磁共振脂肪定量技術(shù)精確測量2型糖尿病患者器官脂肪沉積

俞順，呂潔勤

福建醫(yī)科大學省立臨床醫(yī)學院，福建省立醫(yī)院 放射科，福建 福州 350001

引言

隨著人民生活方式和飲食結(jié)構(gòu)的不斷改變，長期高脂飲食等不健康生活方式導致人體內(nèi)脂質(zhì)物質(zhì)積累過多，超出了脂肪組織的承載能力就會發(fā)生脂類物質(zhì)的異位沉積，其中肝臟、胰腺是脂類物質(zhì)異位沉積的重要器官[1]。研究表明，異位沉積在肝臟中的脂質(zhì)會產(chǎn)生大量的脂毒性物質(zhì)，胰腺的脂肪沉積可以引起胰腺的組織形態(tài)改變及胰腺內(nèi)外分泌功能異常，導致胰島素抵抗和體內(nèi)血糖的升高[1-8]。肥胖、高脂飲食及糖尿病等因素容易誘導非酒精性脂肪性肝（Non-Alcoholic Fatty Liver Disease，NAFLD）和2 型糖尿病的發(fā)生[9]。McGarry 曾提出了“糖尿病是糖脂病”[10]，讓更多人們認識到，異位脂肪沉積與肥胖及相關(guān)代謝綜合癥、2 型糖尿病之間存在著密切的關(guān)系。

隨著技術(shù)的發(fā)展，磁共振作為一種能夠獲得組織內(nèi)水分子和脂肪分子信號的影像學方法，可以通過不同的序列實現(xiàn)對組織脂肪含量進行更為直觀、準確的定量，被廣泛應(yīng)用于臨床研究中。本文以磁共振脂肪定量技術(shù)精確測量2 型糖尿病患者器官脂肪沉積為例，探討其對2 型糖尿病研究的價值。

1 傳統(tǒng)肝臟脂肪定量檢測技術(shù)

由于肝穿刺活檢技術(shù)具有創(chuàng)傷性、病人依從性差（不易為病人接受，尤其是無癥狀的脂肪肝者）、存在標本取樣誤差（例如非均質(zhì)性脂肪肝可能會受到取材部位的限制而造成診斷誤差）的特點，不能反映肝內(nèi)脂肪浸潤全貌，導致肝穿刺活檢不是對脂肪肝進行早期診斷、定量評估和監(jiān)控的理想方法[11-12]。

當前臨床常用的無創(chuàng)性肝臟相對脂肪定量評估的影像學方法有超聲、計算機斷層掃描（Computed Tomography，CT）等技術(shù)。超聲影像學檢查依賴操作者的經(jīng)驗、視野較小、具有一定的主觀性，易受到個體差異的影響，對輕中度脂肪肝的診斷敏感度較差，無法對內(nèi)臟脂肪進行準確的定量[13-14]。而相對于超聲檢查，CT 脂肪定量技術(shù)、準確率高、不存在人為誤差以及對于中度和重度脂肪肝的診斷具有較高的特異度，但由CT 對輕度脂肪肝的診斷敏感度較低，具有輻射傷害，不適合縱向隨訪。另外，肝內(nèi)鐵、銅沉積會影響CT 值，從而導致脂肪定量的不準確，也不適用于精確定量脂肪[14-15]。

2 磁共振脂肪定量技術(shù)

磁共振成像因軟組織分辨率高及無創(chuàng)、無輻射等特點，作為一種能夠獲得組織內(nèi)水分子和脂肪分子信號的影像學方法，可以通過不同的序列實現(xiàn)對組織脂肪以及鐵含量一些特性進行更為直觀、準確的定量，對脂肪定量的靈敏度和準確性較高，被認為是非侵入性、量化分析肝臟、胰腺脂肪含量的最佳檢查方法。臨床上可用的與磁共振相關(guān)的脂肪技術(shù)有：短時反轉(zhuǎn)恢復成像（Short T1 Inversion Recovery Imaging，STIRI）、頻率選擇脂肪抑制成像（Fat Suppress Imaging，F(xiàn)SI）、基于化學位移的水脂分離（Dixon）技術(shù)及磁共振波譜技術(shù)（Magnetic Resonance Spectroscopy，MRS），其中STIRI和FSI技術(shù)無法進行脂肪的定量[16]。目前，常用的磁共振測量的方法有磁共振波譜技術(shù)以及基于化學位移的Dixon 技術(shù)。

2.1 磁共振波譜技術(shù)

磁共振波譜技術(shù)是一種無創(chuàng)檢測活體組織內(nèi)化學成分的技術(shù)，活體1H-MRS 檢測中，信號最強的是水和脂肪，波譜1.25 ppm 位置波峰下面積隨脂肪堆積程度的增高而明顯增加，脂肪峰相對于水峰的大小逐漸增加，測量此處脂肪峰面積可以反映肝脂肪變性程度。目前，臨床比較常用的MRS技術(shù)使用了短TE 的STEAM 激勵回波序列，多回波的采集方式，在后處理過程中考慮到T2 衰減對結(jié)果的影響，使得波譜信號中水脂分離更為清晰，在分別計算出水脂比例的同時能夠利用多回波的信號擬合出T2 以及R2 值，T2 和R2 能夠反映出被掃描區(qū)域的鐵沉積狀況。因此，MRS 可用于脂肪肝的診斷和定量分析，還可用于疾病不同階段的重復檢查，以便縱向觀察肝內(nèi)脂肪含量變化，對治療效果進行評估。

MRS 是目前公認的無創(chuàng)性肝臟脂肪定量的“金標準”。有學者通過比較MRS 與肝穿刺活檢檢查的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)二者有較好的相關(guān)性，以病理結(jié)果為標準，認為MRS是評估NAFLD 的最佳無創(chuàng)方法，有望取代有創(chuàng)的肝活檢檢查[3-4,16-17]。但由于MRS 操作及后處理比較復雜，掃描條件苛刻，對主磁場的均勻性要求高，對受檢者呼吸配合要求高，每次只能采集單點部位，不能反映全肝情況，效率低，因此MRS 在臨床研究應(yīng)用中常常受到限制[3-4,17-18]。

2.2 基于化學位移的水脂分離技術(shù)

化學位移的Dixon 技術(shù)是基于在磁場中水和脂肪的進動頻率不同，通過調(diào)節(jié)回波時間TE，可以得到水和脂肪的同反相位，通過計算即可得到單獨的水或脂肪信號的圖像，圖像質(zhì)量容易受到T2*效應(yīng)（隨著回波時間增加導致信號明顯衰減）因素干擾，尤其是在肝臟鐵沉積、鐵過載的情況下，T2*衰減效應(yīng)會進一步放大，從而影響脂肪定量的準確性。目前，臨床上常用的序列包括雙回波Dixon 和多回波Dixon。

使用雙回波Dixon 序列進行脂肪定量容易受到的T2*衰減過快的影響，當被檢查患者的肝臟存在鐵過載的情況時，容易造成計算誤差[19]。解決方法就是通過增加信號采集的回波個數(shù)，以提供更多信號衰減的采樣信息，來進行T2*效應(yīng)的校正和消除鐵對化學位移水脂分離的影響。

目前臨床上比較精準的全肝脂肪定量掃描采用的是多回波Dixon 技術(shù)[20-31]，其中以6 個梯度回波的化學位移水脂分離成像技術(shù)最常見，比如飛利浦公司的mDixon-Quant 技術(shù)、西門子公司的Liver-Lab 技術(shù)以及GE 公司的IDEAL-IQ 技術(shù)，該技術(shù)采用小反轉(zhuǎn)角、多次回波采集減小T1 效應(yīng)及鐵沉積等混雜因素的影響，擬合T2*曲線，在計算中考慮到了T2*衰減的因素，消除由于鐵沉積或其他磁敏感效應(yīng)對水脂比例分析的影響，得到的脂肪含量圖非常準確，同時得到的T2*圖還可以準確地反映出被測區(qū)域鐵沉積的嚴重程度。研究發(fā)現(xiàn)，六回波Dixon 技術(shù)在檢測肝臟脂肪含量方面與MRS 及肝組織活檢結(jié)果高度一致，并且通過對比多種肝臟脂肪定量發(fā)現(xiàn)六回波Dixon 技術(shù)在肝臟脂肪量化方面最具優(yōu)勢，可以作為較為理想的檢測手段對肝臟脂肪含量進行準確定量[20-31]。另有研究證明，注射對比劑后Dixon 技術(shù)仍然可以準確地測量脂肪含量，不受對比劑的影響，穩(wěn)定性較高，即使在注射對比劑前掃描失敗，也可在注射對比劑之后再行掃描[32]?？傮w上，六回波Dixon 技術(shù)與早期的二點法Dixon 技術(shù)相比，可以有效地校正B0 磁場不均勻性和T2*衰減所造成的誤差，使定量結(jié)果更加準確，對肝臟脂肪含量的測量結(jié)果與模體檢驗、活檢結(jié)果及磁共振波譜成像等檢測結(jié)果的一致性較好，且克服了MRS 的缺點，可重復性較好；掃描時間短，一次屏氣即可完成全肝數(shù)據(jù)采集，同時后處理簡單，不需要專門的軟件進行處理。因此，六回波Dixon 技術(shù)可以作為較為理想的檢測手段對肝臟脂肪含量進行準確定量。

3 磁共振脂肪定量技術(shù)在2型糖尿病的應(yīng)用

3.1 2型糖尿病患者肝臟脂肪含量的相關(guān)研究

近年來，許多學者關(guān)注于肝臟脂肪沉積和2 型糖尿病之間的關(guān)系，但肝臟脂肪沉積是否是2 型糖尿病的病因還尚無定論。當肝臟發(fā)生脂肪沉積時，會使肝細胞對胰島素的作用下降，產(chǎn)生胰島素抵抗[2-3,33]。在2 型糖尿病與肝臟脂肪含量的相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)初診2 型糖尿病合并NAFLD患者，肝臟脂肪含量與肥胖和胰島素抵抗相關(guān)性大[2-3,33]，提示在臨床上對2 型糖尿病患者的治療，除了做降糖處理外，還應(yīng)該重視降脂，這樣才可能有效改善胰島素抵抗，糾正糖脂代謝異常。

應(yīng)用MR Dixon 技術(shù)對糖耐量正常及糖耐量異常（Impaired Glucose Tolerance，IGT）人群進行全肝脂肪定量（Fat Volume Fraction，F(xiàn)VF）的研究中，糖耐量正常合并肥胖（體重指數(shù)Body Mass Index，BMI≥25）的人群與糖耐量異常組的FVF 并無顯著差異，說明肥胖人群的肝臟脂肪含量較BMI 正常的人群較高，發(fā)展成IGT 患者的風險更高[34-35]。有研究應(yīng)用1H-MRS 分析指出，2 型糖尿病患者肝臟脂肪含量會隨著糖尿病病程而改變，在校正性別、年齡、口服降糖、降脂藥物、注射胰島素等因素后，進行多元線性逐步回歸分析，顯示肝臟脂肪含量與2 型糖尿病病程呈負相關(guān)，在非酒精性脂肪性肝病患者中，肝臟脂肪含量隨著進展性纖維化的發(fā)展而減少，而進展性纖維化隨著糖尿病病程的發(fā)展而加重[1]。因此，2 型糖尿病合并NAFLD 性肝病患者，隨著病程的發(fā)展，發(fā)生不良肝病結(jié)局的風險更大，提示在臨床上對2 型糖尿病患者進行治療時，還應(yīng)注重預防肝病的發(fā)展。肝臟脂肪沉積與2 型糖尿病的病因、病程發(fā)展之間存在密切的關(guān)系，應(yīng)用磁共振脂肪定量技術(shù)，有助于更好地進行深入研究。

3.2 2型糖尿病患者胰腺脂肪含量的相關(guān)研究

當人體內(nèi)的三酰甘油超過脂肪組織的存儲極限時，脂質(zhì)將沉積在非脂肪器官中，其中包括肝臟和胰腺等。肥胖是2 型糖尿病的危險因素，胰腺脂肪含量高的人其BMI值大于胰腺脂肪含量低的人，即肥胖個體與非肥胖個體之間存在明顯的胰腺脂肪含量的差異[1,29]。有研究采用MR Dixon 技術(shù)分析胰腺脂肪含量與2 型糖尿病的相關(guān)性，結(jié)果表明胰腺脂肪含量與BMI 有低度相關(guān)性，2 型糖尿病組的胰腺脂肪含量高于對照組，因此胰腺的異位脂肪沉積與肥胖和2 型糖尿病之間的聯(lián)系，值得深入研究[8]。

胰腺脂肪蓄積可能引起胰腺分泌功能的異常，但目前關(guān)于胰腺脂肪沉積和2 型糖尿病之間的關(guān)系還尚不明確。在柴軍等人[1]的研究中，應(yīng)用1H-MRS 對初診2 型糖尿病患者與無糖尿病者的胰腺脂肪含量的對比研究中，初診2型糖尿病患者的胰腺脂肪含量高于無糖尿病者，差異無統(tǒng)計學意義，這可能是由于樣本量較小及MRS 操作復雜而產(chǎn)生的誤差而導致。但在采用化學位移脂肪定量的方法中，初診2 型糖尿病患者的胰腺脂肪分數(shù)高于健康組，經(jīng)統(tǒng)計學分析表明差別有顯著意義，并且研究發(fā)現(xiàn)胰腺脂肪含量與肝臟脂肪含量的相關(guān)性不具有統(tǒng)計學意義，提示胰腺脂肪浸潤和肝臟脂肪浸潤是兩個獨立的過程[36]。綜合以上研究，我們發(fā)現(xiàn)肥胖與胰腺脂肪含量存在相關(guān)性，BMI 作為2 型糖尿病的獨立危險因素。然而，胰腺脂肪的浸潤是否會影響2 型糖尿病的發(fā)生或發(fā)展，還需要進一步的探究。

3.3 2型糖尿病患者合并骨質(zhì)疏松的相關(guān)研究

糖尿病是骨質(zhì)疏松脆骨性骨折的獨立危險因素之一，隨著糖尿病病情的延長，骨質(zhì)疏松癥（Osteoporosis，OP）發(fā)病率逐漸增加[37]。傳統(tǒng)采用雙能X 射線吸收法（Dual Energy X-ray Absorptiometry，DXA） 對 骨 密 度（Bone Mineral Density，BMD）進行測量，以評估OP。但DXA-BMD 的測量只能反映60%～80%人體骨強度的變化，無法評估骨質(zhì)量，并且易受外在因素的干擾，而使其準確性降低?，F(xiàn)今，關(guān)于骨質(zhì)量的評估已經(jīng)成為OP 研究的一個熱點，因此，骨髓的脂肪含量成為測量骨質(zhì)疏松的一個重要指標。有學者應(yīng)用MRS 技術(shù)測量骨髓的脂肪含量，結(jié)論表明以骨髓的脂肪含量作為指標對OP 的診斷具有較高的靈敏度和特異度[37]。在探究Dixon 技術(shù)測量骨髓脂肪含量對OP 的診斷價值的研究中，Dixon 技術(shù)可以快速進行脂肪定量，可用于OP 的診斷[38]。相關(guān)研究表明糖尿病患者骨質(zhì)疏松的發(fā)生率比健康組高，糖尿病和OP 之間的疾病機理復雜，應(yīng)用磁共振脂肪定量技術(shù)，有助于系統(tǒng)的研究[39]。同時，應(yīng)用磁共振脂肪定量技術(shù)來監(jiān)測糖尿病患者的骨髓脂肪含量，能夠及時發(fā)現(xiàn)糖尿病患者骨強度下降，預防骨折的發(fā)生。

4 總結(jié)

糖尿病是威脅人類健康的三大慢性疾病之一，其中又以2 型糖尿病居多。脂肪的異位沉積在糖尿病的發(fā)展進程中起到關(guān)鍵的作用，并且還發(fā)現(xiàn)與代謝綜合征，心血管病關(guān)系密切。諸多研究表明磁共振脂肪定量技術(shù)，不僅能夠準確定量，并且操作簡單，安全，后處理功能強大，有望成為無創(chuàng)性脂肪定量的“金標準”。對于異位脂肪沉積與2型糖尿病發(fā)病機制、進展及并發(fā)癥的研究目前仍在探索之中，磁共振脂肪定量技術(shù)能更好地應(yīng)用于臨床實踐中，有助于開拓2 型糖尿病的研究道路。