毛一雷 张涛 桑新亭 李方 巴建涛 卢欣 杨志英 钟守先 黄洁夫

【摘要】 目的 评价肝功能显像结合单光子发射型计算机断层显像（SPECT）技术对术后肝功能的预测价值。方法 20只新西兰白兔，随机平均分为肝纤维化肝癌组和正常组。两组均行肝脏右外叶切除术，术前1 d行99mTc-二乙基乙酰苯胺亚氨二醋酸（99mTc-EHIDA）肝脏显像，计算代表整体肝功能的5 min心区清除指数(HCI5)、5 min心、肝相关指数(HLI5)、15 min肝脏排泄率（Ex15），结合SPECT技术计算代表剩余肝功能的HCI5P、HLI5P和Ex15P；术后4 d重复99mTc-EHIDA肝脏显像。术前1 d和术后4 d检测肝功能，包括丙氨酸氨基转移酶（ALT）、天门冬氨酸氨基转移酶（AST）、γ-谷氨酰转肽酶（GGT）、总胆红素（TBil）、总蛋白（TP）、白蛋白（ALB）、胆碱脂酶（CHE）和白蛋白与球蛋白比值（A/G）。结果 整体肝功能指标中，肝纤维化肝癌组Ex15低于正常组（P<0.05），肝纤维化肝癌组HCI5和HLI5较正常组有升高趋势（P>0.05）；Ex15与ALB成正相关、与TBil和GGT成负相关（P<0.05），HCI5与CHE成正相关（P<0.05），HLI5与A/G成负相关（P<0.05）。剩余肝功能指标中，HLI5P与术后A/G成负相关（P<0.05），Ex15P与TBil和GGT成负相关（P<0.05）。结论 应用肝脏显像结合SPECT技术可以在动物模型上建立三维立体肝功能评估方法，在获得的参数中，Ex15可以定量评价整体肝功能，Ex15P和HLI5P可以预测术后剩余肝功能。
【关键词】 外科手术；肝硬化；肝功能试验；99mTc-二乙基乙酰苯胺亚氨二醋酸；单光子发射型计算机断层显像
Three-dimensional assessment of the remnant hepatic function following surgery using single photon emission computed tomography in an animal model MAO Yi-lei，ZHANG Tao，SANG Xin-ting，LI Fang，BA Jian-tao，LU Xin，YANG Zhi-ying，ZHONG Shou-xian，HUANG Jie-fu.Department of Liver Surgery, Peking Union Medical College Hospital, Peking Union Medical College, Chinese Academy of Medical Sciences, Beijing 100730, China
【Abstract】 Objective The predictive value of postoperative hepatic function evaluated by liver functional imagination combined with single photon emission computed tomography (SPECT) technique was appraised in the present study. Methods Twenty New Zealand white rabbits were divided randomly into two groups, including the Hepatic Fibrosis with Carcinoma Group (FC-Group, n=10) and the Control Group (C-Group, n=10). All the rabbits underwent the resection of outer-right lobe of the liver. The whole hepatic function indexes, such as HCI5, HLI5 and Ex15, and the hepatic function remnant indexes, including HCI5P, HLI5P and Ex15P, were calculated by 99mTc-EHIDA liver imagination. Results Ex15 of FC-Group was lower than that of C-Group (P<0.05). HCI5 and HLI5 of FC-Group had the trends to increase compared with the C-Group. Ex15 was positively correlated with ALB, and negatively correlated with TBil and GGT (P<0.05). HCI5 had a positive correlation with CHE (P<0.05), while HLI5 had a negative correlation with A/G (P<0.05). HLI5P had the negative correlation with postoperative A/G (P<0.05), and Ex15P had the negative correlation with postoperative TBil and GGT (P<0.05). Conclusions This study has established a method of 3-D liver function evaluation system on an animal model. Among the indexes, Ex15 can exactly represent the whole liver function while Ex15P and HLI5P can predict the liver function after the liver resection. The results may help the future clinical use of this technique to evaluate the risk of operation.
【Key words】 Surgical procedures, operative; Liver cirrhosis; Liver function tests; 99mTc-diethyliminodiacetic acid; Tomography, emission-computed, single-photon
在肝硬化肝脏手术或肝脏巨大占位行肝切除手术时，如何能在手术前对术后剩余肝脏的功能进行相对准确的评估是肝脏外科的一个难题，这使得外科医生有时很难在术前做出决断或决断错误。现有的检测肝功能的方法多是检测术前肝脏整体功能，对肝脏切除术后剩余肝功能的评估帮助不大[1]。我们前期设计了有关术前三维肝功能检测的方法，并建立了首个新西兰白兔肝纤维化肝癌模型[2]，本研究则在此模型上应用了99mTc-二乙基乙酰苯胺亚氨二醋酸（99mTc-EHIDA）肝脏显像结合单光子发射型计算机断层显像（SPECT）技术，模拟肝脏切除手术，建立了术前三维肝功能评估方法，有助于进一步将此方法应用于肝脏外科临床。
材料与方法
一、实验材料及分组
雌性新西兰白兔，20只，体重2.0～2.5 kg，由北京富豪实验动物养殖中心和北京维通利华实验动物技术有限公司提供，饲养于北京协和医院实验动物室。其中8只用于模型稳定性的检测，其余12只随机分为2组：肝纤维化肝癌组（n＝6）：于上午8:00～10:00给予50% 四氯化碳油溶液0.2ml/kg灌胃，每周2次，共8周；第6周末于肝脏右外叶接种VX-2肿瘤，从而获得肝纤维化肝癌白兔[2]。正常组（n＝6）：陪同饲养，不进行灌胃和VX-2肿瘤接种。
二、手术方法
肝纤维化肝癌组和正常组均于处理后第9周行肝脏右外叶切除术：清洁手术，手术在上午9:00～12:00之间进行。术前12 h内禁食，自由饮水，速眠新Ⅱ注射液（军事医学科学院军事兽医研究所试制）0.3 ml/kg肌肉注射麻醉，麻醉生效后剃毛、消毒，于剑突下沿腹白线作一长5～6 cm 的正中切口，逐层入腹，充分暴露肝脏右外叶，以线锯切割法切除肝脏右外叶（图1），彻底止血，分层缝合切口。术闭肌注青霉素钠40万单位，静脉滴注0.9%氯化钠溶液20 ml。

图1 新西兰白兔肝脏右外叶切除术示意图：背视图（1A），腹视图（1B）
三、检测项目
1．新西兰白兔的一般情况及体重变化：观察手术前后实验兔的进食、活动、体重和存活等情况。
2．肝功能的血清学检测：术前1 d、术后第4天经新西兰白兔耳动脉取血，送本院检验科生化实验室，检测丙氨酸氨基转移酶（ALT）、天门冬氨酸氨基转移酶（AST）、γ-谷氨酰转肽酶（GGT）、总胆红素（TBil）、总蛋白（TP）、白蛋白（ALB）、胆碱脂酶（CHE）和白蛋白与球蛋白比值（A/G）。
3.肝脏三维显像定量计算肝脏功能：所有实验兔均于术前1 d行99mTc-EHIDA（北京原子高科核技术应用股份有限公司）肝脏动态显像和三维立体显像。应用SPECT仪（美国通用公司，双探头配低能通用准直器），白兔麻醉生效后仰卧固定于兔板，探头置于上腹部和心脏上方。经耳缘静脉推注1 ml 99mTc-EHIDA （3～5 mCi/ml），即刻开始动态采集数据，采集矩阵为64×64，30 s/帧，共40帧；动态采集后进行断层采集，位置不变，矩阵为64×64，探头围绕肝脏旋转180°，每6°采集一帧，30 s/帧。
为定量评估术前整体肝功能，在动态采集图像（图2）上分别勾划心区、肝区感兴趣区（ROI），参照周健等[3]和杨玉珍等[4]的研究，建立并计算以下简易定量指标用以反映整体肝功能：(1)5 min心区清除指数(HCI5)：HCI =5 min时心区ROI内放射性计数与2 min时心区ROI内放射性计数的比值；(2)5 min心、肝相关指数(HLI5)：HLI5＝5 min时心区ROI内放射性计数与5 min时肝区ROI内放射性计数的比值；(3)15 min肝脏排泄率（Ex15）：Ex15＝（肝区时间放射性曲线峰值－15 min肝区放射性计数值）/峰值×100%。随后，利用SPECT技术进行三维肝功能评估。SPECT断层采集图像进行处理并重建为断层图像，在各断层图像上标记出拟行肝脏手术的切线，勾划出手术预切除肝脏ROI和剩余肝脏ROI（图3），计算肝脏剩余功能指数（RFI）：RFI＝各断层剩余肝脏ROI计数之和/(各断层剩余肝脏ROI计数之和+各断层预切除肝脏ROI计数之和)。RFI代表剩余肝脏的功能占整体肝脏功能的比值。结合RFI和代表整体肝脏功能的参数HCI5、HLI5、Ex15，计算出以下3个参数，代表手术前预测的肝脏切除术后剩余肝脏的功能：预测HCI5：HCI5P＝HCI5/RFI；预测HLI5：HLI5P＝HLI5/RFI；预测Ex15：Ex15P＝Ex15×RFI。术后第4天重复99mTc-EHIDA肝脏显像（图2），计算术后实际的HCI5、HLI5和Ex15。

图2 新西兰白兔肝脏切除术前后99mTc-EHIDA肝脏显像图：术前放射性聚积在肝脏，肝脏右外叶与其余肝脏分界清晰（箭头所示为肝脏右外叶）（2A）；术后放射性聚积在肝脏，肝脏右外叶区域无放射性聚积(2B) 图3 新西兰白兔肝脏断层图像上模拟肝脏切除示意图:按拟行新西兰白兔肝脏右外叶切除术模拟手术切线，在各单光子发射型计算机断层图像上分别勾划出手术预切除肝脏（肝脏右外叶）的感兴趣区和剩余肝脏的感兴趣区（箭头所示为肝脏右外叶）
四、统计学方法
应用SPSS 12.0 统计软件进行统计分析，实验数据以表示，显著性检验采用t检验，相关性检验采用Pearson检验，以P<0.05表示差异有统计学意义。
结 果
1．一般情况：第9周时术中证实肝纤维化肝癌组实验兔均存在肝脏右外叶肿瘤。术后所有新西兰白兔均出现不同程度的食欲减退、体重下降、活动减少等，观察期间（术后1个月）实验兔全部存活。
2．术前总体肝功能检测结果：肝纤维化肝癌组TBil、ALT、AST和GGT高于正常组，A/G低于正常组，差异具有统计学意义（P<0.05），证实肝纤维化肝癌组实验兔符合肝纤维化表现，模型建立成功。肝纤维化肝癌组Ex15低于正常组，差异具有统计学意义（t=2.413，P<0.05），肝纤维化肝癌组HCI5和HLI5较正常组有升高趋势（P>0.05）。HCI5、HLI5和Ex15与血清学肝功能指标的相关性分析发现，HCI5与CHE成正相关（r2=0.484，P<0.05），HLI5与A/G成负相关（r2=0.424，P<0.05），Ex15与ALB成正相关、与TBil、GGT成负相关（r2值分别为0.401、0.610、0.402，P<0.05）。
3．剩余肝功能指标与术后肝功能检测结果相关性分析：利用核素显像计算的剩余肝功能指标与肝脏手术后实际肝功能参数进行相关性分析发现，HLI5P与术后A/G成负相关（r2=0.484，P<0.05），Ex15P与TBil、GGT成负相关（P<0.05），HCI5P和Ex15P分别与术后实际HCI5P和Ex15P无相关性（P>0.05），HLI5P与术后实际HLI5存在相关性(r2=0.575, P<0.05)。
讨 论
肝硬化患者或巨大肝脏占位患者行肝切除手术一直存在着风险，影响术后肝功能和并发症发生的因素很多，如术前肝功能、切肝量、手术大小和肝门阻断时间等[5]。现有的检测指标基本上仅反映手术前肝脏的整体功能，存在缺陷。在本研究中，我们首次在国内应用肝脏显像结合SPECT技术，在动物模型中模拟肝脏切除，获得了代表手术后剩余肝脏功能的指标。
在本研究中应用的肝脏显像剂99mTc-EHIDA是99mTc-乙酰苯胺亚氨二醋酸（99mTc-IDA）类肝胆显像剂的一种，主要通过肝细胞摄取与排泄，类似于胆红素的代谢途径，受到胆红素的竞争抑制[6]。肝硬化时肝细胞功能异常会影响99mTc-EHIDA的摄取、分泌和排泄而造成HCI5、HLI5、Ex15等指标的改变。周健等[3]和杨玉珍等[4]的研究显示这3个指标在正常人与肝硬化患者之间存在显著差异，与肝硬化的严重程度相关，也与PT、TBil和ALB等血清学肝功能指标相关。但本研究发现，肝纤维化肝癌组Ex15显著低于正常组，且与ALB成正相关、与TBil、GGT成负相关，从而证明Ex15是评估整体肝功能的确切的定量指标；而HCI5和HLI5用于反映整体肝脏功能并不十分适合。这些在实验动物中建立的参数仍需今后在临床研究中进一步验证。
本研究结合99mTc-EHIDA肝脏显像技术和SPECT技术进行了三维肝功能评估，而并不是简单的整体肝功能或二维肝功能的计算[7-8]。首先在SPECT重建的肝脏断层图像上，标记出肝脏手术的切线，分别勾划出预切除肝脏和剩余肝脏的ROI，计算出RFI，利用此指数与整体肝功能的指标相结合，可以获得评价剩余肝功能的指标。将RFI与代表整体肝脏功能的指标HCI5、HLI5和Ex15相结合，计算出HCI5P、HLI5P和Ex15P来代表剩余肝功能。进一步的分析发现，HLI5P和Ex15P对于手术后的实际肝脏功能具有一定预测价值，有助于在术前评估术后剩余肝功能。
综上所述，我们应用99mTc-EHIDA肝脏显像结合SPECT技术在动物模型上建立了三维立体肝功能评估方法。在进一步的研究中将逐步向临床应用方向推进（99mTc-EHIDA已经是可以应用于临床的放射性核素），协助外科医师作出手术决策，并有可能对亲体肝移植中供肝切除范围的划分提供帮助。
志谢 感谢北京协和医院检验科卢洁医师在肝功能检查中给予的帮助，感谢北京协和医院实验动物室马斯骥、张栋、郁佩华在动物实验中给予的指导和帮助
参考文献

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(收稿日期：2006-08-14)

基金项目：美国中华医学基金会资助项目（CMB06-837）
作者单位：100730 北京，中国医学科学院 中国协和医科大学 北京协和医院肝脏外科（毛一雷、张涛、桑新亭、卢欣、杨志英、钟守先、黄洁夫），核医学科（李方、巴建涛）
通讯作者：毛一雷，Email：maoy@public3.bta.net.cn