3.0T磁共振LAVA技术及DWI成像对肝硬化门静脉系统及ADC值的评价

Ningxia Medical University Thesis for Application of Master’s Degree

Evaluation the Portal System and the ADC Value in Cirrhosis with the LA V A and DWI Technology of 3.0T

Magnetic Resonance Imaging

Student’s Name: Jiandong Niu

Supervisor: Yulin Guo

Subject Category: Medical

Major: Radiology and Nuclear Medicine

Specialty: Radiodiagnosis of Abdominal

School: Clinical Institute

Completion Date: Apr. 2011

Graduate Department of Ningxia Medical College

宁夏医科大学学位论文独创性声明

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年月日年月日

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年月日年月日

宁夏医科大学硕士研究生学位论文中文摘要

3.0T磁共振LA V A技术和DWI成像对肝

硬化门静脉系统和ADC值的评价

摘要

目的：用3.0T核磁共振LA V A技术清晰显示门静脉系统及其侧枝；探讨门静系统及其分支管径与肝硬化肝功能受损程度的关系；评价胃左静脉扩张程度与肝硬化上消化道出血的风险关系；探讨肝硬化后肝脏ADC值的变化及ADC值测量的影响因素。

方法：研究对象把20例志愿者作为对照组，48例经临床资料证实的肝硬化患者作为病例组。对病例组肝硬化患者进行Child-Pugh分级，分为A、B、C三级。使用SIGNA EXCITE3.0 GEHCGEHC磁共振LA V A技术对研究对象行全肝各期多时相三位动态增强扫描，并使用ADW4.3工作站对门静脉系统进行三维重建。采用SIGNA EXCITE3.0 GEHCGEHC磁共振，SE/EPI扫描序列，对肝脏行弥散加权成像，并通过ADW4.3工作站，采用Function2软件，对肝脏各叶ADC值进行测量。

结果：3.0T磁共振对肝硬化结节有良好的显示，在病理组48例肝硬化患者中，发现明确肝硬化结节者36例，可表现为小结节、大结节和混合结节。病理组48例肝硬化患者和20例志愿者门静脉系统各支和胃左静脉显示清晰。病理组34例肝硬化患者发现不同程度的侧枝开放。

门静脉系统各管管径随着肝硬化肝功能损害程度的加深逐渐增粗，有统计学意义（P ＜0.05）。Child-Pugh B C分级组的LGV管径较Child-Pugh A分级组和正常组明显增宽，Child-Pugh A分级组LGV管径较志愿者明显增宽（P<0.05）。肝硬化上消化道出血者LGV 管径明显大于上消化道不出血者（P＜0.05），当LGV管径大于等于6mm时，上消化道出血的病例明显增加，可认为LGV管径超过6mm是上消化道出血的警戒值。

病理组肝硬化患者肝脏ADC值较正常对照组小，从正常志愿者到肝硬化肝功能Child-Pugh C分级组，除肝脏尾叶外，肝脏各叶ADC值逐渐变小，有统计学意义（P＜0.05）。Child-Pugh B分级组各叶ADC值与Child-Pugh A分级组差异无统计学意义。

I

宁夏医科大学硕士研究生学位论文中文摘要

结论：1 性质不同的肝硬化结节在MRI各序列表现不同的信号特点，可以分析不同的信号特点对肝硬化结节的良恶性进行判断。2 LA V A技术和强大的后处理软件相结合，能清晰显示门静脉的走形、分支和血管周围关系，具有安全性高、无放射线辐射、造影剂用量小等优点。3 资料证明，门静脉的的变异较小，在本研究中，只发现门静脉三叉分支变异。胃左静脉起源变异较大，可起源于门静脉主干、脾静脉和门静脉与脾静脉汇合处。4 肝硬化患者门静脉及其属支和胃左静脉的管径比志愿者增粗，并且随着肝硬化肝功能Child-Pugh分级的增加，管径从志愿者到Child-Pugh B C分级组逐渐增粗，即Child-Pugh B C分级组＞Child-Pugh A分级组＞志愿者组。5 肝硬化患者胃左静脉管径≥6mm者，上消化道出血的病例明显增加，可以把胃左静脉管径为6mm作为预测上消化道出血的临界值。6 肝硬化肝脏各叶（本研究除尾叶）的ADC值较正常志愿者较小，并且随着肝硬化程度的加深，ADC值逐渐减少，可以利用ADC值客观的评价肝硬化肝纤维化的程度。

关键词肝硬化，门静脉，MRI ，LA V A，胃左静脉，ADC值

II

宁夏医科大学硕士研究生学位论文英文摘要Evaluation the Portal System and the ADC Value in Cirrhosis with the LA V A and DWI Technology of 3.0T

Magnetic Resonance Imaging

ABSTRACTS

Objective: To show the po rtal system and it’s collateral clearly with the LA V A technology of 3.0T magnetic resonance imaging. To investigate relation between the diameter of portal and the degree of liver function impairment. Evaluation the relation between left gastric vein dilation and the risk of upper gastrointestinal bleeding in liver cirrhosis. To probe the ADC value diversification in liver cirrhosis and which faction affect it.

Methods: The study cases include 20 volunteers and 48 patients with cirrhosis. Group of patients with cirrhosis were divided into A, B and C levels by the Child-Pugh classification. Using the LAVA of SIGNA EXCITE3.0 GEHCGEHC technique in two groups undergoing upper abdominal examination，and using the maximum intensity projection (MIP) in ADW 4.3 workstation to display the portal and measure its diameter. Diffusion weighted imaging was performed in 48cirrhotic patients and 20healthy controls (control group) at SIGNA EXCITE3.0 GEHCGEHC when b value was 800s/mm.The ADC value in each liver segments was measured and analyzed on Function2 software.

Results: The cirrhotic nodules were showed clearly by 3.0Tesla magnetic resonance. In 48 cirrhotic patients, could discover 36 patients with cirrhotic nodules, which show include big nodules/small nodules and mixed nodules.48 cirrhotic patients and 20 volunteers’ portal and left gastric vein show clearly. In the cirrhotic patients group, could discover 34 patients with lateral branch opening at varying degree.

With liver function damaged deepening, the portal diameter gradually thickening has statistically significant (p<0.05). The Child-Pugh B C class group diameter of LGV is noticeably wider than the Child-Pugh A class group and normal group, the Child-Pugh A

III

宁夏医科大学硕士研究生学位论文英文摘要

class group diameter of LGV is noticeably wider than the normal group (p<0.05). Left gastric vein diameter in the upper gastrointestinal bleeding group widened than the non-bleeding group (p<0.05); In the cirrhosis group，when LGV diameter ≥ 6mm,the risk of upper gastrointestinal bleeding will increase(p<0.05).

The value of each liver segment in cirrhotic group was lower than in healthy group, except the liver caudate lobe, from normal volunteers to liver function Child-Pugh C class group, the liver lobes ADC values become smaller significantly(p＜0.05).But there is no significant difference between Child-Pugh A class group and Child-Pugh B class group.

Conclusion：1 The different cirrhosis nodules show different signal characteristics on the different sequence of MRI, which can analyze the signal characteristics to judge the cirrhosis nodules are malignant or not. 2 Combining the LAVA technology and the powerful post-processing software, can clearly show the shape of portal vein, branch and the blood vessels around the relationship, with the advantages are high safety, no radiation and small amount contest agent. 3 According to dates that portal vein show small variation. The left gastric vein origin show large variation, which originate in portal vein, splenic vein or their confluence. 4 In the cirrhosis patients gr oup, the LGV, portal vein and its tributaries’ diameter are thicker than the volunteers. With Child-Pugh classification of cirrhosis liver gradually increase from the volunteer group to the Child-Pugh B C class group, the each diameter also gradually thickening, in other words, Child-Pugh B C class group＞Child-Pugh A class group ＞volunteer group. 5 when the diameter of LGV in patients with cirrhosis greater or equal to 6mm, cases of upper gastrointestinal bleeding increased significantly, can put the left gastric vein diameter of 6mm as a predictor of the critical value of upper gastrointestinal bleeding. 6 Except the caudate lobe, the lobes of cirrhosis ADC value is smaller than normal volunteers, and with the deepening of liver cirrhosis, the ADC value gradually decrease, so we can use the value to evaluate the degree of cirrhosis fibrosis objectively.

IV

宁夏医科大学硕士研究生学位论文英文摘要KEYWORDS Cirrhosis, portal vein, MRI, LAVA, left gastric vein, ADC values

V

宁夏医科大学硕士研究生学位论文英文缩略词表

英文缩略词表

（Abbreviations）

英文缩写英文全名中文全名

DWI Diffusion weighted imaging 磁共振弥散加权成像

ADC Apparent diffusion coefficient 表观弥散系数

PHT Portal hypertension 门静脉高压

LGV Left gastric vein 胃左静脉

MIP Maximum intensity projection 最大密度投影

MPV Main portal vein 门静脉主干

MPR Multi-planar Reconstruction 多平面重组

MSCT Multi-detector helical CT 多排螺旋CT

SV Splenic vein 脾静脉

MSCTA Spiral CT angiography 多层螺旋CT血管造影

HCS Hyper dynamic circulatory syndrome 内脏高循环状态

MRI Magnetic Resonance Imaging 磁共振成像

LA V A Liver acceleration volume acquisition 肝脏加速容积采集

ROI Region of Interest 感兴趣区

TNF-a Tumor necrosis factor-ɑ肿瘤坏死因子-ɑ

NOS Nitricoxide synthase，一氧化氮合酶

CO Carbonmonoxide，一氧化碳

NO Nitricoxide 一氧化氮

RN Regenerative nodules 肝硬化再生结节

HCC Hepato Cellular Carcinoma 肝细胞肝癌

DN Degenerative nodules 肝硬化退变结节

VR V olume Rendering 容积再现技术

VI

宁夏医科大学硕士研究生学位论文目录

目录

前言 (1)

1肝硬化研究背景 (1)

2影像学检查方式 (1)

材料和方法 (3)

1研究对象 (3)

2C HILD-P UGH分级及肝脏分叶 (4)

3设备及检查方法 (5)

4后处理方式及数据测量 (6)

结果 (7)

1肝硬化肝脏MRI变现 (7)

2门静脉及其侧枝的MRI表现 (7)

3门静脉系统及胃左静脉管径测量 (8)

4肝脏各叶ADC值的测量 (8)

5肝硬化肝功能不同C HILD-P UGH分级组间门静脉及其属支管径大小的比较 (9)

6肝硬化肝功能不同C HILD-P UGH分级组间胃左静脉管径大小的比较 (10)

7病理组上消化道出血者与无出血者管径比较结果 (11)

8肝硬化LGV管径小于6MM者与其管径大于等于6MM者比较结果 (11)

9肝硬化肝功能不同C HILD-P UGH分级组间肝脏各叶ADC值的比较 (12)

讨论 (13)

1肝硬化的组织学改变及MRI对肝硬化的检查优势 (13)

2门静脉高压的病理生理学 (13)

3门静脉系统及LCV的成像技术 (15)

4门静脉系统及胃左静脉的解剖观察 (15)

5门静脉系统及胃左静脉管径测量对肝硬化诊断的应用价值 (16)

6门静脉侧枝开放程度与肝功能C HILD-P UGH分级之间的关系 (17)

7门静脉及其属支管径变化与肝功能C HILD-P UGH分级间的关系 (17)

8胃左静脉管径变化与肝功能C HILD-P UGH分级间的关系 (18)

9LGV管径与上消化道出血的关系 (18)

10DWI成像原理及B值的选取 (19)

11肝硬化各叶ADC值得变化与C HILD-P UGH分级的关系 (20)

结论 (22)

参考文献 (29)

综述 (33)

读研期间发表论文 (39)

个人简介 (40)

致谢 (41)

VII

宁夏医科大学硕士研究生学位论文前言

前言

1 肝硬化研究背景

1.1流行病学肝硬化(Hepatic Cirrhosis)是一种以肝组织弥漫性纤维化，假小叶和再生结节形成为特征的慢性肝病。临床上有多系统受累，以肝功能损伤和门静脉高压为主要表现，晚期常出现腹水、消化道出血、肝性脑病、继发感染等严重并发症，是我国常见疾病和死亡原因之一。我国肝硬化占内科总住院人数的4.3%-14.2%，发病高峰年龄在35-48岁，男女比例约为3.6-8：1[1]。在临床中，肝硬化并发症严重威胁患者的生命，同时对国民经济带来很大损失。

1.2 病因及病理肝硬化病因包括病毒性肝炎、酒精中毒、胆汁淤积、循环障碍、工业毒物或药物、代谢障碍、营养障碍等，常见病因为病毒感染和酒精中毒。我国是肝炎病毒高发区，乙型肝炎表面抗原（HbsAg）携带者约1.2亿[1]，由乙肝引发的肝硬化、肝癌严重威胁着国人的健康。

肝硬化病理改变：肝脏变形，早期肿大，晚期明显缩小，质地变硬、重量减轻。肝脏表面有弥漫性大小不等的结节和塌陷区。在组织学上，正常肝小叶结构消失或破坏，全被假小叶代替，并见纤维化分割。假小叶内肝细胞呈不同程度的浊肿变性、脂肪侵润、坏死及再生。汇管区因结缔组织增生而增宽，其间可见程度不等的炎性细胞侵润。

1.3门静脉及其侧枝循环变化肝正常结构被破坏，肝内血液循环被改建，致使门静脉压力过高（超过1.96KPa）。门静脉压升高后，胃、肠、脾等器官静脉血流回流受阻。门静脉压升高使部分门静脉血经门静脉吻合支绕过肝脏直接通过上、下腔静脉回流到右心房。常见的侧枝循环有：①门静脉→胃冠状静脉→食管静脉丛→奇静脉→上腔静脉。②门静脉→肠系膜下静脉→痔静脉→髂内静脉→下腔静脉。③门静脉→脐静脉→脐周静脉网→腹壁上、下静脉→上、下腔静脉。

2 影像学检查方式

2.1肝实质的影像学检查超声可对肝硬化肝脏的大小、肝包膜及肝实质进行观察，其可以早于CT发现肝硬化结节并作出较准确的诊断。CT对肝硬化的判断主要靠一些间接征象，如肝叶的比例和肝裂增宽等，对肝硬化早期结节不敏感。MRI可通过多序列对

1

宁夏医科大学硕士研究生学位论文前言

肝脏观察，不但可以了解肝叶比例、肝裂、肝包膜等征象，还可以对肝硬化结节清晰显示，并可对结节不同序列的信号表现，判断肝硬化脂结节肪变性，对肝硬化结节是否恶变进行预测性分析。

2.2门静脉系统及其侧枝的影像学检查方法血管介入可见通过直接或间接门脉系统血管成像，可清晰显示门静脉系统及其侧枝，但其不能了解血管外的解剖结构，并且检查有创，有一定的风险；超声作为门静脉的检查技术，具有无辐射、无创、方便、便宜等优点，彩色多普勒超声还可获取流速、流量和方向等血流动力学信息,是研究门静脉高压时门静脉系血流动力学变化的重要技术，但肠管内过多的气体、大量的腹水或过多的脂肪会影响门静脉的检查,另外一个不足之处是因操作手法的不同会造成同一检查对象检出结果的差异[2]，MSCTA在全面显示门体侧支通路中具有很大的优势,可为临床提供丰富而准确的信息[3]。传统血管造影同MSCTA的对比研究表明,后者门静脉的成像上与前者相当,并有无创、可任意角度观察等优点[4,5]。随着最大密度投影（MIP）及容积显像（VR）等重建技术的成熟，MSCTA对门静脉的显示被称为“金标准”，但MSCTA

检查有辐射量大及患者对碘造影剂的需求量大等缺点，并且随着未来医疗检查中对放射线剂量的严格控制，MSCTA的作用发挥将受到很大限制。

近年来,MRI成像技术通过使用多通道线圈,增加Y 轴方向K 空间采样线间的距离,明显缩短了标准傅立叶成像的扫描时间。LA V A作为对肝脏及其血管的检查技术，已经得到广泛应用。可通过LA V A技术对肝脏实施各期多时相扫描，并对门静脉三维重建，可以清晰显示门静脉系统及其侧枝，达到研究要求及临床需要，并且具有无放射线辐射，造影剂的需求量小，多方位成像等优点。

对肝硬化肝功能损害程度的评价，临床上传统用实验室检查，但实验室检查受各种因素影响较大，尤其是治疗前后实验室数据更无法准确评估肝脏功能。肝硬化时，肝脏的纤维化及微血管的改变是不可逆的。磁共振加权成像（diffusion weighted imaging DWI）是目前唯一能检测活体水分子运动状态的技术，通过弥散系数（apparent diffusion coefficient ADC）值可直接量化反应组织的病理变化。通过ADC值评价肝脏水分子运动是否受限，较客观的评价肝硬化时肝脏纤维化程度和肝功能受损程度。

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宁夏医科大学硕士研究生学位论文材料和方法

材料和方法

1 研究对象

1.1选择研究对象选择2009年03月至--2010年06月就诊于宁夏医科大学附属医院的住院病人行全肝多期动态增强MRI检查者为病理组，病理组研究对象经临床资料、实验室检查及影像学检查综合确诊为肝硬化患者。在同一时期内，组织20例志愿者为对照组，志愿者无明确门静脉和肝脏疾病。

1.2排除标准病例组排除标准：①肝内有明确占位性病变。②门静脉有栓塞史或门静脉海绵样变性等其他门静脉病变者。③MRI检查各种序列不齐全者。④各种实验室检查不齐全者。⑤有食管胃底静脉曲张硬化治疗史者。⑥无乙肝感染史者或有其他肝炎感染史者⑦MRI图像不清晰者。

对照组排除标准：①肝内有占位行病变者。②有门静脉病变者。③MRI图像不清晰者。

1.3临床资料选取肝硬化病变患者79例，排除31例，原因：12例发现肝占位；8例门静脉血栓；2例MRI检查各种序列不齐全者；9例各种实验室检查不齐全者；剩余48例纳入研究。

根据入选标准分出肝硬化患者48例，做为病例组；志愿者20例为对照组。

1.4病理组收集分析2009年03月--2010年06月间宁夏医科大学48例经SIGNA EXCITE3.0 GEHCGEHC磁共振LA V A技术及SE/EPI扫描序列弥散加权成像的肝硬化患者。48例中，女19例，男29例，年龄24～73岁，平均年龄48.6岁。

临床症状：无临床症状者(包括以其他疾病就诊而偶然发现者)9例，以乏力、消瘦和食欲减退等非特性临床症状者为24例，贫血者5例，上消道出血者13例，腹壁静脉曲张者6例，有腹水者16例。

依据肝硬化肝功能Child-Pugh分级（如表1）把病例组分为 A B C三级，其中Child-Pugh A级23例，Child-Pugh B级18例，Child-Pugh C级7例。由于Child-Pugh C 级组病理较少，在研究过程中，根据数据需要可将Child-Pugh B组与Child-Pugh C级组两个组合并。

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宁夏医科大学硕士研究生学位论文 材料和方法

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1.5 对照组 20例志愿者行SIGNA EXCITE3.0 GEHCGEHC 磁共振LA V A 技术及SE/EPI

扫描序列弥散加权成像。其中女8例，男12例，年龄18-61岁，平均年龄42.4岁。 2 Child-Pugh 分级及肝脏分叶 2.1 Child-Pugh 分级

表1：肝硬化Child-Pugh 分级

注: 根据5项总分判断分级，A 级5-8分，B 级9-11分，C 级12-13分

2.2 肝脏分叶 按照Glisson 系统在肝内的分布情况，可先将肝分为左半肝和右半肝，继而在分成右前、后叶，左内、外叶与尾叶5个肝叶（如图1，2）。

表2：Couinaud 肝段

项目

分 数

1

2 3 肝性脑病（期） 腹水

胆红素（μmol/L ） 白蛋白（g/L ） 凝血酶原时间（秒）

无 无 ＜34 ＞35 ≤14

Ⅰ-Ⅱ 少量-中量 34-51 28-35 15-17

Ⅲ-Ⅳ 大量 ＞51 ＜28 ≥18

宁夏医科大学硕士研究生学位论文材料和方法

3 设备及检查方法

3.1 设备采用美国SIGNA EXCITE3.0 GEHCGEHC磁共振及与其匹配的GE ADW

4.3 workstation三维重建和Function2软件对图像进行处理。

3.2 扫描方法

①呼吸触发FSE T2WI+FS扫描参数：TR=2-3呼吸周期；TE=80±10ms；ETL＜20（ETL 3ES=TE32）；NEX≥2；采集矩阵≥2883224；FOV各边界超过相应腹壁10-30mm；层厚≤6mm；层间距≤1.5mm；扫描方位：横断面为主；相位编码方向：前后；采集带宽：±20-42kHz；空间饱和：扫描范围上下施加；脂肪抑制：FS；流动补偿：FREQUECY；

②FSPGR/FLASH/T1-FFE T1WI 同反相位成像（如果病人屏气扫描不够长，可分两次扫描）：TR=120-250ms；TE=1.15/2.3ms；可采用半回波（不对称回波）；NEX≤1；采集矩阵≥2563160；FOV各边界超过相应腹壁10-30mm；层厚≤6mm；层间距≤1.5mm；扫描方位：横断面为主；相位编码方向：前后；采集带宽±50-62.5kHz或300-600Hz/pixel；空间饱和：扫描范围上下施加。

③单次激发SE-EPI DWI：GE 8US TORSOPA相控矩阵线圈，呼吸门控技术。DWI扫描前，先行ASSET校准扫描及T1WI、T2WI常规扫描。扫描选择以肝门为中心，为了消除胸部气体、心脏波动、胃部气体及胃肠蠕动对图形形成的伪影，在扫描野的上部和下部分别施加一个预饱和带，并采用脂肪抑制技术消除化学位移伪影。b值选用800s/mm2.扫描参数:TR 1500ms ,TE 56.0ms,弥散方向：ALL，层厚:6.0mm,层距：1.5mm, FOV：

38cm*38cm,矩阵：128*128,激励次数:2次，扫描48层，所需时间约为45s，分三次闭气完成。

④LA V A三维动态增强扫描：检查前空腹12h，口服500ml温开水充盈胃肠道。采用肝脏加速容积采集(liver acceleration volume acquisition , LAVA)法对40例肝硬化患者及20例肝脏正常的志愿者行全肝各期多时相三维动态增强扫描。使用GE 8USTORSOPA相控矩阵线圈。扫描参数：轴位，TR：2.6ms；TE1.2ms;翻转时间5.0ms；翻转角度15°；NEXT：0.73；接受带宽125KHz；矩阵272*160；视野36-40cm;层厚4.4mm。扫描使用零填充插入算法( Zero fill interpolation processing , ZIP 32)，扫描层厚4.4mm,重建厚度

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宁夏医科大学硕士研究生学位论文材料和方法

为2.2mm。7s完成第一次80层全肝容积扫描，扫描范围约为膈顶至双侧肾门以下水平。常规平扫后，用高压注射器于肘静脉团注15ml的Gd-DTPA，速率为 2.0ml/s,随即于2.0ml/s注入20ml生理盐水。注射后分别于17s-20s、60s-63s及180s采集动脉期（3期）、门脉期(3期)及平衡期（1期），动脉期及门脉期都在一次屏气约21s下完成。

4 后处理方式及数据测量

4.1 后处理方式所有重组图像传输至工作站，选择门脉期其中一相对门静脉系统显示良好者，在AW4.3工作站上采用三维最大信号投影(3D maximum signal projection)对门静脉系统进行重建；对弥散加权图像采用Function2软件对肝脏各叶的ADC值测量。4.2 数据测量门静脉系统及胃左静脉的测量方式（如图3,4）：①门静脉左、右支分别测量距MPV开口约1.0-1.5cm处。②门脉主干测量其中点处。③脾静脉管径测量距门脉主干开口约1.5 -2.0cm处。④胃左静脉测量选择其中点处。测量点在三维图像定位后，在轴位图像上进行测量。在测量点附近选不同的层面，分别测量三次，取平均值。

肝脏各叶ADC值的测量：分别在肝左外叶、肝左内叶、肝右前叶及肝右后叶选择三个感兴趣区，肝尾叶由于体积较小，可以选择一个或者两个感兴趣区（ROI），感兴趣区选择圆形或者椭圆形，像素在160以上。感兴趣区避开可分辨的血管和胆管走形区。测量三次，取平均值为该叶肝组织的ADC值（如图5,6）。

4.3 统计分析应用spss11. 5统计软件，依据数据类型，计量资料统计描述采用

，统计检验采用单因素方差分析及t检验，多个独立样本的两两比较选用SNK法，计数资料采用行3列表χ2检验，p<0.05有统计学意义。

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