磁共振脂肪定量技术精确测量2型糖尿病患者器官脂肪沉积

俞顺，吕洁勤

福建医科大学省立临床医学院，福建省立医院 放射科，福建 福州 350001

引言

随着人民生活方式和饮食结构的不断改变，长期高脂饮食等不健康生活方式导致人体内脂质物质积累过多，超出了脂肪组织的承载能力就会发生脂类物质的异位沉积，其中肝脏、胰腺是脂类物质异位沉积的重要器官[1]。研究表明，异位沉积在肝脏中的脂质会产生大量的脂毒性物质，胰腺的脂肪沉积可以引起胰腺的组织形态改变及胰腺内外分泌功能异常，导致胰岛素抵抗和体内血糖的升高[1-8]。肥胖、高脂饮食及糖尿病等因素容易诱导非酒精性脂肪性肝（Non-Alcoholic Fatty Liver Disease，NAFLD）和2 型糖尿病的发生[9]。McGarry 曾提出了“糖尿病是糖脂病”[10]，让更多人们认识到，异位脂肪沉积与肥胖及相关代谢综合症、2 型糖尿病之间存在着密切的关系。

随着技术的发展，磁共振作为一种能够获得组织内水分子和脂肪分子信号的影像学方法，可以通过不同的序列实现对组织脂肪含量进行更为直观、准确的定量，被广泛应用于临床研究中。本文以磁共振脂肪定量技术精确测量2 型糖尿病患者器官脂肪沉积为例，探讨其对2 型糖尿病研究的价值。

1 传统肝脏脂肪定量检测技术

由于肝穿刺活检技术具有创伤性、病人依从性差（不易为病人接受，尤其是无症状的脂肪肝者）、存在标本取样误差（例如非均质性脂肪肝可能会受到取材部位的限制而造成诊断误差）的特点，不能反映肝内脂肪浸润全貌，导致肝穿刺活检不是对脂肪肝进行早期诊断、定量评估和监控的理想方法[11-12]。

当前临床常用的无创性肝脏相对脂肪定量评估的影像学方法有超声、计算机断层扫描（Computed Tomography，CT）等技术。超声影像学检查依赖操作者的经验、视野较小、具有一定的主观性，易受到个体差异的影响，对轻中度脂肪肝的诊断敏感度较差，无法对内脏脂肪进行准确的定量[13-14]。而相对于超声检查，CT 脂肪定量技术、准确率高、不存在人为误差以及对于中度和重度脂肪肝的诊断具有较高的特异度，但由CT 对轻度脂肪肝的诊断敏感度较低，具有辐射伤害，不适合纵向随访。另外，肝内铁、铜沉积会影响CT 值，从而导致脂肪定量的不准确，也不适用于精确定量脂肪[14-15]。

2 磁共振脂肪定量技术

磁共振成像因软组织分辨率高及无创、无辐射等特点，作为一种能够获得组织内水分子和脂肪分子信号的影像学方法，可以通过不同的序列实现对组织脂肪以及铁含量一些特性进行更为直观、准确的定量，对脂肪定量的灵敏度和准确性较高，被认为是非侵入性、量化分析肝脏、胰腺脂肪含量的最佳检查方法。临床上可用的与磁共振相关的脂肪技术有：短时反转恢复成像（Short T1 Inversion Recovery Imaging，STIRI）、频率选择脂肪抑制成像（Fat Suppress Imaging，FSI）、基于化学位移的水脂分离（Dixon）技术及磁共振波谱技术（Magnetic Resonance Spectroscopy，MRS），其中STIRI和FSI技术无法进行脂肪的定量[16]。目前，常用的磁共振测量的方法有磁共振波谱技术以及基于化学位移的Dixon 技术。

2.1 磁共振波谱技术

磁共振波谱技术是一种无创检测活体组织内化学成分的技术，活体1H-MRS 检测中，信号最强的是水和脂肪，波谱1.25 ppm 位置波峰下面积随脂肪堆积程度的增高而明显增加，脂肪峰相对于水峰的大小逐渐增加，测量此处脂肪峰面积可以反映肝脂肪变性程度。目前，临床比较常用的MRS技术使用了短TE 的STEAM 激励回波序列，多回波的采集方式，在后处理过程中考虑到T2 衰减对结果的影响，使得波谱信号中水脂分离更为清晰，在分别计算出水脂比例的同时能够利用多回波的信号拟合出T2 以及R2 值，T2 和R2 能够反映出被扫描区域的铁沉积状况。因此，MRS 可用于脂肪肝的诊断和定量分析，还可用于疾病不同阶段的重复检查，以便纵向观察肝内脂肪含量变化，对治疗效果进行评估。

MRS 是目前公认的无创性肝脏脂肪定量的“金标准”。有学者通过比较MRS 与肝穿刺活检检查的结果，发现二者有较好的相关性，以病理结果为标准，认为MRS是评估NAFLD 的最佳无创方法，有望取代有创的肝活检检查[3-4,16-17]。但由于MRS 操作及后处理比较复杂，扫描条件苛刻，对主磁场的均匀性要求高，对受检者呼吸配合要求高，每次只能采集单点部位，不能反映全肝情况，效率低，因此MRS 在临床研究应用中常常受到限制[3-4,17-18]。

2.2 基于化学位移的水脂分离技术

化学位移的Dixon 技术是基于在磁场中水和脂肪的进动频率不同，通过调节回波时间TE，可以得到水和脂肪的同反相位，通过计算即可得到单独的水或脂肪信号的图像，图像质量容易受到T2*效应（随着回波时间增加导致信号明显衰减）因素干扰，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。目前，临床上常用的序列包括双回波Dixon 和多回波Dixon。

使用双回波Dixon 序列进行脂肪定量容易受到的T2*衰减过快的影响，当被检查患者的肝脏存在铁过载的情况时，容易造成计算误差[19]。解决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。

目前临床上比较精准的全肝脂肪定量扫描采用的是多回波Dixon 技术[20-31]，其中以6 个梯度回波的化学位移水脂分离成像技术最常见，比如飞利浦公司的mDixon-Quant 技术、西门子公司的Liver-Lab 技术以及GE 公司的IDEAL-IQ 技术，该技术采用小反转角、多次回波采集减小T1 效应及铁沉积等混杂因素的影响，拟合T2*曲线，在计算中考虑到了T2*衰减的因素，消除由于铁沉积或其他磁敏感效应对水脂比例分析的影响，得到的脂肪含量图非常准确，同时得到的T2*图还可以准确地反映出被测区域铁沉积的严重程度。研究发现，六回波Dixon 技术在检测肝脏脂肪含量方面与MRS 及肝组织活检结果高度一致，并且通过对比多种肝脏脂肪定量发现六回波Dixon 技术在肝脏脂肪量化方面最具优势，可以作为较为理想的检测手段对肝脏脂肪含量进行准确定量[20-31]。另有研究证明，注射对比剂后Dixon 技术仍然可以准确地测量脂肪含量，不受对比剂的影响，稳定性较高，即使在注射对比剂前扫描失败，也可在注射对比剂之后再行扫描[32]。总体上，六回波Dixon 技术与早期的二点法Dixon 技术相比，可以有效地校正B0 磁场不均匀性和T2*衰减所造成的误差，使定量结果更加准确，对肝脏脂肪含量的测量结果与模体检验、活检结果及磁共振波谱成像等检测结果的一致性较好，且克服了MRS 的缺点，可重复性较好；扫描时间短，一次屏气即可完成全肝数据采集，同时后处理简单，不需要专门的软件进行处理。因此，六回波Dixon 技术可以作为较为理想的检测手段对肝脏脂肪含量进行准确定量。

3 磁共振脂肪定量技术在2型糖尿病的应用

3.1 2型糖尿病患者肝脏脂肪含量的相关研究

近年来，许多学者关注于肝脏脂肪沉积和2 型糖尿病之间的关系，但肝脏脂肪沉积是否是2 型糖尿病的病因还尚无定论。当肝脏发生脂肪沉积时，会使肝细胞对胰岛素的作用下降，产生胰岛素抵抗[2-3,33]。在2 型糖尿病与肝脏脂肪含量的相关研究中发现初诊2 型糖尿病合并NAFLD患者，肝脏脂肪含量与肥胖和胰岛素抵抗相关性大[2-3,33]，提示在临床上对2 型糖尿病患者的治疗，除了做降糖处理外，还应该重视降脂，这样才可能有效改善胰岛素抵抗，纠正糖脂代谢异常。

应用MR Dixon 技术对糖耐量正常及糖耐量异常（Impaired Glucose Tolerance，IGT）人群进行全肝脂肪定量（Fat Volume Fraction，FVF）的研究中，糖耐量正常合并肥胖（体重指数Body Mass Index，BMI≥25）的人群与糖耐量异常组的FVF 并无显著差异，说明肥胖人群的肝脏脂肪含量较BMI 正常的人群较高，发展成IGT 患者的风险更高[34-35]。有研究应用1H-MRS 分析指出，2 型糖尿病患者肝脏脂肪含量会随着糖尿病病程而改变，在校正性别、年龄、口服降糖、降脂药物、注射胰岛素等因素后，进行多元线性逐步回归分析，显示肝脏脂肪含量与2 型糖尿病病程呈负相关，在非酒精性脂肪性肝病患者中，肝脏脂肪含量随着进展性纤维化的发展而减少，而进展性纤维化随着糖尿病病程的发展而加重[1]。因此，2 型糖尿病合并NAFLD 性肝病患者，随着病程的发展，发生不良肝病结局的风险更大，提示在临床上对2 型糖尿病患者进行治疗时，还应注重预防肝病的发展。肝脏脂肪沉积与2 型糖尿病的病因、病程发展之间存在密切的关系，应用磁共振脂肪定量技术，有助于更好地进行深入研究。

3.2 2型糖尿病患者胰腺脂肪含量的相关研究

当人体内的三酰甘油超过脂肪组织的存储极限时，脂质将沉积在非脂肪器官中，其中包括肝脏和胰腺等。肥胖是2 型糖尿病的危险因素，胰腺脂肪含量高的人其BMI值大于胰腺脂肪含量低的人，即肥胖个体与非肥胖个体之间存在明显的胰腺脂肪含量的差异[1,29]。有研究采用MR Dixon 技术分析胰腺脂肪含量与2 型糖尿病的相关性，结果表明胰腺脂肪含量与BMI 有低度相关性，2 型糖尿病组的胰腺脂肪含量高于对照组，因此胰腺的异位脂肪沉积与肥胖和2 型糖尿病之间的联系，值得深入研究[8]。

胰腺脂肪蓄积可能引起胰腺分泌功能的异常，但目前关于胰腺脂肪沉积和2 型糖尿病之间的关系还尚不明确。在柴军等人[1]的研究中，应用1H-MRS 对初诊2 型糖尿病患者与无糖尿病者的胰腺脂肪含量的对比研究中，初诊2型糖尿病患者的胰腺脂肪含量高于无糖尿病者，差异无统计学意义，这可能是由于样本量较小及MRS 操作复杂而产生的误差而导致。但在采用化学位移脂肪定量的方法中，初诊2 型糖尿病患者的胰腺脂肪分数高于健康组，经统计学分析表明差别有显著意义，并且研究发现胰腺脂肪含量与肝脏脂肪含量的相关性不具有统计学意义，提示胰腺脂肪浸润和肝脏脂肪浸润是两个独立的过程[36]。综合以上研究，我们发现肥胖与胰腺脂肪含量存在相关性，BMI 作为2 型糖尿病的独立危险因素。然而，胰腺脂肪的浸润是否会影响2 型糖尿病的发生或发展，还需要进一步的探究。

3.3 2型糖尿病患者合并骨质疏松的相关研究

糖尿病是骨质疏松脆骨性骨折的独立危险因素之一，随着糖尿病病情的延长，骨质疏松症（Osteoporosis，OP）发病率逐渐增加[37]。传统采用双能X 射线吸收法（Dual Energy X-ray Absorptiometry，DXA） 对 骨 密 度（Bone Mineral Density，BMD）进行测量，以评估OP。但DXA-BMD 的测量只能反映60%～80%人体骨强度的变化，无法评估骨质量，并且易受外在因素的干扰，而使其准确性降低。现今，关于骨质量的评估已经成为OP 研究的一个热点，因此，骨髓的脂肪含量成为测量骨质疏松的一个重要指标。有学者应用MRS 技术测量骨髓的脂肪含量，结论表明以骨髓的脂肪含量作为指标对OP 的诊断具有较高的灵敏度和特异度[37]。在探究Dixon 技术测量骨髓脂肪含量对OP 的诊断价值的研究中，Dixon 技术可以快速进行脂肪定量，可用于OP 的诊断[38]。相关研究表明糖尿病患者骨质疏松的发生率比健康组高，糖尿病和OP 之间的疾病机理复杂，应用磁共振脂肪定量技术，有助于系统的研究[39]。同时，应用磁共振脂肪定量技术来监测糖尿病患者的骨髓脂肪含量，能够及时发现糖尿病患者骨强度下降，预防骨折的发生。

4 总结

糖尿病是威胁人类健康的三大慢性疾病之一，其中又以2 型糖尿病居多。脂肪的异位沉积在糖尿病的发展进程中起到关键的作用，并且还发现与代谢综合征，心血管病关系密切。诸多研究表明磁共振脂肪定量技术，不仅能够准确定量，并且操作简单，安全，后处理功能强大，有望成为无创性脂肪定量的“金标准”。对于异位脂肪沉积与2型糖尿病发病机制、进展及并发症的研究目前仍在探索之中，磁共振脂肪定量技术能更好地应用于临床实践中，有助于开拓2 型糖尿病的研究道路。