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磁共振成像胆道评分和肝肌比值评估肝纤维化病理分级的价值
DOI: 10.12449/JCH240413
Value of MRI biliary score and liver/muscle ratio in evaluating the pathological grade of liver fibrosis
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摘要:
目的 探讨钆塞酸二钠多期增强MRI扫描所得胆道评分和肝肌比值在评估肝纤维化病理分级中的应用价值。 方法 回顾性分析2020年1月—2023年5月广西医科大学附属武鸣医院51例慢性乙型肝炎肝纤维化患者的MRI和临床资料。将51例肝纤维化患者分为两组，其中S1、S2期为低级别组（n=30），S3、S4期为高级别组（n=21）。扫描采用GE Architact 3.0T磁共振扫描仪，包括常规肝脏平扫，动脉期、门静脉期、延迟期、肝胆期、排泄期的增强扫描。对不同级别肝纤维化患者进行胆道评分和测量肝肌比值。计量资料组间比较采用成组t检验，计数资料组间比较采用χ2检验或Fisher确切检验法。绘制受试者工作特征曲线（ROC曲线）评价MRI指标对肝纤维化病理分级的诊断价值。 结果 低级别组胆道评分（3.67±0.55）大于高级别组（2.57±0.75）（t=6.05，P<0.001）；低级别组门静脉期、延迟期、肝胆期的肝肌比值（2.38±0.76，2.48±0.70，4.10±0.63）均大于高级别组（1.97±0.18，1.99±0.27，3.16±0.47）（t值分别为2.41、3.09、5.81，P值分别为0.020、0.003、<0.001）。上述指标区分低、高级别肝纤维化的ROC曲线下面积分别为0.86、0.79、0.82、0.88，诊断高级别肝纤维化的敏感度分别为70%、63.3%、83.3%、96.7%，特异度分别为90%、95.2%、74.1%、100%。胆道评分联合肝胆期肝肌比值的ROC曲线下面积达0.95，敏感度85.7%，特异度96.7%。 结论 MRI钆塞酸二钠多期增强扫描所得胆道评分和肝胆期肝肌比值在区分低、高级别肝纤维化方面具有较高的诊断效能，对临床肝纤维化的诊治有一定的指导价值。 Abstract:Objective To investigate the value of biliary score and hepatic signal intensity-to-muscle signal intensity ratio （HMR） obtained by multiphase contrast-enhanced MRI scan using Gd-EOB-DTPA in evaluating the pathological grade of liver fibrosis. Methods A retrospective analysis was performed for the MRI and clinical data of 51 patients with chronic hepatitis B liver fibrosis in Wuming Hospital Affiliated to Guangxi Medical University from January 2020 to May 2023. The 51 patients with liver fibrosis were divided into low-grade group （S1-S2） and high-grade group （S3-S4）. GE Architact 3.0T MR scanner was used to perform MRI scans， including routine plain scan and contrast-enhanced scan at arterial phase， portal venous phase， delayed phase， hepatobiliary phase， and excretory phase， and biliary score and HMR were measured for the patients with different grades of liver fibrosis. The t-test was used for comparison of continuous data between groups， and the chi-square test or the Fisher’s exact test was used for comparison of categorical data between groups. The receiver operating characteristic （ROC） curve was plotted to evaluate the value of MRI indicators in determining the pathological grade of liver fibrosis. Results Among the 51 patients with liver fibrosis， there were 30 patients in the low-grade group and 21 in the high-grade group. Compared with the high-grade group， the low-grade group had significantly higher biliary score （3.67±0.55 vs 2.57±0.75， t=6.05， P<0.001） and HMR at portal venous phase （2.38±0.76 vs 1.97±0.18， t=2.41， P=0.020）， delayed phase （2.48±0.70 vs 1.99±0.27， t=3.09， P=0.003）， and hepatobiliary phase （4.10±0.63 vs 3.16±0.47， t=5.81， P<0.001）. The above indicators had an area under the ROC curve （AUC） of 0.86， 0.79， 0.82， and 0.88， respectively， in distinguishing low- and high-grade liver fibrosis， with a positive rate of 70%， 63.3%， 83.3%， and 96.7%， respectively， and a negative rate of 90%， 95.2%， 74.1%， and 100%， respectively， in the diagnosis of high-grade liver fibrosis. Biliary score combined HMR had an AUC of 0.95， with a positive rate of 85.7% and a negative rate of 96.7%. Conclusion Biliary score and HMR at hepatobiliary phase obtained by multiphase contrast-enhanced MRI scan using Gd-EOB-DTPA has a relatively high diagnostic efficacy in distinguishing between low- and high-grade liver fibrosis and a certain guiding value for the diagnosis and treatment of liver fibrosis in clinical practice. -
肝纤维化是各种病因（常见如慢性乙型和丙型肝炎、脂肪性肝病等）引起慢性反复肝损伤后的疤痕修复反应，病理表现为肝细胞外基质的广泛性大量沉积，有功能的肝实质被纤维组织进行性替代［1］。肝纤维化的组织病理学分期与病情的发展及预后密切相关［2］。临床实际病例证实，不同病理分级的肝纤维化，肝实质中的纤维组织含量不同，S3～4期比S1～2期的纤维组织含量高３倍以上，即纤维化分级越高，阻止纤维化进展或逆转纤维化所需溶解的纤维组织越多，治疗越困难［3］。因此，早期检出低级别的肝纤维化，并及时干预以阻止肝纤维化的进展，甚至逆转肝纤维化，这在慢性肝病的治疗中尤其重要［4］。目前，有创性的肝穿刺活检仍是纤维化量化评估的主要参考标准，但它具有创伤性和伴有一定的并发症风险［5］。实际临床工作中的部分患者对肝活检的接受度较差，因此临床上迫切需要一种简单、非侵袭性、可重复的方法来评估肝纤维化，用于监测疾病进展和预后，以及评价逆转肝纤维化药物的疗效。钆塞酸二钠多期增强MRI扫描技术是临床上检查慢性肝病患者的常规影像学方法，该技术操作简便，有较好的重复性。目前，关于利用钆塞酸二钠增强MRI扫描的胆道评分和肝肌比值来预测肝纤维化病理学分级的文献报道较少。本研究以病理学为金标准，通过观测不同病理级别肝纤维化患者的胆道评分和肝肌比值间的差异，并将其与肝纤维化的病理学分级进行对比研究，探讨MRI胆道评分和肝肌比值在评估肝纤维化分级中的应用价值。
1. 资料与方法
1.1 研究对象
收集2020年1月—2023年5月于广西医科大学附属武鸣医院就诊的慢性乙型肝炎患者。纳入标准：（1）病理诊断为慢性乙型肝炎、明确的肝纤维化分期；（2）肝活检后1周内完成MRI检查。排除标准：弥漫性脂肪肝、肝肿瘤性病变、图像分辨率不符合影像诊断要求者。
1.2 检查方法与图像后处理
1.2.1 扫描参数
采用3.0T MRI扫描仪（GE Architact）进行检查。钆塞酸二钠多期增强扫描参数：64通道体部线圈。检查前常规对患者进行短时间闭气训练，扫描时使用呼吸门控以减少呼吸伪影。扫描范围由膈水平至顶至肾下缘。冠状位T2WI：TR 1260 ms，TE 91 ms；压脂序列T2WI：TR 2100 ms，TE 91 ms，FA 131°；T1WI：TR 120 ms，TE 3.73 ms。层厚2.4 mm；层间隔1.2 mm。多期增强扫描采用肝脏MRI特异性对比剂钆塞酸二钠注射液，经静脉推注，注射流率2.0 mL/s，对比剂使用量：0.1 mL/kg（体质量）。推注造影剂后分别于25 s（动脉期）、55 s（门静脉期）、110 s（延迟期）、15 min（肝胆特异期）和30 min（胆汁排泄期）进行T1WI的多期增强扫描。
1.2.2 胆道评分标准
将肝内、外胆管分为胆总管、胆囊管、左肝管、右肝管、肝内胆管二级和三级分支6个区域。以Likert量表4分法［6］对胆道系统显示情况进行评分：1分，各区均未显示；2分，各区模糊可见；3分，各区均可见，但部分胆管或汇合处未见显示；4分，各区胆管从近端至远端均清晰可见。由２名高年资副主任医师采用盲法共同观察胆汁排泄期胆道显影情况，完成胆道评分，意见不一致时，经讨论协商后再予明确。
1.2.3 肝肌比值（HMR）测量
获得患者图像后，采用GE图像后处理工作站（ADW4.7）选取肝门区所在层面，在该层面上选取类圆形的感兴趣区（ROI），ROI面积≥10 mm，注意避开大血管，测量增强扫描各时期肝实质部分的信号强度值，取3次测量的平均值作为该时期肝实质的最终信号强度值，并用同样方法获得同层面右侧竖脊肌的相应测值，进而计算出增强扫描各时期的HMR。HMR=肝实质平均信号强度值/竖脊肌信号强度值。
1.3 肝纤维化病理分级
由２名高年资病理学医师共同完成肝纤维化病理诊断，采用《肝纤维化诊断及治疗共识（2019年）》［1］的分期方法，其中S1、S2期纳入低级别组，S3、S4期纳入高级别组。
1.4 统计学方法
采用SPSS 25.0进行统计分析。计量资料采用
2. 结果
2.1 一般资料
共纳入51例慢性乙型肝炎患者，男44例，女7例。低级别组30例，高级别组21例。两组患者之间的性别、年龄、体质量、身高、BMI、对比剂用量，差异均无统计学意义（P值均>0.05），提示两组数据之间具有可比性（表1）。
表 1 低级别组和高级别组之间一般情况比较Table 1. General comparison between low-grade group and high-grade group指标 低级别组（n=30） 高级别组（n=21） 男/女（例） 27/3 17/4 年龄（岁） 51.74±9.02 44.14±7.26 体质量（kg） 51.44±7.28 50.58±10.8 身高（cm） 165.01±5.31 162.92±7.56 BMI（kg/m2） 20.55±2.72 21.31±3.17 对比剂用量（mL） 7.88±2.01 7.01±1.35 2.2 胆道系统显示评分情况
胆道系统显示情况：1分，各区均未显示（图1）；2分，各区模糊可见（图2）；3分，各区均可见，但部分胆管或汇合处未见显示（图3）；4分，各区胆管从近端至远端均清晰可见（图4）。对51例患者肝穿活检组织进行免疫组化，患者的Hepar-1、HBsAg、CK7等指标均表达为阳性（图5）。
注： a，男，68岁，胆汁排泄期示，胆道各区均未见显影，胆道评分1分；b，肝穿活检病理（HE染色，×200），镜下见类圆形肝细胞团内的肝细胞排列稍紊乱，可见较多肝细胞水肿，部分细胞气球样变，小范围的点状坏死，汇管区扩大，淋巴细胞浸润，纤维组织增生并分割包绕肝细胞团。免疫组化：Hepar-1（+），HBsAg（+），CK7（+），符合慢性乙型肝炎改变（G2S4）。图 1 肝纤维化S4期MRI增强扫描及肝活检病理结果Figure 1. MRI enhanced scan image of the bile excretion phase of the S4 stage of liver fibrosis + Pathological image of liver biopsy
注： a，女，52岁，胆汁排泄期示，胆道各区模糊可见，胆道评分2分；b，肝活检病理（HE染色，×200），镜下见肝小叶结构存在，部分肝细胞排列稍紊乱，小灶见碎片状坏死；汇管区扩大，可见淋巴细胞浸润及纤维组织增生。免疫组化：Hepar-1（+），HBsAg（+），CK7（+），符合慢性乙型肝炎改变（G2S2）。图 2 肝纤维化S2期MRI增强扫描及肝活检病理结果Figure 2. MRI enhanced scan image of the bile excretion phase of the S2 stage of liver fibrosis + Pathological image of liver biopsy
注： a，男，36岁，胆汁排泄期示，各区均可见，但部分胆管或汇合处未见显示，胆道评分3分；b，肝活检病理（HE染色，×200），镜下见肝细胞排列紊乱，可见点灶状坏死及碎片状坏死；汇管区扩大，淋巴细胞浸润及纤维组织增生。免疫组化：Hepar-1（+），HBsAg（+），CK7（+），符合慢性乙型肝炎改变（G2S3）。图 3 肝纤维化S3期MRI增强扫描及肝活检病理结果Figure 3. MRI enhanced scan image of the bile excretion phase of the S3 stage of liver fibrosis + Pathological image of liver biopsy
注： a，男，71岁，胆汁排泄期示，各区胆管从近端至远端均清晰可见，胆道评分4分；b，肝活检病理（HE染色，×200），镜下见肝小叶结构存在，肝细胞排列整齐，部分区域水肿变性，可见点灶状坏死；汇管区纤维组织增生，少量淋巴细胞浸润。免疫组化：Hepar-1（+），HBsAg（+），CK7（+），符合慢性乙型肝炎改变（G1S1）。图 4 肝纤维化S1期MRI增强扫描及肝活检病理结果Figure 4. MRI enhanced scan image of the bile excretion phase of the S1 stage of liver fibrosis + Pathological image of liver biopsy
注： a，Hepar-1（+）呈棕色粗颗粒状弥漫分布，HBsAg（+）呈棕黄色，CK7（+）；b，HBsAg（+）呈棕黄色弥漫性、强阳性表达。图 5 肝穿活检组织免疫组化结果（×40）Figure 5. Immunohistochemical results of liver biopsy（×40）2.3 低级别与高级别组肝纤维化胆道评分和各期肝肌比值比较
低级别组与高级别组间的胆道评分差异有统计学意义（P<0.001），两组间动脉期HMR差异无统计学意义（P=0.400），门静脉期、延迟期、肝胆期HMR的组间差异均有统计学意义（P值均<0.05）（表2）。
表 2 低级别与高级别组肝纤维化胆道评分和各期HMR比较Table 2. Comparison of biliary scores between the low-grade and high-grade liver fibrosis groups， and that of hepatic muscle ratios of each stage项目 低级别组（n=30） 高级别组（n=21） t值 P值 胆道评分 3.67±0.55 2.57±0.75 6.05 <0.001 动脉期HMR 1.64±0.28 1.58±0.13 0.85 0.400 门静脉期HMR 2.38±0.76 1.97±0.18 2.41 0.020 延迟期HMR 2.48±0.70 1.99±0.27 3.09 0.003 肝胆期HMR 4.10±0.63 3.16±0.47 5.81 <0.001 2.4 胆道评分、增强扫描各期HMR区分低级别、高级别肝纤维化的诊断效能
绘制ROC曲线评价胆道评分、增强扫描各期HMR在区分低、高级别肝纤维化的诊断效能（图6）。上述各指标ROC曲线下面积（AUC）分别为：胆道评分为0.86，动脉期为0.53，门静脉期为0.79，延迟期为0.82，肝胆期为0.88。胆道评分、门静脉期、延迟期、肝胆期的HMR诊断高级别肝纤维化的敏感度分别为：70%、63.3%、83.3%、96.7%，特异度分别为：90%、95.2%、74.1%、100%，胆道评分和肝胆期HMR的诊断效能良好。
图 6 胆道评分、增强扫描各期HMR区分低级别、高级别肝纤维化的ROC曲线Figure 6. ROC curve of biliary score and hepatic muscle ratio of enhancement scan distinguishing low-grade and high-grade liver fibrosis2.5 胆道评分联合肝胆期HMR区分低、高级别肝纤维化的诊断效能
应用二分类Logistic模型对胆道评分、增强扫描各期HMR进行回归分析，得到最终纳入模型的指标为：胆道评分和肝胆期HMR，进而绘制胆道评分和肝胆期HMR联合指标的ROC曲线（图7），以评价该联合指标在鉴别低、高级别肝纤维化方面的诊断效能，AUC为0.95，诊断高级别肝纤维化的敏感度85.7%，特异度96.7%。
图 7 胆道评分联合肝胆期HMR区分低、高级别肝纤维化的ROC曲线Figure 7. ROC curve of the biliary score combined with hepatobiliary period hepatic muscle ratio distinguishing low and high grade hepatic fibrosis3. 讨论
肝纤维化是各种病因引起的慢性反复肝损伤后的疤痕修复反应，病理表现为肝细胞外基质的弥漫性过度沉积，有功能的肝脏实质被疤痕组织进行性替代［7-8］。文献［9］报道不同病理分期的纤维化，肝脏中的纤维化组织含量不同，S3～4期比S1～2期增高３倍以上，纤维化分期越高，改善纤维化需分解的纤维组织越多，治疗难度越大。因此，提高早期肝纤维化的检出率，及时采取相应治疗，防止肝纤维化进展或改善肝纤维化的严重程度，在慢性肝病的治疗中尤其重要［10］。目前，有创性的肝活检仍是纤维化量化评估的金标准［11］，但其为创伤性检查，且伴随着一定的并发症风险。在临床实践中，创伤性的肝活检并不易被患者所接受，而用于随访的重复性肝活检就更难被患者所理解。临床迫切需要一种简单、非侵袭性、可重复的方法来评估肝纤维化的严重程度，以便于监测疾病的进展和预后，以及评判治疗肝纤维化药物的疗效。
钆塞酸二钠是肝细胞特异性摄取的新型造影剂，其所具有的特异性载体补充提供了肝胆期肝细胞内载体蛋白水平的信息［12-13］。随着肝纤维化的进展，肝细胞损伤程度逐渐加重，钆塞酸二钠被肝细胞摄取的数量逐渐减少，因此可以通过观察肝实质信号强度的改变来间接评估肝纤维化的严重程度。本研究结果表明，随着肝纤维化病理级别的增高，HMR在增强扫描各期有下降趋势，以肝胆期为甚，两组间有显著性差异，提示HMR有助于区分低、高级别的肝纤维化。各期HMR的AUC由大到小排序：肝胆期（0.88）>延迟期（0.82）>门静脉期（0.79）。肝胆期HMR在区分低、高级别肝纤维化的诊断效能为最佳。
增强扫描静脉推注的对比剂钆塞酸二钠有40%～50%通过肝细胞膜表面的有机阴离子运转系统进入肝细胞，然后通过肝细胞膜上多耐药蛋白载体随胆汁排泄至胆道，各级胆道逐步显影，此期称为胆汁排泄期（静脉推注对比剂后30 min），可用于观察胆道各级分支的显影情况。文献［14-15］报道，排泄期胆管系统的显影与肝脏摄取、排泄功能密切相关。随着肝纤维化严重程度的加重，肝细胞坏死率上升，肝小叶结构受损，正常肝细胞数量进一步减少，细胞膜上的多耐药蛋白载体相应减少，导致随胆汁排泄入胆道的对比剂不断减少。肝纤维化分期越高，胆道评分越低，可依据排泄期的胆道评分来反映肝纤维化的严重程度。本研究结果提示，肝纤维化低级别组胆道评分大于高级别组（P<0.01），证实了随着肝纤维化的进展，肝功能损害加重，肝细胞对钆塞酸二钠的摄取和排泄随之减少，胆道评分相应减低。胆道评分区分低、高级别肝纤维化的AUC为0.86，具有良好的诊断效能。另外，胆道评分联合肝胆期HMR的诊断效能更高，AUC达0.95，提示二者联合在评估肝纤维化分级方面有更高的诊断价值，此结果在以往的文献中少见报道。相较于其他影像学技术［16-18］（如：瞬时弹性成像、磁共振弹性成像、DWI等），钆塞酸二钠增强MRI扫描的胆道评分和HMR测量，不需要额外配置特殊的硬、软件，操作简便、重复性好。在观察肝脏形态学改变的同时，还能区分低、高级别的肝纤维化状况，该技术可考虑在临床中逐步推广应用。综上所述，钆塞酸二钠多期增强MRI扫描所得胆道评分和肝胆期HMR在区分低、高级别肝纤维化方面具有较高的诊断效能，对临床肝纤维化的诊治有一定的指导价值。
本文的不足之处：（1）纳入研究的肝纤维化病例数量偏少，下一步可扩大样本量进行研究；（2）本文尚未将胆道评分、肝胆期HMR与其他的功能磁共振指标（如：T1maping、DWI等）做对比分析，以探讨最优的评价指标。
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注： a，男，68岁，胆汁排泄期示，胆道各区均未见显影，胆道评分1分；b，肝穿活检病理（HE染色，×200），镜下见类圆形肝细胞团内的肝细胞排列稍紊乱，可见较多肝细胞水肿，部分细胞气球样变，小范围的点状坏死，汇管区扩大，淋巴细胞浸润，纤维组织增生并分割包绕肝细胞团。免疫组化：Hepar-1（+），HBsAg（+），CK7（+），符合慢性乙型肝炎改变（G2S4）。
图 1 肝纤维化S4期MRI增强扫描及肝活检病理结果
Figure 1. MRI enhanced scan image of the bile excretion phase of the S4 stage of liver fibrosis + Pathological image of liver biopsy
注： a，女，52岁，胆汁排泄期示，胆道各区模糊可见，胆道评分2分；b，肝活检病理（HE染色，×200），镜下见肝小叶结构存在，部分肝细胞排列稍紊乱，小灶见碎片状坏死；汇管区扩大，可见淋巴细胞浸润及纤维组织增生。免疫组化：Hepar-1（+），HBsAg（+），CK7（+），符合慢性乙型肝炎改变（G2S2）。
图 2 肝纤维化S2期MRI增强扫描及肝活检病理结果
Figure 2. MRI enhanced scan image of the bile excretion phase of the S2 stage of liver fibrosis + Pathological image of liver biopsy
注： a，男，36岁，胆汁排泄期示，各区均可见，但部分胆管或汇合处未见显示，胆道评分3分；b，肝活检病理（HE染色，×200），镜下见肝细胞排列紊乱，可见点灶状坏死及碎片状坏死；汇管区扩大，淋巴细胞浸润及纤维组织增生。免疫组化：Hepar-1（+），HBsAg（+），CK7（+），符合慢性乙型肝炎改变（G2S3）。
图 3 肝纤维化S3期MRI增强扫描及肝活检病理结果
Figure 3. MRI enhanced scan image of the bile excretion phase of the S3 stage of liver fibrosis + Pathological image of liver biopsy
注： a，男，71岁，胆汁排泄期示，各区胆管从近端至远端均清晰可见，胆道评分4分；b，肝活检病理（HE染色，×200），镜下见肝小叶结构存在，肝细胞排列整齐，部分区域水肿变性，可见点灶状坏死；汇管区纤维组织增生，少量淋巴细胞浸润。免疫组化：Hepar-1（+），HBsAg（+），CK7（+），符合慢性乙型肝炎改变（G1S1）。
图 4 肝纤维化S1期MRI增强扫描及肝活检病理结果
Figure 4. MRI enhanced scan image of the bile excretion phase of the S1 stage of liver fibrosis + Pathological image of liver biopsy
注： a，Hepar-1（+）呈棕色粗颗粒状弥漫分布，HBsAg（+）呈棕黄色，CK7（+）；b，HBsAg（+）呈棕黄色弥漫性、强阳性表达。
图 5 肝穿活检组织免疫组化结果（×40）
Figure 5. Immunohistochemical results of liver biopsy（×40）
图 6 胆道评分、增强扫描各期HMR区分低级别、高级别肝纤维化的ROC曲线
Figure 6. ROC curve of biliary score and hepatic muscle ratio of enhancement scan distinguishing low-grade and high-grade liver fibrosis
图 7 胆道评分联合肝胆期HMR区分低、高级别肝纤维化的ROC曲线
Figure 7. ROC curve of the biliary score combined with hepatobiliary period hepatic muscle ratio distinguishing low and high grade hepatic fibrosis
表 1 低级别组和高级别组之间一般情况比较
Table 1. General comparison between low-grade group and high-grade group
指标 低级别组（n=30） 高级别组（n=21） 男/女（例） 27/3 17/4 年龄（岁） 51.74±9.02 44.14±7.26 体质量（kg） 51.44±7.28 50.58±10.8 身高（cm） 165.01±5.31 162.92±7.56 BMI（kg/m2） 20.55±2.72 21.31±3.17 对比剂用量（mL） 7.88±2.01 7.01±1.35 
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表 2 低级别与高级别组肝纤维化胆道评分和各期HMR比较
Table 2. Comparison of biliary scores between the low-grade and high-grade liver fibrosis groups， and that of hepatic muscle ratios of each stage
项目 低级别组（n=30） 高级别组（n=21） t值 P值 胆道评分 3.67±0.55 2.57±0.75 6.05 <0.001 动脉期HMR 1.64±0.28 1.58±0.13 0.85 0.400 门静脉期HMR 2.38±0.76 1.97±0.18 2.41 0.020 延迟期HMR 2.48±0.70 1.99±0.27 3.09 0.003 肝胆期HMR 4.10±0.63 3.16±0.47 5.81 <0.001
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