磁共振水脂分離Dixon技術在非酒精性脂肪肝定量研究的進展

張 敏

天津市河東區婦女兒童保健和計劃生育服務中心，天津 300170

2014年世界胃腸病學全球指南指出，非酒精性脂肪肝炎（nonalcohlic steatohe atohepatitis，NASH）是非酒精性脂肪肝最嚴重的組織學表現，當非酒精性脂肪肝進展到非酒精性脂肪肝炎，可增高肝硬化、肝衰竭及肝細胞癌的風險［1-2］。非酒精性脂肪肝是可逆的病理過程，若不干預將有10%～15%發展為肝硬化，最終出現肝功能衰竭者占5.4%。肝臟脂肪定量是非酒精性脂肪肝診斷的最可靠指標［3］，其對非酒精性脂肪肝的早期診斷和病情監控有重要的價值。

1 MRI對非酒精性脂肪肝的研究及其MRI脂肪抑制成像

1.1 MRI對非酒精性脂肪肝的研究

近年來影像學檢查如CT、MRI等被用于進行較為精確的脂肪定量，但各項技術各有優缺點如CT掃描速度快，但是具有輻射性強；而磁共振具有無輻射、高分辨率、無創性、高敏感性等優勢，成為較新型測定肝臟脂肪含量的方法，尤其用于非酒精性脂肪肝患者在治療和后續檢查評估。磁共振波譜分析不僅能對脂肪進行量化分析，還能無創地檢測胰腺內脂肪組織的化學成分，觀察其組織細胞代謝情況，對成人受檢者的肝臟脂肪分數（HFF）進行測定，并分析其與腹腔內臟脂肪面積（VA）、BMI、糖脂代謝等多種臨床指標有密切的相關性［4］。

1.2 MRI脂肪抑制成像

磁共振脂肪抑制技術主要包括利用基于脂肪縱向弛豫時間的短TI反轉恢復脈沖序列（short TI inversion recovery，STIR），磁共振率飽和法脂肪抑制技術作為光譜空間的激勵技術，通過與化學位移敏感度及層選擇激勵的結合，對于量化評價肝臟脂肪堆積具有較高的敏感性。選擇性脂肪抑制技術通常使用短TI反轉恢復序列，該項技術抑脂效果良好，且不易受脂肪均勻度影響，但對于輕度脂肪變性檢出率低［5］。利用水質子和脂肪質子化學位移頻率差的化學位移選擇性脂肪預飽和技術或化學位移選擇性水激發成像。

2 MRI水脂分離Dixon技術原理及其Dixon技術肝臟脂肪量化

2.1 MRI水脂分離Dixon技術原理

目前，用于MRI定量檢測脂肪肝的方法主要有氫質子磁共振波譜（1H-MRS）、Dixon技術。由于氫質子具有高自然豐度和核磁感性的特性，且人體內水和脂肪含氫最多，所以質子密度脂肪分數（proton density fat fraction，PDFF）是定量肝脂肪變性的主要影像學指標［6］，代表組織中甘油三酯濃度。1H-MRS技術已成為公認的量化肝脂肪變性的檢查方法［7］，總體來說，采用1H-MRS定量檢測脂肪肝方面的研究已不斷趨于成熟，在未來的臨床應用中具有很大潛力，但MRS的采集依賴于掃描者的經驗，在掃描前需根據經驗放置感興趣區域（region of interest，ROI），只能對該ROI內的成分進行測量，且其取樣體積較小，抽樣誤差大，不能覆蓋整個肝臟。

1984年，Dixon［8］首次報道了關于水和脂肪分離的簡單光譜學成像的技術，提出其可用于脂肪含量的測定。Dixon技術其原理是分別采集同相位和反相位兩種回波信號，兩種不同相位的回波信號通過運算，各產生一幅純水質子及純脂肪質子的圖像，從而在水質子的圖像上可以觀測到脂肪抑制的目的。人體組織器官及病變中很多都含有脂肪，Dixon技術可以得到水、脂分離的兩種圖像，在有些器官及疾病應用中水份及脂肪兩者都需要精確定量或者進行抑制，因此水脂分離定量成像研究在臨床MRI診斷中非常需要。該技術采用改進的自旋回波脈沖序列能夠獲取兩種單獨的圖像。一種是傳統的自旋回波圖像；另一種獲得水和脂肪信號是反相的。這兩種圖像可以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。隨著技術改進［9］，Dixon技術對磁場不均勻性不敏感，其回波時間可以靈活設定，并通過增加回波數減少T2＊衰減導致的偏移；可以利用低翻轉角度進行數據采集，使T1偏移幾乎可以忽略不計；亦可以通過定義掃描儀上的配置文件，對脂肪復雜的失相位因素進行靈活建模。Vu等［10］初步證明，用T2校正和復雜擬合方法精確分離水和脂肪需要至少6個回波，運用7峰值模型，并結合T2校正能得到脂肪分數圖和R2弛豫圖。Sofue研究［11］將Dixon技術測得的MRI-PDFF與組織病理學脂肪含量進行相關性分析，并證實了其在脂肪肝分級診斷中的價值。Portillo［12］研究提示由Dixon序列測得的PDFF、T2值與肝細胞組織活檢測定的脂肪含量具有很好的相關性。Takahashi［13］研究提示Dixon技術克服了傳統MRI對磁場均勻性敏感度高、易受呼吸運動偽影影響等缺陷，去除了T2效應的干擾、渦流效應等混雜因素，利用脂肪和水中的氫質子信號強度差異可得出整個肝臟的PDFF圖，可以方便地測量任意多個區，反映脂肪在肝內的分布情況。

2.2 MRI水脂分離Dixon技術肝臟脂肪量化

目前應用較多的兩點法Dixon序列［14］已經是應用非常成熟的技術，1次屏氣采集 就可自動生成整個腹部的水和脂肪圖像。最新的反相位成像（iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least-squares estimation，IDEAL）基于改良三點法Dixon技術，通過重復計算掃描野內的圖像并且運用不對稱相位位移將信噪比最大化，進一步提高了水-脂分離的能力，一次屏氣成像就可以得到水像、脂肪像、同相位和反相位74幅圖像，已成為近年來臨床科研和應用的熱點［15］。

高琪等研究［16］將多回波Dixon技術測得的MRI-PDFF（質子密度脂肪分數proton density fat fraction，PDFF）與組織病理學脂肪含量進行相關性分析，并證實了其在脂肪肝分級診斷中的價值。組織學上評價肝臟脂肪變性程度是根據脂肪變肝細胞所占比例分為0級（＜5%）、1級（5%～33%）、2級（33%～66%）、3級（＞66%）。

Makhija［17］研究輕、中、重度非酒精性脂肪肝組的共94例對象，性別構成和年齡分布均無統計學差異，無論是肝穿刺脂肪定量結果還是Dixon全肝脂肪定量的結果，各組間均有顯著差異。進一步的分析表明：雖然同一樣本的Dixon全肝脂肪定量結果小于肝穿刺脂肪定量結果，但兩者呈顯著正相關，且所測得的FVF值隨著脂肪肝分級診斷的升級而提高。提示：Dixon全肝脂肪定量與肝穿刺活檢脂肪定量的結果一致性較好，均能反映脂肪肝的嚴重程度。Kim［18］運用Dixon技術原理相仿的磁共振IDEAL技術對50例供體肝臟進行了MRI檢查評估及病理學的對照研究，結果顯示IDEAL檢測脂肪沉積的靈敏度為100%，特異度為91%，從側面證實了Dixon技術成像原理的可行性。陽寧靜等［19］對30只NAFLD模型的大鼠行Dixon雙回波序列掃描，結果顯示雙回波序列與組織病理學所測肝內脂肪含量呈顯著正相關（r=0.936，P=0.001），Bland-Ahman曲線分析顯示兩者所測定的大鼠肝內脂肪含量一致性非常好［20］。Zhong等［21］利用Dixon法進行體外模型脂肪定量分析，結果亦顯示脂肪定量評估值與實際脂肪含量具有高度的相關性［22］。Lee應用MRIDixon技術可直觀地在FVF圖上顯示脂肪在肝內的分布，經過體外模型試驗驗證，MRIDixon技術測得的平均FVF值近似于模型的實際脂肪含量。Dixon技術和相位陣列線圈并行采集結合起來以進一步提高掃描速度、與部分傅立葉采集結合起來縮短掃描時間也是一個趨勢。

總之，運用Dixon技術，對于肝臟脂肪含量的定量測定，特別是不均勻脂肪浸潤的非酒精性脂肪肝患者的肝臟脂肪測定，其結果較為可信，MRI將會在一定程度上取代活檢，避免并發癥，減輕非酒精性脂肪肝病人的負擔，更好地指導臨床對疾病的監測、療效評價及預后評估。