肝纤维化的磁共振弹性成像研究进展

段的肝纤维化能够逆转， 而 S3 的早期肝硬化仅有部分逆 转�在分 类由病 毒性及自 身免疫 性肝炎 引起的 纤维化时 ， 使用最为 广泛的系统是 M e t a vi r � t he Is ha k m odi f ie d Kn ode l l和 t he Ba t tsa nd L udw i g系统�尽管这些系统间存 在轻微的不同， 但是它们具 有共同的特点， 并且一般将慢性肝炎引起的肝纤维化 过程分 成五个阶 段: 无纤维 化( F0 ) � 肝门纤维 性扩展 ( F1 ) � 细纤 维隔从 汇管区发出( F2 ) � 纤维隔桥接汇管区与中央静脉 ( F3 ) � 肝硬化( F4 ) �临床上显著性纤维化通常为 F2 期或者更高期 � M R E 的基本原理 二� M R E 的基本原理是利用磁共振技术检测体内组织在某种外力作 用下产生的质点位移， 利用运动 敏感梯度 ( m oti on s ens i ti z i n gg r a di e n t， MS G) 将质点的位移反映在磁共振相位图上 ， 进而利用反演拟合算法得出 组织内各点 的弹性系数 分布图， 即磁共 振弹性图， 以组织弹性力学参数作为医学诊断的依据 � 为了引起被检组织内部质点的位移， 通常 使用外部激发装置对组织表面施加外力 ， 外部 激发装置的 激发器采用 电磁装置 或电压装置， 但大多数研究采用电磁装置�由于激发装置要 和被检测组织一起放入 M R I 设备中进行工作， 因此激 发装置必须 和 M R I 设备保持兼容 � �通常 M R E 技术中对组织表面施加的外 � 力分为 准静态 外力 0 1 H z 和动态 周期外 力5 0 1 0 00 H z 两 种�Fow l k es 等
利用相位对比 M R I 技术对得到的组织一系列 " 瞬时" 稳定状态的应变波位移进行成像�相位对比法最大的优点是可以对位移
1 8］ W ea ver等［ 进行三维成像， 利用该技术对组织内部质点的稳态波位移进行三 维成像， 重建了组织的三维弹性图�
三� 肝纤维化 M R E 的影像表现 当剪切波的传播经过肝脏时， 选择梯度回波序列采集磁共振 图像�在腹部传播的 剪切波的 速度和波长 取决于组织 硬度，
［ 8］
利用上下两块平板构成一个机械振动系统对仿体施加 准静态外力 ， Pl e we s 等
［ 10］
［ 9］
利用超 声波马达 通过皮带带
l l a i等 动一个机械摇臂系统对组织表面施加准静态外力�M uthupi
采 用剪切波即 从 M R I 设 备中获取时 钟信号， 送入 波形发
生器， 由波形发生器产生低频率的正弦信号， 经放大器放大后送入激发器， 引起激发器 动态周期 的振动， 通过与之 联结的平板 对组织表面施加动态周期外力， 后者耦合于被检体 表面， 产生低 频率剪 切波在 介质内 传播， 剪切波 的频率 可调�由于 受梯度 � ， 转换速度的限制不能采用高频率 而且剪切波在低 频率时衰减较少， 因此频率为5 0 1 00 0 H z 的剪切波适合 M R E 的成像� 当准静态外力施加在被检组织的表面时， 因外力施 加的时 间间隔 较长， 组织 内部的变 形有足 够的时 间达到 平衡， 从而在 弹性图的重建过程中可忽略黏弹性效应等动态影响�测量周期外力引起组织内部位移一般使用相位 对比 M R I 技术�该技术 采用磁场方向连续交替取反的位移检测梯度磁场， 对 连续交 替取反 的位移 检测梯度 场进行 修改�如 此邻近 的两次取 反的梯
肖冬梅 杨汉丰 杜勇
1］ 慢性肝病是一个全球性公共卫生问题， 各 类肝脏疾病的主 要早期 病理改变 是肝纤 维化( l ive rf ib r os is )［ � 肝脏穿 刺活检
是诊断肝纤维化的 "金标准" ， 但它是一种创伤性检查， 可能导致并发 症， 费 用昂贵， 且取 样误差易 致疾病 程度的 误估， 这些局 限性限制了肝活检用于筛查和纵向评估普通人群中的肝纤维化�最近， 各种以 M R I 为基础的技术已经用于 评估肝纤维 化， 尤
24］ 其是磁共振弹性成像( m a g n eti cr es on a nc e el a s t og r a phy， M R E ) 具有 很多优势， 可以显 示传统的肝 脏磁共振图 像［ ， 还可以实现
M R E 的基 本原 理� 三维弹性成像， 因此显示出越 来越广 阔的 应用前 景�本文 就肝 纤维 化的发 病机 制及病 理分 期� 肝纤 维化 MR E 的影像表现及临床应用进行综述� 一� 肝纤维化的发病机制及病理分期 1 r a c el l ul a rm a t r ix， E C M ) 等多种 肝纤维化的发病机 制: 研究发现， 纤维化的形成是涉及细胞� 细胞 因子和细胞 外基质( e xt 因素� 多个环节间相互作 用和 相互 调节 的复 杂过 程� 肝损 伤时 细 胞因 子激 活静 息 状态 的肝 星 状细 胞 ( he pa t ics t el l a t e c el l ， H SC ) ， 使之转化为肌成纤维细胞， 肌成纤维细胞过度增殖 ， 同时大量合成胶原等 E C M ， 从而导致肝脏内弥漫性的� 过量的 E C M ( 特别是胶原) 沉积， 且降解不足， 最 终造成肝纤维化�肝纤维化时， E C M 沉积于肝 窦和肝细 胞之间的血 管外肝淋巴 间隙即迪 塞间隙( Di s s e ss pa c e ) 中， 与肝窦毛细血管化共同导致入窦血流阻力增加 ， 随后门静脉 血流下降， 门体静 脉分流开 放使肝损害 进一步加重�肝纤维化时， 门静脉血流减少被肝动 脉血流 增加所 代偿�H SC 作为 肝纤维 化时 E C M 的基 本来源， 其参 与形成
21］ 物模型中通过测量剪 切弹 性 模量 ( s he � a re l a s ti c i ty) 和剪 切 黏性 ( s he a r vi s c os it y) 等 参 数来 评 价肝 纤 维化� R ouvi r e 等［ 于 2 2］ 2 0 06 年首先提出肝纤维化时肝脏的剪切弹性模量和 剪切黏性增高�随后， r t 等［ 其他几 个研究组 也证实了这 一现象�H uwa
2 1］ R ouvi r e 等［ � 1 2 例患者进行了前瞻性研究， Pa ， 对 1 2 例正常对照和 结果 显示正常对照组的肝脏硬度在 2 0 k 并发现肋骨 下和肋骨间图像差异无统计学意义�同时他们还研究发现 肝纤维 化患者的 肝弹性 值高于 志愿者， 正 常人的 肝脏剪切 硬度的
� � � 均值为( 2 0 0 3 )� k Pa ， 而肝纤维化患者 � � 的肝 � 脏剪切 硬度 均值为 ( 5 6 5 0 ) k Pa ， 中 位值为 3 7 k Pa ， 范 围为 2 7 1 9 2 k Pa �
对 88 例不同程度肝纤维化和肝硬化的患者进行弹性成像�结果表明， 剪切弹性模 量能够清 楚地分辨出 早期肝纤维 化的各个 �剪切 弹性模量�2 5 k Pa Pa作 为肝纤维 化与肝硬化 的分界�研究 阶段� 属于肝纤维化的 F2 或更高级， 以剪切弹性模量 3 1 k 还发现， 对于肝纤维化分级， 剪切黏性的准确性不如剪切弹性模量�
1 9］ 随着组织硬度增加， 速度和波长增加 ［ � 因此， 传播波的图像能用于评估肝硬度�基于生物学概念 ， 即随着纤维化的进 展， 肝 20 ］ M R E 能非侵 入性地评价肝纤维化 �1 991 年， O phi r等 ［ n 及其 硬度增加， 因此， 最早正 式提出了弹性成像的 概念�随后 E hm a
6］ Sc he ue r分类法［ 可将肝 纤维化分为四期: S0 为无肝纤维化; S1 为汇管区纤维增生; S2 为汇管区 周围纤维化 或纤维间隔 形成，
但小叶结构完整; S3 ( 早 期肝硬化) 为肝纤维化伴小叶结构紊 乱; S4 为肝硬化 �S1 和 S2 属于 早期肝 纤维化
［ 7］
， 一般认 为此阶
中华临床医师杂志 ( 电子版 ) 2 01 0 年 5 月第 4 卷第 5 期
C hi n JC l i ni c i a ns (E l ec t r on i cE di t i on ) ， M ay 1 5 ， 2 01 0 ， V ol .4 ， No. 5
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� 综述 �
肝纤维化的磁共振弹性成像研究进展
合作者首先进行了 M R E 的 研究�M R E 在进行组织的 M R I 扫描时附加低频 剪切波， 并 将组织的 波型转换成 弹性图， 用减震波 长和频率计算其弹性模量�E hm a n 在弹 性图 中用"蓝绿黄红" 的 颜色 渐进 来表 示正 常肝 组织 至肝 硬化 进展 的变 化， 一目 了然� 四� 肝纤维化 M R E 的临床应用 可靠的无创性肝纤维化检查方法对慢性肝病患者的 治疗具 有重大 意义�正 常组织与 病理组 织相比， 两 者的弹性 存在较 大差异�如临床触诊， 医生可以感觉到受检部位弹性模 量的改 变来判 断病变可 能， 但临床 触诊是 一种主 观的判 断， 缺乏客观 "影 像触诊 " 的量化指标�MR E 作为一种能直观显示和量化组织弹 性的新型 无创成 像技术 ， 使 成 为可能， 弥 补了临床 医生触 诊的局限性�近年来， 在动物模型和人体上均发现弹 性成像 对肝纤 维化诊断 评价具 有高度 的可行 性�研究 者们在人 体或动
5］ 肝纤维化的直接方式是产生更多的 E C M �近年来的研究发现， 这是一个动态过程， 具有可逆性 ［ �
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肝纤维化的病理分期 : 1 994 年国际慢 性肝炎 新的 分级� 分期 标准 建议将 肝脏 纤维增 生作 为病情 分期 的依据 ， 而将炎
症� 坏死的程度作为病情分 级的 标准�目 前国 际上常 用的 分类 法有 S c he ue r � Kn odel l � Is ha k� M eta vi r � C he va l l ie r等系 统�根据
了质点的三维位移图像， 并在此基础上重建了组织的弹性图 �当 动态周期外力施加在 被检组织的 表面时， 周期外 力引起的应
DO I : 1 0. 3877 /c ma . j. i s s n . 1 6740785 . 2 01 0 . 05 . 02 2 作者单位 : 637000 四川南充 ， 川北医学院附属医院放射科
变波在组织内部传播时， 组织内部的变形没有足够的时 间达到平衡， 从而在成像时 必须考虑 组织的黏弹 性效应以及 波的反射 和折射等效应， 因此造成弹性图的反演重建过程复杂化 �根据动态 周期外力引起被检 组织内部应 变波达到状 态的不同 ， 将内
10， 15］ 1 6］ 1 7］ 部质点的位移分为动态波的位移和稳态波的位移�M uthupi l l a i 等［ 和 Bis hop 等［ 对动态波的位 移进行成像 ， Si n kus 等［
11 ］ 1 2］ 度脉冲是间断的， 有一定的时间间隔， 使得组织内部的变形有足够的时间达到平衡�Pl ew e s 等［ 和 R ee s e 等［ 分别测量了准 1 3］ 1 4］ C he n eve r t 等［ St eel e 等［ 静态外力引起的组织内部质点位移， 对组 织内部质 点位移 进行成 像并重 建了组织 的弹性 图， 测量
E ma il : yhf 5@ ns mc . e du. c n 通讯作者 : 杨汉丰 ，
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ห้องสมุดไป่ตู้
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2］ MR E 还可对肝纤维化进行评 估和分 期， r t 等［ 但肝 脏生理 结构 的差异� 性 别和 年龄均 可影 响肝纤 维化 M R E 分 期�H uwa 用