肝纖維化脂肪變性1H-MRS成像研究進展

韓芳 綜述 孟令平 審校

肝脂肪變性嚴重危害人類健康, 可以進一步發展為脂肪性肝炎, 肝纖維化, 肝硬化, 甚至肝癌。肝纖維化作為其中一個重要環節, 具有特殊意義, 因為肝纖維化是一個可逆的病理過程。有報道提出脂肪變性與肝纖維化密切相關[1-5]。1H-MRS能無創地定量檢測肝內脂肪含量, 有望為肝纖維化的病情進展、臨床治療及療效評估提供重要的影像學指標。

1 定量檢測肝內脂肪含量的重要性及方法

1.1 肝纖維化與肝脂肪變性的關系

肝纖維化及慢性肝病仍然是危害人類健康的主要問題[6]。盡管國內外對肝脂肪變性與肝纖維化的關系問題尚未達成一致, 但近來大部分學者[1,2,4,7]的研究得出結論: 肝脂肪變性與肝纖維化的嚴重程度反相關。Yamaguchi等[2]提出甘油三酯本身并無脂毒性, 相反, 在肥胖癥大鼠中, 甘油三酯的合成能緩沖游離脂肪酸的堆積, 從而保護肝細胞不受脂毒性損害。Adams等[4]提出隨著肝纖維化的進展, 肝細胞脂肪變性與肝細胞氣球樣變都顯著減輕。Charlotte 等[5]研究表明, 非酒精性脂肪性肝病（non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD）從早期肝纖維化的沉積開始, 肝脂肪含量逐漸減低。Yoneda等[7]研究提出, NAFLD病人肝纖維化與慢性肝病的嚴重程度明顯正相關, 而肝脂肪變性和壞死性炎癥不影響肝纖維化的嚴重程度。Yun等[1]對86名年輕男性慢性乙型肝炎患者進行研究, 顯示在慢性乙型肝炎患者中, 肝脂肪變性與胰島素抵抗有關, 而與肝纖維化無關。

1.2 肝細胞脂肪變性的定性定量診斷方法

肝組織活檢、超聲、計算機體層攝影（computed tomography,CT）、核磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)均可對肝細胞脂肪變性做出診斷。肝組織活檢是定性、定量診斷脂肪肝的金標準, 但其具有創傷性, 肝穿刺活檢相關并發癥發生率可達3%, 致死率達0.03%[8], 使重復檢查受到限制; 而且活檢取樣少,抽樣誤差較大, 難以反映整個肝臟的情況。超聲檢查被公認為脂肪肝定性診斷的首選影像學方法, 但超聲檢查存在著操作依賴性強、客觀性差等不足, 而且, 病理活檢顯示脂肪變性的肝細胞＞30%的脂肪肝, 超聲診斷的陽性預測值僅為34.5%[9]。CT平掃可有效診斷脂肪肝, 但仍存在自身缺陷, 如對輕度脂肪肝敏感度低, 對人體具輻射性, 而且無法應用于血鐵質沉積的患者[10]。無論用超聲檢查還是CT平掃都無法將非酒精性脂肪性肝炎與單純性脂肪肝作出鑒別, 而且由于嚴重肝脂肪變性與肥胖, CT診斷晚期肝纖維化的敏感度顯著降低[11]。近來, 在體肝臟1H-MRS檢查技術提供了一種快速、安全、無創的定量評估肝臟脂肪浸潤程度的方法, 并與肝活組織檢查結果具有良好相關性。常用的MRI技術有單體素MR波譜、兩點Dixon技術（2PD）及三點IDEAL技術（3PI）。對于單體素MR波譜分析, 目前多采用激勵回波成像方法（STEAM）和點分辨自旋回波波譜（PRESS）序列。

2 1H-MRS的原理

化學位移現象是磁共振波譜成像的理論基礎。化學位移是指: 兩個質子MRI信號共振頻率的相對差值用靜磁場B0的百萬分之一來表示。如果將一個標準的非選擇性射頻脈沖施加于脂水混合物, 兩種質子都受到激發, 但是水信號的進動速度比脂信號大約快3.5ppm, 這種頻率差異表現為兩種不同的化學位移[12]。MRS利用磁共振原理和化學位移作用提供生化信息, 無創地對特定的原子核及其化合物進行分析。利用化學位移作用, 可將含有同種原子核的不同化合物或將化合物中不同的分子基因在磁共振譜線軸上作出區分, 在不同的位置形成不同的峰值。肝臟MRS可測量的原子核主要有1H、31P、13C、19F和23Na。臨床應用較多的為1H-MRS和31P-MRS。例如,31P-MRS 可以很容易將ATP的3個磷酸基團鑒別, 而且對缺血性損傷敏感性高。1H-MRS是臨床應用最為廣泛的MRS技術[13]。MRS描述波譜曲線的主要指標有: 化學位移、波峰積分面積、峰值、半高寬等。峰下面積與特定頻率原子核的共振數目成正比, 反應代謝物的濃度。因此, MRS可對肝臟的細胞能量代謝進行定量分析[14]。1H-MRS測定肝臟脂肪含量的原理是根據在水和脂肪環境之間質子共振頻率的不同, 以水共振波譜為準測定脂肪共振波譜, 以CH2脂肪峰下面積相對于水峰下面積的百分比表示肝臟脂肪含量。正常人肝臟1H-MRS表現為譜線上高而尖的水峰, 較水峰矮且較寬的Lip峰,部分正常肝臟內可見到Cho峰。嚴重肝纖維化的重癥肝炎MRS中Lip峰降低, 肝硬化MRS中脂質的相對信號強度遠遠低于正常肝臟[15]。單體素MR波譜分析, 包括兩種技術: PRESS和STEAM技術。PRESS采用90°-180°-180°脈沖序列及長TE, 使長T1弛豫時間的物質顯示更好; STEAM采用90°-90°-90°脈沖序列及短TE[16], 主要顯示短T1弛豫時間的物質, 這兩種方法都是應用射頻, 配合梯度, 對感興趣區進行激發。

3 1H-MRS定量檢測肝內脂肪含量的臨床應用

由于受呼吸運動及腸道蠕動偽影的影響, MRS在腹部器官中的應用滯后于在中樞神經系統中的應用。1H-MRS技術在肝臟中的臨床應用價值已經得到肯定。與正常肝臟相比, 慢性肝炎的1H-MRS最重要的變化就是脂峰降低。Cho等[15]研究顯示隨著慢性肝炎的進展, 即肝纖維化加重, 谷氨酰胺和谷氨酸復合物(Glx) 、磷酸單酯(PME)、糖原和葡萄糖復合物(Glyu)與脂質相比較而言, 都顯著增加。另外, 近年來一些新技術, 如彌散加權磁共振成像及磁共振彈性成像也被提出用于臨床肝纖維化的檢測[6]。Machann等[17]用同、反相位脂肪選擇MRI序列評估健康者肝臟脂肪含量及空間分布, 并與1H-MRS定位興趣區所獲得的結果進行比較, 其結果為兩種技術都足以對無肝病人群提供可靠的肝臟脂肪含量的定量評估。與常規MRI技術比較,1H-MRS敏感度較高, 尤其對肝臟少量脂肪浸潤, 有助于臨床代謝性干預。Yoshimitsu等[18]對58名經肝活檢證實的脂肪肝患者進行CT平掃和化學位移MRI（CSI）檢查, 以活組織檢查作為參考標準, 顯示CT平掃和CSI對脂肪肝的評估都有幫助, 但在輕度脂肪變的區分上CSI則優于CT。 Kim等[19]分別用單體素質子磁共振波譜、兩點Dixon技術（2PD）及三點IDEAL技術（3PI）對28名消瘦及肥胖者定量檢測肝臟脂肪含量。研究顯示單體素質子磁共振波譜所測脂肪含量的結果與2PD及3PI所測結果明顯相關, 而且用MRI方法所測肝臟脂肪含量會隨著水-脂分離技術和序列的選擇不同而發生顯著變化。以往小樣本研究發現, MRS與MRI對脂肪肝的定量診斷與組織學對肝脂肪含量的評估結果相關。但是MRS/MRI對脂肪肝分級的精確度尚未得到解決。McPherson等[20]對94例經皮肝穿刺活檢證實的脂肪肝患者用MRS和MRI（Dixon IP/OP）測定肝內脂肪含量, 并以活組織檢查結果作為參考標準。發現MRS/MRI和活組織檢查對肝脂肪變性百分率的評估顯著相關（r=0.88, P＜0.001）。所有技術對輕度脂肪肝及中重度脂肪肝的診斷精確度都很高。MRS和MRI能對肝病患者脂肪變性的嚴重程度進行精確分級, 提示MRS有潛力成為肝纖維化分級的一個指標。Borra等[21]用1.5T磁共振掃描儀對33名II型糖尿病患者（非酒精性脂肪性肝病的高危人群）做MRS和同相位、反相位肝臟成像, 顯示同相位、反相位成像所得脂肪指數與1H-MRS所得結果線性正相關（r=0.88,P＜0.001）。提示同相位和反相位成像可用于非酒精性脂肪性肝病患者對肝脂肪含量的快速評估。但同時也存在一些干擾因素, Westphalen等[22]研究顯示鐵的存在導致信號強度的改變, 因此限制了反相位成像用常規TE評估輕度脂肪變性的應用; 同時發現在沒有鐵沉積的病人中, 反相位成像信號強度的丟失與肝脂肪變性比例有關; 而在有鐵沉積的肝臟反相位成像的相關信號強度丟失則與組織病理學檢測的肝脂肪變性比例無關。

4 展望

目前, 肝組織活檢仍然是定量檢測肝內脂肪含量的金標準, 但由于有創性、取樣少、抽樣誤差大等缺點限制了其臨床應用。傳統影像學技術診斷早、中期肝纖維化的能力有限[23]。雖然MRS仍存在一些問題,如成像速度慢、易產生呼吸偽影, 數據后處理復雜, 檢查費用昂貴, 不同的MRI系統、采集參數和分析方法所得到的結果會有差異, 所得結論尚未得到臨床證實,需要患者配合等[24]。但作為一種無創、安全、有效、定量檢測細胞內部生化信息的技術, MRS在定量診斷和評估脂肪肝嚴重性的應用中有著廣闊的發展空間,并有望取代肝臟活檢成為肝纖維化分級的一個影像學指標。

[1] Yun J W, Cho Y K, Park J H, et al. Hepatic steatosis and fibrosis in young men with treatment-naive chronic hepatitis B[J]. Liver International,2009,29(6):878-883.

[2] Yamaguchi K, Yang L, Mccall S, et al. Inhibiting triglyceride synthesis improves hepatic steatosis but exacerbates liver damage and fibrosis in obese mice with nonalcoholic steatohepatitis[J]. Hepatology,2007,45(6):1366-1374.

[3] Leandro G, Mangia A, Hui J, et al. Relationship between steatosis, inflammation, and fibrosis in chronic hepatitis C:A meta-analysis of individual patient data[J]. Gastroenterolo gy,2006,130(6):1636-1642.

[4] Adams L A, Sanderson S, Lindor K D, et al. The histological course of nonalcoholic fatty liver disease: a longitudinal study of 103 patients with sequential liver biopsies[J]. Journal of Hepatology,2005,42(1):132-138.

[5] Charlotte F, Le Naour G, Bernhardt C, et al. A comparison of the fibrotic potential of nonalcoholic fatty liver disease and chronic hepatitis C[J]. Human Pathology,2010,41(8):1178-1185.

[6] Talwalkar J A, Yin M, Fidler J L, et al. Magnetic resonance imaging of hepatic fibrosis: Emerging clinical applications[J].Hepatology,2008,47(1):332-342.

[7] Yoneda M, Yoneda M, Mawatari H, et al. Noninvasive assessment of liver fibrosis by measurement of stiffness in patients with nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD)[J].Digestive and Liver Disease,2008,40(5):371-378.

[8] Piccinino F, Sagnelli E, Pasquale G, et al. Complications following percutaneous liver-biopsy-a multicenter retrospective study on 68 276 biopsies[J]. Journal of Hepatology,1986,2(2):165-173.

[9] Lee J Y, Kim K M, Lee S G, et al. Prevalence and risk factors of non-alcoholic fatty liver disease in potential living liver donors in Korea: A review of 589 consecutive liver biopsies in a single center[J]. Journal of Hepatology,2007,47(2):239-244.

[10] Mendler M H, Bouillet P, Le Sidaner A, et al. Dual-energy CT in the diagnosis and quantification of fatty liver: limited clinical value in comparison to ultrasound scan and singleenergy CT, with special reference to iron overload[J]. Journal of Hepatology,1998,28(5):785-794.

[11] Tobari M, Hashimoto E, Yatsuji S, et al. Imaging of nonalcoholic steatohepatitis: Advantages and pitfalls of ultrasonography and computed tomography[J]. Internal Medicine,2009,48(10):739-746.

[12] Cassidy F H, Yokoo T, Aganovic L, et al. Fatty liver disease:MR imaging techniques for the detection and quantification of liver steatosis[J]. Radiographics,2009,29(1):231-260.

[13] Morris P G. Magnetic resonance imaging and magnetic resonance spectroscopy assessment of brain function in experimental animals and man[J]. Journal of Psychopharmacol ogy,1999,13(4):330-336.

[14] 劉靜靜,單 鴻,王 勁.活體肝移植磁共振波譜成像的研究[J].國際醫學放射學雜志,2010,33(02):128-131.

[15] Cho S G, Kim M Y, Kim H J, et al. Chronic hepatitis:In vivo proton MR spectroscopic evaluation of the liver and correlation with histopathologic findings[J].Radiology,2001,221(3):740-746.

[16] Springer F, Machann J, Claussen C D, et al. Liver fat content determined by magnetic resonance imaging and spectroscopy[J]. World Journal of Gastroenterolo gy,2010,16(13):1560-1566.

[17] Machann J, Thamer C, Schnoedt B, et al. Hepatic lipid accumulation in healthy subjects: A comparative study using spectral fat-selective MRI and volume-localized H-1-MR spectroscopy[J]. Magnetic Resonance in Medicine,2006,55(4):913-917.

[18] Yoshimitsu K, Kuroda Y, Nakamuta M, et al. Noninvasive estimation of hepatic steatosis using plain CT vs. chemicalshift MR imaging: Significance for living donors[J]. Journal of Magnetic Resonance Imaging,2008,28(3):678-684.

[19] Kim H, Taksali S E, Dufour S, et al. Comparative MR study of hepatic fat quantification using single-voxel proton spectroscopy, two-point Dixon and three-point IDEAL[J].Magnetic Resonance in Medicine,2008,59(3):521-527.

[20] Mcpherson S, Jonsson J R, Cowin G J, et al. Magnetic resonance imaging and spectroscopy accurately estimate the severity of steatosis provided the stage of fibrosis is considered[J]. Journal of Hepatology,2009,51(2):389-397.

[21] Borra R, Salo S, Dean K, et al. Nonalcoholic fatty liver disease:Rapid evaluation of liver fat content with in-phase and outof-phase MR imaging[J]. Radiology,2009,250(1):130-136.

[22] Westphalen A, Qayyum A, Yeh B M, et al. Liver fat: Effect of hepatic iron deposition on evaluation with opposed-phase MR imaging[J]. Radiology,2007,242(2):450-455.

[23] Hussain S M, Semelka R C. Hepatic imaging: Comparison of modalities[J]. Radiologic Clinics of North America, 2005,43(5): 929.

[24] Ma X Z, Holalkere N S, Kambadakone A, et al. Imagingbased quantification of hepatic fat: Methods and clinical applications[J]. Radiographics, 2009, 29(5):1253-1273.