探討多模態(tài)影像技術(shù)評(píng)價(jià)NAFLD初步研究.pdf

1、目的：探討多模態(tài)影像技術(shù)量化診斷非酒精脂肪性肝病(nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD)診斷效能。
　　方法：①40只雄性SD大鼠隨機(jī)分2組，對(duì)照組10只，喂標(biāo)準(zhǔn)鼠料，高脂組30只，喂高脂飼料。對(duì)照組于第4周和第10周各對(duì)5只大鼠、高脂組于第4，6，8，10，12和16周分別對(duì)5只大鼠進(jìn)行常規(guī)超聲，聲觸診組織定量(Virtual Touch tissue quantification，VTQ

2、）技術(shù)、CT和1HMRS掃查。常規(guī)超聲半定量判斷脂肪肝程度，超聲VTQ技術(shù)檢測(cè)肝臟剪切波速度(shear wave velocity，SWV)值，CT掃查測(cè)量肝臟和腰大肌CT值，計(jì)算肝腰大肌密度比；1HMRS掃查檢測(cè)肝內(nèi)脂肪含量（intrahepatic contant of lipid，IHCL）。完成所有影像檢查后檢測(cè)谷草轉(zhuǎn)氨酶(Aspartate aminotransferase，AST)、谷丙轉(zhuǎn)氨酶(Alanine aminot

3、ransferase，ALT)、膽固醇(Total cholesterol，TC)和甘油三酯（triglycerides，TG）。最后處死大鼠，取肝臟組織塊 HE染色行組織學(xué)分析，依據(jù) Brunt's組織學(xué)診斷。②參照中國(guó)肥胖問(wèn)題工作組（WGOC）推薦的“中國(guó)學(xué)齡兒童青少年超重、肥胖體重指數(shù)值分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)”和2006年NAFLD診療指南推薦的診斷標(biāo)準(zhǔn)，將100例肥胖兒童分為：非NAFLD組，單純性脂肪肝（nonalcoholic simpl

4、e fatty liver，NAFL）組和非酒精脂肪性肝炎（nonalcoholic steatohepatitis，NASH）組，設(shè)立24例正常兒童為對(duì)照組，檢測(cè)所有入選者形體學(xué)參數(shù)、生化檢查、肝臟常規(guī)超聲和VTQ掃查。應(yīng)用SPSS19.0和 MedCalc for Windows，version15.10統(tǒng)計(jì)分析軟件。
　　結(jié)果：①高脂飲食誘發(fā)的NAFLD大鼠模型造模方法簡(jiǎn)單，成模率高，但存在造模時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)；②常規(guī)超聲診斷脂

5、肪肝程度的準(zhǔn)確率欠佳；③超聲VTQ技術(shù)，CT和1H MRS技術(shù)診斷重度脂肪肝和NASH均具有較好的診斷效能，而應(yīng)用VTQ技術(shù)診斷輕中度脂肪肝的診斷效能不如CT，本實(shí)驗(yàn)中1H MRS掃查成功率低、耗時(shí)；④VTQ技術(shù)評(píng)價(jià)肥胖兒童NASH的診斷效能較高。
　　結(jié)論：超聲VTQ技術(shù)診斷重度脂肪肝和NASH的診斷效能與CT掃查相近；超聲VTQ技術(shù)有助于臨床診斷肥胖兒童NASH，具有一定的臨床指導(dǎo)意義。
　　前言：
　　肝臟是人體

6、攝取、轉(zhuǎn)運(yùn)、代謝及排泄脂質(zhì)的主要器官，其中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生異常均可導(dǎo)致肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞內(nèi)甘油三酯蓄積。當(dāng)光鏡下單位面積的脂肪變肝細(xì)胞超過(guò)5%以上或肝內(nèi)脂肪含量蓄積超過(guò)肝濕重的5%~10%時(shí)形成脂肪肝。肝小葉是脂肪肝病變的主體，隨著脂質(zhì)在肝細(xì)胞內(nèi)量的蓄積增加和持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)，肝細(xì)胞發(fā)生壞死、氣球樣變、Mallory小體、炎癥反應(yīng)和肝纖維化。因此，NAFLD包括NAFL，NASH和非酒精脂肪性肝硬化三個(gè)類(lèi)型。肝臟組織學(xué)檢查是非酒精肝脂肪變、非酒精

7、脂肪性肝炎和非酒精脂肪性肝纖維化分級(jí)分期診斷金標(biāo)準(zhǔn)，但其存在標(biāo)本取樣誤差及檢查方法有創(chuàng)性等不足。常規(guī)超聲、CT和MRI是目前用于診斷脂肪肝的主要的影像學(xué)診斷方法，但各自存在一定程度缺陷。
　　組織的彈性(或硬度)與其生物學(xué)特性緊密相關(guān)，即組織器官發(fā)生病理改變后，組織器官內(nèi)的組織成分和結(jié)構(gòu)相應(yīng)發(fā)生改變，其彈性特征亦會(huì)隨之而改變。VTQ技術(shù)利用超聲探頭發(fā)射短時(shí)程、高能量的聚焦脈沖推力激勵(lì)組織，組織受力后在與聚焦脈沖推力平行的方向（縱向

8、）發(fā)生位移，并在與其垂直（橫向）的方向產(chǎn)生剪切波，獲取組織內(nèi)感興趣區(qū)的剪切波并測(cè)量剪切波速度值，隨后通過(guò)公式計(jì)算可獲得生物組織的彈性模量，從而判斷組織彈性（硬度）。目前應(yīng)用VTQ技術(shù)分期診斷肝纖維化已獲得較為肯定的結(jié)果，但肝纖維化已經(jīng)無(wú)法逆轉(zhuǎn)，導(dǎo)致臨床干預(yù)治療后的療效欠佳。NASH是在肝細(xì)胞脂肪變的基礎(chǔ)上發(fā)生肝細(xì)胞壞死（主要表現(xiàn)為肝細(xì)胞氣球樣變）、Mallory小體、炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)和肝纖維化，肝纖維化不是診斷NASH的必備組成條件。伴或不

9、伴肝纖維化NASH的病理組成及結(jié)構(gòu)均已不同于NAFL，組織的彈性（硬度）亦相應(yīng)發(fā)生改變，此為本研究應(yīng)用超聲彈性成像技術(shù)診斷NAFL和NASH的理論基礎(chǔ)。本實(shí)驗(yàn)擬分別應(yīng)用常規(guī)超聲、超聲VTQ技術(shù)、CT和1H MRS研究NAFLD大鼠，探討多模態(tài)影像技術(shù)各自量化診斷NAFLD的診斷效能。
　　第一部分：建立NAFLD大鼠模型
　　目的：建立高脂肪飲食誘導(dǎo)的NAFLD動(dòng)物模型。
　　方法：40只SD大鼠，雄性，50天齡，體重

10、170-180g。適應(yīng)性喂養(yǎng)1周后編號(hào)，隨機(jī)分為2組：正常對(duì)照組10只，標(biāo)準(zhǔn)鼠料喂養(yǎng)；高脂組30只，高脂飼料喂養(yǎng)，兩組大鼠均自由進(jìn)水。高脂飼料為45%脂肪肝動(dòng)物飼料，飼料原料組成如下：繁殖鼠料，豬油，膽固醇，膽鹽，蔗糖，酪蛋白，麥芽糖精和預(yù)混料；飼料能量組成如下：脂肪45%；粗蛋白18%，碳水化合物37%。正常對(duì)照組分別于第4周和第10周隨機(jī)抽取5只大鼠，高脂組分別于第4周，6，8，10，12和16周隨機(jī)抽取5只大鼠心臟取血，檢驗(yàn)AST

11、、ALT、TC和TG。實(shí)驗(yàn)結(jié)束處死動(dòng)物肝臟稱(chēng)重，計(jì)算肝臟指數(shù)(HI)=肝臟濕重(LW)/動(dòng)物體重(BW)x100%。完成全部影像檢查后，空氣栓塞處死實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，取與影像學(xué)檢查位置基本相同的肝臟組織塊，常規(guī)蘇木素伊紅（Hematoxylin Eosin，HE）染色行病理分析，根據(jù)Brunt's組織學(xué)標(biāo)準(zhǔn)診斷。
　　結(jié)果：①40只大鼠均成功完成實(shí)驗(yàn)，成模率為100%(40/40)；②依據(jù) Brunt's組織學(xué)標(biāo)準(zhǔn)診斷肝臟脂肪變程度：40

12、只大鼠中正常肝臟組（F0，9只），輕度脂肪肝組（F1，11只），中度脂肪肝組（F2，8只），重度脂肪肝組（F3，12只）；依據(jù)脂肪性肝炎診斷標(biāo)準(zhǔn)：40只大鼠中正常肝臟組9只，NAFL組19只，NASH組12只，所有大鼠（40只）均未出現(xiàn)肝纖維化的組織學(xué)改變；③ TC，TG，ALT，AST在重度脂肪肝組顯著高于正常肝臟組、輕度和中度脂肪肝組(P<0.05)；④肝臟濕重和肝臟指數(shù)在中度和重度脂肪肝組顯著高于正常肝臟組和輕度脂肪肝組(P<0.

13、05)。
　　結(jié)論：超營(yíng)養(yǎng)誘發(fā)的NAFLD大鼠模型造模方法簡(jiǎn)單、成本低、死亡率低，成模率高，其病理和病理生理變化變化符合NAFLD的發(fā)病特點(diǎn)和病程進(jìn)展，是研究NAFLD的理想模型，但該模型存在造模時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)，有待進(jìn)一步的研究改良造模方法，尋求更為理想的研究NAFLD動(dòng)物模型。
　　第二部分：聲觸診組織量化技術(shù)評(píng)價(jià)NAFLD大鼠實(shí)驗(yàn)研究
　　目的：探討VTQ技術(shù)量化診斷NAFLD大鼠的診斷效能。
　　方法：40只

14、雄性 SD大鼠隨機(jī)分2組，對(duì)照組10只，喂標(biāo)準(zhǔn)鼠料，高脂組30只，喂高脂飼料。對(duì)照組于第4周和第10周各對(duì)5只大鼠、高脂組于第4，6，8，10，12和16周分別對(duì)5只大鼠進(jìn)行常規(guī)超聲和VTQ掃查。VTQ掃查使用Siemens ACUSOA2000彩色多普勒超聲診斷儀，9L4線陣探頭。常規(guī)掃查觀察肝臟、腎皮質(zhì)回聲強(qiáng)度，包膜、橫隔及肝內(nèi)血管顯示清晰程度，根據(jù)非酒精脂肪性肝病診療指南分級(jí)診斷脂肪肝程度。隨后在二維圖像觀察的基礎(chǔ)上，將 ROI置

15、于大鼠肝臟右葉的位置，距體表約1-1.5cm處，ROI大小5 mm×5mm，啟動(dòng)VTQ技術(shù)，測(cè)量SWV值，重復(fù)操作3次，計(jì)算SWV的平均值并用于分析。完成所有影像檢查后處死大鼠，取肝臟組織塊 HE染色行組織學(xué)分析，依據(jù) Brunt's組織學(xué)診斷標(biāo)準(zhǔn)作出診斷。應(yīng)用SPSS19.0和 MedCalc for Windows，version15.10統(tǒng)計(jì)分析軟件。
　　結(jié)果：①依據(jù)肝臟組織學(xué)檢測(cè)結(jié)果，肝臟常規(guī)超聲掃查診斷準(zhǔn)確率為55%（

16、22/40），低估了42.5%（17/40）大鼠的脂肪肝程度診斷，高估了2.5%（1/40）大鼠的脂肪肝程度診斷；②正常肝臟組、輕度脂肪肝組，中度脂肪肝組和重度脂肪肝組SWV分別為1.02±0.12m/s，1.12±0.10m/s，1.21±0.07m/s和1.46±0.16m/s，SWV在重度脂肪肝組高于正常肝臟組、輕度和中度脂肪肝組（P<0.05)，以SWV構(gòu)建診斷重度脂肪肝（F3)的ROC曲線下面積（Az值）為0.993，對(duì)應(yīng)的S

17、WV界值為1.27 m/s，敏感性為100%，特異性為92.9%；③正常肝臟組，NAFL組和NASH組的SWV值分別為1.02±0.12m/s，1.16±0.10m/s和1.46±0.16m/s，SWV值在3組間有顯著差異，以SWV構(gòu)建診斷NASH的ROC曲線的Az值為0.993，對(duì)應(yīng)的SWV界值為1.27m/s，敏感性為100%，特異性為92.9%；④ SWV與肝臟脂肪變程度和NASH呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.863和0.833

18、（P<0.05）。
　　結(jié)論：應(yīng)用超聲 VTQ技術(shù)檢測(cè) NAFLD大鼠肝臟組織硬度診斷重度脂肪肝和NASH的診斷效能高，優(yōu)于常規(guī)超聲。
　　第三部分：CT評(píng)價(jià)NAFLD大鼠實(shí)驗(yàn)研究
　　目的：評(píng)價(jià)CT量化診斷NAFLD的診斷效能。
　　方法：40只雄性 SD大鼠隨機(jī)分2組，對(duì)照組10只，喂標(biāo)準(zhǔn)鼠料，高脂組30只，喂高脂飼料。對(duì)照組于第4周和第10周各對(duì)5只大鼠、高脂組于第4,6,8,10,12，16周分別對(duì)5只大

19、鼠進(jìn)行 CT掃查。CT掃查使用Siemens公司 Somaton definition型CT掃描機(jī)，紗帶加壓固定腹部抑制其呼吸運(yùn)動(dòng)。掃描參數(shù)：管電壓120kV，管電流50mA，層厚：2.4mm，掃描時(shí)間2.0s，CT掃查范圍為自膈頂至盆腔。掃查前先利用水模進(jìn)行嚴(yán)格的調(diào)零處理，以標(biāo)化 CT測(cè)量值。測(cè)量肝臟CT值的ROI置于肝右葉，ROI大小10mmx10mm。測(cè)量右側(cè)腰大肌CT值的ROI大小同為10mmx10mm，分別測(cè)量肝CT值(Liv

20、er CT value)和腰大肌CT值(Psoas CT value)。重復(fù)測(cè)量3次，取3次測(cè)值的平均值，計(jì)算肝腰大肌密度比(1iver-Psoas density ratio)。完成所有影像檢查后處死大鼠，取肝臟組織塊 HE染色后行組織學(xué)分析，依據(jù)Brunt's組織學(xué)標(biāo)準(zhǔn)診斷。應(yīng)用SPSS19.0和 MedCalc for Windows，version15.10統(tǒng)計(jì)分析軟件。
　　結(jié)果：①正常肝臟組，輕度脂肪肝組，中度脂肪肝組

21、和重度脂肪肝組肝CT值分別為71±3.3HU，45±11HU，29±11HU和17±9HU；肝腰大肌密度比分別為1.00±0.04，0.67±0.14，0.43±0.17和0.26±0.13，組間兩兩比較差異顯著（P<0.05)；②以肝臟CT值和肝腰大肌密度比構(gòu)建診斷≥輕度脂肪肝(F1)，ROC曲線Az值分別為1和0.998，診斷≥中度脂肪肝(F2) ROC曲線的Az值分別為0.965和0.956；診斷=重度脂肪肝(F3) ROC曲線的

22、Az值為0.949和0.943；③正常肝臟組，NAFL組和NASH組的CT值分別為71±3.3HU，38±14HU和17±9HU；肝腰大肌密度比分別為1.00±0.04，0.57±0.20和0.27±0.13；④以肝臟CT值和肝腰大肌密度比構(gòu)建診斷NASH的ROC曲線Az值分別為0.935和0.933；⑤SWV值，肝臟CT值和肝腰大肌密度比診斷=重度脂肪肝（F3）和NASH的ROC曲線下面積經(jīng)Z檢驗(yàn)，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)意義，P>0.05；⑥肝臟

23、CT值和肝腰大肌密度比與肝脂肪變程度呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為r=-0.908，r=-0.897；肝臟CT值和肝腰大肌密度比與NASH呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為r=-0.856，r=-0.854（P<0.05）。
　　結(jié)論：CT掃查和超聲VTQ技術(shù)診斷重度脂肪肝和NASH的診斷效能相近，CT掃查診斷輕度和中度脂肪肝的診斷效能優(yōu)于超聲VTQ技術(shù)。
　　第四部分：1H MRS評(píng)價(jià)NAFLD大鼠實(shí)驗(yàn)研究
　　目的：評(píng)價(jià)1

24、H MRS量化診斷NAFLD大鼠的診斷效能。
　　方法：40只SD大鼠，隨機(jī)分2組，對(duì)照組10只，喂標(biāo)準(zhǔn)鼠料，高脂組30只，喂高脂飼料。對(duì)照組于第4周和第10周各對(duì)5只大鼠、高脂組于第4,6,8,10,12，16周分別對(duì)5只大鼠進(jìn)行1H MRS掃查。GE Signa HDx3.0T超導(dǎo)型MR掃描儀，8通道頭部線圈。掃描序列包括：MRI三平面定位掃描序列和肝臟單體素點(diǎn)波譜成像序列。先掃描定位圖像，在軸面T2加權(quán)像（T2 weight

25、ed imaging，T2WI）選擇 ROI。勾畫(huà) ROI時(shí)盡量避開(kāi)周?chē)笱?、膽管及肝臟邊緣，設(shè)置飽和帶避免周?chē)?、骨、氣體的干擾；ROI大小為7mm×7mm×7mm。采用SAGE7.0軟件進(jìn)行后處理分析原始數(shù)據(jù)，1H MRS后處理包括：載入數(shù)據(jù)，選擇通道，譜線重建(Spectrum reconstruction)，相位校正，自定義控件（zoom panel）選擇施加壓水脈沖或不施加壓水脈沖，零填充(Zero filling)，時(shí)相

26、調(diào)整(Phase correction)，手動(dòng)選擇脂峰和水峰后創(chuàng)建表格(Creating a peak and table)，測(cè)定ROI內(nèi)水和TG的峰值和波峰下面積(Peak value and peak area)，最后根據(jù)公式計(jì)算獲得肝內(nèi)脂肪含量（intrahepatic contant of lipid，IHCL）。完成所有影像檢查后處死大鼠并解剖觀察肝臟，取與影像學(xué)檢查位置基本相同的肝臟組織塊，常規(guī)HE染色行組織學(xué)分析，根據(jù)Br

27、unt's組織學(xué)標(biāo)準(zhǔn)診斷。
　　結(jié)果：①12只大鼠獲得穩(wěn)定的脂峰和水峰譜線，正常肝臟組、輕度脂肪肝組（F1）、中度脂肪組(F2)及重度脂肪肝組(F3)獲得穩(wěn)定的脂峰和水峰譜線的成功率分別為22.2%(2/9)、18.2%(2/11)、25%(2/8)和50%(6/12)；②正常肝臟組IHCL為0，重度脂肪肝組IHCL的均數(shù)為31.6%±10.8%；50%的重度脂肪肝組獲得穩(wěn)定的譜線，以IHCL構(gòu)建診斷=重度脂肪肝(F3)的ROC曲

28、線下面積為0.861，對(duì)應(yīng)的IHCL界值為>20.85m/s%，敏感性為83.3%，特異性為83.3%，提示1H MRS診斷重度脂肪肝有較高的診斷效能。
　　結(jié)論：1H MRS診斷重度脂肪肝（F3）的診斷效能較好，但掃查耗時(shí)、步驟繁瑣，后處理復(fù)雜，獲得穩(wěn)定的脂峰和水峰譜線困難，因此不宜作為NAFLD診斷和隨訪的首選影像學(xué)診斷手段。
　　第五部分：聲觸診組織量化技術(shù)評(píng)價(jià)肥胖兒童NAFLD應(yīng)用研究
　　目的：探討VTQ技術(shù)

29、量化診斷肥胖兒童NAFLD可行性。
　　方法：參照中國(guó)肥胖問(wèn)題工作組（WGOC）推薦的“中國(guó)學(xué)齡兒童青少年超重、肥胖體重指數(shù)值分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)”和2006年 NAFLD診療指南推薦的診斷標(biāo)準(zhǔn)，將2012～2015年間我院就診的100例肥胖兒童分為：非NAFLD組43例（超聲表現(xiàn)不符合脂肪肝及肝酶基本正常），平均年齡（10土2.4）歲，BMI25.3土3.4kg/m2；NAFLD組57例（除外飲酒、病毒性肝炎等其它可導(dǎo)致脂肪肝的疾病，超聲表

30、現(xiàn)符合脂肪肝診斷標(biāo)準(zhǔn)）。57例NAFLD肥胖兒童依據(jù)NAFL和NASH診斷標(biāo)準(zhǔn)分為：22例NAFL組（肝酶基本正常，超聲表現(xiàn)符合脂肪肝診斷標(biāo)準(zhǔn)），平均年齡（10土2.9）歲，BMI26.9土3.2kg/m2；35例NASH組（存在代謝綜合征或不明原因血清ALT水平升高，超聲表現(xiàn)符合脂肪肝診斷標(biāo)準(zhǔn)），平均年齡（10土2.5）歲，BMI30.6土9.3kg/m2。隨機(jī)選取24例與肥胖組年齡、身高、性別等相匹配的兒童作為正常對(duì)照組，平均年齡(

31、9±1.7)歲，BMI19.1土2.2 kg/m2。所有入選者檢測(cè)形體學(xué)參數(shù)、生化檢查及肝臟常規(guī)超聲和 VTQ檢查。使用Siemens ACUSOA2000彩色多普勒超聲診斷儀，自帶VTQ技術(shù)成像軟件，受檢者平臥位，常規(guī)掃查肝臟，選擇肝右前葉的掃查切面，感興趣區(qū)距探頭表面4～5cm，取樣區(qū)避開(kāi)肝內(nèi)可見(jiàn)管道結(jié)構(gòu)，所測(cè)值為 SWV值，單位為 m/s，測(cè)量3次取其平均值。應(yīng)用SPSS19.0和 MedCalc for Windows，vers

32、ion15.10統(tǒng)計(jì)分析軟件。
　　結(jié)果：①一般資料比較年齡、性別在各組間比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05）；②NASH組BMI，BP、FBS，TG，TC及ALT高于NAFL組、非NAFLD組和對(duì)照組（P<0.01）；③對(duì)照組，非NAFLD組，NAFL組和NASH組的SWV值分別為1.06±0.04m/s，1.08±0.06m/s1.14±0.08m/s和1.60±0.26m/s，NASH組SWV值顯著高于NAFL組、非NAFL