影像技术在胰腺脂肪浸润与2 型糖尿病相关性研究中的应用进展

王琳霞 张小明 李文波*

胰腺脂肪浸润（pancreatic fatty infiltration，PFI）又称为脂肪胰、胰腺脂肪变性或非酒精性胰腺脂肪浸润疾病，是由于后天肥胖和代谢综合征导致胰岛细胞内或腺泡内三酰甘油（triglycerides，TG）沉积增多，或由于炎症、胰管机械性梗阻等导致胰腺实质被脂肪组织取代[1]。一般人群患病率为16%～35%，且与种族、年龄、性别相关[2-4]。

PFI 与2 型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）具有相关性。PFI 会导致胰腺细胞肥大和增生，胰岛细胞及腺泡细胞内脂肪堆积。胰腺脂肪浸润一方面会产生大量的脂肪毒性物质，加速β 细胞凋亡，直接导致胰岛素基因表达减少，同时降低组织对胰岛素的敏感性；另一方面又妨碍胰岛素向细胞外分泌，使胰岛素的分泌量明显降低，最终导致T2DM[5-8]。早期糖尿病病人可以通过降低胰腺的脂肪含量来恢复胰岛β 细胞的功能，进而缓解胰岛素抵抗，达到治愈T2DM 的目的[9]。因此，对于PFI 的研究具有重要的临床意义。目前，超声、CT、MRI 等影像学检查均可对PFI 进行量化分析，不仅可以直观地观察胰腺中过多的脂肪，且可重复性强，近年来在临床研究中得到广泛应用。本文综述上述影像检查在PFI 与T2DM 相关性分析中的研究进展。

1 超声在PFI 与T2DM 相关性研究中的应用

超声诊断具有操作简单、可重复性强及检查费用低等优点，可用于对PFI 的定量研究。内镜超声（endoscopy ultrasound，EUS） 和经腹超声（transabdominal ultrasound，TUS）均可用于观察胰腺。在超声影像上，若胰腺相比肝脏显示为高回声则提示存在PFI，通过测量胰腺大小和回声强度可以反映PFI 的严重程度[10]。根据EUS 检查结果将胰腺脂肪含量分为4 级，即Ⅰ、Ⅱ级为正常胰腺，Ⅲ、Ⅳ级为PFI[11]。EUS 检查同时可行细针穿刺活检进行细胞学分析，但因穿刺活检为有创性检查，难以广泛开展，所以用EUS 评价PFI 方面的研究鲜有报道。

目前主要通过TUS 来观察PFI 情况。Ou 等[12]利用TUS 对普通人群中7 464 名志愿者进行研究，发现随着血糖升高，PFI 的比例明显增加。Wang 等[13]通过TUS 对普通人群中8 097 名受试者进行研究，发现PFI 在普通人群中发病率很高（约16%），并且糖尿病是PFI 的重要相关因素。冯等[14]利用TUS 对294 名普通受试者的PFI 情况进行评估，研究发现PFI 与体质量指数（body mass index，BMI）、胰岛素抵抗指数（insulin resistance index，IRI）、TG、总胆固醇（total cholesterol，TC）等多项糖代谢异常（impaired ducose regulation，IGR）、T2DM 的高危指标有关。于等[15]利用超声在64 155 名体检者中筛查出1 030 例弥漫性PFI 病人，其余体检者作为对照组，弥漫性PFI 病人的空腹血糖、TC 及TG 浓度较对照组明显升高。莎仁等[16]回顾分析普通体检者2 578 例，将其分为PFI 组及对照组，统计发现PFI 组血糖高于对照组，提示PFI 对糖代谢异常可能有早期预测作用。Hung 等[17]利用TUS 对32 346 名参与者进行研究，发现排除糖化血红蛋白（glycosylated hemoglobin A1c,HbA1c）浓度和非酒精性脂肪肝的影响，胰腺回声增强与糖耐量受损（impaired glucose tolerance，IGT）、血糖升高和糖尿病发生风险增加有关。Andrzej 等[18]研究发现TUS 可通过胰腺回声与腹膜后脂肪、脾静脉、胰管及主要腹膜后血管回声变化情况来对PFI 的程度进行分级。

综上所述，超声诊断PFI 具有重要的临床价值，能够较早预测糖代谢异常，发现无症状的高血糖病人，并为其干预、治疗提供影像学依据。但是超声诊断PFI 受到的干扰因素较多，例如PFI 病人同时患有脂肪肝、胰腺纤维化等都会影响其诊断的准确性。此外，超声检查对操作医生个人技术的要求较高，超声波回声强度不可准确测量，诊断PFI 时可能存在一定的主观性。而应用超声对PFI 进行定量诊断又存在较大的难度，在实验研究及临床应用上受到限制。

2 CT 平扫在PFI 与T2DM 相关性研究中的应用

目前CT 已用于PFI 与T2DM 的相关性研究。CT 平扫能够对PFI 进行定量分析，最常使用的是衰减指数法，即计算胰腺CT 值（P）与脾CT 值（S）之比（P/S）以及胰腺CT 值与脾CT 值之差（P-S）。李等[19]通过比较胰腺与肾脏、脾在平扫CT 上所见的CT 值差异来评价PFI，发现在PFI 组中，高血糖症、T2DM的病例比例高于无PFI 组。Yokota 等[20]运用CT 平扫对PFI 进行定量研究发现，随着糖耐量正常到IGT及至T2DM，胰腺的CT 值呈现出显著的下降趋势；该研究认为在T2DM 早期，糖耐量明显恶化之前，PFI 就可能降低了胰岛素的分泌。Kim 等[21]研究发现，组织病理学测得的胰腺脂肪含量与胰腺的CT衰减指数密切相关，可以通过测量PFI 病人胰腺的CT 衰减指数来预测病人是否存在IGT，但是需要排除年龄、性别、内脏脂肪含量等干扰因素。综上，CT平扫不仅能发现PFI 与T2DM 相关，还能够连续观察不同糖耐量状态下PFI 中胰腺脂肪含量的变化情况，为临床诊断及治疗提供更为详细的影像学资料。但是，测量胰腺CT 值易受胰腺周围脂肪、胰腺血管、胰腺内病变等因素的干扰，因此需要尽量避开这些因素的干扰。

3 MRI 脂肪定量技术在PFI 与T2DM 相关性研究中的应用

MRI 具有良好的组织分辨力，被广泛运用于腹部检查，也被用于PFI 与T2DM 的相关性研究。采用不同的MRI 脂肪定量技术，对选定ROI 进行观察可以直接或者间接测量胰腺脂肪含量。测量时需要避开腹腔内脂肪的干扰，选定合适的ROI。研究发现，ROI 面积为70~90 mm2和120~140 mm2较为合适[22]。目前常用的MRI 脂肪定量技术包括1H-MRS、同反相位成像、Dixon 技术、非对称回波最小二乘估算法迭代水和脂肪分离技术（iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least square estimation-iron quantification，IDEAL-IQ）。

3.11H-MRS 在胰腺1H-MRS 影像上，通过测量脂峰（1.3ppm，ppm 表示10-6）和水峰（4.7ppm）的峰下面积计算组织的脂肪分数：脂肪分数=脂峰下面积/（脂峰下面积+水峰下面积）。Heni 等[8]运用化学位移选择性MRI 联合1H-MRS 对PFI 进行定量研究发现，IGT 病人空腹血糖调节受损和胰腺脂肪含量均与胰岛素分泌量呈负相关，MRI 能够准确定量胰腺脂肪的含量，可以间接监测胰岛β 细胞的功能，反映出胰岛素抵抗程度。Lee 等[23]通过1H-MRS对肥胖啮齿类动物T2DM 模型进行研究，发现在T2DM 发病前，肥胖啮齿类动物胰腺的外分泌和内分泌中TG 的过度积累模式几乎完全相同，通过1H-MRS 检查PFI 可以预测T2DM。

3.2 同反相位成像 同反相位成像指在梯度回波技术上利用两点式Dxion 法进行脂肪抑制，同时采集同相位（in phase,IP）和反向相位(out phase,OP) 2种T1WI 影像，通过公式计算出胰腺脂肪分数[pancreatic fat fraction（PFF）；PFF=（SIIP-SIOP）/2SIIP×100%，SIIP、SIOP分别为同反相位上胰腺ROI 的信号强度]。段等[24]利用MRI IP/OP 序列，回顾性分析66例T2DM 病人和84 例血糖正常对照者的临床病例资料及脂肪代谢生化指标，发现T2DM 组的胰腺脂肪含量明显高于血糖正常组，表明PFI 与T2DM 密切相关，PFI 可能是T2DM 的潜在危险因素。Nadarajah 等[25]采用同反相位成像回顾性分析了45例T2DM 病人、81 例糖尿病风险病人（在MRI 检查之后0.6～3.7 年患糖尿病的病人）及5 年内无已知代谢综合征、肝脏或胰腺疾病的正常对照组，研究发现各组之间胰尾部脂肪含量存在显著差异，当胰尾脂肪含量＞10%预测4 年内进展为T2DM 的敏感度为45.5%，特异度为81.3%，可以有效预测T2DM的患病风险。上述研究表明，PFI 是T2DM 的潜在危险因素，胰腺尾部脂肪含量在糖代谢异常组及糖代谢正常变化最为明显。且通过胰腺尾部的脂肪含量，可以预测糖尿病高风险病人进展为T2DM 的风险，有较高的特异性，但是敏感性较低。

3.3 MR Dixon 技术 Dixon 技术是基于化学位移效应的原理，在常规自旋回波序列的基础上，通过调节不同的回波时间精确地获得水和脂肪2 个磁化矢量的任意夹角，达到水脂分离的目的。俞等[26]对T2DM 病人及39 名健康志愿者采集腹部MR Dixon序列影像，并测量胰腺的脂肪含量，发现无论病人是否肥胖，PFI 均为发生T2DM 的危险因素。Heber等[27]利用MR Dixon 技术对T2DM、IGT 病人以及正常对照组的胰腺脂肪含量进行定量分析发现，各组间胰腺脂肪含量存在显著差异，但是这种差异同时受年龄、性别和内脏脂肪含量的影响。Sarma 等[28]通过MR Dixon 技术对14 例T2DM 病人、13 例年龄和性别匹配的健康对照组和11 名年轻人进行研究发现，在T2DM 病人中,随着年龄的增加其内脏脂肪体积显著增加，皮下脂肪及腹部总脂肪有增加的趋势；相比健康对照组，T2DM 病人的胰腺头部和体/尾部脂肪含量明显增加。PFI 是T2DM 的危险因素，在T2DM 病人中的胰腺脂肪含量增加。在人群中，PFI 含量的变化同时受年龄、性别和内脏脂肪含量的影响。

3.4 IDEAL-IQ 技术 IDEAL-IQ 技术是在三点式Dixon 技术的基础上加以改良的技术，扫描完成后可直接得到脂肪分数图，在脂肪分数图上直接设置ROI 即可获得该区域的脂肪含量[29]。 Chen 等[30]利用MRI IDEAL-IQ 及组织病理学方法同时测定胰腺脂肪含量，发现IDEAL-IQ 技术可以准确重复测量胰腺脂肪含量，并经统计发现PFI 与糖尿病的发生有明显的相关性。梁等[31]利用IDEAL-IQ 技术分别测定T2DM、IGT 和糖耐量正常者胰腺脂肪含量，结果显示T2DM 病人的胰腺脂肪体积分数显著高于其余2 组，IGT 病人的胰腺脂肪体积分数次之，糖耐量正常组的胰腺脂肪体积分数最低，胰腺的脂肪含量可以作为预测血糖异常（IGT 和T2DM）的一项指标。Wen 等[32]通过IDEAL-IQ 技术分别测量34 例肥胖病人的PFF，以PFF＞6.2%为临界值，将34 例病人分为PFI 组和非PFI 组，记录口服葡萄糖耐量试验时的葡萄糖值，PFI 组在0～120 min 时的葡萄糖值水平显著高于非PFI 组，PFF 与0、30、60 min 时的葡萄糖水平呈正相关，胰腺脂肪含量增加可能是T2DM 发展的潜在危险因素，可见胰腺脂肪含量与T2DM 相关。胰腺脂肪含量可能是T2DM 发展的潜在危险因素，可以作为预测血糖异常的一项指标。

4 小结

现在越来越多的研究结果表明PFI 与T2DM 的发病率呈正相关，尤其在IGT、早期T2DM 病人中，PFI 与疾病的进展密切相关。定量分析PFI 能为早期T2DM 诊疗提供影像学依据，为T2DM 的早期防控、疗效评估提供更为直观的评价方法。目前，影像学在PFI 中的研究仍处于起步阶段，其量化参数尚未形成统一的标准。超声、CT 在PFI 研究中存在着一些无法克服的缺点，故限制了其深入研究。MRI本身具有较高的组织分辨力，脂肪定量技术可简单、精确测量胰腺脂肪含量，可重复性和再现性都很高，目前是无创性定量胰腺脂肪的最佳成像技术。随着多种成像序列的优化以及新序列的不断开发，未来能够实现对胰腺脂肪含量的准确量化。此外，目前研究的样本量普遍较少，绝大部分为单中心研究，其量化参数尚未形成统一的标准。目前尚未完全阐明PFI 与T2DM 之间的病理生理机制，有待今后继续深入研究。