磁共振T2*mapping序列對(duì)全肝鐵沉積的定量研究

楊 超 游彥莉 韓福剛 陽 波

肝臟鐵沉積是由于各種病因引起人體肝臟內(nèi)鐵含量的增高，導(dǎo)致三價(jià)鐵在肝臟內(nèi)長(zhǎng)期儲(chǔ)存，而含鐵血黃素沉積可導(dǎo)致肝細(xì)胞變性壞死和肝小葉纖維化，甚至發(fā)生重度肝炎、肝硬化等嚴(yán)重后果[1-3]。肝臟鐵沉積又稱含鐵血黃素沉著癥或者血色肝病，從病因上肝臟鐵過度沉積又可分為肝細(xì)胞內(nèi)和網(wǎng)狀內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)鐵沉積增多這兩類[4]。肝臟是重要的人體貯鐵器官，因此準(zhǔn)確測(cè)量肝臟鐵含量(liver iron concent，LIC)即可反映人體內(nèi)的鐵含量，目前主要依靠肝臟穿刺病理活檢(金標(biāo)準(zhǔn))進(jìn)行鐵的定量分析，但是畢竟肝穿刺活檢是一種侵襲性創(chuàng)傷性技術(shù)，反復(fù)穿刺肝臟有害，甚至有內(nèi)出血、腹腔積液等風(fēng)險(xiǎn)，患者也難以接受，因此對(duì)肝臟鐵沉積準(zhǔn)確定量分析具有十分重要的臨床意義。磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)T2*mapping序列是一種無創(chuàng)的影像新技術(shù)，可以對(duì)全肝鐵沉積進(jìn)行定量分析，其準(zhǔn)確性極高、誤差小且患者無痛苦，以及掃描速度極快等優(yōu)勢(shì)，使MRI的T2*mapping技術(shù)具有很大的臨床應(yīng)用價(jià)值和科研潛力，而值得關(guān)注。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

收集2015年3月至2019年1月四川省第四人民醫(yī)院收治的94例肝臟鐵沉積患者，其中男性38例，女性56例；年齡29～58歲，中位年齡44歲。以肝穿刺活檢術(shù)的肝臟鐵沉積病理分級(jí)結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)，將94例樣本分為重度組(21例)、中度組(28例)和輕度組(45例)，所有病例均經(jīng)肝穿刺活檢證實(shí)。

1.2 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

(1)納入標(biāo)準(zhǔn)：①經(jīng)肝穿刺活檢證實(shí)；②治療前后的所有檢查資料完整；③圖像質(zhì)量良好；④具有良好閉氣功能者。

(2)排除標(biāo)準(zhǔn)：不能達(dá)到上述①～④其中一項(xiàng)或多項(xiàng)。

1.3 儀器設(shè)備

使用Gyroscan Intera型超導(dǎo)型高場(chǎng)強(qiáng)MRI掃描儀(荷蘭Philips公司)。

1.4 圖像分析

MRI的T2*mapping序列掃描完成后，所得數(shù)據(jù)經(jīng)MATLAB軟件分析，自動(dòng)生成平均LIC。

1.5 掃描方法

采用腹部線圈，患者平躺仰臥位，頭先進(jìn)，行常規(guī)MRI和T2*mapping序列。T2*mapping其原理是采用FFE序列或GRE序列梯度回波成像，將常規(guī)TE值設(shè)置為長(zhǎng)TE，同時(shí)將反轉(zhuǎn)角設(shè)置為小反轉(zhuǎn)角，可以得到不同T2*加權(quán)的圖像，T2加權(quán)像(T2 weighted image，T2WI)即T2*WI。MRI的T2*mapping序列參數(shù)：采集6～8個(gè)梯度回波，分析7個(gè)脂肪峰，掃描T2*mapping序列一次可出現(xiàn)Fat脂肪圖(水抑制圖)、Fat Fraction脂肪分?jǐn)?shù)圖、Water水圖(脂肪抑制圖)、IP同相位圖、OP反相位圖、R2*map和T2*map七組圖，T2*與R2*的關(guān)系為R2*=1/T2*，掃描速度非常快，全肝3D掃描一次，僅需要15 s。MRI的T2*mapping序列掃描時(shí)，患者需閉氣20～25 s左右。參考預(yù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，MRI的T2*mapping序列定量診斷肝臟鐵沉積分級(jí)時(shí)，界定15 ms＜T2*＜20 ms為輕度，10 ms＜T2*＜15 ms為中度，T2*＜10 ms為重度。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS13.0軟件統(tǒng)計(jì)包，所有計(jì)數(shù)資料均采用x2檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 MRI的T2*mapping序列測(cè)量LIC分?jǐn)?shù)診斷分級(jí)

應(yīng)用MRI的T2*mapping序列測(cè)量LIC分?jǐn)?shù)進(jìn)行診斷分級(jí)時(shí)，診斷“重度”時(shí)特異度、靈敏度、陰性預(yù)測(cè)值和陽性預(yù)測(cè)值分別為98.83%、91.48%、98.13%和95.27%；診斷“中度”時(shí)分別為89.59%、97.40%、98.53%和82.41%；診斷“輕度”時(shí)分別為100.00%、89.90%、91.74%和100.00%(見表1)。

表1 94例患者M(jìn)RI的T2*mapping序列定量診斷全肝鐵沉積診斷分級(jí)(%)

2.2 MRI的T2*mapping序列定量診斷肝臟鐵沉積與肝穿刺活檢比較

以肝穿刺活檢術(shù)的肝臟鐵沉積病理分級(jí)結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)，重度組、中度組和輕度組各組間的MRI的T2*mapping定量診斷全肝鐵沉積結(jié)果有顯著差異(x2=75.98，P＜0.001)；同一樣本的MRI的T2*mapping定量診斷全肝鐵沉積數(shù)值＜肝穿刺鐵沉積定量數(shù)值(Z=-4.37，P＜0.001)，但兩者呈顯著正相關(guān)(r=0.82，P＜0.001)，見表2及圖1和圖2。

表2 T2*mapping序列對(duì)肝臟鐵沉積定量分級(jí)

圖1 肝臟鐵沉積導(dǎo)致T2*值變小

圖2 T2*值與LIC曲線圖

3 討論

3.1 MRI的T2*mapping序列原理及臨床應(yīng)用

T2*mapping序列成像是在梯度回波序列的基礎(chǔ)上，采用多回波成像，并同時(shí)采集多個(gè)TE，回波數(shù)目越多，所得T2*值越準(zhǔn)確。通過分析T2*mapping序列參數(shù)，其實(shí)質(zhì)為mFFE序列，為一個(gè)2D序列。T2*mapping序列掃描一次，可以得到七組圖，同時(shí)可以計(jì)算出R2*和T2*值，T2*與R2*的關(guān)系為R2*=1/T2*，還可以測(cè)量全肝平均脂肪分?jǐn)?shù)。

近年來，隨著MRI技術(shù)的不斷發(fā)展，MRI已成為定量研究LIC的一個(gè)熱點(diǎn)，但絕大多數(shù)研究?jī)H選取肝臟某一局部一個(gè)類圓形的感興趣區(qū)進(jìn)行測(cè)量，未經(jīng)病理結(jié)果證實(shí)。目前，測(cè)量LIC的金標(biāo)準(zhǔn)是肝穿刺活檢，但是肝穿刺病理活檢畢竟是一種侵襲性創(chuàng)傷性技術(shù)，反復(fù)對(duì)人體肝臟穿刺活檢害處較大，甚至有大出血、腹腔積氣等風(fēng)險(xiǎn)，患者也難以接受。目前超聲是最常用于診斷和治療效果評(píng)價(jià)肝臟鐵沉積的手段之一，但超聲檢查準(zhǔn)確性與操作者手法有很大的關(guān)系，其準(zhǔn)確性較低。CT定量診斷肝臟鐵沉積的準(zhǔn)確性更低。常規(guī)MRI定量診斷肝臟鐵沉積多采用T2WI和同向水脂抑制序列等技術(shù)，主要還是依賴于肉眼的判斷，誤差較大，對(duì)全肝LIC的測(cè)定誤差更大。也有學(xué)者探討研究磁共振波譜成像(magnetic resonance spectroscopy imaging，MRSI)對(duì)肝臟鐵沉積測(cè)定的準(zhǔn)確性，但是有少許學(xué)者認(rèn)為MRS不是對(duì)肝臟鐵沉積進(jìn)行定量最理想的技術(shù)。MRI的T2*mapping技術(shù)依靠MATLAB軟件分析，采用人工智能對(duì)全肝鐵沉積進(jìn)行測(cè)定，誤差小，準(zhǔn)確性高。目前T2*mapping序列臨床上應(yīng)用最多的部位是肝臟[5]和心臟，可以對(duì)肝臟和心臟進(jìn)行脂肪定量分析以及鐵定量分析研究[6-7]。T2*mapping序列對(duì)脊柱、骨關(guān)節(jié)損傷和退變的研究較多，如關(guān)節(jié)退變以及關(guān)節(jié)軟骨的研究[8-10]、椎間盤變性研究[11-13]等。隨著影像設(shè)備及技術(shù)的不斷發(fā)展，因此，MRI的T2*mapping序列有望在今后的臨床工作中發(fā)揮更大的作用和價(jià)值，值得關(guān)注。

3.2 MRI的T2*mapping序列對(duì)全肝鐵沉積的定量研究

肝臟鐵沉積目前主要的原因是地中海貧血患者反復(fù)多次輸血導(dǎo)致鐵的超負(fù)荷儲(chǔ)存，在人體內(nèi)無法排除，最終可對(duì)生命造成威脅，因此肝臟鐵沉積與地中海貧血患者有著密切聯(lián)系。地中海貧血好發(fā)于我國的南方城市，如兩廣地區(qū)、重慶、四川以及海南等地，發(fā)病率高達(dá)20%[14]。地中海貧血攜帶者以及輕度患者大多不需要治療，但是重度地中海貧血患者，如若只采取輸血而不進(jìn)行去鐵治療，其患者壽命一般≤20歲。地中海貧血患者繼發(fā)肝臟鐵沉積所致的鐵超負(fù)荷具有一定毒性，須慎重處理。當(dāng)人體內(nèi)儲(chǔ)存鐵含量＞20 mg/kg時(shí)，稱為鐵超負(fù)荷。人體內(nèi)過多的鐵主要儲(chǔ)存于肝臟和心臟內(nèi)，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的并發(fā)癥。含鐵血黃素在肝臟內(nèi)慢性、長(zhǎng)期沉積，除了導(dǎo)致發(fā)生肝纖維化以外，還可加重慢性肝炎、脂肪肝等肝臟損傷，與肝癌的發(fā)生也有一定關(guān)系。因此對(duì)肝臟鐵沉積早期準(zhǔn)確的定量，具有重要的臨床意義。

傳統(tǒng)的MRI定量LIC是根據(jù)肝臟與肌肉的信號(hào)比值，最常用的是選擇肝臟與右側(cè)豎脊肌的信號(hào)比，因?yàn)橛覀?cè)豎脊肌與肝臟在同一層面。MRI的T2*mapping序列一次3D mDIXION QUANT掃描，采集6～8個(gè)梯度回波且分析7個(gè)脂肪峰，得到七組圖，分別計(jì)算出R2*和T2*值，T2*與R2*的關(guān)系為R2*=1/T2*，根據(jù)T2*值可推導(dǎo)出LIC，主要是利用T2*值與LIC曲線圖，再計(jì)算出LIC。也有研究使用R2和R2*估計(jì)LIC[15]。肝臟鐵沉積及鐵過載可導(dǎo)致肝組織內(nèi)鐵含量升高，常規(guī)的MRI SE序列T2WI是依靠鐵的順磁性來診斷肝臟鐵沉積及鐵過載，但是T2WI容易受呼吸和運(yùn)動(dòng)偽影干擾，導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確。MRI的T2*mapping序列3D mDIXION QUANT掃描成像速度快，只需屏氣一次就掃描完成，避免了呼吸和運(yùn)動(dòng)偽影。肝臟鐵沉積及鐵過載主要造成肝組織的T2馳豫時(shí)間縮短，即T2WI信號(hào)強(qiáng)度明顯減低呈“黑肝”現(xiàn)象(圖1)。MRI的T2*mapping序列是3D快速掃描成像，無需造影劑，成像時(shí)間短，操作簡(jiǎn)單安全，無輻射無損傷，可重復(fù)性好。MRI的T2*mapping序列準(zhǔn)確率高，可以準(zhǔn)確計(jì)算全肝含鐵平均含鐵分?jǐn)?shù)，而肝穿刺活檢僅能反應(yīng)穿刺處的鐵含量，而不能反映全肝的平均含鐵量，同時(shí)MRI的T2*mapping序列對(duì)肝臟鐵沉積及鐵過載定量與肝穿刺病理活檢相差無異，因此MRI的T2*mapping序列可在臨床廣泛應(yīng)用，尤其是對(duì)全肝的鐵定量。

3.3 MRI的T2*mapping序列的局限性

盡管MRI的T2*mapping序列具有很多優(yōu)點(diǎn)，但是該技術(shù)仍存在一些不足：①設(shè)備要求高，如需高場(chǎng)強(qiáng)超導(dǎo)性MRI；②后處理軟件費(fèi)用較貴；③該技術(shù)目前還處于研究階段，結(jié)論還需要更大的樣本量驗(yàn)證。

MRI的T2*mapping序列定量LIC結(jié)果與肝穿刺活檢一致性較好，兩者均能準(zhǔn)確反映肝臟鐵沉積的嚴(yán)重程度。應(yīng)用無創(chuàng)的MRI的T2*mapping對(duì)全肝鐵定量代替有創(chuàng)的肝穿刺活檢，有一定的臨床推廣價(jià)值。