1.5T1H-MRS在正常胰腺中的應(yīng)用

曲源，夏迎洪，徐田勇，蔣杰

1.5T1H-MRS在正常胰腺中的應(yīng)用

曲源，夏迎洪，徐田勇，蔣杰

【摘要】目的：探討1.5T氫質(zhì)子磁共振波譜成像（MRS）在活體正常胰腺中的應(yīng)用價(jià)值及影響因素。方法：采用單體素點(diǎn)分辨波譜（PRESS）序列采集20例健康志愿者的正常胰腺波譜，分析脂質(zhì)峰高（Lip）、峰下面積、脂質(zhì)峰下面積（Lip）/組織內(nèi)水峰下面積（InW）比值與年齡、身高體重指數(shù)（BMI）的相關(guān)性，分析膽固醇和不飽和脂肪酸的混合峰下面積（Chol +UnSat）/脂質(zhì)峰下面積（Lip）比值與年齡、BMI的相關(guān)性。結(jié)果：1.5T活體胰腺M(fèi)RS掃描成功率為90%（18/20）。Lip峰、TMA峰和Chol+UnSat混合峰顯示率分別為100.0%（18/18）、89%（16/18）和100%（18/18）。Lip峰高與年齡、BMI呈正相關(guān)（r=0.715、0.356），有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.01、0.047），峰下面積與年齡、BMI呈正相關(guān)（r=0.503、0.135），與年齡有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.033），與BMI無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.593）。Lip/InW比值與年齡、BMI呈正相關(guān)（r=0.718、0.563），有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.01、0.015）。（Chol+Unsat）/Lip比值與年齡、BMI呈正相關(guān)（r=0.762、0.520），有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P= 0.000、0.027）。Chol+Unsat峰下面積與年齡、BMI呈正相關(guān)（r=0.519、0.466），有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.004、0.000）。結(jié)論：1.5T磁共振波譜成像能夠用于檢測(cè)正常活體胰腺的主要代謝物并分析其譜線形態(tài)。

【關(guān)鍵詞】胰腺；磁共振波譜學(xué)；磁共振成像

磁共振氫質(zhì)子波譜成像技術(shù)能在活體狀態(tài)下無(wú)創(chuàng)區(qū)分不同代謝物成分，從而反映組織的病理生理過(guò)程。目前，MRS已經(jīng)廣泛應(yīng)用于顱腦、乳腺及前列腺疾病的診斷及鑒別診斷［1-3］。由于呼吸運(yùn)動(dòng)、胃腸運(yùn)動(dòng)及磁敏感偽影等因素的影響，肝臟、腎臟和胰腺等腹部器官的MRS臨床應(yīng)用較少［4-9］。胰腺代謝過(guò)程復(fù)雜，代謝產(chǎn)物尚不十分清楚，體外使用磁共振高分辨魔角旋轉(zhuǎn)MR（high-resolution magnetic angle spinning，HRMAS），通過(guò)1H-MRS分析研究胰腺的代謝產(chǎn)物，但是1.5T磁共振掃描儀在胰腺M(fèi)RS研究較少。本研究主要探討1.5T活體胰腺組織1H-MRS掃描技術(shù)及主要代謝物的分布特征。

材料與方法

1.病例資料

搜集2013年4月-2013年12月20例健康自愿者。入選標(biāo)準(zhǔn):無(wú)手術(shù)史及內(nèi)分泌疾病，無(wú)服用影響代謝藥物史。男15例，女5例，年齡20～50歲，平均年齡32歲；身高（1.63～1.81）m，平均（1.71±0.60）m，體重（54～90）kg，平均70kg，身高體重指數(shù)（body mass index，BMI）（11.94～27.80）kg/m2。受試者均了解檢查目的，并于檢查前簽署知情同意書。受檢于檢查前4h禁食、禁水，為避免腸道蠕動(dòng)產(chǎn)生的偽影，對(duì)沒(méi)有禁忌癥的受檢者檢查前肌肉注射山茛菪堿（654-2），劑量1mL。受檢者檢查前均接受平靜呼吸訓(xùn)練，要求在呼氣末屏住呼吸。

2.檢查方法

采用GE 1.5T HDxt超導(dǎo)磁共振儀，8通道相控陣表面線圈。先行呼吸觸發(fā)橫軸面SSFSE T2WI掃描，掃描參數(shù):TR 3000ms，TE 80ms，層厚4mm，層間距1mm；再行呼氣末屏氣橫軸面和冠狀面肝臟容積快速采集（liver acquisition with volume acceleration，LAVA）掃描，TR 3.9ms，TE 1.7ms，翻轉(zhuǎn)角12°，用來(lái)做MRS定位圖。單體素點(diǎn)分辨波譜成像。掃描參數(shù):TR 1500 ms，TE 35 ms，體素大小15 mm× 15mm×15mm［10］，考慮到胰頭處形態(tài)相對(duì)飽滿，將體素置于此處，在體素周圍施加六條飽和帶，進(jìn)一步抑制胰周脂肪干擾。自動(dòng)預(yù)掃描所獲得線寬小于12，抑水率大于90%，掃描時(shí)間為3分48秒，分次呼氣末屏氣，每次屏氣位置保持一致直至完成掃描［4］。

3.譜線分析

在主機(jī)以SAGE（Spectra Analysis by General E-lectric，GE公司提供的波譜分析商業(yè)軟件）軟件處理掃描得到的譜線，經(jīng)過(guò)零填充、傅里葉變換、基線校正和相位校正等步驟，最后函數(shù)擬合積分得到各代謝物峰下面積及峰高。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

統(tǒng)計(jì)學(xué)分析采用SPSS 13.0軟件，相關(guān)數(shù)據(jù)用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示，用直線相關(guān)分析檢驗(yàn)?zāi)挲g、BMI 與LIP峰高、峰下面積的相關(guān)性，以及中脂質(zhì)（Lip）峰下面積/組織內(nèi)水（InW）峰下面積比值、膽固醇和不飽和脂肪酸（Chol+UnSat）的混合峰下面積/脂質(zhì)（Lip）峰下面積比值、Chol+Unsat峰下面積與年齡、BMI的相關(guān)性，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1.正常志愿者在體胰腺M(fèi)RS表現(xiàn)

20個(gè)正常胰腺中，獲得滿意譜線的有18個(gè)，掃描檢查成功率為90%（18/20），這說(shuō)明1.5T MRI可進(jìn)行胰腺1H-MRS成像。主要代謝物如下:Chol+Un-Sat（C6of cholesterol and unsaturated protons of the olefinic region of fatty acids）混合峰位于5.4～5.6ppm，信號(hào)主要來(lái)自于膽固醇的C6鍵和脂肪酸中未飽和的烯鍵（100%，18/18）；組織內(nèi)水峰位于4.7ppm，信號(hào)來(lái)自于未完全抑制的組織內(nèi)水（Internal Water，InW）信號(hào)（100%，18/18）；TMA峰（trimethylamine moiety of choline metabolites，三甲胺）位于3.2ppm，信號(hào)主要來(lái)自于膽堿的三甲胺部分（89%，16/18）；Lip峰位于1.3ppm，信號(hào)主要來(lái)自于脂肪酸、甘油三酯和磷脂質(zhì)的亞甲基（100%，18/18），0.9ppm處的信號(hào)主要來(lái)自于脂肪酸、甘油三酯、磷脂質(zhì)和膽固

醇的甲基（83%，15/18）；2.1～2.2以及2.5～2.6ppm處的信號(hào)偶爾可見(jiàn)膽固醇、脂肪酸和氨基的甲烯基（89%，16/18）［6］。

圖1　a）MRS譜線，從左到右分別為5.4～5.6ppm的Chol+UnSat峰，4.7ppm未抑制完全的水峰（抑水率為90%），3.2ppm的TMA峰，2.1～2.2以及2.5～2.6ppm偶爾可見(jiàn)膽固醇、脂肪酸和氨基的甲烯基（Met），1.3ppm的亞甲基（Lip1）和0.9ppm的甲基（Lip2）；b）1例正常志愿者胰腺M(fèi)RS定位像。 圖2 a）MRS譜線，從左到右分別為5.4～5.6ppm的Chol +UnSat峰，2.1～2.2和2.5～2.6ppm的甲烯基（Met）重疊在一起，1.3ppm的亞甲基（Lip1）和0.9ppm的甲基（Lip2）亦重疊在一起，4.7ppm的水峰和3.2ppm的TMA峰都未顯示；b）另1例正常志愿者胰腺M(fèi)RS定位像。

2.Lip峰高、峰下面積與年齡、BMI的相關(guān)性。采用SAGE 7軟件對(duì)MRS原始掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，Lip峰高與年齡、BMI呈正相關(guān)（r=0.715、0.356），有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.01、0.047），峰下面積與年齡、BMI呈正相關(guān)（r=0.503、0.135），峰下面積與年齡有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.033），與BMI無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.593，表1）。

表1　Lip峰高、峰下面積與年齡、BMI相關(guān)性分析

3.Lip/InW比值與年齡、BMI呈正相關(guān)（r= 0.718、0.563），有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.01、0.015）。（Chol+Unsat）/Lip比值與年齡、BMI呈正相關(guān)（r= 0.762、0.520），有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.000、0.027）。Chol+Unsat峰下面積與年齡、BMI呈正相關(guān)（r= 0.519、0.466），有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.004、0.000，表2）。

表2　3組峰下面積與年齡、BMI相關(guān)性分析

討 論

磁共振波譜成像通過(guò)探測(cè)活體組織中各代謝物濃度變化，間接反映疾病的病理特征及演變過(guò)程。但是，胰腺1H-MRS由于多種因素限制，其臨床應(yīng)用較少。目前，國(guó)內(nèi)報(bào)道的胰腺1H-MRS多在3.0T超高場(chǎng)中完成，其優(yōu)點(diǎn)在于信噪比高，化學(xué)位移比1.5T高一倍，有利于檢出多個(gè)代謝物。但場(chǎng)強(qiáng)越高，磁敏感效應(yīng)越重，從而影響代謝物的顯示及譜線質(zhì)量。本研究采用1.5T磁共振，場(chǎng)強(qiáng)明顯低于HR-MAS NMR （600.13MHz），所以分辨力與后者相差較大，本研究無(wú)法分辨很多離體實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的代謝物，但是本研究得到的代謝產(chǎn)物與相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道一致［10］。

胰腺屬于腹膜后位器官，周圍存在大量的脂肪，這些對(duì)胰腺波譜成像的開展提出了非常高的要求。因?yàn)橐认僦車嬖诖罅康闹境煞侄认倨鞴俦旧砗苄。栽诔上穹绞竭x擇上首選單體素，因?yàn)閱误w素掃描比較容易克服脂肪污染問(wèn)題，但也對(duì)體素位置選擇提出了很高的要求。考慮到胰頭形態(tài)相對(duì)飽滿，將體素置于此處，在體素周圍施加六條飽和帶，進(jìn)一步抑制胰周脂肪干擾。在波譜定位時(shí)從三維方向準(zhǔn)確判斷體素位置，盡可能避免在成像體素內(nèi)包含脂肪成分。波譜體素大小不但會(huì)影響信噪比，還影響譜線的線寬和抑水率等。由于胰腺器官本身很小，綜合考慮信噪比和譜線質(zhì)量影響，體素選用15mm×15mm×15mm，在體素定位時(shí)切忌為了避免脂肪污染而盲目減小體素體積［11］。一般來(lái)說(shuō)，正常組織的水含量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它代謝物，所以點(diǎn)分辨波譜成像（point resolved spectroscopy，PRESS）序列常規(guī)使用化學(xué)位移選擇飽和技術(shù)（chemical shift selective saturation，CHESS）進(jìn)行水抑制，以突出顯示微小含量的代謝物；本研究為了測(cè)量Lip/InW比值，在research模式下通過(guò)指令sup＿method關(guān)掉壓水脈沖，從而顯示出水峰。通過(guò)以上掃描策略，本研究胰腺波譜掃描成功率為90%（18/20），另有2例志愿者因?yàn)槟c道準(zhǔn)備不佳而采集失敗。

Chol+UnSat峰位于5.4～5.6ppm處，與膽固醇和脂肪酸的不飽和烯鍵有關(guān)，是一種對(duì)細(xì)胞功能具有重要作用的小分子，參與調(diào)節(jié)腺泡細(xì)胞的胞吐作用及胰高血糖素的分泌等，發(fā)生癌變時(shí)胰腺正常細(xì)胞被腫瘤細(xì)胞代替，故病變區(qū)域Chol+UnSat合成降低［9］。本研究發(fā)現(xiàn)Chol+Unsat峰下面積、（Chol+Unsat）/ Lip比值與年齡、BMI皆呈正相關(guān)，之前的研究多未涉及這一點(diǎn)［8-9］。有研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)受試者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲線上Chol+Un-Sat/Lip比值的臨界點(diǎn)取0.295時(shí)，MRS診斷胰腺癌的敏感度、特異度和準(zhǔn)確率分別為55%、86%和77%。

一般認(rèn)為3.2ppm處是膽堿復(fù)合物峰，包括膽堿（free choline，Cho）、磷酸膽堿（phosphocholine，PC）和甘油磷酸膽堿（glycerophosphocholine，GPC）等，但Katz-Brull等［6］研究認(rèn)為，3.2ppm主要來(lái)自于膽堿的三甲胺部分，TMA是細(xì)胞膜磷脂的代謝產(chǎn)物，它的升高反映細(xì)胞膜合成增加、細(xì)胞增殖加快或細(xì)胞膜降解增多。蘇天昊等［8］認(rèn)為，過(guò)高的Lip峰可能會(huì)掩蓋TMA峰的顯示，但是Lip峰主要位于1.3ppm，TMA峰主要位于3.2ppm處，兩者相差較大；本研究中TMA峰顯示率為89%（16/18），顯示成功率較高，這可能有助于進(jìn)一步開展臨床研究。目前在顱腦、乳腺和前列腺疾病的診斷中，惡性腫瘤一般表現(xiàn)為Cho升高，但馬霄虹等［9］的研究結(jié)果顯示胰腺癌病變區(qū)域的Cho/InW減低，與其他部位的腫瘤所得結(jié)果不同，可能與以下兩點(diǎn)有關(guān):①胰腺導(dǎo)管腺癌腫瘤細(xì)胞密度較正常胰腺組織減低，因?yàn)镃ho是細(xì)胞膜磷脂雙分子層的重要成分，所以在細(xì)胞分布較少的腫瘤區(qū)域Cho相應(yīng)降低；②胰腺癌為乏血供腫瘤，腫瘤局部無(wú)氧呼吸增加，能進(jìn)入磷脂代謝環(huán)的三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）減少，導(dǎo)致Cho合成減少。

Lip峰主要由1.3ppm的亞甲基和0.9ppm的甲

基組成，亞甲基和甲基顯示率分別為100%（18/18）和83%（15/18），但是無(wú)法排除部分受檢者亞甲基峰過(guò)于高大而掩蓋甲基的可能性。本研究發(fā)現(xiàn)Lip峰高、峰下面積與年齡、BMI呈正相關(guān)，而峰下面積與BMI相關(guān)性無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這與之前的研究結(jié)果基本一致［8］。隨著年齡增長(zhǎng)，胰腺脂肪浸潤(rùn)增加，本組研究樣本數(shù)太少，無(wú)法建立有效的不同年齡組對(duì)比分析。馬霄虹等［9］認(rèn)為脂質(zhì)與胰腺的生化代謝無(wú)關(guān)。而在動(dòng)物模型研究中，Lee等［12］發(fā)現(xiàn)由于細(xì)胞中的脂肪蓄積，通過(guò)脂質(zhì)凋亡導(dǎo)致細(xì)胞功能異常。胰腺癌的病理特點(diǎn)是結(jié)締組織反應(yīng)性增生取代脂肪成分，Lip在病變區(qū)域降低，與病理特征相對(duì)應(yīng)［9］。

本研究存在如下不足:病例數(shù)較少，男女比例相差較大，無(wú)法建立正常胰腺代謝物1H-MRS數(shù)據(jù)庫(kù)；另外，較長(zhǎng)的掃描時(shí)間可能會(huì)導(dǎo)致狀態(tài)差的患者無(wú)法配合掃描。受各種因素的限制，胰腺M(fèi)RS到目前為止還沒(méi)有像顱腦、乳腺和前列腺M(fèi)RS那樣廣泛地應(yīng)用于臨床。總之，1.5T1H-MRS可用于檢測(cè)并分析正常活體胰腺，進(jìn)行半定量分析，其臨床應(yīng)用價(jià)值有待進(jìn)一步開發(fā)。

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?腹部影像學(xué)?

作者單位：830001 烏魯木齊，新疆維吾爾自治區(qū)人民醫(yī)院磁共振室（曲源、夏迎洪、蔣杰）；201203 通用電氣（中國(guó)）醫(yī)療集團(tuán)（徐田勇）

Application of 1.5T1H-MRS in normal pancreas

QU Yuan，XIA Yin-hong，XU Tian-yong，et al.Department of MRI，People's Hospital of Xinjiang Urgur Autonomous Region，Urumqi 830011，P.R.China

【Abstract】Objective:To explore the application value and efficacy factors of 1.5Tproton magnetic resonance spectroscopic imaging（MRS）of normal pancreas in vivo.Methods:Single voxel point resolved spectroscopy（PRESS）sequence was used to acquire the spectrum of normal pancreas in 20healthy volunteers.The peak height of lipids（Lip），area underneath peak and the ratio of area under the peak of lipid（Lip）with the area under peak of water within tissue（InW）and the ratio correlation with age and body mass index（BMI）were analyzed.Furthermore，the ratio of area under the mixed peak of cholesterol and unsaturated fatty acids（Chol+UnSat）with the area under the peak Lip and its correlation with age and BMI were analyzed.Results:The success rate of 1.5T1H-MRS scanning of the normal pancreas in vivo was 90%.The rates of displaying Lip peak，TMA peak and Chol+UnSat mixed peak were 100.0%（18/18），89%（16/18）and 100%（18/18），respectively.Positive correlations between the amplitude of Lip peak with the age and BMI were existed（r=0.715and 0.356），with significant statistic difference（P=0.01and 0.047）.There was significant positive correlations between the area underneath the peak of Lip with the age and BMI（r=0.503and 0.135），significant statistic difference with the age was existed（P=0.033），yet there was no statistical difference with BMI（P=0.593）.There were significant positive correlations between Lip/InW with age and BMI（r=0.718and 0.563）with statistic differences（P=0.01and 0.015），respectively.There were significant positive correlations between（Chol+Unsat）/Lip with age and BMI（r=0.762and 0.520，P=0.000and 0.027），respectively.Significant positive correlations were existed between the area underneath the peak of（Chol+Unsat）with the age and BMI（r=0.519and 0.466，P=0.004and 0.000），respectively.Conclusion:1.5T1H-MRS can be used to detect the major metabolites of normal pancreas in vivo，also the spectral morphology could be analyzed.

【Key words】Pancreas；Magnetic resonance spectroscopy；Magnetic resonance imaging

收稿日期:（2014-02-18 修回日期:2014-05-13）

通訊作者，蔣杰，E-mail:qure＿1@sina.com

作者簡(jiǎn)介：曲源（1979-），女，山東人，副主任技師，主要從事MR技術(shù)工作。

DOI:10.13609/j.cnki.1000-0313.2015.05.016

【中圖分類號(hào)】R516；R445.2

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】1000-0313（2015）05-0575-04