磁共振功能成像在肝臟疾病中的應(yīng)用

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磁共振功能成像在肝臟疾病中的應(yīng)用

張俊祥

隨著醫(yī)學(xué)影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展，影像醫(yī)學(xué)正在從傳統(tǒng)的解剖形態(tài)學(xué)檢查向反映細(xì)胞、分子水平生理生化改變的功能成像發(fā)展，磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)在功能影像學(xué)中發(fā)揮著重要作用，由于其高對(duì)比度、高分辨率、無(wú)輻射和無(wú)損傷等優(yōu)點(diǎn)，MR功能成像的應(yīng)用已經(jīng)從神經(jīng)系統(tǒng)擴(kuò)展到全身各系統(tǒng)，其在肝臟疾病中的應(yīng)用近年來(lái)也受到越來(lái)越多的關(guān)注。

1磁共振動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描(dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging，DCE-MRI)

由于肝臟的特殊供血系統(tǒng)，不同肝臟病變的供血程度不同，可以使用對(duì)比劑對(duì)肝臟疾病進(jìn)行鑒別。對(duì)比劑增強(qiáng)技術(shù)的機(jī)制是不同病變之間血供差異導(dǎo)致增強(qiáng)特征的差異，在肝臟實(shí)質(zhì)占位性病變的診斷中發(fā)揮著重要作用。相比于CT增強(qiáng)掃描，MRI動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描因無(wú)輻射損傷、對(duì)比劑副作用小等優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越多被應(yīng)用于肝臟疾病的診斷及鑒別診斷。

MRI動(dòng)態(tài)增強(qiáng)技術(shù)可以量化評(píng)估病變的血液動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)，結(jié)合MRI形態(tài)學(xué)觀察將極大提高肝臟疾病的診斷水平。MRI增強(qiáng)掃描評(píng)價(jià)腫瘤壞死及原發(fā)性肝癌經(jīng)導(dǎo)管肝動(dòng)脈化療栓塞( transcatheter arterial chemoembolization，TACE)治療后的效果更準(zhǔn)確，但是對(duì)于乏血供腫瘤或以門靜脈供血為主的腫瘤，其表現(xiàn)缺乏特異性，尤其是在TACE治療后，腫瘤的血供常常發(fā)生改變，病灶強(qiáng)化的方式表現(xiàn)不典型，動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描可能錯(cuò)誤判斷腫瘤殘余或復(fù)發(fā)，這時(shí)應(yīng)結(jié)合磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像(見下述)進(jìn)行綜合判斷[1]。

除了非特異性細(xì)胞外液對(duì)比劑Gd-DTPA，肝臟增強(qiáng)掃描還可以使用肝細(xì)胞特異性對(duì)比劑，肝細(xì)胞特異性對(duì)比劑可提高肝臟腫瘤的檢出率，鑒別腫瘤是否來(lái)源于肝細(xì)胞，部分可以鑒別腫瘤的良惡性。根據(jù)對(duì)比劑分子結(jié)構(gòu)與作用機(jī)理的不同，肝細(xì)胞特異性對(duì)比劑大致分為以下三類。

第一類是釓螯合物，釓與芳香環(huán)的螯合物具有較高的親脂性，可以被肝細(xì)胞攝取并經(jīng)膽汁途徑排泄。

此類對(duì)比劑既可作為細(xì)胞外液對(duì)比劑使用，也可在注射對(duì)比劑后40 min～2 h之間進(jìn)行肝細(xì)胞期掃描,以獲得肝細(xì)胞的特異性信息，也可以此類對(duì)比劑做排泌法MR膽管成像。

第二類是錳螯合物，肝細(xì)胞攝取此類對(duì)比劑后分解出來(lái)的錳能產(chǎn)生很強(qiáng)的T1縮短效應(yīng)，最后經(jīng)膽汁途徑排泄。此類對(duì)比劑在肝臟疾病的應(yīng)用主要是:(1)提高非肝細(xì)胞性腫瘤(主要是轉(zhuǎn)移瘤)的檢出率；(2)有助于局灶性結(jié)節(jié)增生、肝增生結(jié)節(jié)與惡性腫瘤的鑒別；(3)對(duì)肝細(xì)胞癌的分化程度進(jìn)行評(píng)估；(4)肝細(xì)胞功能評(píng)價(jià)及排泌性膽管成像,特別有助于無(wú)梗阻擴(kuò)張膽管的顯示。

第三類是肝細(xì)胞受體對(duì)比劑，此類對(duì)比劑的核心為超小超順磁性氧化鐵顆粒(SPIO)，表面用阿拉伯半乳聚糖或無(wú)唾液酸基胎球蛋白等進(jìn)行包裹，可通過(guò)肝細(xì)胞表面的無(wú)唾液酸基糖蛋白受體轉(zhuǎn)運(yùn)到網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)，即肝臟的巨噬細(xì)胞，在肝細(xì)胞的微粒體內(nèi)分解出氧化鐵顆粒，產(chǎn)生很強(qiáng)的短T2效應(yīng)，對(duì)于肝臟良惡性病變的鑒別具有重要意義。

2磁共振灌注成像(perfusion weighted imaging，PWI)

MR灌注成像主要反映組織中微觀血流動(dòng)力學(xué)信息。目前肝臟灌注成像最常采用的方法是對(duì)比劑首次通過(guò)法，經(jīng)外周靜脈快速團(tuán)注對(duì)比劑，采用快速M(fèi)R成像序列對(duì)靶器官實(shí)施連續(xù)多時(shí)相掃描，檢測(cè)帶有對(duì)比劑的血液首次流經(jīng)受檢組織時(shí)的時(shí)間-信號(hào)變化來(lái)反映組織的血流動(dòng)力學(xué)信息，通過(guò)數(shù)學(xué)模型的計(jì)算還可得到組織血流灌注的半定量信息，如組織血流量、血容量和平均通過(guò)時(shí)間等。研究?jī)?nèi)容包括肝硬變和肝腫瘤的鑒別診斷、隱匿或微小肝臟轉(zhuǎn)移瘤的檢測(cè)、肝移植和肝癌TACE治療后肝臟灌注情況的改變等[2-3]。

另一種灌注成像的方法是動(dòng)脈自旋標(biāo)記法(arterial spin labeling，ASL)，利用動(dòng)脈血液中的質(zhì)子作為內(nèi)源性對(duì)比劑，使用特定的脈沖序列對(duì)流入組織的血液質(zhì)子進(jìn)行標(biāo)記、檢測(cè)來(lái)反映組織的血流動(dòng)力學(xué)信息。

TACE是治療原發(fā)性肝癌及肝臟轉(zhuǎn)移瘤的有效方法之一，但腫瘤組織內(nèi)新生血管形成和血供的恢復(fù)常常導(dǎo)致腫瘤“復(fù)活”。由于TACE治療后有高密度的碘劑在病灶內(nèi)潴留，CT灌注成像在技術(shù)上存在困難，而高密度碘劑并不影響MR灌注成像的效果，可以檢測(cè)TACE治療后的組織成分。

肝臟MR灌注成像需要進(jìn)一步研究的是優(yōu)化掃描序列，提高圖像的時(shí)間分辨率和空間分辨率，定量灌注成像的模型亦需改進(jìn)。目前作為疾病診斷基礎(chǔ)的正常肝臟灌注表現(xiàn)與定量指標(biāo)尚無(wú)公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)，業(yè)內(nèi)認(rèn)為將灌注成像技術(shù)作為研究血流動(dòng)力學(xué)的一種半定量手段應(yīng)更為客觀。

3磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)

擴(kuò)散是指分子的隨機(jī)熱運(yùn)動(dòng)，即布朗運(yùn)動(dòng)。擴(kuò)散加權(quán)成像通過(guò)對(duì)水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的描述，提供病理生理狀態(tài)下組織成分之間水交換的功能狀態(tài)及其空間組成信息。DWI通過(guò)調(diào)整擴(kuò)散梯度場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)、持續(xù)時(shí)間及間隔時(shí)間來(lái)獲得不同擴(kuò)散敏感度(b值)的圖像。根據(jù)不同b值的DWI圖像所測(cè)得的信號(hào)值，計(jì)算相應(yīng)組織的擴(kuò)散系數(shù)(diffusion coefficient，DC)。由于DC值除受水分子擴(kuò)散影響之外，心跳、脈搏、呼吸、體液流動(dòng)、血流灌注、細(xì)胞膜通透性等相關(guān)因素也對(duì)其產(chǎn)生影響，常用表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)來(lái)反映上述因素的綜合效應(yīng)。

在肝臟纖維化和肝硬化的診斷中，擴(kuò)散加權(quán)成像不僅能直接反映肝細(xì)胞的生化代謝、水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，而且獲得的定量指標(biāo)與臨床常用的肝纖維化分級(jí)、肝硬化分期標(biāo)準(zhǔn)均有較好的一致性，可為臨床評(píng)價(jià)肝纖維化和肝硬化程度提供重要的參考信息[4]。

根據(jù)DWI圖像及ADC值的測(cè)量，可以鑒別肝臟病變的良惡性。良性病變含水量高，水分子運(yùn)動(dòng)相對(duì)自由，運(yùn)動(dòng)快，ADC值高；反之，惡性病變腫瘤結(jié)構(gòu)致密，含水量少，對(duì)DWI變化梯度不敏感，ADC值低。研究發(fā)現(xiàn)肝囊腫、肝血管瘤、肝臟惡性實(shí)體腫瘤(原發(fā)性肝癌和肝臟轉(zhuǎn)移瘤)ADC值呈梯度降低，差異具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但DWI和ADC值對(duì)于原發(fā)性肝癌和肝臟轉(zhuǎn)移瘤的鑒別相當(dāng)困難，因?yàn)閮烧咴贒WI上均呈高信號(hào)，而且ADC值存在明顯重疊[5]。

對(duì)于發(fā)現(xiàn)肝內(nèi)微小病變，DWI比常規(guī)MRI序列具有更高的敏感性、特異性及預(yù)測(cè)價(jià)值，因?yàn)樗哂懈玫牟≡顚?duì)比及背景信號(hào)抑制，尤其對(duì)于直徑大于1 cm的肝臟病變，DWI診斷病變的敏感度、特異度明顯高于常規(guī)T2-TSE序列。

雖然DWI技術(shù)在肝臟疾病的診斷中已占有一席之地，但其也存在一定的局限性，如：采集矩陣小，空間分辨力較低；圖像的信噪比低，引起模糊效應(yīng)；對(duì)磁場(chǎng)的不均勻性較敏感，易產(chǎn)生磁敏感偽影；化學(xué)位移偽影明顯，脂肪抑制效果不佳；對(duì)呼吸要求較高等。

4磁共振波譜分析(magnetic resonance spectroscopy，MRS)

MRS可以對(duì)特定原子核及其化合物進(jìn)行量化檢測(cè)，無(wú)創(chuàng)性研究活體組織生化代謝狀況，是測(cè)定活體內(nèi)某一特定組織區(qū)域化學(xué)成分的唯一的無(wú)損傷技術(shù)。MRS以波譜曲線的形式反映興趣區(qū)內(nèi)組織生化代謝的變化，是磁共振成像和磁共振波譜技術(shù)的完美結(jié)合。1氫(1H) 和31磷(31P)是目前MRS常用的檢測(cè)元素。

活體1H-MRS檢測(cè)信號(hào)最強(qiáng)的是水和脂肪，根據(jù)1H-MRS譜線變化和曲線下面積的計(jì)算可以定性、定量分析肝內(nèi)代謝物變化，因此可用于診斷脂肪肝及監(jiān)測(cè)肝臟脂肪含量的變化，可以評(píng)價(jià)脂肪肝的療效。近年來(lái)，1H-MRS也轉(zhuǎn)向肝纖維化的研究。

作為一種研究活體肝臟細(xì)胞水平的能量代謝和生化指標(biāo)變化的非侵入檢查方法，31P-MRS可得到如下信息：(1)測(cè)定細(xì)胞內(nèi)的pH值；(2)定性或定量監(jiān)測(cè)細(xì)胞內(nèi)磷化合物濃度。在肝炎、肝硬化、梗阻性黃疸術(shù)后評(píng)價(jià)、肝移植后排斥反應(yīng)監(jiān)測(cè)、肝臟腫瘤診斷及療效評(píng)價(jià)等方面，31P-MRS頗具發(fā)展?jié)摿6]。

腫瘤內(nèi)磷酸單酯(PME)顯著升高可能與磷脂代謝的增高以及膜活動(dòng)增加有關(guān)，表示腫瘤細(xì)胞膜合成代謝增加，但是PME升高不能鑒別腫瘤良惡性、原發(fā)或轉(zhuǎn)移以及腫瘤類別，所以缺乏特異性。

31P-MRS通過(guò)檢測(cè)腫瘤治療前后磷化合物的變化，可對(duì)治療效果進(jìn)行無(wú)創(chuàng)性早期評(píng)價(jià)，最常表現(xiàn)為對(duì)化療敏感的腫瘤比不敏感的腫瘤PME/ATP(三磷酸腺苷)下降更明顯。

5磁共振彈性成像(magnetic resonance elastography，MRE)

MRE是一種新型的無(wú)創(chuàng)成像方法，利用磁共振技術(shù)檢測(cè)體內(nèi)組織、器官在外力作用下產(chǎn)生的質(zhì)點(diǎn)位移，通過(guò)運(yùn)動(dòng)敏感梯度而獲得磁共振相位圖，通過(guò)彈性力學(xué)的逆行求解，直觀地顯示和量化組織彈性，因此被稱為“影像觸診”，它是傳統(tǒng)觸診機(jī)械化、客觀化、定量化的一種手段，而且不受“觸診”部位的限制。目前MRE的主要研究目標(biāo)是肝纖維化和肝臟腫瘤。

除非疾病進(jìn)展為不可逆的肝硬化，CT、超聲和常規(guī)MRI等很難確定肝纖維化。肝臟穿刺活檢仍然是判斷肝纖維化的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但它是一種有創(chuàng)檢查，可導(dǎo)致相關(guān)并發(fā)癥甚至死亡，而且費(fèi)用較高，取樣也可能存在誤差。MRE作為無(wú)創(chuàng)性檢查，對(duì)肝纖維化的評(píng)估有著越來(lái)越廣闊的應(yīng)用前景。肝臟的硬度與纖維化分級(jí)直接相關(guān)，隨著病情進(jìn)展其硬度逐漸升高，如以2.93 kPa作為區(qū)分肝臟正常與纖維化的臨界值，其靈敏度和特異度分別達(dá)到98%和99%[7]。肝臟惡性腫瘤的平均剪切硬度顯著高于良性腫瘤、肝纖維化和正常肝臟組織。

MRE研究仍然存在以下問(wèn)題：(1)肝纖維化的MRE研究尚未得到公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)；(2)缺乏大樣本、多中心的研究用以確定MRE的敏感性和特異性；(3)掃描技術(shù)的差異使各種研究結(jié)果的可比性不高；(4)彈性模量在部分人體組織中有重疊現(xiàn)象，正常組織和病理組織中也存在部分重疊現(xiàn)象。

6磁敏感加權(quán)成像(susceptibility weighted imaging，SWI)

SWI以T2*加權(quán)梯度回波序列作基礎(chǔ)，利用磁場(chǎng)中組織局部或內(nèi)部間磁敏感差異產(chǎn)生影像對(duì)比，可同時(shí)獲得磁距圖和相位圖，反映的是組織磁化屬性，對(duì)于顯示小靜脈血管、血液成分(如出血后各期齡代謝產(chǎn)物)、鈣化、鐵沉積敏感性非常高。目前SWI已被廣泛應(yīng)用于各種出血性病變、靜脈血管性病變、腫瘤及變性類疾病的診斷及鐵含量的定量分析[8]，SWI對(duì)肝硬化鐵質(zhì)沉積再生結(jié)節(jié)的檢出也是一種有效的技術(shù)。SWI增加了小靜脈、微靜脈血管畸形的診斷敏感性，提高了肝臟腫瘤內(nèi)靜脈脈管系統(tǒng)及微量出血的檢出率，為富血供腫瘤與乏血供腫瘤的鑒別診斷提供更豐富的信息。

有研究者將SWI對(duì)非血紅素鐵及含鐵血黃素的敏感性特征應(yīng)用于體部，如對(duì)肝癌動(dòng)物模型行經(jīng)肝動(dòng)脈灌注含鐵氧化物的栓塞微球后檢測(cè)其分布狀況，用以對(duì)灌注栓塞的療效進(jìn)行評(píng)估[9]。

SWI目前存在的主要問(wèn)題是掃描時(shí)間較長(zhǎng)，要求被檢部位保持一定時(shí)間的制動(dòng)，所以對(duì)于活動(dòng)度較大的組織器官暫不適用，在肝臟疾病中的應(yīng)用尚處在探索階段。

綜上所述，磁共振功能成像能夠無(wú)創(chuàng)性地研究活體組織器官的代謝、生理、病理變化，研究精度可以達(dá)到分子水平，其成像技術(shù)和方法多樣而且還在不斷發(fā)展中，掌握各種成像方法的優(yōu)勢(shì)和限度，根據(jù)不同疾病和臨床需求選擇適當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段，結(jié)合常規(guī)影像學(xué)方法，能更好地對(duì)肝臟疾病做出診斷及評(píng)估。盡管仍然存在一些亟需解決和改進(jìn)的問(wèn)題，但隨著技術(shù)的優(yōu)化和軟硬件的發(fā)展，在肝臟疾病的早期診斷、鑒別診斷、治療指導(dǎo)、預(yù)后評(píng)估、療效監(jiān)測(cè)等方面MR功能成像必將發(fā)揮更大的作用。

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(收稿日期：2015-12-18)

DOI：10.14126/j.cnki.1008-7044.2016.02.001

[作者簡(jiǎn)介]張俊祥(1966-)，男，主任醫(yī)師/副教授，碩士生導(dǎo)師。

[作者單位] 蚌埠醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院 放射科，安徽 蚌埠 233004

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