MR磁敏感加权成像及相位校正的多回波Dixon序列在肝硬化中的诊断价值*

王淑艳　高桂花　袁振国　陈晓飞，3

(1.泰山医学院，山东 泰安　271016；　2.山东省医学影像学研究所, 山东 济南　250021；　3.山东大学,山东 济南　250012)



MR磁敏感加权成像及相位校正的多回波Dixon序列在肝硬化中的诊断价值*

王淑艳1,2高桂花1，2袁振国2陈晓飞2，3

(1.泰山医学院，山东 泰安271016；2.山东省医学影像学研究所, 山东 济南250021；3.山东大学,山东 济南250012)

摘要：目的探讨MR磁敏感加权成像(SWI)及相位校正的多回波Dixon序列在诊断肝硬化中的价值。方法分别对17例肝硬化患者及20例正常对照者行磁共振SWI及相位校正的多回波Dixon序列扫描。在SWI幅值图(Mag图)上测量肝实质及椎旁肌肉的信号强度值(分别记为SI肝脏、SI肌肉)，并计算对比噪声比CNR。在SWI相位图及相位校正多回波Dixon序列的R2*图上分别测量肝实质的相位值(Pha值)和R2*值。分析肝硬化对以上MR测量参数的影响。结果肝硬化组肝脏的CNR及R2*值明显大于对照组(P<0.05)，而Pha值及SI肝脏则相反(P<0.05)；但SI肌肉在肝硬化患者和正常对照组间未见统计学差异(P>0.05)。结论SWI及相位校正多回波Dixon技术对诊断乙肝肝硬化有一定的临床价值。

关键词：磁共振成像；磁敏感加权成像；肝硬化

肝硬化是临床常见的慢性进行性肝病，在我国大多数为感染乙型肝炎后所致。早期诊断对指导临床实践有重要意义，肝活检组织检查见假小叶形成为诊断肝硬化的金标准，但因其属创伤性检查并有一定风险，在临床诊断中并不常用。目前还没有较灵敏的临床、影像学及实验室方法来诊断肝硬化。因此，寻找灵敏的诊断肝硬化非创伤性手段为近年研究的热点。本研究就17例肝硬化患者及20例健康志愿者SWI及相位校正多回波Dixon序列各项测量值间的分析比较，以探讨上述序列在诊断乙肝肝硬化中的应用价值。

1资料与方法

1.1一般资料

选择在2014年11月—2015年5月间17例由慢性乙型肝炎导致的肝硬化患者，男10例，女7例，年龄35～72岁，平均51岁，排除其它原因所致肝硬化者，无急性感染病史，无溶血病史，近期无输血及服用铁剂药物史。另在2014年11月—2015年3月，选取20例健康人作为对照组，其中男性13例，女性7例 ，年龄21～68岁，平均48岁。纳入标准：无肝脏疾病病史，近期体检肝功、化验检查及影像学检查均正常。

1.2检查方法

采用德国 Siemens Skyra 3.0T MR 扫描仪、8通道体部相控阵线圈对所有被检者进行扫描。扫描前至少禁食4h，扫描序列包括冠状位T2WI(采用半傅里叶采集单次激发快速自旋回波序列扫描获得)、轴位FS-T2WI、T1WI、2D-SWI及相位校正的6回波VIBE-Dixon序列。

2D-SWI扫描参数: 轴位扫描，层数30层，TR 200 ms，TE 4.9 ms，翻转角70。视野(FOV)380 mm×261mm，带宽480 Hz/pixel，矩阵172×384，层厚5mm，层间距2mm，采集时间51s，分3次屏气完成全肝扫描，每次屏气时间为17 s。SWI采集的原始数据包括幅度图像和原始相位图像。图像后处理由后处理软件自动完成：在工作站对原始相位图像进行高通滤波(中心矩阵为32×32)，消除主磁场不均一性伪影，得到校正相位图像；然后利用相位蒙掩及负相位加权处理技术，得到最终的SWI图像。通过最小密度投影 (minimum intensity projection，MinIP)技术后处理得SWI MinIP图像。

6回波VIBE-Dixon序列扫描参数：轴位扫描，层数72层，TR 9.2ms，TE 1.1ms，翻转角12。视野(FOV)392mm×265mm，带宽1040 Hz/pixel，矩阵110×192，层厚3mm，层间距2mm，采集时间14s，1次屏气完成全肝扫描。

1.3图像分析

所有的图像分析均在西门子Syngo工作站上进行，由两名多年从事腹部影像诊断的医师共同阅片，并取得一致意见。在肝左、右叶肝实质内尽可能避开大的肝管和血管设定3～5个圆形感兴趣区 (region of interest，ROI)，每个ROI面积大小在1.6～2.2mm间。通过复制ROI使SWI Mag图及Pha图中ROI位置及大小严格保持一致(ROI选取方法见图1)。并在SWI Mag图同一层面右前方测量相位编码方向背景噪声SI的标准差 (standard deviation，SD)及椎旁肌肉信号强度SI肌肉。在SWI Mag图、Pha图及6回波VIBE-Dixon序列的R2*图(正常对照者及肝硬化患者的相应图像分别见图2及图3)中取同一层面所测ROI的平均值分别记为 SI肝脏、Pha、R2*。根据所测数值及计算公式 ： CNR=(SI肌肉-SI肝脏)/SD 算出CNR值。

图1　SWI幅值图(Mag图)上肝实质及椎旁肌肉的ROI的选取方法

1～4为肝脏ROI的划取方法，大小为1.6～2.2cm；5为同侧面椎旁肌肉的ROI，大小为1cm左右。可通过复制的方法，将上述ROI复制到SWI相位图(Pha图)上，使SWI Mag图及Pha图中ROI位置及大小严格保持一致。

图2正常对照者，女，61岁，2A、2B、2C分别为SWI的相位图(Pha图)、幅值图(Mag图)及相位校正6回波Dixon序列的R2*图

图3肝硬化患者，男，32岁，3A、3B、3C分别为SWI的相位图(Pha图)、幅值图(Mag图)及相位校正6回波Dixon序列的R2*图

1.4统计学分析

2结果

肝硬化患者和正常对照组的SI肝脏、CNR、Pha及R2*值分别见表1。肝硬化组CNR及R2*值明显大于对照组(P<0.05)，而Pha值及SI肝脏则相反(P<0.05)；但SI肌肉在肝硬化患者和正常对照组间未见统计学差异(P>0.05)。

表1　各测量值在肝硬化和对照组间的差异

3讨论

3.1肝硬化的病理及生化变化

肝脏具有双重血供，富含静脉血，当肝实质发生变化时，其血流及病变局部的血液含量及走行必然发生变化[1]。肝脏是人体内各种物质代谢与储存最主要的器官，乙肝所致的肝硬化是一种肝病，长期的病程可导致肝内各物质含量发生变化。其中铁作为一种必须元素，参与人体的各种生化反应。铁在体内保持着动态平衡，多种因素可打破这种平衡，导致铁缺乏或超载[2]。长期慢性进行性的肝硬化可导致肝内铁的沉积。而过多铁沉积在肝细胞内引起氧化应激反应，又促进肝硬化的形成[3]。故肝内铁的沉积与肝硬化的发生发展互相影响。

因铁离子作为一种超顺磁性物质，在肝脏沉积后可使相应磁场的不均匀性增加，因此导致MRI SWI及相位校正多回波Dixon序列的某些测量参数变化。

3.2磁敏感加权成像(SWI)分析

磁敏感加权成像(suspect weighted imaging，SWI) 是利用组织内铁沉积导致的局部磁场均匀性改变而产生图像对比，去除主磁场不均匀和交界面伪影的影响后，能够准确反映由于局部磁场不均匀导致的相位变化[4-5]。它不同于传统的T1WI、T2WI、PDWI及DWI，独特应用于检查静脉血红蛋白还原产物、血管外血液相关物质，对铁、钙、空气等物质很敏感，已成为显示及研究静脉结构、铁沉积、病理学组成的强有力的临床工具[6-7]。SWI无辐射，可以多次重复检查，而且可以进行功能成像，临床应用日益广泛[8-9]。近年来，3D SWI在中枢神经系统的应用日趋普遍，但在腹部MRI中，由于腹部呼吸伪影、消化道蠕动及气体伪影、心脏及血管搏动等伪影的存在，3D SWI在腹部的应用仍具有一定的局限性。近来随着多次屏气的2D SWI的产生，呼吸伪影大大降低。故2D SWI在较3D SWI更适用于腹部。

一次SWI扫描，可同时得到强度图像(magnitude image,Mag)和相位图像(phase image,Pha)两套原始图像，二者呈成对出现，所对应的解剖位置完全一致[10]。在MRI研究中，长期依赖于MRI幅值图，而忽略了相位图。相位图反映了质子在弛豫过程中经过的角度，根据磁敏感性差异反映图像对比，因而得到大量反映组织内磁敏感性物质含量的数据信息[6，10]。本实验就正常对照组及肝硬化组间SWI相位图及幅值图中数据有无差异来分析肝硬化对SWI测量值的影响。

我们的研究发现，肝硬化组Pha值明显小于对照组(P<0.05)。因肝硬化时的铁沉积使局部磁场发生改变，引起质子失相位，使其自旋频率产生差别，给予一个适当的回波时间，自旋频率不同的质子间将形成明显的相位差别。因此，肝硬化所导致的磁敏感度差异可反映在SWI相位图上[11]引起肝硬化组Pha值的减小。而肝硬化组SI肝脏值明显小于对照组(P<0.05)，说明肝硬化后，肝内各物质特别是磁敏感性物质含量发生变化后，产生相应磁敏感效应，在SWI幅值图上表现为肝实质信号的减低。而肝硬化组SI肌肉值与对照组比较无统计学差异(P>0.05)，是因为肝硬化时肌肉中的铁沉积非常少，虽然肝硬化时会因肝糖原合成和葡萄糖氧化障碍，肌糖原利用增加，导致肌肉内去氧血红蛋白增加[12]，但在本研究中其对肌肉SWI信号强度影响很小，以致肝硬化组与正常对照组肌肉信号未见明显差异。肝硬化时SI肝脏值明显小于对照组、SI肌肉值与对照组无明显差异，因而肌肉SWI信号强度可作为肝硬化时的参照物。因此这也和我们的实验发现即肝硬化组CNR值明显大于对照组(P<0.05)相一致。

3.3相位校正多回波Dixon技术分析

相位校正多回波Dixon技术将主要用于检测脂肪含量的Dixon技术与传统的多回波R2*扫描结合在一起[13-14]，缩短了总的扫描时间的同时能够将影响肝脏MRI信号的三种主要物质水、脂、顺磁性物质分离出来，更直观、准确的观察比较肝硬化组与正常对照组的差别。本研究所用的序列为6(0～5)回波技术，一次屏气即可完成扫描。与传统的Dixon序列比较本序列增加了T2*、R2*像及水/脂相位图。新增的图像是采用同相位回波计算所得[14]，因此能得到更为准确的T2*、R2*像。R2*序列对磁场不均匀比较敏感，特别是顺磁性物质，因此可利用这一特点将该序列应用到肝硬化中。

本研究发现肝硬化组 R2*值明显大于对照组(P<0.05)，这与之前研究[12]相一致；另有研究[15]表明在一定范围内，肝硬化R2*值与间接反映肝脏铁沉积的血清铁蛋白呈正相关，这也和我们的研究相互印证。

综上所述，SWI及相位校正多回波Dixon技术在肝硬化的诊断中具有重要意义。其参数值的测定，为临床诊断肝硬化提供了新的思路。

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*作者简介：王淑艳 (1989—)，女，山东临沂人，硕士研究生。 通讯作者：袁振国，E-mail: yuanzg88@126.com。

中图分类号：R445.2

文献标识码：A

文章编号：1004-7115(2016)07-0724-04

doi:10.3969/j.issn.1004-7115.2016.07.002

(收稿日期2016-03-11)

The value of MR susceptibility-weighted imaging and multi-echo GRE Dixon in the diagnosis of hepatic cirrhosis

WANG Shu-yan1, 2GAO Gui-hua1, 2YUAN Zhen-guo2CHEN Xiao-fei2, 3

(1.Taishan Medical University, Taian 271000, China； 2. Shandong Medical Imaging Research Institute, Jinan 250021, China；3.Shandong University, Jinan 250012, China)

Abstract:Objective: To explore the value of MR susceptibility-weighted imaging (SWI) and multi-echo GRE Dixon in the diagnosis of hepatic cirrhosis. Methods: Seventeen patients diagnosed with hepatic cirrhosis and 20 healthy controls underwent SWI and multi-echo GRE Dixon scanning．The signal intensity of liver parenchyma and paraspinous muscle on SWI magnitude images was measured, and the contrast to noise ratio (CNR) was calculated at the same time. The phase values and R2* values of liver parenchyma on SWI phase images and R2*mapping in multi-echo GRE Dixon were measured, respectively. the influence of the hepatic cirrhosis on the MR parameters above was analyzed. Results: The CNR and R2* values of hepatic cirrhosis were higher than those of healthy controls (P<0.05), whereas the phase values and the signal intensity of liver parenchyma were reverse(P<0.05).there were no differences in other MR parameters between the cirrhotic group and the control. Conclusion: MR susceptibility-weighted imaging (SWI) and multi-echo GRE Dixon have a certain clinical value in the diagnosis of hepatic cirrhosis.

Key words:magnetic resonance imaging; susceptibility-weighted imaging；hepatic cirrhosis