多回波Dixon 技術(shù)在非酒精性脂肪肝中脂肪定量及鐵沉積的應(yīng)用進(jìn)展

楊瑩 李潔 周靜 丁建平

非酒精性脂肪性肝病 （nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD）是一種與胰島素抵抗和遺傳易感密切相關(guān)的代謝應(yīng)激性肝損傷， 病理學(xué)診斷標(biāo)準(zhǔn)為光鏡下5%以上的肝細(xì)胞有脂肪變。 NAFLD 中的鐵沉積主要是由于肝細(xì)胞和Kupffer 細(xì)胞中鐵的遷移被抑制， 從而增加氧化應(yīng)激并改變胰島素信號傳導(dǎo)和脂質(zhì)代謝促使疾病的進(jìn)展[1-2]。 由于肝穿刺組織學(xué)檢查是一種有創(chuàng)性檢查， 大部分NAFLD 病人較難接受。 目前診斷脂肪肝的影像技術(shù)主要有B 超、CT 和MRI，與B 超和CT 相比，MRI 具有無創(chuàng)性、高敏感性等優(yōu)勢，可連續(xù)監(jiān)測病情的發(fā)展，適合測定肝臟脂肪及鐵含量， 尤其適用于NAFLD 病人檢查評估及臨床追蹤的縱向研究。 1984 年，Dixon[3]首次報(bào)道了關(guān)于水和脂肪分離的簡單光譜學(xué)成像的技術(shù)， 提出其可用于脂肪含量的測定。 隨著技術(shù)改進(jìn)， 已有多項(xiàng)研究提示由多回波Dixon 序列測得的質(zhì)子密度脂肪分?jǐn)?shù) （proton density fat fraction，PDFF） 、T2* 值與肝細(xì)胞組織活檢測定的脂肪含量及鐵沉積量具有很好的相關(guān)性[4-5]。

1 技術(shù)原理

基于MRI 的水脂分離技術(shù) （即Dixon 技術(shù)）能夠測量脂肪分?jǐn)?shù)， 該技術(shù)采用改進(jìn)的自旋回波脈沖序列能夠獲取2 種單獨(dú)的圖像。 一種是傳統(tǒng)的自旋回波圖像，其中水和脂肪信號是同相的；另一種是在梯度偏移的情況下獲得， 水和脂肪信號是反相的。這2 種圖像可以生成純水圖像和僅脂肪圖像， 能夠基于圖像對水和脂肪定量測量。 然而， 脂肪信號受很多因素影響，不能可靠地被評估，其中T2偏倚是常見的混雜因素。Yu 等[6]初步研究證明，用T2*校正和復(fù)雜擬合方法精確分離水和脂肪需要至少6 個回波，通過6 個回波的采集，運(yùn)用7 峰值模型，并結(jié)合T2*校正能得到脂肪分?jǐn)?shù)圖和R2*弛豫圖。該技術(shù)克服了傳統(tǒng)MRI 對磁場均勻性敏感性高、易受呼吸運(yùn)動偽影影響等缺陷，去除了很多混雜效應(yīng)，如T2* 效應(yīng)的干擾、 渦流效應(yīng)等因素， 并采用脂肪多譜峰模型，可在一次屏氣期間采集全肝數(shù)據(jù)，大大縮短了掃描時(shí)間。 由多回波Dixon 技術(shù)得到的脂肪分?jǐn)?shù)圖可直接測得基于MRI 的PDFF（MRI-PDFF），作為脂肪變性的評價(jià)指標(biāo)。

MR 信號衰減的速率受組織中鐵含量的影響，鐵含量越多則信號衰減越快。NAFLD 病人中肝臟內(nèi)過多的鐵沉積可增加氧化應(yīng)激并影響胰島素信號傳導(dǎo)和脂質(zhì)代謝。 通過多回波Dixon 方法計(jì)算PDFF時(shí)，能夠同時(shí)獲取T2* 并予校正，通常由R2* 弛豫圖中測得的T2*（T2*=1/R2*）值表示肝臟鐵含量，T2* 與鐵含量成反比，即肝臟鐵含量較高時(shí)則T2* 值越低，也可通過公式計(jì)算得出肝鐵含量（單位mg/g）[7-10]。T2* 校正的多回波Dixon 技術(shù)不僅可量化肝臟脂肪含量，還可對脂肪變嚴(yán)重程度分級，以及肝臟鐵沉積的檢測， 是目前較理想的無創(chuàng)性評估肝臟脂肪及鐵沉積的定量技術(shù)[11-12]。

2 研究進(jìn)展

2.1 肝臟脂肪定量 有研究[13-14]將多回波Dixon 技術(shù)測得的MRI-PDFF 與組織病理學(xué)脂肪含量進(jìn)行相關(guān)性分析， 并證實(shí)了其在脂肪肝分級診斷中的價(jià)值。 組織學(xué)上評價(jià)肝臟脂肪變性程度是根據(jù)脂肪變肝細(xì)胞所占比例分為0 級（<5%）、1 級（5%～33%）、2 級（33%～66%）、3 級（＞66%）[15]。 多項(xiàng)研究[16-17]將MRI-PDFF ≥5%作為脂肪肝的影像診斷標(biāo)準(zhǔn)。Bannas 等[4]對13 個體外人體肝臟的117 個肝段進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)MRI-PDFF 在觀察者內(nèi)部及不同觀察者之間具有很高的一致性和可重復(fù)性， 其與三酰甘油提純濃度及病理組織學(xué)表現(xiàn)也存在顯著相關(guān)性，證明MRI-PDFF 可準(zhǔn)確量化人體肝臟脂肪。 Tang等[18]對77 例NAFLD 病人進(jìn)行前瞻性研究，組織病理學(xué)與MRI-PDFF 的相關(guān)性分析結(jié)果顯示，MRIPDFF 區(qū)分0 級與1 級、1 級與2 級、2 級與3 級脂肪肝的最佳截?cái)嘀捣謩e為6.4%、17.4%、22.1%。Middleton 等[19]同樣以組織病理學(xué)作為參考標(biāo)準(zhǔn)，對110 例NAFLD 兒童進(jìn)行MRI 檢查，得出MRI-PDFF區(qū)分1 級與2 級、2 級與3 級肝臟脂肪變性的臨界值分別為17.5%、23.3%。 Serai 等[20]研究顯示MRIPDFF 在不同成像設(shè)備和不同場強(qiáng)間有很高的可重復(fù)性。 NAFLD 早期可逆且預(yù)后良好，若未及時(shí)加以干預(yù)， 仍可進(jìn)展為肝纖維化，MRI-PDFF 可以早期提示NAFLD 病人的病情嚴(yán)重程度。 一項(xiàng)對無纖維化NAFLD 病人的隨訪研究[12]發(fā)現(xiàn)，與肝臟脂肪含量較低組病人相比，肝臟脂肪含量較高組病人（MRI-PDFF≥15.7%）的纖維化進(jìn)展更高（38.1%和11.8%）。

歐洲肝臟研究協(xié)會已將MRI-PDFF 作為一種可診斷肝臟脂肪變性的無創(chuàng)性參考指標(biāo)納入NAFLD 的指南中[21]。 肝臟內(nèi)脂肪沉積并不均勻，目前尚未建立MRI-PDFF 興趣區(qū)（ROI）選取的測量標(biāo)準(zhǔn)化方法。有研究[22]顯示在每個肝段、肝葉和整個肝臟的檢測結(jié)果均具有較好的準(zhǔn)確性， 測量結(jié)果的變異度很小；但也有研究者[23]發(fā)現(xiàn)在同一組病人中，ROI 的2 種取樣方法（僅右葉、同時(shí)在2 個肝葉）所得出的MRI-PDFF 值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Kang 等[24]發(fā)現(xiàn)，與肝左葉相比，肝右葉的MRI-PDFF 與肝臟脂肪變病理分級的相關(guān)系數(shù)更高（肝右葉，σ=0.811，P<0.001；肝左葉，σ=0.805, P<0.001），且在肝臟Ⅰ~Ⅷ段中，肝Ⅵ段的平均MRI-PDFF 最高，且變異率最低，MRI-PDFF 范圍最小。針對代謝綜合征人群的研究[25]發(fā)現(xiàn)肝臟脂肪優(yōu)先沉積于右葉，認(rèn)為肝右葉對于評估病情程度更有優(yōu)勢。 Campo 等[26]研究對比了ROI 的不同大?。ㄗ钚?.785 cm2，最大為整個肝臟）、位置（左葉和右葉;前、后和外側(cè)段;Couinaud段;整肝）、數(shù)量（1~9 個ROI）對測量結(jié)果的影響，發(fā)現(xiàn)在每個Couinaud 段中放置1 個大的ROI 是最好的方法，其測量可重復(fù)性最高。由此可見，MRI-PDFF相對于組織學(xué)檢查可以更方便、更全面地反映肝臟不同部位的脂肪含量。

2.2 肝臟鐵負(fù)荷定量 隨著鐵在肝臟疾病發(fā)病機(jī)理的明確，采用MRI 對肝臟鐵含量檢測評估也越來越多。 過去通常認(rèn)為肝臟鐵超負(fù)荷與遺傳性疾病如遺傳性血色病或反復(fù)輸血有關(guān)， 然而現(xiàn)在越來越多的發(fā)現(xiàn)提示肝臟鐵沉積水平的升高還與代謝疾病相關(guān)， 被稱為代謝紊亂性鐵過載綜合征（dysmetabolic iron overload syndrome,DIOS）[27]。 George 等[28]首次報(bào)道47 例非酒精性脂肪性肝炎 （nonalcoholic steatohepatitis，NASH）的病人中有11 例（約23%）存在肝鐵過載， 并且這種過載被證明與疾病的嚴(yán)重程度有關(guān)。 有文獻(xiàn)[29]報(bào)道血清鐵蛋白與MR 測定的肝鐵水平密切相關(guān)。病理學(xué)一般采用半定量的Perls 染色法將鐵沉積分為5 級。早期研究[30]表明，肝內(nèi)鐵沉積具有斑塊性，且在肝穿刺活檢中取樣結(jié)果多變，相對于肝穿刺活檢，MRI 在評估肝鐵沉積方面顯示出優(yōu)越性。有研究[31]發(fā)現(xiàn)成年NAFLD 病人左肝與右肝之間的T2* 值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.001），但在青少年中并未觀察到此現(xiàn)象， 推測原因是肝鐵積累的時(shí)間跨度較長。有研究者[32]指出，在同時(shí)存在脂肪及鐵沉積時(shí)，如果使用T2* 校正，鐵過載不會對脂肪含量的結(jié)果產(chǎn)生影響， 但是這項(xiàng)研究中沒有R2* 過高的病人。 Franca 等[33]利用多回波Dixon 技術(shù)對109 例肝臟疾?。ò∟AFLD）病人進(jìn)行脂肪及鐵定量發(fā)現(xiàn)，當(dāng)R2* 測量值高于487 s-1時(shí)，脂肪含量的測量結(jié)果會受影響；反之，代表鐵含量的R2* 值與組織學(xué)鐵水平呈正相關(guān)，不受脂肪變性、炎癥或纖維化的影響。

Kim 等[11]對10 例NASH 病人、12 例單純性脂肪肝（simple steatosis，SS）病人以及10 名健康對照者進(jìn)行3 T 多回波Dixon MR 掃描（飛利浦），發(fā)現(xiàn)3 組間的平均T2* 值分別為 （15.49±2.87） ms、（20.96±4.28） ms、（45.42±7.19） ms，NASH 組的平均T2* 值明顯短于SS 組（P=0.008），以17.95 ms 為T2* 值臨界值，受試者操作特征（ROC）曲線下面積為0.908，其診斷敏感度為0.833，特異度為0.800，證實(shí)肝鐵含量在一定程度上有助于區(qū)分SS 及NASH。Zhan 等[34]指出3 T 多回波Dixon 技術(shù) （西門子） 檢測鐵過載R2*最佳臨界值為60.5 s-1（即T2*=16.53 ms），敏感度為0.88， 特異度為0.83。 此技術(shù)作為重要的輔助手段， 聯(lián)合生化學(xué)應(yīng)用于NAFLD 的研究已取得較多成果， 使得肝臟鐵沉積成為NAFLD 治療過程中一項(xiàng)重要的監(jiān)測指標(biāo)。 需要注意的是， 有研究指出3家不同供應(yīng)商（飛利浦、西門子、GE）的設(shè)備利用多回波Dixon 方法測得的PDFF 之間具有較好的一致性，但T2* 值卻變化很大，這表明采用不同供應(yīng)商的設(shè)備測得的PDFF 值間可以相互比較， 但T2* 值不可以直接進(jìn)行比較[35]。

3 與其他無創(chuàng)技術(shù)的比較

3.1 超聲 超聲檢查只能對肝臟脂肪含量進(jìn)行評估，根據(jù)肝內(nèi)回聲的增強(qiáng)或衰減診斷脂肪肝，是目前初步篩選NAFLD 的首選方法。 由于超聲對輕度脂肪肝不敏感、診斷假陰性率較高，難以鑒別肝纖維化和肝脂肪變， 因此通常不推薦采用常規(guī)超聲檢查對早期脂肪肝（尤其是輕度脂肪肝）進(jìn)行診斷和嚴(yán)重程度分級[36]。 超聲瞬時(shí)彈性成像彌補(bǔ)了常規(guī)超聲不能定量診斷及評估肝纖維化的不足， 但其易受操作者的水平和NAFLD 病人皮下脂肪厚度等因素影響[37]，使得診斷準(zhǔn)確率下降。有研究[38]表明在對NAFLD 病人肝臟脂肪含量的無創(chuàng)評估上， 基于MRI 獲得的PDFF 與基于瞬時(shí)彈性成像記錄儀獲得的受控衰減參數(shù)比較，前者有更高的診斷性能，是一項(xiàng)較為客觀的定量指標(biāo)。

3.2 CT CT 同樣只能對肝臟脂肪含量進(jìn)行評估，傳統(tǒng)螺旋CT 最常使用的是肝/脾CT 值比值法[39]，即選取同層面（避開血管、病變等）相同面積ROI 的肝、脾CT 值，取肝CT 值/脾CT 值的比值。 比值為0.7～1.0 者，診斷為輕度脂肪肝；0.5～0.7 者，診斷為中度脂肪肝；<0.5 者，診斷為重度脂肪肝。 但是，脾受血供、 鐵沉積等因素影響， 其CT 值個體差異較大，該方法已經(jīng)不能滿足NAFLD 的診斷需求。 寶石能譜CT 是近年新應(yīng)用于NAFLD 定量診斷的技術(shù)，采用單個球管， 在1 個旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)進(jìn)行X 線高低2種能量的高速瞬時(shí)切換，即可獲得物質(zhì)分離圖像、單能量圖像、能譜曲線、有效原子序數(shù)等多參數(shù)成像信息。由于大部分研究局限在體外及動物模型的研究，大樣本人體肝臟的研究較少， 其準(zhǔn)確度還有待進(jìn)一步研究和臨床驗(yàn)證[40]。

3.3 其他MRI 技術(shù)

3.3.1 同反相位成像 同反相位成像是利用水和脂肪的化學(xué)位移效應(yīng)， 當(dāng)脂肪分子內(nèi)的氫質(zhì)子與水分子內(nèi)的氫質(zhì)子的磁化矢量一致時(shí)獲得同相位（in phase,IP）； 當(dāng)兩者磁化矢量相反時(shí)獲得反相位（out phase,OP）。通過觀察興趣部位IP 及OP 上信號的變化，可推測出該組織中是否含有脂肪成分[41]。這項(xiàng)技術(shù)具有很高的敏感度和特異度， 在檢測輕度脂肪變中有一定的優(yōu)越性。 但這項(xiàng)技術(shù)無法確定組織中占主導(dǎo)地位的是脂肪還是水，對于含有30%和70%脂肪的組織，OP 和IP 圖像的信號強(qiáng)度幾乎相同，無法準(zhǔn)確評估脂肪含量較高時(shí)的脂肪分?jǐn)?shù)[42]。

3.3.2 MRS 用于肝臟脂肪及鐵含量研究較多的MR 技術(shù)還有磁共振波譜成像（MRS）。 MRS 能檢測活體組織內(nèi)化學(xué)物質(zhì)的含量，其通過測量NAFLD 病人肝臟水脂峰值及峰下面積的比值來反映脂肪的相對含量。MRI 與MRS 對于肝臟脂肪含量的測量具有良好的相關(guān)性（r=0.987）和一致性（ICC=0.982）[31]。Di Martino 等[43]研究發(fā)現(xiàn)相對于MRS，MRI 在中重度脂肪肝中會低估肝臟脂肪含量。但是MRS 的采集依賴于掃描者的經(jīng)驗(yàn)，在掃描前需根據(jù)經(jīng)驗(yàn)放置ROI，只能對該ROI 內(nèi)的成分進(jìn)行測量，且其取樣體積較小，抽樣誤差大，不能覆蓋整個肝臟。 從理論上講，肝臟鐵含量也可以通過基于MRS序列獲得的水的橫向弛豫值（R2water）進(jìn)行計(jì)算。 有研究[34]發(fā)現(xiàn)從多回波Dixon 得到的R2* 值與從MRS 序列獲得的R2water值在評價(jià)包括NAFLD 的一些肝臟疾病病人的鐵超負(fù)荷方面同樣具有很高的準(zhǔn)確性。 但是目前關(guān)于這2 項(xiàng)技術(shù)在反映鐵沉積方面的一致性的報(bào)道較少，有待更大樣本的研究。

4 小結(jié)

肝臟活檢雖然是定量肝臟脂肪變及鐵沉積程度的金標(biāo)準(zhǔn)， 但由于其有創(chuàng)性且存在抽樣誤差而成為NAFLD 病人縱向隨訪的次選方法。 多回波Dixon 技術(shù)掃描時(shí)間短，后處理操作較簡單，基于此項(xiàng)技術(shù)得到的MRI-PDFF 可重復(fù)性好，且可實(shí)現(xiàn)脂肪的精確定量，適合對病情長期隨訪，但目前尚缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)值或范圍來界定脂肪肝程度及確定臨床治療終點(diǎn)，同時(shí)該技術(shù)也存在著檢查成本較高這一局限性。今后隨著相關(guān)研究的不斷深入、 掃描參數(shù)的不斷改進(jìn)和完善， 在未來的研究中可聯(lián)合T2* 及相關(guān)實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)輔助闡述肝鐵水平與NAFLD 肝損傷的關(guān)系，MRI 將會在一定程度上取代肝穿刺活檢， 避免并發(fā)癥，減輕NAFLD 病人的負(fù)擔(dān)，更好地指導(dǎo)臨床對疾病的監(jiān)測、療效評價(jià)及預(yù)后評估。