功能磁共振成像技術(shù)在肝臟的應用現(xiàn)狀

馬文玲，郭順林，魏柯香，厙映霞

1 體素內(nèi)不相干運動成像

體素內(nèi)不相干運動成像(intravoxel incoherent motion imaging，IVIM)利用雙指數(shù)模型將組織中水分子的真實擴散與血液微灌注區(qū)分開來，使其能更準確地反映在體組織內(nèi)水分子的活動情況。主要參數(shù)包括真實擴散系數(shù)(D)、灌注相關(guān)擴散系數(shù)(D*)和灌注分數(shù)(f)。其中D反映了相對真實的水分子擴散，D*代表微循環(huán)灌注引起的水分子擴散，f則代表微循環(huán)所引起的灌注效應占整個擴散效應的比例。目前，IVIM-DWI關(guān)于肝臟疾病的研究處于起始階段。Patel等[1]研究發(fā)現(xiàn)肝纖維化患者的IVIM相關(guān)參數(shù)值均低于正常肝臟，后來有人通過動物實驗模型進一步得出肝纖維化水平越高，D*、f及表觀擴散系數(shù)(apparent diffusion coefficient,ADC)值越低，D值在不同組間變化存在差異，并且D*值可能有助于早期肝纖維化的診斷[2]。另外，有學者分析了169例肝臟局灶性病變的IVIM參數(shù)值，發(fā)現(xiàn)惡性病變的D和ADC值較良性病變明顯下降[3]，提示D和ADC值有助于區(qū)分肝臟局灶性病變的良惡性，且D值較ADC值的診斷效能更大(0.971和0.933，P＜0.0005)，在鑒別富血供肝臟局灶性病變的良惡性時，D值的診斷效能同樣也要優(yōu)于ADC值(0.961和0.919，P＜0.0005)。Watanabe等[4]和Ichikawa等[5]的研究也得出相似結(jié)論。但對于鑒別肝臟良惡性病變的準確度上D值優(yōu)于ADC值這一結(jié)論目前還存在爭議[6]。李玉博等[7]發(fā)現(xiàn)IVIM-DWI可用于術(shù)前評估HCC的病理分級，并且有研究表明D值在肝細胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)分級上的診斷效能優(yōu)于ADC值，f值與動脈期增強分數(shù)兩者之間相關(guān)性良好[8]。另有學者通過對結(jié)腸癌肝轉(zhuǎn)移病人行IVIM檢查，發(fā)現(xiàn)D、ADC值與轉(zhuǎn)移瘤壞死程度存在相關(guān)性[9]。但Andreou等[10]發(fā)現(xiàn)測量肝臟灌注相關(guān)參數(shù)的可重復性較差，尤其是轉(zhuǎn)移瘤。

2 磁共振波譜成像

磁共振波譜成像(magnetic resonance spectroscopy，MRS)屬于分子水平成像，通過顯示局部組織某些化學物質(zhì)及其相對含量，從而提示病變的性質(zhì)。目前其已經(jīng)成熟應用于前列腺癌的診斷中，在肝臟疾病方面仍處于研究探索階段。氫(1H)和磷(31P)是肝臟波譜分析的主要原子核。膽堿(Cho)和脂質(zhì)(Lip)是肝臟在1H譜中的主要代謝產(chǎn)物，而磷酸單脂(PME)和磷酸二脂(PDE)是肝臟在31P譜中的主要代謝產(chǎn)物。有學者認為31P-MRS中的磷酸單脂/磷酸二脂(PME/PDE)在區(qū)分輕中度肝纖維化與肝硬化方面與利用對比增強超聲所得的肝靜脈轉(zhuǎn)運時間(hepatic vein transit time，HVTT)具有同樣的敏感性和有效性[11]。Cho等[12]對75例慢性肝病患者的氫譜觀察總結(jié)，發(fā)現(xiàn)代謝物和脂質(zhì)的比值變化與肝纖維化程度呈正相關(guān)，提示1H-MRS有望成為對肝臟纖維化進行診斷和分級的另一無創(chuàng)性檢查手段。趙黎明等[13]對22名經(jīng)肝臟活檢的患者行1H-MRS檢查，同時測量水峰峰值(PW)、脂峰峰值(PL)、水峰峰下面積(AW)、脂峰下面積(AL)及肝細胞相對脂肪含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同病理學分級之間的PL、AL及肝細胞相對脂質(zhì)含量均存在統(tǒng)計學差異(P＜0.05)，表明1H-MRS結(jié)果可以較精確地量化脂肪含量從而反映出脂肪肝的發(fā)展階段。陳麥林等[14]對非酒精性脂肪肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)患者和健康志愿者行1H-MRS檢查也得出類似結(jié)論。此外，許多試驗發(fā)現(xiàn)多數(shù)HCC的Cho含量、Cho/Lip值均高于相對正常的肝組織，并且惡性腫瘤的Cho/Lip值高于良性腫瘤，提示1H-MRS不僅有助于HCC診斷，而且能為鑒別肝臟腫瘤性質(zhì)提供參考信息[15-16]。劉帥等[17]對肝臟腫瘤患者1.5 T1H-MRS波峰形態(tài)特征進行分析，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)HCC病灶出現(xiàn)Ⅱ型波型和(或) Cho峰升高，提示1H-MRS波形對診斷HCC具有一定參考價值。還有研究通過測量1H-MRS中的膽堿濃度來評估肝癌患者肝動脈化療栓塞術(shù)(transcatheter arterial chemoembolization，TACE)術(shù)后療效[18]。Chu等[19]發(fā)現(xiàn)部分肝移植受者的31P-MRS與血生化和肝活檢結(jié)果相關(guān)，提示31P-MRS可作為一項無創(chuàng)性檢查手段來監(jiān)測肝移植受者的肝功能情況。

3 動脈自旋標記

動脈自旋標記(arterial spin labeling，ASL)通過改變動脈血的自旋狀態(tài)使其成為內(nèi)源性示蹤劑，進而顯示組織血流灌注情況。目前ASL主要有脈沖式和連續(xù)式兩種標記方式，主要應用于腦部疾病的臨床診斷及功能研究，在體部已有應用于肺、腎及前列腺等器官的研究報道[20-22]。ASL在肝臟方面的研究較少，僅有少數(shù)文獻報道ASL在顯示肝內(nèi)門靜脈的結(jié)構(gòu)及血流灌注情況方面存在較大價值，并且發(fā)現(xiàn)ASL門靜脈血流灌注成像與門靜脈造影CT灌注成像之間存在良好的相關(guān)性[23]。李勇等[24]利用3D-ASL技術(shù)對經(jīng)手術(shù)病理證實的腦腫瘤患者進行研究，發(fā)現(xiàn)3D-ASL能定量反映腫瘤微循環(huán)的灌注情況，可作為常規(guī)MRI序列的重要補充，有助于腦腫瘤的定性以及膠質(zhì)瘤的術(shù)前分級。基于腫瘤存在相似的病理改變，并且其具有無創(chuàng)、無需注射對比劑、可重復性強且簡單易行等優(yōu)點，未來在肝臟腫瘤的研究中應該有較大的應用價值。

4 血氧水平依賴

血氧水平依賴(blood oxygenation level dependent，BOLD)以脫氧血紅蛋白為天然對比劑，通過觀察T2WI信號變化了解局部組織血氧含量的變化，而血氧含量又可以反映組織的血流動力學、結(jié)構(gòu)及功能變化。自旋-自旋弛豫時間(spinspin relaxation time，T2*)和表觀自旋-自旋弛豫率(apparent spin-spin relaxation ratio，R2*)是其主要參數(shù)。由于脫氧血紅蛋白具有順磁性，可使質(zhì)子自旋發(fā)生去相位，從而縮短橫向弛豫時間，表現(xiàn)為T2*加權(quán)像上信號減低。而R2*值(1/T2*)與脫氧血紅蛋白濃度呈正比，當其升高時也就意味著局部組織氧分壓的減低。目前有關(guān)BOLD在肝臟方面的研究以動物實驗居多。有研究發(fā)現(xiàn)，在不同條件的氧氣刺激下，通過觀察BOLD信號強度的變化可以了解肝臟的血流灌注和血液動力學情況，在肝纖維化模型中，BOLD信號強度的變化隨著肝纖維化的進展逐漸減弱[25]，暗示了此時肝臟血管結(jié)構(gòu)和功能的變化。同時，有學者通過計算分析100名肝臟腫瘤患者(其中43例HCC，36例轉(zhuǎn)移瘤，17例膽管癌和23例血管瘤)的T2*值發(fā)現(xiàn)血管瘤的平均T2*值最高(97.3±20.2)，其次為HCC (48.4±12.7)，轉(zhuǎn)移瘤(37.1±10.5)和膽管癌(36.6±11.1)，其中血管瘤和其他腫瘤、HCC和轉(zhuǎn)移瘤以及HCC和膽管癌之間差異有統(tǒng)計學意義[26]，提示BOLD有預測肝臟腫瘤血供模式的潛能。Choi等[27]利用大鼠肝癌模型發(fā)現(xiàn)化療栓塞術(shù)前和術(shù)后腫瘤的ΔR2*值存在統(tǒng)計學差異(P=0.013)，說明BOLD可能成為一種新的評估肝臟腫瘤化療栓塞早期療效的無創(chuàng)性手段。

5 磁共振彈性成像

磁共振彈性成像(magnetic resonance elastography，MRE)是目前眾多測量軟組織彈性技術(shù)中的一種，并日漸凸顯出重要地位。目前MRE的研究領(lǐng)域已涉及人體多個部位，如乳腺、腦、肌肉及軟骨等，針對肝臟的研究也在不斷開展。大量研究已經(jīng)表明肝臟纖維化與HCC發(fā)病之間存在密切關(guān)系，Huwart等[28]對88例經(jīng)肝臟活檢的慢性肝病患者行MRE和天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶/血小板比值(APRI)檢測，認為MRE在中重度肝纖維化分期方面是更準確的，并且優(yōu)于APRI這一生化檢查方法。鄒立秋等[29]利用兔肝纖維化模型來比較MRE和DWI在肝纖維化分期中的價值，結(jié)果得出MRE的肝實質(zhì)硬度(LS)與肝纖維化分期的相關(guān)性要高于DWI中的ADC值(0.838和-0.527)，并且前者預測各期肝纖維化的特異性也要高于后者。除此之外，有研究者通過測量44個肝臟實性腫瘤的硬度值發(fā)現(xiàn)惡性腫瘤的平均剪切硬度明顯大于良性腫瘤(10.1 Kpa和2.7 Kpa，P＜0.01)，提示利用肝臟不同組織的硬度差異可以幫助鑒別良、惡性腫瘤[30]，而且Hennedige等[31]對79例含有124個肝臟局灶性病變(44例良性和80例惡性)的患者行MRE和DWI檢查，ROC分析顯示MRE鑒別肝臟局灶性病變良惡性比DWI更準確(0.986和0.82)。Li等[32]利用MRE測量32例肝癌患者非腫瘤實質(zhì)平均硬度值，然后對患者進行吲哚氰綠(ICG)排泄試驗，并且記錄15 min ICG保留率(ICGR-15)和ICG血漿清除率(ICG-K)，通過分析上述參數(shù)的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)非腫瘤實質(zhì)平均硬度值與ICGR-15呈明顯正相關(guān)(r=0.746，P＜0.01)，與ICG-K呈明顯負相關(guān)(r=-0.599，P＜0.01)，得出MRE可無創(chuàng)評估肝癌患者的肝臟儲備功能，有助于臨床治療方案的選擇。

6 磁敏感加權(quán)成像

磁敏感加權(quán)成像(susceptibility weighted imaging，SWI)以不同組織間磁敏感性的差異為加權(quán)因子進行成像，是對傳統(tǒng)磁共振成像方法的補充。因SWI對能夠引起磁場變化的一些物質(zhì)特別敏感，已被廣泛運用于許多中樞系統(tǒng)疾病，而許多肝臟疾病與中樞系統(tǒng)疾病有著相似的病理過程，因此近年來在肝臟疾病中的應用也越來越廣泛。腫瘤內(nèi)血管和出血的顯示在很大程度上影響著腫瘤惡性程度和預后的判斷[33]， 而Tao等[34]通過對43例經(jīng)病理學證實的肝癌患者術(shù)前行肝臟常規(guī)MRI、SWI和增強CT掃描，并由2名經(jīng)驗豐富的放射科醫(yī)師共同評估T1WI、T2WI和SWI圖像，結(jié)果發(fā)現(xiàn)SWI檢出肝臟腫瘤引流小靜脈和微出血以及腫瘤邊緣信息的能力明顯優(yōu)于常規(guī)MRI。在SWI圖像上肝臟良性腫瘤及腫瘤樣病變(如肝海綿狀血管瘤，肝囊腫合并感染)的信號通常表現(xiàn)均一，而惡性腫瘤由于富血管和存在微出血灶會表現(xiàn)出點線狀低信號，該特點為肝臟不同病變的鑒別診斷提供了新思路[35]。陶冉等[36]對128例肝硬化患者行常規(guī)T1WI、T2WI、T2*WI和SWI檢查，分別計算比較上述4種圖像上肝硬化鐵沉積結(jié)節(jié)的檢出率，發(fā)現(xiàn)SWI的檢出率最高(62.50%)。云永興等[37]應用SWI對肝硬化結(jié)節(jié)內(nèi)部鐵含量的變化進行動態(tài)追蹤發(fā)現(xiàn)肝硬化結(jié)節(jié)內(nèi)部鐵含量的減少或者部分減少，SWI呈均勻或不均勻斑點結(jié)節(jié)狀高信號的特征改變對提示早期肝癌的診斷有一定的臨床價值。陶冉等[38]測量肝硬化患者的SWI相位像值，并分析其與血清鐵蛋白含量的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)兩者呈負相關(guān)(r=-0.712，P＜0.01)，說明了利用SWI相位像值可以對活體肝臟鐵沉積程度進行無創(chuàng)性評估。亦有學者嘗試應用DWI中的ADC值、SWI中的信號強度和釓對比劑增強后的T1WI像對肝纖維化分期進行一種多參數(shù)診斷[39]。王淑艷等[40]對17例肝硬化患者及20例正常對照者行SWI及相位校正的多回波Dixon序列掃描，通過測量對比肝臟信號強度值(signal intensity，SI)、噪聲比(contrastto-noiseratio，CNR)、相位值(phase value，Pha值)及R2*值，發(fā)現(xiàn)肝硬化組CNR和R2*值明顯大于對照組(P＜0.05)，Pha值和SI卻明顯小于對照組(P＜0.05)，說明SWI及相位校正的多回波Dixon序列對診斷肝硬化有一定的臨床價值。此外，有學者在對肝硬化門靜脈高壓患者行SWI檢查時發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)MRI序列相比，SWI更容易檢測出脾臟Gamna-Gandy小體，又由于Gamna-Gandy小體的數(shù)量與門靜脈高壓程度相關(guān)，提示SWI有可能成為評價肝硬化門靜脈高壓嚴重程度的新方法[41]。

綜上所述，以上幾種常見的功能磁共振成像技術(shù)在肝臟彌漫性病變、良惡性腫瘤鑒別及肝癌輔助診斷等方面均有一定的研究價值，但是由于研究數(shù)量有限，研究質(zhì)量也存在一定的差異，所以仍需大量高質(zhì)量的研究來進一步證實其在肝臟疾病診斷中的確切地位。同時，上述各項技術(shù)在肝臟的研究中還存在許多限制因素：IVIM目前尚未得出一致的掃描參數(shù)方案，研究者所采用的的掃描方式不同，影響了參數(shù)的穩(wěn)定性和可重復性，使得其在肝臟中的研究結(jié)果存在差異；MRS敏感性較低，對設備要求較高，在肝臟的研究中易受呼吸、胃腸蠕動等因素的影響；ASL成像范圍小、圖像信噪比低，運動偽影的影響也是其在肝臟研究中的一大限制因素；BOLD技術(shù)存在的主要問題也是易受運動偽影的干擾；MRE數(shù)據(jù)處理復雜，不適用于肝臟鐵負荷過多的患者，并且與超聲彈性成像相比，其費用昂貴；SWI采集時間較長，對局部磁場不均勻性特別敏感，容易產(chǎn)生空氣-組織偽影，而且容易夸大病灶。隨著磁共振技術(shù)的不斷進步和新技術(shù)的出現(xiàn)，相信這些問題都有可能得到解決，并且其在肝臟疾病診斷中的價值也會越來越大。

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