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磁共振IDEAL-IQ技术对肝脏脂肪定量的应用研究进展

作者:吴小伟,陈自谦,苏州明基医院

 

中国正常成年人肝脏脂肪含量约占肝脏总质量的5﹪,当肝脏脂肪含量超过5﹪,或组织学上每单位面积见1/3以上的肝细胞脂肪变时,称之为“脂肪肝”。根据肝脏脂肪含量或将脂肪肝进行程度分级:轻度(5﹪~10﹪)、中度(10﹪~25﹪)和重度(25﹪以上,或几乎所有肝细胞均发生脂肪变)。

 

近年来,中国脂肪肝发生率较高,并有逐年升高的趋势,据统计,中国各地区成人脂肪肝患病率高达12.5﹪~35.4﹪,脂肪肝已经取代病毒性肝炎,成为中国居民第一大肝脏疾病。脂肪肝是一种常见的临床现象,是许多疾病所导致的一种肝脏病理改变,如糖尿病、病毒性肝炎、长期嗜酒、过度的营养不良、肥胖及不良药物作用等,脂肪肝的长期存在与逐渐进展,严重影响了肝脏的功能与机体物质代谢,相当一部分脂肪肝会演变为脂肪性肝炎、肝纤维化、肝硬化甚至肝癌。因此,脂肪肝的早期诊断与肝脂肪精准定量显的格外重要,对临床治疗策略的选择、逆转或阻断脂肪肝的演变进程、疗效评估、改善预后具有重大意义。

 

目前,肝脏穿刺活检是诊断脂肪肝与程度分级的金标准,但因其有创、肝内脂肪不均匀分布引起的抽样误差、重复性低及部分患者难以配合,使其难以在临床开展或筛查普及。临床评价脂肪肝的技术还有:质子波谱、磁共振同反相位化学位移成像、CT值测量、超声及血液生化检查等,但因其各自具有一定的局限性,难以满足现代医学对疾病早期诊断与精准化评估的要求,新近出现的磁共振技术表现出很好的优势。

 

1.作用原理及其独特优势

 

定量非对称回波的最小二乘估算法迭代水脂分离序列(iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least squares estimation quantification sequence,IDEAL-IQ)又称“T2*修正梯度多回波水脂分析脂肪定量技术”,是GE研发的精准脂肪定量技术,IDEAL-IQ技术由DIXON技术发展而来,它通过非对称采集技术和迭代最小二乘水脂分离算法,对T2*衰减、脂肪多谱峰分布等进行校正,把水脂分离从定性提升到定量。磁共振脂肪定量技术是基于化学位移水脂分离的方法来实现定量的,T2*效应(随着回波时间增加导致信号明显衰减)是其重要干扰因素,尤其是在肝脏铁沉积、铁过载的情况下,T2*衰减效应会进一步放大,从而影响脂肪定量的准确性,一个很重要的方法就是通过增加信号采集的回波个数,以提供更多信号衰减的采样信息,来进行T2*效应的校正和消除铁对化学位移水脂分离的影响。

 

Yu等学者通过前期的大量研究证实:要实现T2*校正帮助准确的水脂分离至少需要6个回波。Hines等学者研究显示,即使采用了15个回波,得到的脂肪定量结果和6个回波没有统计差异,采用6个回波还可以同时平衡较短的扫描时间和较高的SNR。IDEAL-IQ技术通常采用6个回波采集,也可根据临床研究的需要采用更多数量的回波采集。IDEAL-IQ也能通过多种技术减轻相关因素的影响,比如校正后的局部磁场均匀性位图、T1弛豫、脂肪多峰成份的化学位移、涡流等,来改善脂肪定量的准确性。

 

IDEAL-IQ技术通过并行采集技术提高图像获取速度,全部扫描可在单次屏气内完成,由于采用小翻转角激发,降低了水像、脂像和脂肪分数图像中的T1效应,一次扫描便可生成纯肪脂像、脂肪比像、同相位像、反相位像、纯水像和R2*弛豫图像,在脂肪比像和R2*弛豫图像上勾勒感兴趣区,便可自动获得感兴趣区内脂肪百分比含量和铁百分比含量,无需进一步后处理。IDEAL-IQ获得的肝脏脂肪定量结果,经与多种脂肪定量技术包括磁共振波谱成像(magnetic resonance spectroscopy,MRS)、活检穿刺等对比,具有很好的一致性结果。有研究为评估IDEAL-IQ技术对肝脏脂肪定量的准确性,对69例肝移植供肝者(部分供肝者有不同程度的脂肪肝)进行IDEAL-IQ扫描和穿刺活检,IDEAL-IQ获得的肝脏脂肪分数与病理分级具有良好相关性,IDEALIQ在探测肝脂肪变性方面的敏感性和特异性分别是100﹪、77.1﹪,这说明IDEAL-IQ在肝脏脂肪量化方面具有较高的精确性和准确性。

 

有学者对55例肝脂肪变性患者进行IDEAL-IQ和单体素MRS扫描来量化肝脏脂肪,这两者测量结果具有较高的一致性。与传统的评价脂肪肝的技术相比,IDEAL-IQ具有独特的优势。同反相位的化学位移成像是临床应用较广的肝脏脂肪变性的评价方法,它利用人体组织中自由水质子和脂肪质子之间的化学位移效应,选用合适的回波时间在两种质子磁矢量分别位于同相位和反相位时采集信号,从而获得同相位和反相位图像,同相位相当于水与脂信号相加,而反相位相当于水与脂信号相减,通过观察反相位图像较同相位图像的信号强度下降程度来判断有无脂肪的存在。但是影响MR信号的因素有很多,尤其是当肝纤维化明显或肝内铁过载时都会导致化学位移同反相位技术无法准确评价肝脏脂肪变性。

 

一般情况下同反相位TE时间的差别所导致的信号衰减可以忽略不计,但如果存在铁过载或明显的纤维化时会导致组织的T2*衰减明显增快,在这种情况下同反相位TE时间的差别所导致的信号衰减非常明显,以至于无法通过简单观察同反相位信号差别来明确有无肝内脂肪含量增多,这种现象常见于血液病患者,因其长期输入浓缩血细胞,导致肝脏铁蛋白和含铁血黄素沉积,铁蛋白和含铁血黄素沉积均为顺磁性,T2*衰减加速,导致反向位信号比正相位信号高。IDEAL-IQ则是采用多回波的水脂分离技术,进行脂肪定量时能够去除组织T2*的干扰,从而精确量化肝内脂肪的百分比,同时在R2*图像上还能测得肝铁含量,可重复性高。1H-MRS通过测量脂峰值、脂峰下面积、水脂峰比例来衡量和分析肝脏脂肪含量,大量研究虽已证实了此方法可靠且无创,但其扫描时间长,条件要求高,后处理过程繁琐,且感兴趣区受限于体素大小,给临床应用带来诸多不便。有学者认为,IDEAL-IQ技术操作便捷、扫描时间短、稳定性和精确度高、功能多样、诊断效能高于1H-MRS,在肝脏脂肪定量方面有望取代肝穿刺活检。

 

2.应用与拓展

 

2.1IDEAL-IQ与其他技术的比较

 

CT值代表着肝脏密度,肝脏脂肪含量越高,CT值越低,故CT值测量在一定程度上反映肝脏的脂肪含量,然而当铜、铁、糖原、胺碘酮等物质沉积于肝脏或肝脏水肿时,引起肝脏密度改变,此时单凭CT值无法判定脂肪肝,并且CT扫描具有辐射,不适合动态监测肝脏脂肪含量。超声虽能对肝脂肪的定性及定量进行初步筛选和估计,但却存在操作依赖性及主观性强、可重复性低、对轻度脂肪肝诊断的精确性不高等缺点。血液生化检查随科评价血液中脂的水平,但血脂水平和肝脏脂肪含量并不是简单的对等关系,它并不能准确评价肝脏脂肪含量。

 

2.2评估非酒精性脂肪性肝病(nonalcoholic fatty liver diseases,NAFLD

 

NAFLD虽是一种良性疾病,病理上以肝内脂肪浸润为主,若治疗不当、长期饮食结构不合理或任其发展,其发展演变成肝纤维化、肝硬化等慢性肝病的发生概率增加,因此,IDEAL-IQ技术对肝脏脂肪的精准化定量对NAFLD的早期诊断、病情评估、疗效评价、治疗方案的选择和预后起着至关重要的作用。

 

2.3评估肿瘤药物对肝脏的损害程度

 

当今,中国肿瘤发病率高,化疗药物广泛应用于各种肿瘤,一些肿瘤尤其是血液病、乳腺癌等的化疗药物会对肝脏造成损害和脂肪浸润,因此,在治疗过程中,可以通过监测肝脏脂肪含量的变化来判断肝脏损伤的程度,从而合理调整化疗方案、避开对肝脏有重大毒副作用的化疗药物。

 

2.4评估肝移植供体肝的脂肪变性程度

 

当供体肝存在脂肪变性时,供肝者和受肝者的术后并发症风险增加,同时,肝脏过多的脂肪浸润会影响供体肝在受肝者体内再生,因此,通过术前肝脏脂肪定量来剔除肝脏脂肪含量过高的供肝者具有重要意义。

 

2.5拓展

 

IDEAL-IQ技术除了能应用于肝脏脂肪定量外,还能用于其它很多方面。比如,在R2*弛豫图像上可测得肝脏铁含量,对肝铁过载者进行早期诊断和治疗干预。IDEAL-IQ对病灶的脂肪定量可帮助鉴别脂肪含量不丰富的肾血管平滑肌脂肪瘤和肾脏恶性肿瘤。IDEAL-IQ在椎体骨髓脂肪定量方面也具有重大意义,椎体骨髓脂肪化与骨质疏松、椎间盘退化有密切相关性。白血病、多发性骨髓瘤等血液系统恶性肿瘤侵犯骨髓时,骨髓内肿瘤细胞侵占脂肪组织空间,导致骨髓脂肪含量下降,因此,骨髓脂肪定量有助于病情和疗效评估。骨质疏松症患者骨密度降低,骨含量低和骨髓脂肪含量较高,骨折风险增加,因此骨髓脂肪定量也有助于骨质疏松程度和骨折风险评估。

 

3.局限性

 

国内外关于IDEAL-IQ临床应用方面的文献较少,有文献报道过超顺磁性氧化铁对比剂(superparamagnetic iron oxide,SPIO)对IDEAL-IQ脂肪定量没有显著影响、对铁定量影响显著。至于传统钆对比剂GD-DTPA是否影响T2*、增强前后IDEAL-IQ分别测量的肝脏脂肪含量或铁含量是否一致,这些尚不十分明确,尚未见权威文献报道过。

 

综上所述,IDEAL-IQ技术在脂肪定量方面具有无创、无辐射、可重复性好、精准度高、操作便捷等诸多优势,对脂肪肝的早期诊断、病情评估和疗效评测具有重要意义,不仅如此,IDEAL-IQ在骨骼肌肉系统、血液系统及神经系统等方面也得到广泛的研究和应用,值得去探索和开发。

 

来源:功能与分子医学影像学2017年1月第6卷第1期

 

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