磁共振IDEAL-IQ序列對(duì)急性胰腺炎狀態(tài)下胰腺脂肪沉積和鐵沉積的評(píng)估

劉夢(mèng)苓， 黃小華， 徐紅霞， 成濤， 匡靜， 雷力行

急性胰腺炎是一種具有潛在致死性的臨床常見疾病，約80%為水腫型胰腺炎，但是也有近20%的患者會(huì)發(fā)展為壞死性胰腺炎[1]。胰腺的炎癥會(huì)導(dǎo)致胰腺實(shí)質(zhì)內(nèi)水腫和脂肪沉積，合并出血時(shí)還可能因鐵蛋白和含鐵血黃素沉積而導(dǎo)致局部胰腺組織內(nèi)鐵過載，而長(zhǎng)期鐵沉積可能對(duì)組織造成損傷[2]。有研究表明[3]，胰腺內(nèi)脂肪沉積對(duì)胰腺β細(xì)胞的功能有一定影響，與葡萄糖代謝受損有一定的關(guān)系。因此，探討急性胰腺炎狀態(tài)下胰腺內(nèi)脂肪沉積、鐵沉積和水腫狀態(tài)，對(duì)評(píng)價(jià)急性胰腺炎的嚴(yán)重程度、預(yù)測(cè)急性胰腺炎的預(yù)后及并發(fā)癥等有重要意義。磁共振非對(duì)稱回波與最小二乘法估算鐵定量的迭代水脂分離(iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and the least squares estimation-iron quantification，IDEAL-IQ)序列基于不同脂質(zhì)化學(xué)位移激發(fā)回波鏈，利用多回波技術(shù)對(duì)T2*衰減進(jìn)行校正，對(duì)組織脂肪含量的檢測(cè)更加精準(zhǔn)，并且可以量化分析鐵沉積的濃度。該技術(shù)已經(jīng)在非酒精性脂肪肝與胰腺脂肪沉積關(guān)系、鐵過載疾病對(duì)胰腺脂肪和鐵沉積的檢測(cè)等方面有初步研究[4-5]，在但對(duì)急性胰腺炎狀態(tài)下胰腺內(nèi)脂肪和鐵沉積的研究較少。本次實(shí)驗(yàn)利用磁共振IDEAL-IQ序列對(duì)一組急性胰腺炎進(jìn)行觀察，分析影像測(cè)量的胰腺組織的脂肪含量、鐵沉積量及水含量與胰腺炎的關(guān)系，旨在進(jìn)一步提高對(duì)胰腺疾病的影像診斷水平。

材料與方法

1.病例資料

搜集2016-2017年在本院就診并符合本實(shí)驗(yàn)要求的37例急性胰腺炎患者的病例資料。其中男17例、女20例，年齡23～78歲、平均(46±16)歲。另外，選取年齡和性別與患者組相匹配的22例健康志愿者作為對(duì)照組，其中男10例、女12例，年齡22～63歲、平均(36±15)歲。依照2012亞特蘭大標(biāo)準(zhǔn)，急性胰腺炎組納入標(biāo)準(zhǔn)為滿足以下三項(xiàng)中的兩項(xiàng)：①符合急性胰腺炎特征的腹痛；②血清脂肪酶活性(或血清淀粉酶活性)大于正常上限三倍；③增強(qiáng)CT/MRI或腹部超聲發(fā)現(xiàn)急性胰腺炎的影像征象。正常對(duì)照組的納入標(biāo)準(zhǔn)：①無急性胰腺炎病史；②無膽囊、膽管炎和膽結(jié)石等病史；③血清脂肪酶活性(或血清淀粉酶活性)正常；④胰腺的影像學(xué)檢查未見異常。所有受試者簽署知情同意書。

2.檢查方法

使用GE Discovery 3.0T磁共振儀和8通道相控陣腹部線圈。所有受試者采用仰臥位，先行常規(guī)磁共振序列掃描，然后在屏氣狀態(tài)下行IDEAL-IQ序列掃描。隨后，急性胰腺炎患者進(jìn)行增強(qiáng)掃描。IDEAL-IQ序列掃描參數(shù)：TR 6.2 ms，TE 2.8～3.1 ms，激勵(lì)次數(shù)0.50，視野38 cm×38 cm，層厚10 mm，相位數(shù)160，掃描時(shí)間17 s。掃描結(jié)束可自動(dòng)重建出脂肪分量(fat fraction，F(xiàn)F)圖、弛豫率(R2*)圖、水像(Water)和脂像(Fat)共四組圖像(圖1～2)。

3.數(shù)據(jù)測(cè)量和分析

由一位高年資影像診斷醫(yī)師使用GE后處理工作站在四組圖像上分別測(cè)量胰腺頭、體和尾部的信號(hào)強(qiáng)度(signal intensity，SI)，在胰腺頭、體和尾部的最大層面勾畫ROI，每個(gè)部位測(cè)量3次，取3個(gè)部位的所有測(cè)量值的平均值作為在該組圖像上胰腺組織的最終測(cè)量結(jié)果。每個(gè)ROI應(yīng)盡量大，但需避開胰腺邊緣、胰頭部膽總管、在胰腺內(nèi)走行的較粗血管和主胰管。對(duì)合并出血和壞死的急性胰腺炎，則盡可能的包含壞死或出血組織。最后獲得胰腺的FF、R2*、SI水和SI脂值。對(duì)每例患者胰腺炎癥的嚴(yán)重程度按照磁共振嚴(yán)重程度指數(shù)(MR severity index，MRSI)進(jìn)行評(píng)估，0～2分為輕度，3～6分為中度，7～10分為重度。具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表1[6]。

表1 MRSI評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

注：*胰腺壞死的判斷標(biāo)準(zhǔn)為T1WI上呈低信號(hào)，T2WI上呈低信號(hào)或高信號(hào)，增強(qiáng)掃描動(dòng)脈期、靜脈期圖像上均無明顯強(qiáng)化。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

使用SPSS 13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。先對(duì)患者組和對(duì)照組中四個(gè)參數(shù)(FF、R2*、SI水和SI脂)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)檢驗(yàn)，滿足正態(tài)分布的參數(shù)值的組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；非正態(tài)分布的參數(shù)值采用中位數(shù)±四分位間距表示，組間比較采用Mann-Whitney U檢驗(yàn)。對(duì)組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的參數(shù)進(jìn)行受試者工作特征(receiver operation characteristic，ROC)曲線分析，計(jì)算曲線下面積(area under curve，AUC)和診斷效能。對(duì)輕度、中度和重度急性胰腺炎的組間比較采用Kruskal Walli分析和Wilcoxon秩和檢驗(yàn)。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

圖1 正常胰腺IDEAL-1Q序列重建圖像。a) FF圖； b) R2*圖； c) 水像； d) 脂像。

圖2 急性胰腺炎患者IDEAL-1Q序列重建圖像，顯示胰體尾部明顯腫脹(箭)。a) FF圖； b) R2*圖； c) 水像； d) 脂像。

表2 急性胰腺炎組與對(duì)照組各項(xiàng)參數(shù)測(cè)量值及統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果

注：#R2*的統(tǒng)計(jì)量為t值，其它參數(shù)的統(tǒng)計(jì)量為Z值。SI脂值的組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，故沒有相應(yīng)的AUC和診斷效能指標(biāo)的分析結(jié)果。

結(jié) 果

對(duì)急性胰腺炎組及對(duì)照組的胰腺頭、體和尾部的4項(xiàng)參數(shù)的3次測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性分析，結(jié)果所示，3次測(cè)量數(shù)據(jù)間的一致性均較好(ICC>0.9，P<0.05)，提示采用3次測(cè)量值的平均值作為最終測(cè)量結(jié)果是可靠的。

兩組中4項(xiàng)參數(shù)的測(cè)量值及組間比較結(jié)果見表2，ROC曲線分析結(jié)果見表2和圖3～4。急性胰腺炎組胰腺的FF值大于對(duì)照組，R2*和SI水值小于對(duì)照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.011、0.002和0.016)；兩組間SI脂值的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。有組間差異的3個(gè)參數(shù)中，以R2*的診斷效能最高，其AUC最大。

根據(jù)MRSI評(píng)分，37例急性胰腺炎中輕度15例、中度15例和重度7例。輕度、中度和重度組的FF、R2*和SI水值及組間比較結(jié)果見表3。三組間FF和SI水值的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，R2*值的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。進(jìn)一步行Wilcoxon檢驗(yàn)顯示，輕度與中度、重度組間R2*值的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.041、P=0.043)；中度與重度組間R2*值的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.612)。

表3 不同程度急性胰腺炎各參數(shù)測(cè)量值及組間比較

圖3 FF值診斷急性胰腺炎的ROC曲線，AUC=0.700。圖4 R2*和SI水值診斷急性胰腺炎的ROC曲線，顯示R2*的AUC較大，提示其診斷效能較高。

討 論

目前磁共振成像技術(shù)中水-脂分離技術(shù)主要有MRS、頻率選擇MRI、傳統(tǒng)Dixon技術(shù)、可變肝臟容積加速采集(liver acquisition with volume acceleration-flexible，LAVA-FLEX)和IDEAL-IQ等，其中MRS和IDEAL-IQ技術(shù)可以對(duì)組織內(nèi)的脂肪成分等進(jìn)行定量分析。但是MRS技術(shù)掃描時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)磁場(chǎng)的要求較高，掃描范圍有限，而且掃描和后處理過程的難度較大。IDEAL-IQ技術(shù)是基于最小二乘法估計(jì)和不對(duì)稱回波迭代的水-脂分離技術(shù)，利用不同脂質(zhì)在化學(xué)位移中脂質(zhì)峰的不同來進(jìn)行回波采集時(shí)間的設(shè)定，采集內(nèi)容包含了多種脂質(zhì)，重建圖像在進(jìn)行T2*衰減校正，對(duì)組織內(nèi)脂肪含量的檢測(cè)更加精準(zhǔn)。因IDEAL-IQ技術(shù)解決了鐵沉積對(duì)T2*衰減作用加強(qiáng)的影響，能夠量化分析沉積鐵的含量。該技術(shù)對(duì)磁場(chǎng)均勻性的依賴性較低，受不均勻磁場(chǎng)的影響較小，掃描時(shí)間短，并且采用小翻轉(zhuǎn)角激發(fā)，降低了水像、脂像和脂肪分?jǐn)?shù)圖上的T1效應(yīng)。IDEAL-IQ序列的掃描數(shù)據(jù)經(jīng)圖像重建后可以獲得脂肪分量圖(FF)、弛豫率圖(R2*)、水像(Water)和脂像(Fat)共四組圖像，其中FF圖、水像(Water)和脂像是R2*圖經(jīng)T2*校正后重建獲得。FF值表示脂肪比，由經(jīng)過T2*校正的水像和脂像的數(shù)據(jù)計(jì)算而來。R2*即橫向弛豫率，代表信號(hào)的衰減速度，鐵沉積、凝固性壞死和纖維化等過程可使局部組織的R2*值升高，含水量增多則使R2*值降低。IDEAL-IQ技術(shù)目前已經(jīng)應(yīng)用于肝臟和骨髓內(nèi)脂肪含量的評(píng)估、大腦動(dòng)脈解剖相關(guān)性血腫的檢測(cè)、以及頸動(dòng)脈粥樣斑塊內(nèi)出血的鑒別等多個(gè)領(lǐng)域的研究中，并且在非酒精性脂肪肝相關(guān)疾病的評(píng)估中有較多的應(yīng)用[7-11]。有研究表明，在評(píng)估肝臟脂肪含量方面，F(xiàn)F值與MRS和病理活檢結(jié)果間具有較好的一致性[12]。Liau等[13]認(rèn)為鐵劑灌注后肝臟和骨髓的R2*值增加，但是FF值不受影響。

本次實(shí)驗(yàn)中，急性胰腺炎組與對(duì)照組比較，胰腺的FF、R2*、SI水值的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，且相應(yīng)的ROC曲線下面積均≥0.7，其中以R2*值的ROC曲線下面積最大，診斷敏感性和特異性最高。

急性胰腺炎是一種較為常見的胰腺病變，在急性胰腺炎病程中，胰腺組織可發(fā)生一系列生理和病理性改變，可表現(xiàn)為水腫、出血和壞死等。胰腺組織細(xì)胞的代謝發(fā)生改變，可能導(dǎo)致組織內(nèi)脂肪沉積、鐵沉積及水腫等。合并出血可能造成含鐵血黃素沉積；而胰腺組織損傷和長(zhǎng)期炎性病變，可能導(dǎo)致組織內(nèi)脂肪沉積和纖維化[14-15]。本次實(shí)驗(yàn)中急性胰腺炎患者的年齡稍偏大，但Patel等[16]對(duì)非酒精性脂肪肝和胰腺脂肪含量關(guān)系的研究中，認(rèn)為胰腺脂肪與年齡、體質(zhì)指數(shù)和糖尿病狀態(tài)均沒有明顯相關(guān)性。但此學(xué)者的另外一項(xiàng)研究結(jié)果顯示，非酒精性脂肪肝患者的胰島素抵抗隨胰腺脂肪含量同步增加[17]。Wang等[18]也認(rèn)為胰腺脂肪沉積和年齡、性別等因素相互獨(dú)立，但與非酒精性脂肪肝和糖尿病有關(guān)系，胰腺脂肪沉積與糖尿病和非酒精性脂肪肝的先后關(guān)系有待進(jìn)一步研究。評(píng)價(jià)急性胰腺炎分級(jí)的常用標(biāo)準(zhǔn)有Ranson評(píng)分、APACHE-Ⅱ評(píng)分、Balthazar CT嚴(yán)重指數(shù)(CT severity index,CTSI)和MRSI 等。有研究結(jié)果顯示，MRSI與CTSI在入院時(shí)和7天后均有較強(qiáng)的相關(guān)性，且MRSI與Ranson評(píng)分、入院48h內(nèi)C反應(yīng)蛋白水平、住院治療時(shí)間和局部或系統(tǒng)性的并發(fā)癥發(fā)病率有關(guān)，并認(rèn)為MRSI是急性胰腺炎嚴(yán)重程度分級(jí)的可信方法[19]。因此本次實(shí)驗(yàn)采用MRSI標(biāo)準(zhǔn)對(duì)急性胰腺炎進(jìn)行分級(jí)。

本次實(shí)驗(yàn)急性胰腺炎組中，雖然合并脂肪肝影像表現(xiàn)的患者有13例，但有脂肪肝病史或糖尿病病史的患者分別僅占1例。有研究[20]認(rèn)為急性胰腺炎可導(dǎo)致肝臟脂肪沉積，急性胰腺炎恢復(fù)好轉(zhuǎn)后，肝臟脂肪沉積表現(xiàn)有好轉(zhuǎn)，因此可以解釋本次實(shí)驗(yàn)部分病例有脂肪肝的影像表現(xiàn)但無脂肪肝病史，但是該研究未探討急性胰腺炎對(duì)胰腺本身脂肪沉積的影響。本次實(shí)驗(yàn)急性胰腺炎組的FF值的平均值大于正常組，其部分病例肝臟影像表現(xiàn)為脂肪肝，可能是炎癥刺激引起胰腺、肝臟脂肪局部增加，但胰腺脂肪沉積持續(xù)時(shí)間有待進(jìn)一步探討。

目前已有不少研究利用R2*值評(píng)價(jià)組織內(nèi)鐵沉積[21-22]，但是在急性胰腺炎狀態(tài)下檢測(cè)胰腺組織鐵沉積方面的研究少見，且上述研究結(jié)果均認(rèn)為R2*值與鐵沉積含量呈正相關(guān)，其研究對(duì)象的受檢組織均為長(zhǎng)期鐵沉積狀態(tài)或大量注入鐵劑。本次實(shí)驗(yàn)中急性胰腺炎組R2*值的平均值小于正常組，輕、中和重度急性胰腺炎組間R2*值的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且輕度急性胰腺炎的R2*值大于中度和重度急性胰腺炎。雖然本研究結(jié)果顯示，R2*值可用于急性胰腺炎與正常胰腺的鑒別診斷，但與前述研究結(jié)果相反。造成此結(jié)果的原因可能是本組病例中合并出血均為早期，血液中的鐵離子可能呈抗磁性或少許順磁性，而以往研究中胰腺內(nèi)的鐵沉積多呈順磁性和超順磁性，且本組中急性胰腺炎患者以胰腺水腫較多見，出血壞死性胰腺炎的病例數(shù)較少，且出血區(qū)域較小，測(cè)量范圍內(nèi)包括了出血、壞死以及水腫區(qū)域，壞死和水腫均會(huì)降低組織的R2*值。因此，尚需在今后進(jìn)一步探討急性胰腺炎局部出血灶的R2*值與正常胰腺R2*值的關(guān)系。

急性胰腺炎組的SI水值也小于正常組，但在輕度、中度和重度急性胰腺炎組間的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。急性胰腺炎狀態(tài)下，胰腺水腫增加，SI水值應(yīng)該隨之上升，但是本次結(jié)果中SI水值與預(yù)期的結(jié)果不符，但目前關(guān)于SI水值與組織水腫的關(guān)系的文獻(xiàn)報(bào)道非常少，考慮可能是SI水值并不完全能反映組織的水腫程度，具體原因有待進(jìn)一步研究。

本次研究存在的不足：病例數(shù)和對(duì)照組的樣本量偏少，對(duì)照組中志愿者的年齡較輕，IDEAL-IQ序列沒有進(jìn)一步優(yōu)化，圖像的信噪比有待提高，因此結(jié)果可能有一定的誤差。我們?cè)诮窈髮?huì)進(jìn)一步完善和優(yōu)化序列，增加樣本量，盡量降低系統(tǒng)誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

綜上所述，急性胰腺炎狀態(tài)下胰腺實(shí)質(zhì)可有脂肪沉積，IDEAL-IQ序列重建圖像對(duì)急性胰腺炎有診斷價(jià)值，R2*值對(duì)區(qū)分輕度急性胰腺炎與中重度急性胰腺炎有一定意義。