3.0T1H-MRS技術在定量診斷2型糖尿病合并非酒精性脂肪肝病中的應用分析

馬春忠，王維平，蔡春沉，張 樂，劉曉智，王建軍，郭文斌

（天津市第五中心醫(yī)院，天津 300450）

0 引言

糖尿病近年來已成為人們關注的健康問題，我國糖尿病發(fā)病率大約4.2%[1]。該病往往伴隨著心血管疾病、腎臟疾病、眼并發(fā)癥及脂肪肝等[2]。非酒精性脂肪肝?。╪onalcoholic fatty liver disease，NAFLD）已成為發(fā)達國家最常見肝病類型，也是我國慢性肝病流行的首要病因，成人中發(fā)病率為25%~35%，其中2型糖尿?。╰ype 2 diabetes mellitus，T2DM）是 NAFLD的主要病因[3]。NAFLD在我國普通人群的患病率為12%~24%，而T2DM患者NAFLD的患病率高達75%，并且逐年提高[3]。

NAFLD指除外酒精（無飲酒史或飲酒但含乙醇量每周男性＜140 g、女性＜70 g）和其他明確的損肝因素（病毒性肝炎、藥物性肝病、全胃腸外營養(yǎng)、肝豆狀核變性、自身免疫性肝病等）所致的肝細胞內脂肪過度沉積為主要特征的臨床病理綜合征，與胰島素抵抗和遺傳易感性密切相關的獲得性代謝應激性肝損傷，包括非酒精性單純性脂肪肝、非酒精性脂肪性肝炎（nonalcoholic steatohepatitis，NASH）及其相關肝硬化[4]。隨著肥胖和代謝綜合征的流行，NAFLD已成為我國第一大慢性肝病和健康查體肝酶異常的首要因素。目前對于NAFLD的診斷，臨床上有創(chuàng)傷性和非創(chuàng)傷性2種檢測方法。創(chuàng)傷性診斷方法通常以肝穿刺為主，雖然其準確度高，但是因該方法為有創(chuàng)檢查，臨床很少應用。非創(chuàng)傷性診斷包括以下2種：（1）肝臟影像學表現(xiàn)符合彌漫性脂肪肝的診斷標準且無其他原因可供解釋；（2）有代謝綜合征相關組分的患者出現(xiàn)不明原因的血清谷丙轉氨酶（ALT）、谷草轉氨酶（AST）、谷氨酰轉肽酶（GGT）持續(xù)增高6個月以上，減肥和改善生活習慣后，異常酶譜和影像學脂肪肝改善甚至恢復正常者。2010年修訂的《非酒精性脂肪性肝病診療指南》中規(guī)定了B超及CT診斷非酒精性單純性脂肪肝的標準，這2種方法可對NAFLD進行定性診斷和半定量診斷。隨著影像技術的飛速發(fā)展，氫質子磁共振波譜（1H-magnetic resonance spectroscopy，1H-MRS）技術日益發(fā)展成熟，在NAFLD的定性和定量診斷上發(fā)揮了重要作用[5]。本研究以血清酶譜為NAFLD標準，使用3.0T1H-MRS定量分析T2DM合并NAFLD患者的脂肪含量，并與CT和雙梯度回波磁共振成像技術（dual gradient echo-magnetic resonance imaging，DGE-MRI）進行比較，探討其臨床應用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

將2017年2月至2018年6月在我院經臨床與血液生化檢測的30例T2DM合并NAFLD患者作為T2DM-NAFLD組。所有患者除T2DM及NAFLD病癥外，無其他急、慢性肝病和全身疾病，符合中華醫(yī)學會糖尿病學分會專家委員會2013年修訂的《中國2型糖尿病防治指南（2013年版）》[1]中糖尿病的診斷和分類標準及2010年中華醫(yī)學會肝病學分會脂肪肝和酒精性肝病學組提出的《非酒精性脂肪性肝病診療指南（2010年修訂版）》[3]中非酒精性脂肪肝的診斷標準，且未經內科治療。同期選取30例病史、影像檢查及臨床證實無糖尿病、脂肪肝或其他可引起脂肪肝疾病的健康志愿者作為正常對照組。排除標準：（1）資料不全者；（2）受試者體內有金屬植入物或有MRI檢查禁忌證；（3）精神疾病及幽閉恐懼癥患者。本研究經醫(yī)院倫理委員會批準，所有受試者自愿加入并簽署書面知情同意書。

1.2 標本采集

所有患者及正常對照組均需禁食8 h后抽取空腹靜脈血檢測血糖等各項指標，并將T2DM-NAFLD組與正常對照組的 ALT、AST、GGT、血糖水平（Glu）、甘油三酯（TG）、總膽固醇（TC）、高密度脂蛋白（HDL）、低密度脂蛋白（LDL）的結果進行比對，觀察2組人員上述檢測指標的差異。血常規(guī)檢測后所有受試者均進行1H-MRS、DGE-MRI和CT掃描，1H-MRS和DGE-MRI均由同一名有經驗的醫(yī)師實施，CT掃描由另一名有經驗的技師實施。

1.3 檢測方法及相關儀器

使用傳統(tǒng)可靠的己糖激酶法檢測Glu，使用酶偶聯(lián)法檢測AST、ALT，使用連續(xù)檢測法檢測GGT，使用酶比色法檢測TC、TG水平，使用直接清除法檢測HDL、LDL，使用免疫比濁法檢測載脂蛋白（ApoA、ApoB）。檢測設備為日立7010A型全自動生化儀。

1.4 檢查方法及圖像處理

1.4.1 肝臟MRI檢查

所有受試者MRI檢查均使用PHILIPS Achieva/Intera 3.0T超導型磁共振掃描儀、SENSE XL2A-Torso相陣控線圈。

1.4.1.1 肝臟1H-MRS掃描

先進行肝臟橫軸位T2WI SPAIR及肝臟冠狀位T2WI FSE掃描，所得圖像用于1H-MRS掃描感興趣區(qū)容積（volumeoftheinterest，VOI）定位。1H-MRS 數據采集采用PRESS序列，掃描參數：重復時間（repetitiontime，TR）2000ms，回波時間（echotime，TE）60ms，信號平均次數 8，體素 20 mm×20 mm×20 mm，帶寬（band width，BW）2 000 Hz。根據 T2WI SPAIR 圖像，將感興趣區(qū)（interest of region，ROI）置于肝右后葉3個不同的部位，部位的選取以肝實質成分為主且避開肝內膽管和大血管；同一ROI采集2次，一次為水抑制，一次為無水抑制。所有1H-MRS掃描前均行手動勻場調節(jié)和自動預掃描，掃描背景統(tǒng)一定值，測量值同一基準，以達到定量要求。

應用PHILIPS自帶軟件對采集的原始MRS數據進行優(yōu)化處理，采集所得的1H-MRS譜線經過基線校正，得到VOI內水及脂類物質的波峰，并計算出峰下面積。肝臟脂肪分數（hepatocytes fat fraction，HFF）的測定為脂水比（lipid water ratio，LWR），即 LWR=水抑制的脂峰下面積ALip/無水抑制的水峰下面積Awater×100%。肝臟脂肪波譜由多個脂峰（Lip峰）組成，主要的 Lip 峰為-CH3（0.9~1.1 ppm）和-CH2（1.3~1.6 ppm），總Lip峰為各峰下面積的總和。

1.4.1.2 肝臟DGE-MRI掃描

采用dual-FFE-BH SENSE序列掃描3次，同時獲得正相位（inphase，In）和反相位（outofphase，Op）圖像。掃描參數：TR120ms，TE1.20ms（In）、2.58ms（Op），視野（field of view，F(xiàn)OV）400 mm，信號平均次數 1，翻轉角55°，層厚6 mm，層間距1 mm。對正反相位圖像的處理同樣應用PHILIPS自帶軟件處理包進行處理。ROI位置的選取嚴格比對MRS體素的位置，通過Mean Curve程序同時測得與MRS相應ROI正反相位的信號值（SIn、SOp）。HFF 的計算公式為：HFF=（SIn-SOp）/（2SIn）×100%。

1.4.2 肝臟CT掃描

所有患者CT掃描均使用PHILIPS 256層iCT，受試者均采取仰臥位姿勢，全肝掃描。采用螺旋掃描，準直器寬度80 mm，重建層厚5 mm，層間距5 mm，螺距0.993，管電壓120 kV，采用智能調節(jié)毫安技術。CT掃描后將原始數據導入影像歸檔與通信系統(tǒng)（picturearchiving and communication systems，PACS），測定CT值的ROI位置選取參照MRS的體素位置，并在同一層面內測出脾臟的CT值，HFF為肝臟與脾的CT值比值（liver spleen ratio，LSR），即 LSR=CT肝/CT脾。當LSR>1.0為無脂肪肝，0.7＜LSR≤1.0為輕度脂肪肝，0.5＜LSR≤0.7為中度脂肪肝，LSR＜0.5為重度脂肪肝。

1.5 統(tǒng)計學分析

收集T2DM-NAFLD組與正常對照組的血液生化檢測結果及影像資料。所有數據符合正態(tài)分布，則計數資料用n（%）表示，計量資料用±s表示，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。統(tǒng)計1H-MRS、DGE-MRI和CT 3種檢查方法對肝臟脂肪變的診斷結果，以空腹靜脈血 ALT、AST、GGT、Glu、TG 及 TC 值為診斷標準，分別計算3種影像檢查方法的特異度、敏感度、陽性預測值及陰性預測值，比較各方法診斷效能。T2DM-NAFLD組與正常對照組1H-MRS參數用±s表示，以P<0.01為差異有統(tǒng)計學意義。

診斷肝細胞脂肪變及脂肪肝的閾值使用ROC分析。比較3種方法對肝臟脂肪含量測定的準確性采用Kappa檢驗。分析過程應用統(tǒng)計學軟件SPSS 22.0完成。

2 結果

2.1 T2DM-NAFLD組與正常對照組血液生化檢測結果

與正常對照組相比，T2DM-NAFLD組的Glu、ALT、AST、GGT、TC、TG 和 LDL 均明顯升高，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05），而HDL則降低，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05），符合WHO糖尿病專家委員會提出的《糖尿病診斷和分類標準》及中華醫(yī)學會肝臟病學分會的《非酒精性脂肪肝診斷標準》，詳見表1。

表1 T2DM-NAFLD組與正常對照組血液生化檢測結果mmol/L

2.2T2DM-NAFLD的1H-MRS分析結果

正常對照組1H-MRS譜線于1.3ppm處可見低平或幾乎不可見的Lip峰（亞甲基峰），其LWR<4.62%，如圖1（a）所示；T2DM-NAFLD組譜線均可于1.3 ppm處見Lip峰，隨脂肪肝程度不同，波峰高度及ALip發(fā)生變化，肝臟脂肪含量越高，Lip峰越高，ALip越大。LWR閾值取4.62%，當LWR>4.62%時，診斷為脂肪肝，LWR與肝臟脂肪變程度呈正比，如圖1（b）所示。T2DM-NAFLD組1H-MRS譜線水峰（4.7 ppm）與正常對照組相比，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。

T2DM-NAFLD組1H-MRS的Lip峰明顯高于正常對照組，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.01）；T2DMNAFLD組ALip明顯大于正常對照組，二者差異有統(tǒng)計學意義（P<0.01）。T2DM-NAFLD組水峰值及Awater變化范圍與正常對照組差異不顯著，無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。T2DM-NAFLD組脂水峰值比較正常對照組顯著增加，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.01）；T2DMNAFLD組LWR相比正常對照組顯著增高，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.01）。詳見表2。

圖1 無脂肪變肝臟與中等程度脂肪肝1H-MRS譜線對比圖

表2 T2DM-NAFLD組與正常對照組1H-MRS參數比較（±s）

表2 T2DM-NAFLD組與正常對照組1H-MRS參數比較（±s）

組別 Lip峰值ALip/mm2 水峰值Awater/mm2 脂水峰LWR/%（a.u.） （a.u.） 值比/%正常對照組 0.05±0.03 2.48±2.14 1.09±0.54 54.22±39.85 4.59±2.21 4.57±1.15 T2DM-NAFLD 組 0.52±0.28 30.22±25.16 0.89±0.41 49.89±28.89 58.43±38.01 60.57±42.53 P<0.01 <0.01 0.11 0.08 <0.01 <0.01

2.3 1H-MRS、DGE-MRI、CT診斷及定量分析肝臟脂肪浸潤的結果

繪制ROC，分別計算3種檢查方法的AUC值，1HMRS、DGE-MRI及 CT 分別為 0.978、0.816 及 0.772，1H-MRS、DGE-MRI明顯高于 CT，1H-MRS 最大，如圖2所示。計算Youden指數和Kappa值：1H-MRS的Youden 指數（0.924）明顯高于 DGE-MRI（0.583）和CT（0.450）；1H-MRS 的 Kappa值（0.813）顯著高于DGE-MRI（0.548）和CT（0.423）。1H-MRS的特異度、敏感度、陽性預測值及陰性預測值分別為100.00%、90.00%、100.00%、90.91%，在3種檢查方法中為最高，詳見表3。

圖21H-MRS、DGE-MRI和CT診斷肝細胞脂肪變的ROC曲線

上述3種檢查方法在T2DM合并NAFLD患者肝臟脂肪含量的測量中，1H-MRS的診斷效能最高，DGE-MRI次之，CT最低。當1H-MRS測定的LWR達到4.62%時，可認為該患者患有NAFLD。Vuppalanchi等[6]的研究也顯示，1H-MRS脂肪評分與組織學分級和肝內脂肪含量均具有顯著相關性，相關系數分別為 0.61（P<0.006）和 0.63（P<0.004）。

3 討論

NAFLD是全球最常見的慢性肝病，包括中國在內的亞洲多數國家NAFLD患病率處于中上水平。近年來，NAFLD已成為健康查體肝功能酶譜異常的主要原因，《非酒精性脂肪性肝病診療指南（2010年修訂版）》指出：ALT、GGT 增高者應篩查 NAFLD[3，7]。本研究 T2DM-NAFLD 組患者 ALT、AST、GGT、TC、TG和LDL較正常對照組均明顯升高，而HDL則降低，差異具有統(tǒng)計學意義（P<0.05）。NAFLD患者起病隱匿、進展緩慢，只有0.6%~3.0%在10~20 a內會進展為肝硬化，而NASH患者則有10%~15%在10~15 a內會發(fā)展為肝硬化，因此通過肝臟血清酶學檢查及早發(fā)現(xiàn)并監(jiān)測NAFLD患者的治療效果、病情變化，可使NAFLD患者避免或延遲進入NASH階段[3]。

表3 1H-MRS、DGE-MRI和CT診斷肝細胞脂肪變的ROC曲線、Kappa分析結果

影像學診斷脂肪肝是NAFLD的重要特征，肝臟脂肪變及其程度與肝臟炎癥損傷和纖維化密切相關。上腹部CT檢查LSR≤1.0時，診斷為脂肪肝，但LSR反映的只是肝實質密度的改變，當肝實質水腫或其他脂肪變以外因素導致肝實質密度減低時，并不能與脂肪肝導致的密度減低相區(qū)分。而B超作為臨床應用最廣的影像診斷工具，對輕度脂肪肝敏感度低、特異度也有待提高[8]。目前，DGE-MRI技術應用較多，它可在一次重復時間內同時顯示同層正相、反相位圖，掃描時間短，圖像顯示清晰，診斷肝臟脂肪變較準確，但DGE-MRI易受肝臟內鐵質影響，肝臟鐵含量越高，診斷量化準確性越差。2009年Cassidy等[9]首次使用1H-MRS對脂肪肝患者進行脂肪肝定量診斷，并獲得了較好的效果。尹子銘等[10]使用1H-MRS技術對肝臟內的脂肪定量進行研究，充分顯示出該檢測方法的高效性。在以往研究中，由于難以獲得脂肪肝穿刺結果，通常以LSR或超聲結論作為標準，將1H-MRS技術與其進行比較。在本研究中，筆者嘗試以患者臨床血生化指標對NAFLD進行診斷評估，再以1H-MRS技術、DGE-MRI及CT同時與其進行比較，分別得出1H-MRS、DGE-MRI及CT的敏感度、特異度、陽性預測值、陰性預測值及Kappa值。三者中1H-MRS診斷肝臟脂肪變的敏感度、特異度、陽性預測值、陰性預測值分別為90.00%、100.00%、100.00%、90.91%，均高于DGE-MRI和CT，且具有高Youden指數（0.924）和Kappa值（0.813）。繪制ROC，分別計算出三者AUC值，其中1H-MRS AUC值為 0.978，高于 DGE-MRI（0.816）及 CT（0.772）。DGE-MRI比較容易顯示局部以及彌漫性脂肪肝病灶，但對輕度脂肪肝進行檢測時發(fā)現(xiàn)其敏感度偏低，而對重度脂肪肝檢測時會發(fā)生脂水反相，使測得HFF值偏低，且無法對脂肪肝病情惡化程度進行高精度定量分析。1H-MRS檢查雖然同樣存在非脂肪及非水成分的干擾，但氫質子散發(fā)最強信號為水和脂質，由于氫質子在肝實質不同化合物中的化學環(huán)境不同，磁屏蔽情況不盡相同，所發(fā)生的Larmor頻率就有所區(qū)別，主要體現(xiàn)在譜線上，表現(xiàn)為不同代謝物對應不同位置波峰，因此1H-MRS準確性更高。通過計算水峰和Lip峰的峰值以及峰下面積，從而得到HFF，可很好地反映肝臟內脂肪含量。

2016年第51屆歐洲肝病研究學會年會期間，EASL-EASD-EASO（歐洲肝臟研究協(xié)會、歐洲糖尿病研究協(xié)會、歐洲肥胖研究協(xié)會）共同發(fā)布了《EASL-EASD-EASO非酒精性脂肪性肝病管理臨床實踐指南》，規(guī)定肝臟內TG超過5.56%即定為脂肪肝[11]。有研究表明，1H-MRS可以直接用于檢測肝臟內TG的含量[12]。肝臟脂質成分復雜，除TG外還包括膽固醇、磷脂、脂肪酸及少量其他脂類，DGEMRI、CT及超聲等檢查均不能予以區(qū)分。1H-MRS的優(yōu)勢在于不同的脂質成分在譜線上位于不同的位置，TG在MRS譜線上有其特定位置，可以認為1HMRS有望代替肝穿刺活檢成為診斷脂肪肝的金標準。2017年中國醫(yī)科大學附屬盛京醫(yī)院有關專家在研究中使用1H-MRS測定肝臟內脂肪及其他組成成分，首次在分子水平上檢驗了該方法的可靠性，這在NAFLD的治療效果監(jiān)測方面具有極為重要的意義[4]。

本研究受研究樣本數量影響，存在一定局限性,樣本中輕度、中度、重度脂肪肝比例不均勻，重度脂肪肝病例偏少，且本研究方法并不適用于不均勻脂肪肝，在臨床應用上尚缺乏普遍性。本研究嘗試以血清酶譜為NAFLD的標準，與肝穿刺金標準比較還具有一定的誤差，今后還需要更多的樣本及其他有意義的相關指標來證實1H-MRS的準確性。目前，1HMRS還不能鑒別NAFLD與NASH，期待在未來的研究中能有所突破。另一方面，在進行1H-MRS掃描過程中，由于時間較長，儀器設備磁場均一性是否穩(wěn)定會直接影響結果的準確性，該方案仍需進一步優(yōu)化。

對本實驗數據統(tǒng)計分析比較發(fā)現(xiàn)，1H-MRS對T2DM合并NAFLD患者肝臟的檢測精確度高于DGEMRI和CT。因此，本研究認為高穩(wěn)定性、高精確度的1H-MRS是評估T2DM合并NAFLD脂肪變的最佳無創(chuàng)性檢查方法，可取代創(chuàng)傷性較大的肝穿刺活檢，用于T2DM合并NAFLD脂肪含量的定量診斷及臨床治療效果的監(jiān)測。