MR血管成像及血流分析技术对纤维化肝脏血管的形态与血流动力学评价

题名:MR血管成像及血流分析技术对纤维化肝脏血管的形态与血流动力学评价
作者:张杨
学位授予单位:山东大学
关键词:肝纤维化;;肝硬化;;磁共振;;磁共振血管成像;;血流定量分析;;血流动力学
摘要:
 研究背景与目的：
 肝硬化是一种复杂的病理生理变化,由于纤维化的持续发展,组
织塌陷,导致肝脏血流减少,严重影响肝脏的微循环系统,导致肝脏血流减低、肝脏功能损伤、门静Rare earth magnets
脉高压,加速肝脏再生进程。同时由于肝脏强大的代偿机制,往往直到肝硬变的晚期阶段才能够做出
明确诊断,而且对肝脏实际功能的评价缺乏相对准确定量的方法。影像学诊断方法在诊断肝硬化观
察肝脏整体变化特点上具有强大优势,例如,肝脏边缘呈波浪状、肝脏体积缩小、尾状叶增大、脾大
、肝裂增宽、肝实质不均质强化、胆囊窝增宽等。在工作中我们注意到肝硬化肝脏静脉管径明显变
细,且部分超声影像学研究也发现这样特点,但未对其进行量化研究。对比剂增强MR快速血管成像技
术能够相对准确客观的对血管的形态、管径作出评价。肝脏具有双重血供,即肝动脉和门静脉,肝内
纤维化导致肝脏血流动力学的改变,肝窦循环阻力增加,使来自于门静脉的血流减少,减少的门脉血
供由增加的肝动脉循环有所补偿,门静脉血流的减少与肝动脉血流的增加受到肝纤维化进程的影响,
且门静脉血流变化与肝脏的消化功能有一定的关系。本研究利用磁共振血管成像及血流定量技术,
对不同病理分期的纤维化肝脏及正常肝脏进行对比,探讨较大的血管能否因为肝脏的纤维化而发生
形态学上的变化,利用MR血流定量软件计算评价入肝血流：即门静脉及肝动脉血流分配关系,以期对
进展期肝纤维化患者肝脏功能进行评价。
 材料与方法：
 本研究分两部分进行。所有入选病
例行磁共振检查的时间与肝脏病理检查时间间隔不超过30天。第一部分2008年9月至2009年12月经
手术或肝穿刺活检病理证实的肝纤维化病人64例,其中男51例,女13例,年龄23-58岁,平均年龄38.5
±10.6岁。选择临床无肝脏疾病或肝脏损害史及近1月内无用药史的健康志愿者10例,其中男6例,女
4例,年龄22-37岁,平均年龄25.9±4.8岁。
 将肝纤维化病人64例及健康志愿者10例根据病理及临
床结果分为肝纤维化S1组、S2组、S3组、S4组及正常对照组(C),分别进行进行动态门静脉及肝动脉
血流量分析,包括禁饮食6小时后空腹时及进餐(758KJ)后3分钟至1小时(间隔3分钟,重复扫描),测量
平面选择垂直门静脉主干距门静脉分叉1-2cm处及同平面肝动脉。测量形态学指标：门静脉主干的http://www.chinamagnets.biz/
宽度、脾脏的长度和厚度、胆囊壁厚度,计算肝脏体积；于餐前及餐后动态测量血流指标：空腹及
餐后每3分钟门静脉的平均血流速度Vp、空腹及餐后每3分钟肝动脉的平均血流速度Va、空腹及餐后
每3分钟门静脉的平均血流流量(Fp)、空腹及餐后每3分钟肝动脉的平均血流流量(Fa)、餐后门静脉
血流峰值(Fpp)、餐后门静脉峰值时间(Tpp)、餐后门静脉峰值时间对应的肝动脉血流量(Fap)、门
静脉血流增长率(Rpi)、餐后45分钟及60分钟门静脉血流下降率(Rpd45, Rpd60)、肝动脉补偿率Rac
、空腹状态下入肝血流分布Dlb、心动周期内肝动脉收缩期血流峰值速度Vas、心动周期内肝动脉舒
张末期血流速度Vad、Vas／Vad、肝动脉搏动指数PI、肝动脉阻力指数RI。
 第二部分回顾性
分析了某肝脏移植中心2002年1月至2006年3月所有拟进行肝移植的肝硬化病人及2008年9月至2009
年12月经手术或肝穿刺活检病理证实的肝纤维化病人共127例,其中男91例,女36例,年龄21-72岁,平
均年龄57.9±8.7岁；同期拟作为肝脏供体的正常人85例,其中男43例,女42例,年龄21-58岁,平均年
龄38.9±10.4岁。
 所有病例均采用动态增强扫描,常规检查序列包括三平面定位序列、轴
位FSE T2WI、轴位脂肪抑制LAVA/FAME序列。采用LAVE／FAME序列分别在注射造影剂之前、开始注
射造影剂后15秒、1分钟、3分钟、5分钟进行动态数据采集。所有3D对比增强MR图像由3名高年资放
射科医师分别独立在ADW4.1工作站(Advantage Window, GE Medical System)上进行测量,所有结果
取平均值。测量指标包括肝左、中、右静脉、肠系膜上静脉、脾静脉、门静脉主干、门静脉左支、
门静脉右前支、门静脉左前支、腹腔干动脉、肝固有动脉、左肾静脉及右肾静脉。所有测量均在轴
位图像上进行。肝静脉测量选择静脉根部靠近下腔静脉处；肠系膜上静脉、脾静脉测量选择门静脉
汇合之前约1cm处,但在各自分支静脉汇合之后；腹腔干动脉、肝固有动脉测量选择主干较清晰层面
。左、右肾静脉的测量点位于下腔静脉入口前1cm。将测量值分为肝纤维化S1组、S2组、S3组、S4
组和正常对照组(C)进行比较。
 结果：
 1.门静脉及肝动脉血流量分析结果
 根据测量数据,
描绘餐前及餐后门静脉及肝动脉平均流速随时间变化曲线(Vmean-Time)、餐前及餐后门静脉血流量
随时间变化曲线(Flow-Time)、餐前及餐后门静脉面积随时间变化曲线(Area-Time)、肝动脉RI-
Time曲线及PI-Time曲线。
 ①5组间门静脉及肝动脉血流量的比较
 空腹时门静脉血
流流量随肝脏纤维化程度增高呈递增趋势,S4组门静脉血流空腹值(Fp0)明显高于其他各组
(p<0.05),S3组空腹门静脉血流量有升高趋势,但尚无统计学意义；进餐后,各组门静脉血流均较餐
前提高,但门静脉血流流量的峰值(Fpp)随肝脏纤维化程度增加呈递减趋势,其中S3、S4组显著低于
其他三组(p<0.05),其峰值血流量较餐前血流量增长率(Rpi)分别为S1组87%、S2组74%、S3组57%、
S4组45%及正常对照组(C)90%,其中S3组、S4组较C组门静脉血流增加幅度显著降低(p<0.05)。ROC分
析,当Fp0>15.2ml／s时,肝脏纤维化程度达stage 3期以上的敏感度85%,特异度85%；当Fp0>16.2ml
／s时,特异度达98%,相应敏感度为42%。当Fpp<25.9ml／s时肝脏纤维化程度达stage 3期以上的敏
感度85%,特异度70%,当Fpp<22.8ml／s时,特异度达98%,相应敏感度为73%。
 门静脉血流到达
峰值后开始下降,S3组的Rpd60值及S4组的Rpd45、Rpd60值明显低于其他各组(p<0.05)。门静脉血流
流量到达峰值的时间随肝纤维化程度增高有延长的趋势,其中S4组明显晚于其他4组(p=0.03)

空腹时,S2、S3、S4组肝动脉血流略高于S1组和对照组,但无统计学差异(p>0.05)；各组肝动脉平均
血流在餐后均呈递减趋势,在门静脉血流到达峰值时接近低值,五组间肝动脉血流流量在餐前、餐后
无显著差异(p>0.05),五组肝动脉血流补偿率(Rac)值彼此接近(p>0.05)。
 S4组肝脏体积明
显小于对照组和其他肝纤维化组,根据肝脏体积计算入肝血流分布(Dlb)在S4组明显高于其他各组
(p<0.01)。
 ②5组间门静脉及肝动脉平均流速的比较
 空腹状态下,C组门静脉平均流速
(8.0±2.1cm／s)略高于其他肝纤维化四组(S1：6.9±2.3 cm／s,S2：7.0±2.7 cm／s,S3：7.5±
2.7 cm／s,S4：7.6±2.4 cm／s),但无统计学差异(p>0.05)；5组试验者在进食标准餐后,门静脉平
均流速均较餐前提高,各组峰值流速较餐前平均流速增长率分别为S1组84%、S2组98%、S3组45%、S4
组24%及正常对照组(C)54%；到达峰值流速的平均峰值时间随肝纤维化程度增高有延长趋势,其中S4
组明显晚于其他四组(p<0.01)。
 各组肝动脉平均流速在餐后均呈递减趋势,到达低值后又缓慢
上升,肝硬化S4组的平均流速值略高于正常对照组,但无明显统计学差异(p>0.05)。
 ③5组
间门静脉管径的比较
 禁食状态下,组间门静脉管径差异明显,S4组门静脉主干管径较对照组明
显增大(p<0.01)；5组试验者在进食标准餐后,门静脉管径均较餐前增大(图5),其门静脉最大面积较
餐前增长率分别为S1组24%、S2组24%、S3组17%、S4组14%及正常对照组(C)29%,S4组较对照组有显
著性差异(p<0.05)。
 ④5组间肝动脉PI及RI的比较
 5组试验者在进食标准餐前,S4组PI
及RI值均高于正常对照组(p<0.05)；5组试验者在进食标准餐后,肝动脉PI值和RI值均较餐前提高,
但增加幅度不同。餐后30分钟时PI增长幅度分别为S1组350%、S2组358%、S3组347%、S4组146%及正
常对照组(C)370%,其中S4组较C组有显著性差异(p<0.01)；RI增长幅度分别为S1组54%、S2组49%、
S3组20%、S4组18%及C组58%,其中S3组、S4组较C组有显著性差异(p<0.01)。2.肝内大血管形态学比
较结果
 肝纤维化组肝右、中、左静脉平均管径分别为S 1(9.8mm、7.2mm、9.2 mm)、S2(9.2mm、
7.5mm、9 mm)、S3(8 mm、7mm、6 mm)、S4(4.9mm、4.5mm、5.0mm),正常对照组肝右、中、左静脉
平均管径分别为9.9mm、7.6mm、8.9 mm,其中S4组与正常对照组数据存在明显统计学差异
(p<<0.001),与肝硬化呈负相关(r=-0.7,-0.6,-0.6,p<0.001)。肝右静脉直径<5mm诊断为肝硬化的
敏感度为57%、特异度为99%。肝纤维化S4组门静脉主干、门静脉左支、门静脉右前支、门静脉右后
支平均管径分别为14mm、10.6mm、6.5 mm、6.2 mm,正常对照组门静脉主干、门静脉左支、门静脉
右前支、门静脉右后支平均管径分别为12 mm、10mm、8.4 mm、7.6 mm,二组比较除门静脉左支外,
均存在统计学差异(p<0.001),排除脐静脉侧支开放因素,门静脉左支管径在肝硬化组略小于正常对
照组,但二者没有统计学差异(p=0.2)；肝纤维化四组肝固有动脉管径平均值分别为S1(4.0±1.1mm)
、S2(4.1±1.3mm)、S3(4.2±1.5mm)、S4(4.1±1.5mm),正常对照组肝固有动脉管径平均值4.0±
1.1mm,各组之间没有明显统计学差异(p>0.05)。
 结论及意义：
 1.肝脏血管形态发生如下
改变：肝静脉管径变窄、门静脉主干增宽,而肝内门静脉分支管径变窄,均提示肝硬化。肝右静脉直
径小于5mm时,若不伴有副肝静脉的存在,高度提示肝硬化的病理改变。肝固有动脉管径受肝纤维化
影响不明显。
 2.在入肝血流门静脉与肝动脉之间存在肝动脉缓冲机制,但肝动脉缓冲能力有限,
当肝脏纤维化进展到S3期以上时,肝动脉也不能代偿性满足肝脏的需要,从而产生肝功能异常；

3.在正常人群及肝纤维化病人中,门静脉的血流速度、血流量受食物影响显著,分别在30分钟前后到
达门静脉血流的峰值；在门静脉血流增加的同时,肝动脉血流有降低趋势,但进食对肝动脉血流的影
响不大；
 4.肝纤维化程度达S3期及以上时,门静脉流速未出现明显变化,但门静脉管径增粗
,空腹门静脉血流呈增加趋势,体现了门静脉血管自身的调节机制；门静脉受食物影响达峰值流速和
峰值血流的时间延迟,餐前及餐后门静脉管径增粗幅度减低,提示门静脉血管本身的代偿机制受限,
门静脉入肝血流受阻,出现门静脉高压可能增大；
 5.肝纤维化程度达S3期及以上时,空腹肝动
脉PI及RI值明显高于轻度纤维化病人及正常对照组,但在餐后,二值增大的幅度却明显减低,说明肝
纤维化病人肝动脉的缓冲能力比正常人减低；
 6.肝纤维化S3期以上的病人肝脏消化功能受
到肝内病理改变的影响显著,经过硬化肝脏的无效血流增加,通过MR Q-Flow技术测量门静脉血流,当
空腹血流高于16.2ml／s,进餐后峰值血流低于22.8ml／s时,肝脏纤维化程度达S3期以上的特异度达
98%。
 7.肝纤维化S3期以上的病人肝脏血管形态及血流动力学受到肝内病理改变影响显著,应用
MR可以对肝硬化进行早期判断,并对早期诊断门静脉高压具有显著优势。
学位年度:2010