感兴趣区设置方法对磁共振R2*值无创评估铁过载肝脏铁含量的影响

胡 粟，胡春洪，张京刚，张敏鸽，王芳芳，邢建明，陈剑华

磁共振是目前无创性评价活体肝脏铁含量(liver iron content, LIC)的有效工具之一，它可以较敏感地检测到体内铁含量变化所致的局部磁环境的改变。本研究主要应用磁共振R2*成像技术对兔铁过载模型进行LIC测定，采用两种不同的感兴趣区(region of interest, ROI)设置方法得出相应的R2*值，再与实验室检测结果进行比较，分析两种ROI设置方法在反映LIC上的差异性。

1 材料和方法

1.1 动物模型及MR成像

选取成年健康新西兰大白兔32只(体重1.9～2.6 kg，平均2.3 kg，雌雄不限，普通级，由苏州大学动物实验中心提供)。随机将其分为4组：每组8只，其中实验组(A、B、C组)每周经耳缘静脉注射铁剂一次，注射剂量分别对应为5、10、25 mg/kg，共4周。对照组(D组)不予任何处理。

所有兔于最后一次给药后2周行MR检查，采用GE Signa HDx 3.0T MR扫描仪，头颈联合八通道线圈。禁食12 h，取仰卧位，头先进，将兔肝置于线圈中心，进行R2-StarMap数据采集。扫描参数为TR：43.20ms，TE：1.98～12.23 ms (TE 8个)，层厚：3.3 mm，间距：3.3 mm，FOV：260mm，矩阵：256×256。

1.2 数据分析

扫描数据传输至工作站，采用自带的Functool软件R2-STAR进行后处理，生成R2*图。采用盲法由两名经R2*Map成像后处理技术培训的放射医师在上述功能图上进行评价，选择一幅图像清晰无变形无伪影的层面进行评估，均采用全肝感兴趣区和设置多个小的ROI求平均值两种方法。前者为手工沿肝脏边缘绘制，尽量包括所在层面上所有肝实质；后者则设置5个ROI，大小为26～35体素，然后取其平均值。两种方法均尽量避开大血管、胆管及化学位移伪影，测量同一层面的R2*值，其单位为赫兹(Hz)(图1)。

1.3 脏器铁含量检测

取肝组织约0.2～0.5 g用去离子水冲洗干净，滤纸吸干，烘干后称重后用高氯酸与硝酸(1∶4)的混悬液消化至无色，采用Varian SpectrAA 220FS/220ZS原子吸收光谱仪进行组织铁含量分析。单位为mgFe/g。采用双盲法，由两名经R2*Map成像后处理技术培训的放射科医师分别对32只兔R2*Map进行数据测量。

1.4 统计学处理

2 结果

2.1 所测数据的正态性和一致性检验

各剂量组之间全肝ROI法-R2*值、小ROI平均值法-R2*值及LIC经检验均符合正态分布。两种ROI选取方法在不同观察者之间均存在较好的一致性，两者的ICC均达到0.99，但小ROI平均值法-R2*值的变化幅度较全肝ROI法-R2*值为大。

2.2 各组之间全肝ROI法-R2*值、小ROI平均值法-R2*值及LIC的比较结果(表1)

各组之间全肝ROI法-R2*值、小ROI平均值法-R2*值及LIC均方差不齐(P＜0.05)。

观察者一所测得的全肝ROI法-R2*值B组和C三组之间无显著性差异(P=0.198)，余各组之间均存在显著差异(P＜0.05)；小ROI平均值法-R2*值D组和A之间无显著性差异(P=0.273)、B组和C组无显著性差异(P=0.216)，余各组之间均存在显著差异(P＜0.01)。同样，观察者二所测得的全肝ROI法-R2*值B组和C组之间无显著性差异(P=0.191)，余各组之间均存在显著差异(P＜0.01)；小ROI平均值法-R2*值D组和A组之间无显著性差异(P=0.311)、B组和C组无显著性差异(P=0.199)，余各组之间均存在显著差异(P＜0.01)。

对于两位观察者，除A组的小ROI平均值法-R2*值低于全肝ROI法-R2*值之外，其余三组的小ROI平均值法-R2*值均要高于全肝ROI法-R2*值。

2.3 两种ROI所得R2*值与LIC相关性分析

两位观察者所得到的全肝ROI法-R2*值均符合指数曲线相关，R值分别为0.905和0.909。

两位观察者所得到的小ROI平均值法-R2*值亦较符合指数曲线相关，R值分别为0.894和0.891。

表1 各组之间全*肝ROI法-R2*值、小ROI平均值法-R2*值及实验室LIC的比较Table 1 Comparison of R2 value between the whole liver and ROI positioning with different LIC

图1 兔肝R2*合成图及伪彩图 1A：设置小ROI的合成图；1B：与1A对应的伪彩图；1C：设置全肝ROI的合成图；1D：与1C对应的伪彩图Fig.1 The synthetic R2* map and pseudo-color R2* map of rabbit liver.1A: synthetic R2* map with small ROI; 1B:pseudo-color R2* map from 1A; 1C: synthetic R2* map with whole liver ROI; 1D: pseudo-color R2* map from 1C.

图2 兔肝病理 PB染色见散在蓝染的铁颗粒(10×)Fig 2 PB staining of rabbit liver showing scattered blue-stained iron particles(10×).

2.4 全肝ROI法-R2*值、小ROI平均值法-R2*值之间的比较

对观察者一及观察者二所得的两组数据进行配对设计两样本均数比较的t检验，得出t值分别为-2.237和-2.092，P值均小于0.05，认为全肝ROI法-R2*值、小ROI平均值法-R2*值之间的差异有统计学意义，总体上全肝ROI法所测得的R2*值较小ROI平均值法所测者偏低。

3 讨论

磁共振很早之前即被尝试用于评价地中海贫血患者的铁过载，且随着磁共振设备和成像技术的不断发展，越来越多的成像序列被用于定量评价肝脏或心脏的铁含量。其中，组织横向驰豫率R2*能够较好地反映肝脏的铁含量。R2*(=1/T2*)定量评估最初由Anderson等应用于测量心肌含铁量，发现在一定范围内T2*值与LIC密切相关[1]。

以往人们应用MRI成像评价LIC大多采用小的感兴趣区[2-5]，这种方法能够很好的反映LIC，但仍然存在一些潜在的缺陷。一方面，设置的ROI易受到测试者的主观因素影响；另一方面，由于铁在肝脏分布往往不均匀，从而使得小的ROI法和活检容易出现取样误差[6]。而全肝ROI法能较准确的反映出LIC[7-9]。然而，迄今为止，尚无对ROI的大小、位置等进行设置的系统性分析和具体实施原则。本研究分别采用全肝ROI和多个小的ROI求平均值两种方法，并将两者所得数值分别与实验室所得的铁含量进行比较分析。

本组研究结果表明，将全肝设置为ROI及设置多个小ROI两种方法得出的R2*值具有明显差异，后者得出的值总体上较前者稍偏大。另一方面，虽然不同操作者在运用同一种ROI设置法所测结果并无差异，但采用小ROI方法者操作人员之间的组内变化幅度更大。这可能是由于铁质在肝内分布不均匀，造成设置的小ROI所取得的值大小不一，因而此法所测数据变异大。另一方面，将全肝作为ROI，不可避免地将部分肉眼无法分辨的胆管、血管包括在内，这可以解释这种方法所测数据相对偏小。

但是，实验过程中发现A组全肝ROI法测得的R2*值高于小ROI平均值法得出的R2*值，而其余三组全肝ROI法测得的R2*值均低于小ROI平均值法得出的R2*值，这可能是与铁质沉积在肝内的分布有关，铁过载程度较轻时，铁质主要分布于汇管区，小叶实质内铁质分布较少，此时的测量值受ROI设置的影响更加明显；而铁过载达中、重度时，铁质弥漫分布于汇管区至小叶实质内，受ROI影响的程度较轻。

本组研究存在一定的局限性：样本量相对偏小。ROI设置过程中虽然力图做到避免测量人员的主观因素的影响，但难免造成测量误差。R2*值可较好的反映肝脏铁含量，选择合适的ROI设置方法可一定程度上避免测量误差，使得所得数据更精确，我们建议选择整体ROI设置的方法，以期取得更好的测量结果。

[References]

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