磁共振技術在非酒精性脂肪肝病中準確定量脂肪含量的應用

郁偉斌，李躍華

磁共振技術在非酒精性脂肪肝病中準確定量脂肪含量的應用

郁偉斌，李躍華*

非酒精性脂肪肝病近年來增長迅速且呈低齡化發(fā)展趨勢，雖然它為良性病變但可以影響到其他慢性肝病的進展，任其發(fā)展可能最終導致肝臟的衰竭。利用MR成像技術定量分析是目前研究的熱點，1H-MRS和mDixon技術作為無創(chuàng)性方法定量診斷脂肪肝，可以幫助臨床醫(yī)生及時治療已經(jīng)發(fā)生脂肪變性的肝細胞使其得以恢復正常。本文就1H-MRS和mDixon技術定量評價非酒精性脂肪肝患者肝臟脂肪含量的應用作一綜述。

磁共振成像；非酒精性脂肪肝；磁共振波譜

當今社會人們生活水平日益提高，飲食結構發(fā)生改變，高脂飲食造成體內甘油三酯過多堆積，而肝臟又是甘油三酯異位沉積的主要器官[1]，所以近年來非酒精性脂肪肝病(nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD)[2]增長迅速且呈低齡化發(fā)展趨勢，越來越多的人已經(jīng)開始意識到這一健康問題。作為歐美發(fā)達國家最常見的慢性肝臟疾病，NAFLD成年人的發(fā)病率大于30%[3-4]，而在中國比較富裕的地區(qū)發(fā)病率也超過了15%[5]。因其病理、生理及發(fā)展過程可以促進到其他慢性肝病的進展[6-7]，所以客觀定量評價NAFLD具有重要的臨床價值。肝臟穿刺活檢作為評價NAFLD的金標準，可客觀定性、定量分析肝臟脂肪變性和診斷肝臟纖維化[8]，然而它是有創(chuàng)傷性檢查，而且存在取樣誤差，因而不適用于篩查和監(jiān)測脂肪肝病患者。作為影像學檢查方法，超聲可以對脂肪肝進行主觀上的定性和分級，但沒有客觀的定量分析指標。CT通過測量CT值來定量分析肝臟脂肪含量[9]，但它具有電離輻射，根據(jù)放射衛(wèi)生防護基本標準不宜長期隨訪監(jiān)測患者。所以臨床和科研都需要一個既無創(chuàng)而又能準確定量測量肝臟脂肪含量的方法[10-11]。利用MR成像技術定量分析是目前研究的熱點，基于此本文就1H-MRS和mDixon技術定量評價NAFLD患者肝臟脂肪含量的應用作一綜述。

1 1H-MRS技術

1.1 磁共振波譜(magnetic resonance spectroscopy，MRS)原理

MRS能無創(chuàng)傷性地從分子水平研究定量分析生物體內的化合物[12]。它和MRI一樣遵循Larmor定律，在特定外加靜磁場B0中不同原子核的磁旋比不同，可用于MRS研究的1H、31P、13C、19F等原子核中1H的磁旋比最大，在人體中的含量自然也最大，因此其產生MRS的信號強度也最高。MRS是在獲得MRI成像的解剖基礎上，利用外加磁場的頻率編碼的線性關系所造成的同種類別原子核的進動頻率不同，將空間組織信息進行頻率域的編碼重建。這種進動頻率的差異現(xiàn)象又名化學位移現(xiàn)象，MRS的基礎就是利用化學位移現(xiàn)象分辨出同一組織中的不同化合物成分[13]。伴隨著磁共振場強的提高，成像的信噪比(signal noise ratio，SNR)和化學位移也會增加[14]，那么MRS代謝產物的分辨率也會提高，高場強磁共振為1H-MRS研究的開展利用創(chuàng)造了更有利的條件。

常規(guī)MRS處理后所得到的是半定量結果，橫軸代表頻率，縱軸代表強度，波峰下面積越大則該化合物的含量也越高。1H-MRS在非酒精性脂肪肝病分析中主要測量的是水峰、脂峰(主要指甘油三酯亞甲基團-CH2)及其波峰下面積。Ricci[15]提出在同一肝臟組織中，水含量相對固定，水/脂比例即脂峰峰下面積/(水峰峰下面積+脂峰峰下面積)的相對值可作為衡量肝臟脂肪含量的量化指標。

1.2 MRS掃描方式的比較

研究常用的肝臟單體素波譜包括點分辨自旋回波波譜(point-resolved echo spin spectroscopy，PRESS)和激勵回波采集模式(stimulated echo acquisition mode，STEAM)。PRESS的脂肪組織橫向弛豫時間要短，J偶聯(lián)效應明顯。STEAM模式只在掃描的后半程采集信號，所以SNR較低，而且對動偽影敏感性強，J偶聯(lián)效應不明顯。蘇中振等[16]通過高脂高糖飲食建立不同程度的兔脂肪肝模型進行分組研究，行PRESS和STEAM兩種單體素MRS方法對肝臟同一位置進行數(shù)據(jù)采集，發(fā)現(xiàn)兩種方法在肝內測定的水峰峰值、水峰峰下面積、脂峰峰值、脂峰峰下面積均有統(tǒng)計學差異。STEAM技術存在SNR偏低、譜線混疊在一起、信號存在丟失的情況。STEAM方法采集到的各項指標與病理分級的相關聯(lián)性要低于PRESS，PRESS作為肝臟單體素波譜技術能更好地定量分析肝臟脂肪含量。

1.31H-MRS在NAFLD研究中的現(xiàn)狀

趙黎明等[17]以22例可獲得肝臟標本的患者作為研究對象，采用PRESS方法進行肝臟1H-MRS檢查，在1H-MRS掃描后通過手術方法獲取肝臟組織標本，進行組織學病理檢查。將影像學數(shù)據(jù)與病理結果對照研究，發(fā)現(xiàn)脂峰峰值、脂峰峰下面積和脂水峰比值與病理學檢查給出的肝細胞內脂肪含量呈顯著正相關關系。參照肝組織活檢金標準，1H-MRS結果能夠較精確地量化脂肪含量從而反映出脂肪肝的嚴重程度。

陳麥林等[18]選取10例臨床證實NAFLD患者和10名健康志愿者行1H-MRS檢查，試驗組脂峰值范圍為0.23～0.57，正常對照組為0.01～0.13；試驗組脂峰峰下面積為7.86～46.80 mm2，正常對照組為0.23～4.23 mm2，脂峰值和脂峰峰下面積差異有統(tǒng)計學意義。試驗組水峰值范圍為0.40～1.55，正常對照組為0.76～1.91；水峰峰下面積范圍為21.38～96.82 mm2，正常對照組為19.65～102.30 mm2，水峰值和水峰峰下面積差異無統(tǒng)計學意義。得出結論：1H-MRS脂水峰值比及面積比可以衡量分析NAFLD患者肝臟脂肪含量。

有研究者通過PRESS掃描方法發(fā)現(xiàn)初診2型糖尿病患者的肝臟脂肪含量明顯高于健康志愿者，胰島素抵抗既是2型糖尿病又是非酒精性脂肪肝的重要誘因之一[19]。

2 mDixon技術

2.1 mDixon技術原理

mDixon技術基于單峰值脂肪模型，采用雙回波短TE 3DT1W FFE序列，通過主磁場B0的非均勻性校正，一次掃描即可獲取同相位、反相位、water相和fat相圖像，通過同反相位幅度圖，計算得到水相和脂肪相圖像。它不需要采集嚴格意義上的In-phase和Out-phase圖像，TE選擇具有較高的靈活性，有效地減少重復激發(fā)時間(TR)、回波時間(TE)，在提高信噪比的同時提升圖像采集速度[20-21]。

2.2 mDixon技術的應用

林楚嵐等[22]利用氫質子磁共振波譜成像作為參照，考量雙回波變量mDixon技術在定量分析NAFLD患者肝臟脂肪含量的研究中選取70名NAFLD患者行全肝mDixon掃描和單體素1H-MRS掃描。結果顯示mDixon圖像測量得到的肝臟脂肪分數(shù)和用1H-MRS采集得到的肝臟脂肪分數(shù)基本一致，從而認為通過mDixon方法能在較短的采集時間內便捷、準確地量化分析NAFLD患者肝臟脂肪含量。

最新的六回波mDixon-Quant技術更是基于7峰值脂肪模型，一次屏氣采集6個回波，結合T2*校正，保證了圖像的SNR，得到高質量全肝3D 脂肪分數(shù)圖(PDFF)和T2*mapping圖[23]。Livingstone等[24]也報道了mDixon-Quant與1H-MRS的脂肪分數(shù)定量結果擁有很高的關聯(lián)性，發(fā)現(xiàn)mDixon-Quant技術更適用于脂肪的定量測量。

Kukuk等[25]利用飛利浦Ingenia 3.0 T MR掃描儀對59例NAFLD患者進行1H-MRS單體素波譜采集、常規(guī)雙回波mDixon掃描(TR/TE1/TE2：8/1.2/2.4 ms，fip angle：20，層厚：2 mm，F(xiàn)OV：42 cm×42 cm，NSA：1)和六回波mDixon-Quant掃描(TR/TE/ΔTE：8/1.15/1.15 ms，flip angle：20，層厚：2 mm，F(xiàn)OV：42 cm×42 cm，NSA：1)，根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)計算質子密度脂肪分數(shù)。通過研究發(fā)現(xiàn)六回波mDixon-Quant和1H-MRS結果最一致，而常規(guī)雙回波mDixon得到的質子密度脂肪分數(shù)相比普遍略低，可見六回波變量的mDixon-Quant優(yōu)勢更明顯。

兒童的健康問題也備受社會和臨床的關注，由于生活方式和飲食結構的改變兒童的NAFLD發(fā)生率也逐漸增高[26-27]，這一趨勢應引起警覺，早期診斷兒童的NAFLD并進行早期干預至關重要。有國外學者還利用mDixon-Quant前瞻性地定量棕色脂肪組織(brown adipose tissue，BAT)來評估兒童肥胖，mDixon-Quant技術的應用前景廣闊。

2.3 其他

以上mDixon技術是飛利浦MR掃描儀采用的，另外GE公司Discovery 750 3.0 T MR掃描儀采用IDEAL-IQ技術通過1次憋氣也可以獲得全肝的純水像、純脂肪像、同相位像、反相位像、脂肪比像、R2*弛豫率像等6組圖像，它是基于最小二乘法估計和不對稱回波迭代分解水和脂肪(iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least squares estimation，IDEAL)的水脂分離技術改良的3D序列，在脂肪比圖像上直接設置感興趣區(qū)，測出肝臟脂肪的含量，無需復雜繁瑣的后處理及校正步驟。同樣是六回波的mDixon-Quant技術和IDEAL-IQ技術，兩者在肝臟定量分析方面有著相似的優(yōu)勢，這需要更多的研究對其方法的可靠性和準確性進行驗證。

3 MRS和mDixon技術目前存在的問題及展望

MRS在定量評價脂肪肝的研究中，由于檢查方法的限制包括感興趣區(qū)域受限于體素的大小(常規(guī)單體素大小為30 mm×30 mm×30 mm)、掃描時間長需要屏氣配合、數(shù)據(jù)后處理的繁瑣，這些限制了MRS的廣泛應用。但其作為無創(chuàng)性定量評價方法，它的精確度已得到廣泛的認同，而且MRS能從分子水平上研究機體的代謝情況，擁有廣泛的研究空間[28-29]。

mDixon技術一次屏氣就可以獲得3D全肝脂肪定量圖，可以對肝臟的脂肪分數(shù)快速量化，更能擴展到全身多個部位的脂肪定量，為更廣闊的臨床研究提供有利條件，但國內外研究量本比較少，還需要進一步的探索。

4 總結

NAFLD的患病率正逐年遞增[30-31]，雖為良性病變但可以影響到其他慢性肝病的進展，任其發(fā)展可能最終導致肝臟的衰竭。隨著MR技術的發(fā)展和成熟，早期定性及準確定量肝臟脂肪含量可以幫助臨床醫(yī)生及時治療已經(jīng)發(fā)生脂肪變性的肝細胞使其得以恢復正常。

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Application of MR technology in accurate and quantitative fat content in nonalcoholic fatty liver disease

YU Wei-bin, LI Yue-hua*
Department of Radiology, the Sixth People's Hospital of Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200233, China

Non-alcoholic fatty liver disease has increased in recent years rapidly shows a younger age trend, although it is a benign disease but can affect the progress of other chronic liver diseases and its development may lead to liver failure. Quantitative analysis using MR imaging technology is the focus of current research. As a noninvasive method to diagnose fatty liver quantitatively,1H-MRS and mDixon techniques can help clinicians to treat liver cells of fatty degeneration to be able to return to normal in a timely manner. This paper reviews the application of1H-MRS and mDixon techniques in quantitative assessment of liver fat content in patients with nonalcoholic fatty liver disease.

Magnetic resonance imaging; Non-alcoholic fatty liver disease; Magnetic resonance spectroscopy

上海交通大學附屬第六人民醫(yī)院放射科，上海 200233

李躍華，E-mail：liyuehua312@163. com

2016-06-02

接受日期：2016-09-20

R445.2；R575.5

A

10.12015/issn.1674-8034.2016.10.015

郁偉斌, 李躍華. 磁共振技術在非酒精性脂肪肝病中準確定量脂肪含量的應用. 磁共振成像, 2016, 7(10): 797-800.

*Correspondence to: Li YH, E-mail: liyuehua312@163.com Received 2 Jun 2016, Accepted 20 Sep 2016