NAFLD活动度积分(NAFLD activity score，NAS)和肝纤维化分期。NAFLD活动度积分(NAFLD activity score，NAS)NAS积分（0-8分）:1.肝细胞脂肪变（0-3分）:0分(＜5％);1分(5％-33％);2分(＞33％-66％);3分(＞66％)2.小叶内炎症（0-3分）:0分，无;1分（＜2个）;2分（2-4个）;3分（＞4个）3.肝细胞气球样变(0-2);0分，无;1分，少见;2分，多见。NAS＜3，排除NASH(非酒精脂肪肝炎)，NAS＞4诊断NASH。
　　肝纤维化分期采用METAVIR评分系统:S0—无纤维化 S1—窦周纤维化S2—门管区纤维化S3—广泛桥接纤维化S4—肝硬化
　　组织病理切片由2名从事病理诊断医师采用双盲法在NIKON显微镜下进行常规病理学观察，并观察肝纤维化程度。如果结果不同时，经协商达成一致。根据NAFLD活动度积分将此批SD大鼠模型分为四组，正常对照组（normal组）(NAS=0分)，非酒精性脂肪肝组（NAFL组）(NAS=1、2分)，临界组(borderline组)(NAS=3、4分)，非酒精性脂肪性肝炎组(NASH组)(NAS分≥5分)。
　　统计学分析
　　应用组内相关系数ICC对两名观察者间数据的一致性进行检验。D值与ADC值的比较用配对样本的t检验。正常对照组、非酒精性脂肪肝组、临界组、非酒精性脂肪性肝炎组ADC值、D值、f值及D*值的比较用one-way ANOVA检验，对结果进行方差齐性检验。方差齐采用SNK统计学方法进行多重比较;方差不齐采用Dunnett's T3方法。计量资料以x±s表示，检验水准a=0.05。使用SPSS19.0统计软件进行分析。
　　结果:
　　实验组中，不明原因大鼠死亡3只，剩余SD大鼠建模成功率达100％。实验组25只均发生肝细胞脂肪变，对包括对照组总共32只SD大鼠进行了磁共振的常规平扫及多b值DWI扫描。
　　1.肝脏病理观察
　　正常组大鼠肝脏色泽鲜红，边缘锐利;实验组大鼠肝脏包膜紧张光滑、边缘变钝，色黄，有油腻感，可见脂肪颗粒样物质。
　　光学显微镜下观察HE染色玻片:正常组肝细胞以中央静脉为中心呈放射状排列，具有正常肝小叶结构，未见炎症细胞浸润;实验组肝细胞内出现不同程度脂肪变，出现大泡性脂滴空泡、小泡性脂滴空泡，部分出现气球样变及小叶内炎症细胞浸润;肝细胞索排列紊乱，肝窦变窄。
　　大鼠不同程度脂肪变依据NAFLD活动度积分为四组，普通饲料喂养正常对照组大鼠7只，NAS均为（0分），均不出现肝细胞脂肪变;高脂喂养实验组中，非酒精性脂肪肝组(NAS=1、2分)大鼠5只，临界组(NAS=3、4分)大鼠9只，非酒精性脂肪性肝炎组(NAS分≥5分)大鼠11只。
　　光学显微镜下观察Masson染色病理玻片，对照组及实验组均未见明显纤维化。
　　2.实验室检查
　　血清生化指标结果显示，高脂喂养实验组不仅存在明显的肝功能异常，而且血脂代谢也异常紊乱，实验组肝功能、血脂检查及C反应蛋白检查均高于对照正常组。随着非酒精性脂肪肝严重程度增加，除C反应蛋白（CRP）外，天门冬氨酸氨基转氨酶(AST)、总胆红素(TBIL)、丙氨酸氨基转氨酶(ALT)、血清总胆固醇(CHOL)及甘油三脂（TRIG）呈逐渐升高的趋势，但结果差异无显著性统计学意义。
　　3.不同观察者间参数的可重复性
　　两位观测者测定D值组间ICC为0.901(95％CI:0.934～0.973)。两位观测者测量值组间的ICC为0.78(95％CI:0.675～0.785)。两位观测者测量D*值组间ICC为0.77(95％CI:0.821～0.877)。两位观测者测量ADC值组间的ICC为0.874(95％CI:0.896～0.931)。两位观察者测量D值及ADC值的一致性较好，一致性由好到差排序D值、ADC值、f值及D*值。
　　4.D值与ADC值的比较
　　实验组和对照组共32只大鼠分别进行了双指数模型和单指数模型的测量，ADC值为（1.23±0.20）×10-3 mm2/s，D值（1.11±0.23）×10-3mm2/s，ADC值比D值高。(t=0.576，P=0.001)
　　5.不同NAFLD严重程度各参数的比较
　　正常组、NAFL组、临界组及NASH组的D木值(P=0.851)及ADC值(P=0.168)无统计学意义。
　　结论:
　　1.雌性SD大鼠高脂高胆固醇饮食喂养后可成功构建非酒精性脂肪肝模型。
　　2.基于双指数模型IVIM序列测得D值低于单指数模型测得ADC值。本研究实验组，双指数模型测得的D值的可重复性最好，其次为ADC值、瞄、D*值。
　　3.双指数模型DWI测得f值有助于单纯性脂肪肝及脂肪性肝炎的鉴别诊断，诊断效能优于单指数模型。

目录

摘要

第一章 前言

第二章 材料与方法

2．1 一般资料

2．2 研究方法

第三章 结果

3．1 肝脏病理观察

3．2 实验室检查

3．3 不同观察者间参数的可重复性

3．4 D值与ADC值的比较

3．5 不同NAFLD严重程度各参数的比较

3．6 附图

第四章 讨论

4．1 本研究设计思路

4．2 IVIM原理

4．3 脂肪肝病理特征

4．4 大鼠非酒精性脂肪肝模型

4．5 D、f、D*、ADC的可重复性

4．6 单指数模型测得的ADC与IVIM双指数模型测得的D值的比较

4．7 不同NAFLD严重程度各参数的比较

4．8 本研究所存在的不足

第五章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间成果

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