磁共振水脂分离Dixon技术在非酒精性脂肪肝定量研究的进展

张 敏

天津市河东区妇女儿童保健和计划生育服务中心，天津 300170

2014年世界胃肠病学全球指南指出，非酒精性脂肪肝炎（nonalcohlic steatohe atohepatitis，NASH）是非酒精性脂肪肝最严重的组织学表现，当非酒精性脂肪肝进展到非酒精性脂肪肝炎，可增高肝硬化、肝衰竭及肝细胞癌的风险［1-2］。非酒精性脂肪肝是可逆的病理过程，若不干预将有10%～15%发展为肝硬化，最终出现肝功能衰竭者占5.4%。肝脏脂肪定量是非酒精性脂肪肝诊断的最可靠指标［3］，其对非酒精性脂肪肝的早期诊断和病情监控有重要的价值。

1 MRI对非酒精性脂肪肝的研究及其MRI脂肪抑制成像

1.1 MRI对非酒精性脂肪肝的研究

近年来影像学检查如CT、MRI等被用于进行较为精确的脂肪定量，但各项技术各有优缺点如CT扫描速度快，但是具有辐射性强；而磁共振具有无辐射、高分辨率、无创性、高敏感性等优势，成为较新型测定肝脏脂肪含量的方法，尤其用于非酒精性脂肪肝患者在治疗和后续检查评估。磁共振波谱分析不仅能对脂肪进行量化分析，还能无创地检测胰腺内脂肪组织的化学成分，观察其组织细胞代谢情况，对成人受检者的肝脏脂肪分数（HFF）进行测定，并分析其与腹腔内脏脂肪面积（VA）、BMI、糖脂代谢等多种临床指标有密切的相关性［4］。

1.2 MRI脂肪抑制成像

磁共振脂肪抑制技术主要包括利用基于脂肪纵向弛豫时间的短TI反转恢复脉冲序列（short TI inversion recovery，STIR），磁共振率饱和法脂肪抑制技术作为光谱空间的激励技术，通过与化学位移敏感度及层选择激励的结合，对于量化评价肝脏脂肪堆积具有较高的敏感性。选择性脂肪抑制技术通常使用短TI反转恢复序列，该项技术抑脂效果良好，且不易受脂肪均匀度影响，但对于轻度脂肪变性检出率低［5］。利用水质子和脂肪质子化学位移频率差的化学位移选择性脂肪预饱和技术或化学位移选择性水激发成像。

2 MRI水脂分离Dixon技术原理及其Dixon技术肝脏脂肪量化

2.1 MRI水脂分离Dixon技术原理

目前，用于MRI定量检测脂肪肝的方法主要有氢质子磁共振波谱（1H-MRS）、Dixon技术。由于氢质子具有高自然丰度和核磁感性的特性，且人体内水和脂肪含氢最多，所以质子密度脂肪分数（proton density fat fraction，PDFF）是定量肝脂肪变性的主要影像学指标［6］，代表组织中甘油三酯浓度。1H-MRS技术已成为公认的量化肝脂肪变性的检查方法［7］，总体来说，采用1H-MRS定量检测脂肪肝方面的研究已不断趋于成熟，在未来的临床应用中具有很大潜力，但MRS的采集依赖于扫描者的经验，在扫描前需根据经验放置感兴趣区域（region of interest，ROI），只能对该ROI内的成分进行测量，且其取样体积较小，抽样误差大，不能覆盖整个肝脏。

1984年，Dixon［8］首次报道了关于水和脂肪分离的简单光谱学成像的技术，提出其可用于脂肪含量的测定。Dixon技术其原理是分别采集同相位和反相位两种回波信号，两种不同相位的回波信号通过运算，各产生一幅纯水质子及纯脂肪质子的图像，从而在水质子的图像上可以观测到脂肪抑制的目的。人体组织器官及病变中很多都含有脂肪，Dixon技术可以得到水、脂分离的两种图像，在有些器官及疾病应用中水份及脂肪两者都需要精确定量或者进行抑制，因此水脂分离定量成像研究在临床MRI诊断中非常需要。该技术采用改进的自旋回波脉冲序列能够获取两种单独的图像。一种是传统的自旋回波图像；另一种获得水和脂肪信号是反相的。这两种图像可以对水和脂肪定量测量。然而，脂肪信号受很多因素影响不能可靠地被评估，其中T2偏倚是常见的混杂因素。随着技术改进［9］，Dixon技术对磁场不均匀性不敏感，其回波时间可以灵活设定，并通过增加回波数减少T2＊衰减导致的偏移；可以利用低翻转角度进行数据采集，使T1偏移几乎可以忽略不计；亦可以通过定义扫描仪上的配置文件，对脂肪复杂的失相位因素进行灵活建模。Vu等［10］初步证明，用T2校正和复杂拟合方法精确分离水和脂肪需要至少6个回波，运用7峰值模型，并结合T2校正能得到脂肪分数图和R2弛豫图。Sofue研究［11］将Dixon技术测得的MRI-PDFF与组织病理学脂肪含量进行相关性分析，并证实了其在脂肪肝分级诊断中的价值。Portillo［12］研究提示由Dixon序列测得的PDFF、T2值与肝细胞组织活检测定的脂肪含量具有很好的相关性。Takahashi［13］研究提示Dixon技术克服了传统MRI对磁场均匀性敏感度高、易受呼吸运动伪影影响等缺陷，去除了T2效应的干扰、涡流效应等混杂因素，利用脂肪和水中的氢质子信号强度差异可得出整个肝脏的PDFF图，可以方便地测量任意多个区，反映脂肪在肝内的分布情况。

2.2 MRI水脂分离Dixon技术肝脏脂肪量化

目前应用较多的两点法Dixon序列［14］已经是应用非常成熟的技术，1次屏气采集 就可自动生成整个腹部的水和脂肪图像。最新的反相位成像（iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least-squares estimation，IDEAL）基于改良三点法Dixon技术，通过重复计算扫描野内的图像并且运用不对称相位位移将信噪比最大化，进一步提高了水-脂分离的能力，一次屏气成像就可以得到水像、脂肪像、同相位和反相位74幅图像，已成为近年来临床科研和应用的热点［15］。

高琪等研究［16］将多回波Dixon技术测得的MRI-PDFF（质子密度脂肪分数proton density fat fraction，PDFF）与组织病理学脂肪含量进行相关性分析，并证实了其在脂肪肝分级诊断中的价值。组织学上评价肝脏脂肪变性程度是根据脂肪变肝细胞所占比例分为0级（＜5%）、1级（5%～33%）、2级（33%～66%）、3级（＞66%）。

Makhija［17］研究轻、中、重度非酒精性脂肪肝组的共94例对象，性别构成和年龄分布均无统计学差异，无论是肝穿刺脂肪定量结果还是Dixon全肝脂肪定量的结果，各组间均有显著差异。进一步的分析表明：虽然同一样本的Dixon全肝脂肪定量结果小于肝穿刺脂肪定量结果，但两者呈显著正相关，且所测得的FVF值随着脂肪肝分级诊断的升级而提高。提示：Dixon全肝脂肪定量与肝穿刺活检脂肪定量的结果一致性较好，均能反映脂肪肝的严重程度。Kim［18］运用Dixon技术原理相仿的磁共振IDEAL技术对50例供体肝脏进行了MRI检查评估及病理学的对照研究，结果显示IDEAL检测脂肪沉积的灵敏度为100%，特异度为91%，从侧面证实了Dixon技术成像原理的可行性。阳宁静等［19］对30只NAFLD模型的大鼠行Dixon双回波序列扫描，结果显示双回波序列与组织病理学所测肝内脂肪含量呈显著正相关（r=0.936，P=0.001），Bland-Ahman曲线分析显示两者所测定的大鼠肝内脂肪含量一致性非常好［20］。Zhong等［21］利用Dixon法进行体外模型脂肪定量分析，结果亦显示脂肪定量评估值与实际脂肪含量具有高度的相关性［22］。Lee应用MRIDixon技术可直观地在FVF图上显示脂肪在肝内的分布，经过体外模型试验验证，MRIDixon技术测得的平均FVF值近似于模型的实际脂肪含量。Dixon技术和相位阵列线圈并行采集结合起来以进一步提高扫描速度、与部分傅立叶采集结合起来缩短扫描时间也是一个趋势。

总之，运用Dixon技术，对于肝脏脂肪含量的定量测定，特别是不均匀脂肪浸润的非酒精性脂肪肝患者的肝脏脂肪测定，其结果较为可信，MRI将会在一定程度上取代活检，避免并发症，减轻非酒精性脂肪肝病人的负担，更好地指导临床对疾病的监测、疗效评价及预后评估。