从再生结节到HCC，肝细胞性结节在结节内物质成分、细胞密集程度、肝细胞功能及结节血供等方面发生改变。这些变化对病理、影像学诊断都非常有帮助，有一部分变化是有相对特异性的。从再生结节到HCC的血供改变经历了由肝门静脉供血为主、肝门静脉及新生动脉性血管同时供血、主要由肿瘤新生动脉性血管供血几个阶段（图4-2-1）。不典型增生结节的血管可同时伴有肝门静脉分支和新生的不成对、不规则的动脉性血管。肝门静脉性结构在DN内部可见，但是少而分散，特别是HGDN；新生的动脉性血管通常不伴行胆管结构。少数分化良好的早期HCC可由肝门静脉供血。

RN和LGDN主要由门静脉供血，注射钆对比剂后，与周围肝实质强化程度相似，根据DN病理从高到低分化，随着结节内去分化的进展，血管生成途径被激活，诱导肿瘤新生血管形成；血供逐渐从门静脉为主过渡到肝动脉为主；最终形成肝细胞癌。肝细胞癌的肿瘤血管生成是在肿瘤现有血管上形成的过程，主要包括新生血管生成（非配对微动脉——不与胆管伴行的动脉）和血窦毛细血管化，并有以下特征：①血管数量明显增加；②血管形态发生变化，扭曲增粗，有异常的血管网状结构；③血管基底膜不完整，外周间隙大，通透性高。最典型的肿瘤新生血管形成发生在由LGDN到HGDN转化的过程中。Kubo等研究表明，早期肝细胞癌由门静脉和肝动脉血管联合供血，肝细胞癌进展过程中，门静脉供血减少，肝动脉供血逐渐增加，肿块的主要滋养血流变成肝动脉。

原发性肝细胞癌主要由肝动脉供血，并且由丰富的肿瘤血管组成。这些变化导致从LGDN到肝细胞癌，随着级别的增加，结节内主要由门静脉供血变为主要由动脉供血。随着去分化的进展，动脉早期强化更加明显，门静脉和过渡期清除也更加明显。

RN通常有正常的肝细胞功能，能够摄取肝细胞特异性MRI对比剂，并通过胆汁排泄。随着肝硬化相关结节去分化的进展，有机离子转运蛋白表达数量减少，对肝细胞特异性MRI对比剂的摄取和排泄顺行性减少。低度再生结节（LRN）通常具有正常肝胆功能；LGDN的细胞胆汁排泄功能正常，胆管存在于门管区附近；HGDN的胆汁排泄功能部分受损；高分化HCC中，尚能在细胞间发现胆小管，可在肿瘤细胞和扩张的胆小管中发现胆色素；而HCC的门管区结构完全破坏，胆道消失，胆汁排出受阻。随着结节的去分化，胆汁排泄功能被肿瘤细胞破坏，在低分化的HCC中很少见到胆汁。

Kupffer细胞是肝脏的吞噬细胞，存在于肝窦状间隙内，其主要功能包括：通过摄入和降解去除门静脉血中的微粒及可溶解物质；辨别内源性和外源性微粒。Kupffer细胞通过吞噬机制可以积聚对比剂，SPIO增强MRI可以评估Kupffer细胞的数目。RN与周围肝实质有相似的Kupffer细胞数，随着肝脏结节恶性程度的增加，结节内Kupffer细胞数量减少且功能降低；但在恶性化进程的早期，这种变化不太明显。DN和高分化HCC结节内Kupffer细胞数目可以是增多或减少。中HCC的Kupffer细胞数目减少。低分化HCC结节内正常功能的Kupffer细胞基本消失。

在HCC发生的过程中有一些物质成分的变化，如水分、脂肪、糖蛋白、铁、铜等，其中一些可以用现有的影像学技术手段在活体加以评价。水分的变化可以用MRI T ₂WI序列显示。LGDN内肝细胞轻度不典型增生，结节内通常伴有铁和铜的沉积。小HCC的信号强度由于癌组织分化程度高低、癌组织内微量金属元素的沉积、细胞坏死、脂肪变而表现为多样性。Ebara等对小肝细胞癌信号改变影响因素的研究表明，T ₁WI上信号愈高表示癌组织分化愈好，癌内有较多肝糖原和铜的沉积，而周围肝组织内有较多锌的沉积；T ₂WI上信号愈高表示癌组织分化愈低。在T ₁WI上，由于锌的弛豫作用使癌结节周围肝组织的信号降低，而使小肝细胞癌呈相对高信号。一部分RN内可有铁沉积，由于铁的顺磁效应，在T ₁WI和T ₂WI上都可呈低信号，特别是梯度回波（GRE）序列能更好地反映铁沉积所致的局部磁场不均匀性而引起的信号降低。利用梯度回波T ₁WI双回波技术，同相（in-phase，IP）和反相（opposed-phase，OP）成像上信号强度的对比可以发现小HCC内局部脂肪变。肝硬化时肝脏中的各代谢物变化可通过 ¹H-MRS技术进行研究。如Cho是细胞膜磷脂代谢的成分之一，是细胞增殖的指标。有研究表明肝细胞癌Cho峰比正常组织和肝硬化组织的要高。此外肝细胞膜ATP代谢的变化可以通过 ³¹P-MRS揭示。

虽然铁质沉着性结节不在国际工作组肝细胞结节分类术语之列，但常出现在影像学文献中，放射科医师用铁质沉着性结节来描述肝硬化相关结节内生过多铁质沉着，又称铁质沉着性再生结节，组织学上铁质沉着性结节可以为再生结节或非典型增生结节，但影像学难以区分，因此采用术语铁质沉着性结节。铁质沉着性结节极少为恶性，可能与结节恶变过程中失去了内生性铁聚集的能力有关。