应用肝体外模型评价B1-T...mapping的直方图研究_孙之.pdf

应用肝体外模型评价 B1-T1 mapping 的直方图研究孙之1，马慧1，王传玺2，赵新亚1山东第一医科大学附属省立医院 1 医学影像科;2 肿瘤科山东济南250021【摘要】目的探讨在体外模型中评价 B1-T1 mapping 序列在诊断肝纤维化分级中的价值。方法应用 3D 打印技术制备肝脏体外模型的外壳，以三种不同比例的明胶与水混合物，分次灌注入体外模型中，以模拟轻、中、重度的肝纤维化状态。对此模型分别行 T1 mapping 序列和 B1-T1 mapping 序列扫描。采用 Image J 软件提取体外模型的 T1值，用 SPSS 软件进行直方图分析;应用受试者操作特征(OC)曲线及 DeLong 法评价 T1 mapping 序列和 B1-T1 mapping 序列对不同分级肝纤维化体外模型的诊断效能。结果不同分级的肝纤维化体外模型分别行 T1 mapping 序列和 B1-T1 mapping 序列扫描后，T1mapping 序列均值和峰度鉴别不同分级肝纤维化模型的 AUC 分别为 0 831(95%CI:0 712，0 916)及 0 788(95%CI:0.663，0 788);B1-T1 mapping 序列均值和峰度鉴别不同浓度肝纤维化模型的 AUC 分别为 0 952(95%CI:0.864，0 991)及 0 637(95%CI:0 503，0 758)。DeLong 法对 OC 曲线进行两两比较，均值在不同程度肝纤维化模型的比较差异具有统计学意义(P 0 05)。结论T1 mapping 序列和 B1-T1 mapping 序列所得到的 T1值是不同的，采用 B1-T1 mapping 序列扫描所得全肝 T1值具有更高鉴别不同分级肝纤维化的能力，临床实用价值更高。【关键词】肝纤维化;磁共振成像;体外模型;3D 打印中图分类号:575;445 2文献标识码:A文章编号:1006-9011(2023)04-0637-04Histogram study on assessment B1-T1 mapping using hepatic vitro modelSUN Zhi1，MA Hui1，WANG Chuanxi2，ZHAO Xinya11 Department of adiology，Shandong Provincial Hospital Affiliated to Shandong First Medical University，Jinan 250021，China2 Department of Oncology，Shandong Provincial Hospital Affiliated to Shandong First Medical University，Jinan 250021，China【Abstract】ObjectiveTo evaluate the value of B1-T1 mapping sequence in the diagnosis of liver cirrhosis in vitro modelMethodsThe shells of the in vitro liver models were prepared by 3D printing technology，and three different ratios of gelatin andwater mixtures were injected into the in vitro models to simulate mild，moderate and severe liver fibrosis states The model wasscanned with T1 mapping sequence and B1-T1 mapping sequence，respectively The T1values of the in vitro models were extrac-ted by Image J software，and histogram analysis was performed by SPSS software;the diagnostic efficacy of T1 mapping sequenceand B1-T1 mapping sequence for different grades of liver fibrosis in vitro models was evaluated by applying the subject operatingcharacteristic(OC)curve and delong method esultsAfter the T1 mapping sequence and B1-T1 mapping sequence werescanned in vitro for different grades of liver fibrosis models，the AUCs of T1 mapping sequence mean and kurtosis to identify dif-ferent grades of liver fibrosis models were 0 831(95%CI:0 712，0 916)and 0 788(95%CI:0 663，0 788)，respectivelyThe AUCs of B1-T1 mapping sequence mean and kurtosis to identify different concentrations of liver fibrosis models were 0 952(95%CI:0 864，0 991)and 0 637(95%CI:0 503，0 758)，respectively，with statistical significance(P 0 05)Con-clusionThe T1values obtained by T1 mapping sequence and B1-T1 mapping sequence are different，and the whole liver T1val-ues obtained by scanning with B1-T1 mapping sequence have a higher ability to identify different grades of liver fibrosis and are ofhigher clinical utility【Key words】Hepatic cirrhosis;Magnetic resonance imaging;Vitro model;3D printing肝纤维化的早期诊断与分期对患者预后具有重要意义1-2。肝活检组织病理学检查是评价肝纤维基金项目:国家自然科学基金项目(编号:81473483;82172672;Z2021MH379);山东省自然科学基金项目(编号:Z2020MH285)作者简介:孙之(1996-)，女，毕业于山东第一医科大学，医学硕士，主要从事影像诊断工作通信作者:赵新亚E-mail:zhaoxinya2000126 com化分级的金标准，然而肝活检仅仅提取了一小部分肝组织，由于肝纤维化分布的不均匀性，所以肝活检无法评估整个肝脏的纤维化程度，无法进行全肝的纤维化分级3。目前常用的超声弹性成像等非侵入性技术也无法评估全肝纤维化4，故亟需寻找无创、准确评价全肝肝纤维化诊断和分期的方法。以736医学影像学杂志 2023 年第 33 卷第 4 期J Med Imaging Vol 33 No 4 2023往研究5-7 表明新型磁共振定量技术可变翻转角 T1mapping 可以直接测量全肝组织 T1值。但是可变翻转角受 B1 场影响，图像伪影较大，测量不准确。B1场校正的 T1 mapping(B1-T1 mapping)是在 T1 map-ping 成像前进行 B1 场的校正，可以改善 T1 mapping成像质量。然而，是否可以评价组织的肝纤维化分级目前尚无报道。本文应用体外模型模拟轻、中、重度肝纤维化，将不同分级肝纤维化体外模型使用 T1mapping 序列和 B1-T1 mapping 序列进行扫描，通过扫描后 B1-T1 mapping 所得全肝 T1值的参数，评价B1-T1 mapping 诊断肝纤维化分级的效能。1资料与方法1 1一般资料计算机软件建模，制作正常肝脏大小的体外模型外壳。不同比例明胶与水混合的凝胶可以呈现与肝纤维化近似的 T1值，此凝胶在常温呈固态，50以上呈现液态。将不同比例凝胶与水混合，分别模拟轻、中、重度肝纤维化分级。凝胶标本制备后，以液态进行灌注，冷却后进行磁共振扫描。每个浓度标本分别制备 20 份进行扫描(图 1)。1 2检查方法采用 Siemens 公司的 Prisma 3 0T 磁共振扫描仪，18 通道腹部相控阵线圈，取头先进的仰卧位。检查序列包括:T1 mapping 序列、B1-T1 mapping 序列。T1 mapping 序列扫描参数 T 5 01 ms，TE 2 3ms，FOV 380 mm，层厚 3 0 mm。B1-T1 mapping 序列是在匀场扫描后再行 T1 mapping 序列扫描，匀场参数:T 5 050 0 ms，TE 1 83 ms，FOV 381 mm，层厚 8 0 mm。1 3图像分析将图像上传至 Sygnovia 工作站，从 Sygnovia 里调取经 T1 mapping 序列和 B1-T1 mapping 序列扫描所获得的图像，并以 DICOM 格式储存，运用 Image J软件对图像进行直方图分析。由 1 位医师独立绘制感兴趣区(OI)，OI 应包括整个肝脏，得到肝纤维化体外模型的全肝 T1值参数。1 4统计学分析采用 SPSS 26 0 统计学软件。将由 Image J 软件得到的全肝 T1值数据使用 SPSS 软件进行运算，T1 mapping 序列和 B1-T1 mapping 序列所得 T1值之间的比较采用独立样本 t 检验，以 P 0 05 为差异有统计学意义。应用 Medcalc 软件绘制应用受试者工作特征(OC)曲线，评价所筛选指标评价 T1mapping 序列和 B1-T1 mapping 序列对不同分级肝纤维化体外模型诊断的效能，用 DeLong 法计算两个OC 曲线之间的统计学意义，以 P 0 05 为差异具有统计学意义。2结果2 1肝纤维化分级体外模型 T1 mapping 及 B1-T1mapping 成像直方图参数的比较经 T1 mapping 序列和 B1-T1 mapping 序列扫描后所得 T1map 图及直方图(图 2)。不同肝纤维化分级体外模型 T1 mapping 序列和 B1-T1 mapping 序列全肝 T1值参数(极差，均值，标准差，偏度，峰度)差异具有统计学意义(P 0 05)，见表 1。表 1不同比例肝纤维化体外模型的全肝 T1值参数比较分组序列极差均值标准差偏度峰度轻T1728 81 146 361161 68 80 41144 68 37 75-0 28 0 24-0 59 0 43B1236 35 57 511114 57 65 8834 32 6 54-0 12 0 300 25 0 39中T11161 54 286 541241 07 93 36200 27 43 79-0 14 0 30-0 28 0 68B1950 38 105 391240 10 52 62178 75 45 34-0 03 0 22-0 27 0 24重T11059 87 242 311434 07 133 61231 81 56 71-0 24 0 23-0 73 0 36B1480 89 97 821386 39 57 9878 97 12 80-0 16 0 360 05 0 27P 值0 010 010 010 0160 012 2T1 mapping 及 B1-T1 mapping 的全肝 T1值直方图参数评价不同分级肝纤维化分级的 OC 曲线分别用 T1 mapping 及 B1-T1 mapping 序列的全肝 T1值直方图参数绘制 OC 曲线，T1mapping 序列均值和峰度鉴别不同浓度肝纤维化模型的 AUC 分别为 0 831(95%CI:0 712，0 916)及 0 788(95%CI:0 663，0 788);B1-T1 mapping 序列均值和峰度鉴别不同浓度肝纤维化模型的 AUC 分别为 0 952(95%CI:0 864，0 991)及 0 637(95%CI:0 503，0.758)(图 3)。836医学影像学杂志 2023 年第 33 卷第 4 期J Med Imaging Vol33 No4 20232 3DeLong 法比较 T1 mapping 及 B1-T1 mapping的 OC 曲线DeLong 法对 OC 曲线进行两两比较，均值在不同程度肝纤维化模型的比较中差异有统计学意义(P 0.05);峰度在鉴别重度肝纤维化模型中差异无统计学意义(P=0 135)，两组 OC 曲线没有显著差异;峰度在鉴别轻度肝纤维化模型的比较中差异有统计学意义(P 0 05)，见表 2。表 2DeLong 法对 OC 曲线的计算结果特征分组均值轻重峰度轻重区域差异0 1210 1260 1510 243标准误差0 0570 0620 1010 09995%置信区间0 009 0 2330 005 0 247-0 047 0 3480 049 0 436Z 值2 1232 0461 4962 455P 值0 0340 0410 1350 014图1肝纤维化体外模型制备。图 1A 肝纤维化体外模型 3D 打印图;图 1B 不同浓度凝胶水混合物的可变反转角(VFA)图像;图 1C 不同浓度凝胶水混合物的 B1 场校正的(B1-corrected)VFA 序列图像图 2肝脏体外模型示意图。图 2A T1 mapping 序列 map 图;图 2B T1mapping 序列肝纤维化体外模型的直方图;图 2C B1-T1 mapping 序列 map 图;图 2D B1-T1 mapping 序列肝纤维化体外模型的直方图图 3全肝 T1值直方图的 OC 曲线。图3A，3B 为均值区分不同程度肝纤维化体外模型的 OC 曲线;图3C，3D 为峰度区分不同程度肝纤维化体外模型的 OC 曲线3讨论由于肝纤维化分布具有不均一性，肝组织病理学活检代表不了整个肝脏纤维化程度，无法全面评估患者情况。早期肝纤维化具有可逆性，精准评估全肝纤维化程度可为早期干预、评估预后提供极为重要的临床参考价值8-9。T1 mapping 由于具有全肝扫描、无辐射、定量、简单的优势，所以在临床应用具有较大优势，以往研936医学影像学杂志 2023 年第 33 卷第 4 期J Med Imaging Vol 33 No 4 2023究表明新型磁共振定量技术可变翻转角 T1 mapping可以直接测量全肝组织 T1值，可以用于评价组织的肝纤维化分级，而 B1-T1 mapping 序列没有明确研究。本文将两种 T1 mapping 技术应用到较均匀的肝纤维化体外模型中，并采用模型灌注凝胶的浓度作为金标准，比较两种序列鉴别不同分级肝纤维化的能力。T1 mapping 序列和 B1-T1 mapping 序列在同一比例的肝纤维化体外模型中所得的全肝 T1值的极差，均值，标准差，偏度，峰度差异有统计学意义(P0 05)，表明选择不同序列成像方法会影响对肝纤维化的判断。T1 mapping 序列扫描后所得全肝 T1值与 B1-T1 mapping 序列相比较，极差、标准差、偏度更大，表明在相对均匀的肝纤维化体外模型中 T1mapping 序列扫描后所得 T1值离散程度更高，更符合偏态分布。这是由于多反转角法对射频(B1)场不均匀性敏感度高，信噪比较低，会降低图像的质量，进而影响了 T1值测量的准确性10。应用 OC 曲线对 T1 mapping 序列和 B1-T1mapping 序列鉴别不同分级肝纤维化的能力进行分析，B1-T1 mapping 序列的均值显示出更高的鉴别不同分级肝纤维化体外模型的能力。应用 DeLong 法对鉴别不同分级肝纤维化的 OC 曲线进行两两比较，均值在轻度和中度肝纤维化模型中均具有统计学意义，且 B1-T1 mapping 的 AUC 值均高于 T1 map-ping 序列。磁共振成像中因为组织不规则结构以及线圈的发射场不均匀，导致射频 B1 场在空间中呈现不均匀分布，T1 mapping 序列对 B1 场不均匀性很敏感，信噪比较低，这会导致 T1值的计算出现偏差，影响其评估和诊断肝纤维化的能力。B1-T1 mapping序列对射频 B1 场分布进行了校正，因此能更准确的反映全肝纤维化的程度，具有更高鉴别不同分级肝纤维化的能力11-12。本文存在的不足:1)本文仅用 Siemens 公司的Prisma 3 0T 磁共振仪进行扫描，可能具有一定的局限性;2)样本量较少，需要进一步扩大样本量进行研究。综上所述，B1场校正的T1mapping序列图像质量更佳，具有更准确鉴别全肝纤维化的能力，临床应用价值更高。参考文献:1徐京杭，于岩岩，徐小元 肝纤维化研究进展和展望J 中华肝脏病杂志，2021，29(2):108-110 2omanelli G，Stasi C ecent advancements in diagnosis andtherapy of liver cirrhosis J Curr Drug Targets，2016，17(15):1804-1817 3usso FP，Imondi A，Lynch EN，et al When and how should weperform a biopsy for HCC in patients with liver cirrhosis in 2018 Areview J Dig Liver Dis，2018，50(7):640-646 4刘冠辰，刘鹏飞 MI 对肝纤维化及肝纤维化定量评估的研究进展 J 磁共振成像，2021，12(5):114-117 5Dekkers IA，Lamb HJ Clinical application and technical consid-erations of T1 T2(*)mapping in cardiac，liver，and renalimagingJ Br J 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