肝脏脂肪含量定量检测：MRI和¹ H-MRS技术进展与无创肝纤维化肝硬化早期检测诊断方法

肝脂肪变性是一种在肝脏检查中很常见的发现. 可存在于广泛的疾病谱中，表现为甘油酯在肝细胞 质内过量沉积。除外洒精性肝病（3丨(：〇11〇1丨(？1^『<^- _ease, A LD).肝内脂质堆积常与肥胖、胰岛素抵抗和代 谢综合征等相关•统称为非酒精性脂肪肝（non — alco­holic fatty liver disease，NAFLD) 。 NAFLD 发病率 <、 断上升，与近几十年肥胖率增长密切相关。不过. NAFLD中也能在体重指数正常的非肥胖者发现.这 些病人常患胰岛素抵抗。因此，国内外纵向和交叉研 究中，肝内脂质常作为一个兴趣代谢物参数.与其他代 谢物相比较。此外，它被认为是胰岛素抵抗和动脉粥 样硬化一个独立的危险因素^{[3 1} i。目前，肝内脂质含 量分析的金标准仍是肝脏穿刺活检和组织学分析。然 而，由于其有创性，故不适用于纵向研究和代谢研究健 康受试者。

非侵人性检查质子磁共振波濟（t)roton magnetic resonance spectroscopy，¹ H-MRS)和磁共振成像 (magnetic resonance imaging, MRI^〉技术 nj进行准确

肝内脂肪含量测定^[5   。对比超声和CT，MRI与

MRS能检测更少量的肝内脂肪沉积^[1；。因此，脂肪敏 感MRI技术和¹ H-MRS成为近些年评判肝内脂质变 化的有用临床测量和研究方法。本文综述了各种基于 磁共振无创定量测定肝内脂质的方法.包括各种¹ H - M RS以及相位敏感、频率选择的各种磁共振成像技 术。

1   ' H-MRS

1993年Longo等ⁱ⁹—^1Q:I首次报道了应用¹ H-MRS 测定肝实质，发现¹ H-MRS和肝活检有很好的•致性。

此后，陆续有多项研究结果进一步验证了该结论。随 着MRS技术不断发展，在体测M体素大小从27 cm 缩小至1 cm³.从而更好地定位于肝实质。为了更好地 测定肝实质谱线.测M体索应尽量避免周围脂防组织 和肝内血管，因此肝右叶常常作为兴趣采集K域.

用丁•单体素波谱测定的技术有2种：点解析波谱 (point resolved spectroscopy，PRESS)或激励回波米 集方法（slimulfited-echo acquisition modt'，STEAM)。 PRESS使用90° —180° — 180°回波脉冲和长TE时间• 可较好地敁示T,时间较长的代谢物。而STEAM包 含3个90°脉冲，所需的信号是由转换所产生的激励回 波.即从第一脉冲横向磁化，由第二脉冲转移到纵向磁 化，并由第三脉冲返回横向磁化。相比于PRESS, STEAM可获得更短的TE,激励回波仅为PRESS中 所用自旋信号的1/2(，使用等TE时），在肝脏脂质定 量检测中常不受限制。采集的谱线通过后处理.既可 以通过比较峰值、峰下面积获得肝脏脂肪分数，还可以 通过公式计箅峰值下面积获得脂质的绝对含量。在肝 脏组织T₂时间较短，长回波时间会导致短T,代谢物 的丢失且导致信噪比减低，因而PRESS和STEAM都 选择较短的TE(TE•二20〜40 ms),内由呼吸和屏气扫描 都能获得满意的谘线。为了更好的估计T:.值，还可以 采用多 TE(20 ms、30 ms、40 ms、50 ms、60 ms)屏气 采集。采用较长的TR(2 000〜4 000 ms)时间能有效 降低丁，效应。鉴于信噪比和采集时间的平衡，可以适 当增加激励次数（8〜32次）和采集点阵，带宽1 000〜 2 000 Hz。目前，这2项技术可广泛应用于临床检测 肝内脂质含量。

PRESS和STEAM 2种技术都只提供一个局限 小丨X:域肝实质波谱.借鉴颅脑等其他部位频谱检测经 验，二维和4维波谱成像技术也曾有学者进行f尝试， 从而获得了更广泛脂质分布详细信息^["'^2]。由于采 集吋间过长及后处理较复杂，目前很少应用于临床肝

实质的常规检测，绝大多数肝实质波谱采集仍然是单 体素进行。在大多数情况下，NAFLD肝脏脂质的分 布是相对均匀的，使用单一体素可以反映肝内脂肪含 量。但应注意肝左右叶肝脂质含量存在差异^[13];H- MRS对肝脂质含量检测与肝活检组织学评判有很好 的一致性，诊断肝内脂肪含量最低诊断界点达1. 5%， 脂质>5%脂肪肝检出准确率为97%，敏感性、特异 性、准确率均高于超声、CT、MRI^[14]。

上述¹ H-MRS技术已经应用于研究NAFLD在普 通成人，在1. 5T和3. 0T场强平台都可以实现，不仅 可以采用屏气扫描，还可以用呼吸门控.为了评估2型 糖尿病高危的肥胖患者的肝内脂质变化，¹H-MRS纵 向临床研究也逐渐增多^[15_^17]。通过手术治疗过度肥 胖的肝内脂肪变化¹ H-MRS评估同样可行^[18]。此外， 进一步横向研究显示肝内脂肪分数取决于不同遗传背 景和激素水平。

所有¹ H-MRS脂肪定量检测技术是安全的和无创 的。有关该技术的准确性和可重复性已经得到证 测量脂肪含量取决于测量体素的 全部肝组织，因此描述肝脂肪变性脂量百分比应有别 于组织学分析，而在组织学检查中肝脂质含量是用脂 滴占肝细胞的百分比来量化的。另外，由于¹H-MRS 测量与组织学检查良好的相关性，这2项技术定量分 析肝内脂肪含量都是可行的，尤其是肝脏少量的脂肪 成分，因水脂频率不同，MRS检测的敏感性明显优 于磁共振成像^[14]。梁长虹等^[2°^]发现肝脏脂质沉积 对¹ H-MRS勻场及抑水存在负性影响，体重指数过大 的患者检查达到良好匀场和抑水效果预期成功率低， 但相关改进的方法尚待进一步研究。铁质沉积会影响 谱线的准确性，运用T₂校正多回波¹ H-MRS能更加准 确地检测肝内脂质，减少误差。

2脂肪敏感成像技术

¹ H-MRS需要配备相应的采集硬件设备和后处理 软件，目前还不能作为日常例行的肝脏检查，主要担当 的还是一个临床研究工具。近些年发展而来的部分磁 共振成像序列同样能进行肝内脂肪含量定量测量。

2.1基于水和脂肪不同相位的成像技术同反相位 技术在绝大部分高场和超高场磁共振成像系统都可以 实现，易于在常规检查中进行。使用相控阵线圈与并 行采集技术，可以大幅提高采集速度，最快单次屏气就 可获得全肝双回波乃加权成像^[21_^24]。水分子中的氢 质子的化学键为O-H键，而脂肪分子中氢质子的化学 键为OH键。由于这2种结构中氢质子周围电子云 分布的不同，造成水分子中氢质子所感受到的磁场强

度稍高些，最终导致水分子中氢质子的进动频率要比 脂肪分子中氢质子稍快些，其差别为3. 5 ppm，相当于 150 Hz/T，这种进动频率差异随着场强的增大而加 大。1.5T场强下，水分子比脂肪分子中的氢质子进动 频率快约 225 Hz。同相位 TE=1 000 ms/[150 Hz/T X场强]。反相位TE=同相位TE/2,在1.5T，同相位 TE 4. 4 ms，反相位 TE 2. 2 ms;3. 0T，同相位 TE 2_ 2 ms， 反相位TE 1. 1 ms，肝脂肪分数F= 100 • (SI_1P—_c—— SI_OPV(2 • SI_IP__C)，SI_IP__C表示T₂*校正的同相位信号 强度，SI„_P表示反相位信号强度。肝脂肪含量通过反 相图像相对于正相图像信号衰减获得定量，同时显示 肝脂肪含量差异和脂肪分布的区域差异。然而，不仅 水和脂肪之间相位差质导致反相位图像信号衰减，此 外还有纵向、横向弛豫可能起了重要作用。最近的研 究表明，横向弛豫时间在不同的个体可能变化很大，即 使同一受检者在研究的不同时期同样存在差异^[25^^26]。 横向弛豫时间变化主要是由于肝实质铁沉积增加，比 如铁摄人增加或血色素沉着。有证据表明，横向弛豫 与血清铁蛋白水平相关^[25]。因此，在运用正反相位梯 度回波序列时应增加肝实质横向弛豫时间测定。屏气 测量T，值是有意义的，但精确测量肝脂肪部分的 T₂"值的方法还需进一步完善。而纵向弛豫时间无 论在种族和个体间都相对稳定，因此常作为一个常量。 同反相位技术对中、重度脂肮肝评估具有一定优势，肝 脏脂质含量>30%，同反相位成像同¹ H-MRS有相同 甚至更高的准确率^[28]。

1984年Dixon使用时间抵消180°聚焦脉冲，获取 经过180°前后的自旋回波，重建出反相位和同相位图 像。通过2幅图像相加再除以2得到水的图像，2幅图 像相减再除以2得到脂肪图像。由于对磁场不均匀性 敏感，临床广泛应用受到一定程度限制。通过20多年 应用，该技术已经做了一些改进，可额外获得180°相位 或360°相位的3点Dixon技术已经应用于临床。利用 3种不同的图像和相位校正算法，可以获得真脂、真水 图像，了解体素中是哪一种成分组成。不足之处是全 肝采集还不能1次屏气完成，多次屏气可能会带来运 动伪影。

另一个方法是多回波迭代水脂不对称回波分解与 最小二乘估计（iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least squares estima- ti_〇n，DEAL)梯度回波。此法利用优化回波位移和梯 度回波成像，能较准确量化肝内脂肪分数。该技术优 点是在静磁场不甚均匀（比如大孔径磁体高度肥胖患 者检查时）仍然可进行肝脏脂肪定量。但Li_u^[2«报告 该技术图像噪声和纵向弛豫的影响肝脏脂肪定量分

析，可以采用小或双反转角、提高分辨率、相位抑制方 法部分补偿。除了用于肝实质脂肪含量测量，IDEAL 还用于其他部位脂肪抑制，比如胰腺等^[3°_^33]。

1.1  2 频率选择激励技术（principle of selective excita­tion technique ，ProSET)  选择性激发技术通常采用

频率和空间选择的二项脉冲。这种脉冲实际上是偏转 角和偏转方向不同的多个脉冲组合，如1个90°的二项 脉冲可以由1个22. 5°、1个45°和1个22. 5°脉冲组合 而成，45°施加方向改变，可以进行脂肪抑制的水激发 和水抑制的脂肪激发，即使少量的脂肪，该技术都有较 高的检测灵敏度^[34-^36]，空间信息也得到了肝实质脂质 分布情况。选择性激发技术要求高度均勻的静磁场， 因此常需要进行勻场（推荐容积匀场）。但极度肥胖患 者，主磁场易不均匀，即使较长时间的匀场也可能会检 测失败。皮下和内脏脂肪含有100%的脂肪，定量评 估肝内脂肪，常以它们作为内部参考。在肝脏，最低含 量1%〜2%肝脏脂肪可以发现，同时提供的空间分布 信息。此外，该技术1次屏气可以完成，易于重复且分 析相对简单，但是图像相对于常规梯度回波T\WI像 信噪比较低，单次屏气只提供部分代表性层面是其不 足。

目前，临床上评价脂肪肝较多的是依靠B超和 CT。超声由于受操作者经验因素，有个体差异且重复 性较差，对于轻度脂肪肝评价能力有限^[37]。依据组织 密度的差异，CT可以对脂肪肝进行定性和定量分析。 CT定量诊断脂肪肝可以依据CT值阈值、肝血管相对 密度和肝/脾CT值比3种方法，临床研究证实上述指 标与肝脏脂肪变性程度正相关，以肝血管相对密度定 量准确率较高，肝/脾CT值比次之^[38_⁴°^]。肝脏的CT 值不仅取决于组织成分的改变，还受到机器及扫描参 数的影响，干扰因素较多，因而对肝脏脂质的定量测量 仍然不及MRI和¹ H-MRS^[37—^41]。通过与非酒精性脂 肪肝患者肝活检对照，¹ H-MRS、梯度回波同反相位成 像、Dixon法、IDEAL和ProSET技术评价肝脂肪变性 均有高的敏感性和特异性^[37’^42]。此外，肝脏移植前捐 献肝活检结果和¹H-MRS、脂肪敏感磁共振成像有良 好的一致'性^[14’²⁸’^43]。

在1. 5T和3. 0T全身磁共振成像扫描仪中，多种 定量测量肝脏脂肪含量的技术业已成熟，与金标准肝 活检有很好的一致性。根据不同的软硬件配置和检查 要求，可以选择性地采用不同的检测方法。基于MR 的无创检测肝内脂质含量和分布，为ALD、NAFLD、 糖尿病等疾病治疗和评估提供新的可信的方法，值得 临床广泛推广。

成都华西华科研究所研发生产无创肝纤维化肝硬化早期检测诊断仪

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