評估普通人群肝脂肪變性磁共振成像定量方法的可行性

胡 斌， 張 杰， 陳靜靜， 李曉飛， 徐文堅

（青島大學屬醫(yī)院放射科，山東青島266016）

0 引 言

由于人類肥胖、高脂飲食及糖尿病等因素的影響，非酒精性脂肪性肝?。∟onalcoholic Fatty Liver Disease，NAFLD）的患病率呈不斷上升趨勢［1-2］，對肝臟脂肪變性進行早期篩查和評估具有重要的臨床意義。近年來，隨著影像學技術的發(fā)展，超聲、CT和MR新技術逐漸應用于肝臟脂肪變性的定量評估中，取得了較好的臨床應用效果［3-6］。目前，一些流行病學研究正在系統(tǒng)地評估肝臟脂肪變性。本文評估了一種快速的磁共振成像定量方法——西門子LiverLab 的臨床科研方案，它包括雙回波Dixon，多回波Dixon 和多回波HISTO（High-Speed T2-Corrected Multiecho Acquisition at1H MR Spectroscopy），用于評估肝臟脂肪變性。該方案代表了一種可行的工作流程，可以使用雙回波Dixon序列進行篩查，從而可靠地排除肝臟脂肪變性。如果懷疑肝臟脂肪變性，多回波Dixon 或多回波HISTO可用于確診。

1 實驗方法

1.1 研究對象

收集2018-01 ～2018-10 符合以下標準的普通人群健康志愿者（該研究方案得到了本院倫理委員會的批準，所有參與者在檢查前均簽署知情同意書）。納入標準：① 愿意接受磁共振檢查；② 無MRI 檢查禁忌證。排除標準：①病毒感染（乙型病毒性肝炎、丙型病毒性肝炎、丁型病毒性肝炎、人類免疫缺陷病毒等）；②酒精性、藥物性、自身免疫性及血色病等原因導致的肝??；③疑有肝細胞癌、失代償性肝病或伴有其他嚴重全身性疾病或感染性疾病。60 例健康志愿者納入研究，男38 例，女22 例；年齡18 ～69 歲，平均（42.1 ±11.7）歲；體重53.7 ～115.0 kg，平均（75.2 ±12.4）kg；體重指數(shù)（Body Mass Index，BMI）17.36 ～33.18 kg／m2，平均（26.1 ±3.6）kg／m2。

1.2 MRI檢查方法

采用德國Siemens Magnetom Skyra 3.0T高場超導MR掃描儀，18 通道表面相控陣體部線圈，加膈肌導航，掃描前禁飲食4 h。所有檢查均由同一名專業(yè)MRI技師操作。MRI LiverLab檢查流程包括3 個用于肝臟脂肪評估的序列：雙回波Dixon、多回波Dixon 和多回波HISTO。雙回波Dixon：TR 4.10 ms，TE 1.23 ms，TE 2.46 ms，翻轉角9°，帶寬1 040 Hz ／像素，矩陣256 ×256。層厚4.0 mm，1 次屏氣期間采集全肝數(shù)據(jù)，掃描時間15 s。在圖像采集后，軟件自動執(zhí)行肝臟分割并且為隨后的評估方案建議感興趣區(qū)域（ROI）放置，該分段再次用于多回波Dixon序列。多回波Dixon：采用六回波序列對T2*弛豫效應進行校正，小反轉角4°，F(xiàn)OV 320 mm ×320 mm，TR 8.90 ms，TE 1.23、2.46、3.69、4.92、6.15、7.38 ms，層厚4.0 mm。1 次屏氣期間采集全肝數(shù)據(jù)，掃像時間15 s。由軟件自動計算出質子密度脂肪分數(shù)值（Proton Density Fat Fraction，PDFF）。多回波HISTO：采用點分辨波譜分析法序列，TR 3 000.00 ms，TE 12.00、24.00、36.00、48.00、72.00 ms，反轉角90°，帶寬1.2 kHz，層厚4.0 mm。1 次屏氣期間采集1 個體素內(nèi)的信息，掃描時間15 s。多回波HISTO掃描在肝Ⅴ段避開大血管和膽管選取單個體素掃描，軟件自動得出脂峰下面積、水峰下面積，

1.3 統(tǒng)計分析

采用SPSS 19.0 軟件進行統(tǒng)計分析，符合正態(tài)分布的計量資料以均數(shù)±標準差（ˉx±s）表示。采用獨立樣本t檢驗方法評估多回波Dixon和多回波HISTO肝臟脂肪差異，以P ＜0.05 為差異具有統(tǒng)計學意義。以Pearson檢驗分析多回波HISTO 和多回波Dixon 測量結果的相關性和一致性。分別用多回波HISTO 和多回波Dixon作為參考標準，計算雙回波Dixon診斷肝臟脂肪變性的靈敏度，特異性，陰性預測值（Negative Predictive Value，NPV）和陽性預測值（Positive Predictive Value，PPV），目的評估雙回波Dixon預測肝臟脂肪變性受試者的潛在價值。

2 結 果

2.1 雙回波Dixon、多回波Dixon 和多回波HISTO評估肝臟脂肪含量

31例志愿者雙回波Dixon 預測肝臟脂肪變性，多回波Dixon 測量的肝臟質子密度脂肪分數(shù)平均為（9.1 ±1.9）%，多回波HISTO 測量為（9.3 ±2.3）%，多回波Dixon和多回波HISTO測量的質子密度脂肪分數(shù)之間統(tǒng)計學上沒有顯著差異（t ＝0.36，P ＝0.27）（見圖1）。Pearson 檢驗分析表明，多回波Dixon 和多回波HISTO測量的質子密度脂肪分數(shù)具有高度相關性（r ＝0.932，P ＜0.001）（見圖2）。

圖1 多回波Dixon和多回波HISTO評估的平均肝臟質子密度脂肪分數(shù)

圖2 多回波HISTO與多回波DIXON肝臟脂肪測量值散點圖

2.2 雙回波Dixon 對肝臟脂肪變性篩查的診斷準確性

肝脂肪變性定義為肝臟脂肪信號分數(shù)≥5.0%，以多回波HISTO測量作為參考標準，雙回波Dixon 的靈敏度為0.92，特異性為0.77，PPV 為0.74，NPV 為0.93。2 例志愿者被雙回聲Dixon評為正常，而多回波HISTO估計肝臟脂肪含量為5.5%和6.9%。以多回波Dixon 作為參考標準，雙回波Dixon 的靈敏度為0.96，特異性為0.80，PPV 為0.77 和NPV 為0.97。1例志愿者多回波Dixon 測得肝臟脂肪含量分別為5.7%，但被雙回波Dixon評為正常（見表1）。

圖3 肝臟脂肪含量的定量評估比較

表1 雙回波Dixon、多回波Dixon和多回波HISTO診斷肝脂肪變性準確性比較

3 討 論

本研究的結果表明，在一組無癥狀健康人群中，西門子MRI LiverLab包括雙回波Dixon、多回波Dixon和多回波HISTO，它可用于快速和可靠評估肝臟脂肪變性。自動化后處理的簡單雙回波Dixon檢測結果可排除肝臟脂肪變性，具有高的陰性預測值，多回波Dixon和多回波HISTO 在肝臟脂肪含量的定量評估中顯示出可比較的結果（圖3（a）～（f））。

研究證實，由于雙回波Dixon 成像高靈敏度和陰性預測值，可以安全地排除少于5%肝臟脂肪變性［7］，這表明它在臨床工作流程中可應用。依據(jù)Idilman［8］的研究結果，對非酒精性脂肪肝病患者肝臟脂肪變性的定量測量，與肝脂肪定量金標準肝活檢比較后，得出多回波Dixon和多回波MRS 均可用于準確定量肝臟脂肪變性評估，因此本研究雙回波Dixon 對肝臟脂肪變性篩查的診斷準確性分別采用多回波HISTO 和多回波Dixon為參考標準。雙回波Dixon自動肝臟采樣，可以對肝臟脂肪含量進行快速自動化的初步分析，但易受到T1 效應、T2 衰變以及鐵沉積等因素的影響［9］，與多回波Dixon 和多回波HISTO 相比，會出現(xiàn)一些偏差。

多回波Dixon 技術在檢測肝臟脂肪含量中的優(yōu)勢。以前的研究所采用的多回波Dixon肝臟脂肪定量分析存在局限性，在Dixon 肝臟脂肪定量如何勾畫ROI才能較為準確地反映肝臟脂肪含量研究表明，在全肝的9 個肝段均進行ROI勾畫，且總的ROI測量面積不小于5 cm2可以準確地對肝臟脂肪含量進行定量分析［10］，此方法雖然測量準確但是操作比較復雜。本研究所使用的多回波Dixon技術采用了多個小角度翻轉角和多達6 次回波的Dixon方法計算相應的R2*值，該序列通過使用阻尼式最小二乘法在每一次回波得到的數(shù)據(jù)挑選后進行R2*擬合，進一步消除脂肪與水的相位混淆所造成的影響，從而實現(xiàn)對T2*更為準確的估算。本研究所使用的多回波Dixon技術具有掃描時間短的優(yōu)勢，一次性屏氣15 s 即可完成全肝數(shù)據(jù)采集。快速肝臟脂肪定量不僅掃描結束后可進行肝組織的自動識別，而且可以同步實現(xiàn)全肝平均脂肪的快速定量，生成定量報告直觀明了。并且本研究結果顯示，多回波Dixon技術快速定量結果與多回波HISTO測量結果具有高度的相關性和較好的一致性，操作更加方便、快捷，可重復性好，大大縮短了影像診斷醫(yī)生的圖像后處理流程，適用于日益繁重的醫(yī)學影像診斷工作。多回波Dixon 測量的準確性需要判斷適合度（Goodness of fit）：最佳為0，一般小于5，本文的研究數(shù)據(jù)Mean fit error范圍均在0 ～5%，這可能與選擇的健康人群有關，因此多回波Dixon 技術快速定量結果與多回波HISTO測量結果具有高度的相關性和較好的一致性，多回波Dixon 評估肝臟脂肪定量結果較為精確。

多回波HISTO是多回波Dixon技術在檢測肝臟脂肪含量中很好的補充。多回波Dixon技術的局限性仍有少量患者會出現(xiàn)水-脂肪交換現(xiàn)象［11-13］，導致肝臟脂肪含量測量出現(xiàn)偏差，多回波HISTO 是很好的補充。多回波HISTO使用了短TE的STEAM 激勵回波序列，該技術可以使得波譜信號中水脂分離更為清晰，在每一次90°脈沖前施加損毀梯度以消除殘余磁化矢量，因此可進一步縮短TE 時間至常規(guī)STEAM 的一半。從而可得到5 次TR時間下屏氣的STEAM 波譜，依據(jù)這5 次不同TE 值的波譜可以作圖，得到水與脂肪相應的衰減曲線。不僅可以擬合得到相應的T2 值，也可以通過該方法計算得到的水脂信號比例，進一步對脂肪含量在病變中的分布進行定量評估。有學者將多回波HISTO肝臟脂肪含量測量結果與組織病理學測量結果相比，已經(jīng)證明它可以提供準確的肝臟脂肪含量測量。然而多回波HISTO 測量取決于體素的正確放置，需避開肝外脂肪組織和大血管。另外，根據(jù)患者的解剖結構，可能無法正確放置尺寸30 mm ×30 mm×30 mm的體素，尤其是在較小的肝左葉中。若減少體素尺寸將導致信噪比降低，影響脂肪量化。

研究發(fā)現(xiàn)，在健康志愿者無癥狀人群肝臟脂肪變性達51.6%左右，這說明了在無癥狀人群中篩查的重要性。多回波Dixon 技術快速定量結果與多回波HISTO測量結果具有高度的相關性和較好的一致性，因此，如果通過雙回波Dixon篩選肝脂肪變性，選擇多回波Dixon較精確評估，若Mean fit error 超出5%，再選擇多回波HISTO進行評估。

本研究局限性在于無癥狀人群健康志愿者樣本量較小；由于肝穿刺活檢不適合這種無癥狀健康人群，而選用多回波Dixon 和HISTO 作為參考標準；磁共振成像定量方法西門子MRI LiverLab是否適合某類疾病的特殊人群仍需要進一步研究。綜上所述，西門子LiverLab 的雙回波Dixon、多回波Dixon 和多回波HISTO是一種快速、準確和標準化的3 步方案，允許篩查肝臟脂肪變性和定量評估肝臟質子密度脂肪分數(shù)。