MR磁敏感加權成像及相位校正的多回波Dixon序列在肝硬化中的診斷價值*

王淑艷　高桂花　袁振國　陳曉飛，3

(1.泰山醫學院，山東 泰安　271016；　2.山東省醫學影像學研究所, 山東 濟南　250021；　3.山東大學,山東 濟南　250012)

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MR磁敏感加權成像及相位校正的多回波Dixon序列在肝硬化中的診斷價值*

王淑艷1,2高桂花1，2袁振國2陳曉飛2，3

(1.泰山醫學院，山東 泰安271016；2.山東省醫學影像學研究所, 山東 濟南250021；3.山東大學,山東 濟南250012)

摘要：目的探討MR磁敏感加權成像(SWI)及相位校正的多回波Dixon序列在診斷肝硬化中的價值。方法分別對17例肝硬化患者及20例正常對照者行磁共振SWI及相位校正的多回波Dixon序列掃描。在SWI幅值圖(Mag圖)上測量肝實質及椎旁肌肉的信號強度值(分別記為SI肝臟、SI肌肉)，并計算對比噪聲比CNR。在SWI相位圖及相位校正多回波Dixon序列的R2*圖上分別測量肝實質的相位值(Pha值)和R2*值。分析肝硬化對以上MR測量參數的影響。結果肝硬化組肝臟的CNR及R2*值明顯大于對照組(P<0.05)，而Pha值及SI肝臟則相反(P<0.05)；但SI肌肉在肝硬化患者和正常對照組間未見統計學差異(P>0.05)。結論SWI及相位校正多回波Dixon技術對診斷乙肝肝硬化有一定的臨床價值。

關鍵詞：磁共振成像；磁敏感加權成像；肝硬化

肝硬化是臨床常見的慢性進行性肝病，在我國大多數為感染乙型肝炎后所致。早期診斷對指導臨床實踐有重要意義，肝活檢組織檢查見假小葉形成為診斷肝硬化的金標準，但因其屬創傷性檢查并有一定風險，在臨床診斷中并不常用。目前還沒有較靈敏的臨床、影像學及實驗室方法來診斷肝硬化。因此，尋找靈敏的診斷肝硬化非創傷性手段為近年研究的熱點。本研究就17例肝硬化患者及20例健康志愿者SWI及相位校正多回波Dixon序列各項測量值間的分析比較，以探討上述序列在診斷乙肝肝硬化中的應用價值。

1資料與方法

1.1一般資料

選擇在2014年11月—2015年5月間17例由慢性乙型肝炎導致的肝硬化患者，男10例，女7例，年齡35～72歲，平均51歲，排除其它原因所致肝硬化者，無急性感染病史，無溶血病史，近期無輸血及服用鐵劑藥物史。另在2014年11月—2015年3月，選取20例健康人作為對照組，其中男性13例，女性7例 ，年齡21～68歲，平均48歲。納入標準：無肝臟疾病病史，近期體檢肝功、化驗檢查及影像學檢查均正常。

1.2檢查方法

采用德國 Siemens Skyra 3.0T MR 掃描儀、8通道體部相控陣線圈對所有被檢者進行掃描。掃描前至少禁食4h，掃描序列包括冠狀位T2WI(采用半傅里葉采集單次激發快速自旋回波序列掃描獲得)、軸位FS-T2WI、T1WI、2D-SWI及相位校正的6回波VIBE-Dixon序列。

2D-SWI掃描參數: 軸位掃描，層數30層，TR 200 ms，TE 4.9 ms，翻轉角70。視野(FOV)380 mm×261mm，帶寬480 Hz/pixel，矩陣172×384，層厚5mm，層間距2mm，采集時間51s，分3次屏氣完成全肝掃描，每次屏氣時間為17 s。SWI采集的原始數據包括幅度圖像和原始相位圖像。圖像后處理由后處理軟件自動完成：在工作站對原始相位圖像進行高通濾波(中心矩陣為32×32)，消除主磁場不均一性偽影，得到校正相位圖像；然后利用相位蒙掩及負相位加權處理技術，得到最終的SWI圖像。通過最小密度投影 (minimum intensity projection，MinIP)技術后處理得SWI MinIP圖像。

6回波VIBE-Dixon序列掃描參數：軸位掃描，層數72層，TR 9.2ms，TE 1.1ms，翻轉角12。視野(FOV)392mm×265mm，帶寬1040 Hz/pixel，矩陣110×192，層厚3mm，層間距2mm，采集時間14s，1次屏氣完成全肝掃描。

1.3圖像分析

所有的圖像分析均在西門子Syngo工作站上進行，由兩名多年從事腹部影像診斷的醫師共同閱片，并取得一致意見。在肝左、右葉肝實質內盡可能避開大的肝管和血管設定3～5個圓形感興趣區 (region of interest，ROI)，每個ROI面積大小在1.6～2.2mm間。通過復制ROI使SWI Mag圖及Pha圖中ROI位置及大小嚴格保持一致(ROI選取方法見圖1)。并在SWI Mag圖同一層面右前方測量相位編碼方向背景噪聲SI的標準差 (standard deviation，SD)及椎旁肌肉信號強度SI肌肉。在SWI Mag圖、Pha圖及6回波VIBE-Dixon序列的R2*圖(正常對照者及肝硬化患者的相應圖像分別見圖2及圖3)中取同一層面所測ROI的平均值分別記為 SI肝臟、Pha、R2*。根據所測數值及計算公式 ： CNR=(SI肌肉-SI肝臟)/SD 算出CNR值。

圖1　SWI幅值圖(Mag圖)上肝實質及椎旁肌肉的ROI的選取方法

1～4為肝臟ROI的劃取方法，大小為1.6～2.2cm；5為同側面椎旁肌肉的ROI，大小為1cm左右。可通過復制的方法，將上述ROI復制到SWI相位圖(Pha圖)上，使SWI Mag圖及Pha圖中ROI位置及大小嚴格保持一致。

圖2正常對照者，女，61歲，2A、2B、2C分別為SWI的相位圖(Pha圖)、幅值圖(Mag圖)及相位校正6回波Dixon序列的R2*圖

圖3肝硬化患者，男，32歲，3A、3B、3C分別為SWI的相位圖(Pha圖)、幅值圖(Mag圖)及相位校正6回波Dixon序列的R2*圖

1.4統計學分析

2結果

肝硬化患者和正常對照組的SI肝臟、CNR、Pha及R2*值分別見表1。肝硬化組CNR及R2*值明顯大于對照組(P<0.05)，而Pha值及SI肝臟則相反(P<0.05)；但SI肌肉在肝硬化患者和正常對照組間未見統計學差異(P>0.05)。

表1　各測量值在肝硬化和對照組間的差異

3討論

3.1肝硬化的病理及生化變化

肝臟具有雙重血供，富含靜脈血，當肝實質發生變化時，其血流及病變局部的血液含量及走行必然發生變化[1]。肝臟是人體內各種物質代謝與儲存最主要的器官，乙肝所致的肝硬化是一種肝病，長期的病程可導致肝內各物質含量發生變化。其中鐵作為一種必須元素，參與人體的各種生化反應。鐵在體內保持著動態平衡，多種因素可打破這種平衡，導致鐵缺乏或超載[2]。長期慢性進行性的肝硬化可導致肝內鐵的沉積。而過多鐵沉積在肝細胞內引起氧化應激反應，又促進肝硬化的形成[3]。故肝內鐵的沉積與肝硬化的發生發展互相影響。

因鐵離子作為一種超順磁性物質，在肝臟沉積后可使相應磁場的不均勻性增加，因此導致MRI SWI及相位校正多回波Dixon序列的某些測量參數變化。

3.2磁敏感加權成像(SWI)分析

磁敏感加權成像(suspect weighted imaging，SWI) 是利用組織內鐵沉積導致的局部磁場均勻性改變而產生圖像對比，去除主磁場不均勻和交界面偽影的影響后，能夠準確反映由于局部磁場不均勻導致的相位變化[4-5]。它不同于傳統的T1WI、T2WI、PDWI及DWI，獨特應用于檢查靜脈血紅蛋白還原產物、血管外血液相關物質，對鐵、鈣、空氣等物質很敏感，已成為顯示及研究靜脈結構、鐵沉積、病理學組成的強有力的臨床工具[6-7]。SWI無輻射，可以多次重復檢查，而且可以進行功能成像，臨床應用日益廣泛[8-9]。近年來，3D SWI在中樞神經系統的應用日趨普遍，但在腹部MRI中，由于腹部呼吸偽影、消化道蠕動及氣體偽影、心臟及血管搏動等偽影的存在，3D SWI在腹部的應用仍具有一定的局限性。近來隨著多次屏氣的2D SWI的產生，呼吸偽影大大降低。故2D SWI在較3D SWI更適用于腹部。

一次SWI掃描，可同時得到強度圖像(magnitude image,Mag)和相位圖像(phase image,Pha)兩套原始圖像，二者呈成對出現，所對應的解剖位置完全一致[10]。在MRI研究中，長期依賴于MRI幅值圖，而忽略了相位圖。相位圖反映了質子在弛豫過程中經過的角度，根據磁敏感性差異反映圖像對比，因而得到大量反映組織內磁敏感性物質含量的數據信息[6，10]。本實驗就正常對照組及肝硬化組間SWI相位圖及幅值圖中數據有無差異來分析肝硬化對SWI測量值的影響。

我們的研究發現，肝硬化組Pha值明顯小于對照組(P<0.05)。因肝硬化時的鐵沉積使局部磁場發生改變，引起質子失相位，使其自旋頻率產生差別，給予一個適當的回波時間，自旋頻率不同的質子間將形成明顯的相位差別。因此，肝硬化所導致的磁敏感度差異可反映在SWI相位圖上[11]引起肝硬化組Pha值的減小。而肝硬化組SI肝臟值明顯小于對照組(P<0.05)，說明肝硬化后，肝內各物質特別是磁敏感性物質含量發生變化后，產生相應磁敏感效應，在SWI幅值圖上表現為肝實質信號的減低。而肝硬化組SI肌肉值與對照組比較無統計學差異(P>0.05)，是因為肝硬化時肌肉中的鐵沉積非常少，雖然肝硬化時會因肝糖原合成和葡萄糖氧化障礙，肌糖原利用增加，導致肌肉內去氧血紅蛋白增加[12]，但在本研究中其對肌肉SWI信號強度影響很小，以致肝硬化組與正常對照組肌肉信號未見明顯差異。肝硬化時SI肝臟值明顯小于對照組、SI肌肉值與對照組無明顯差異，因而肌肉SWI信號強度可作為肝硬化時的參照物。因此這也和我們的實驗發現即肝硬化組CNR值明顯大于對照組(P<0.05)相一致。

3.3相位校正多回波Dixon技術分析

相位校正多回波Dixon技術將主要用于檢測脂肪含量的Dixon技術與傳統的多回波R2*掃描結合在一起[13-14]，縮短了總的掃描時間的同時能夠將影響肝臟MRI信號的三種主要物質水、脂、順磁性物質分離出來，更直觀、準確的觀察比較肝硬化組與正常對照組的差別。本研究所用的序列為6(0～5)回波技術，一次屏氣即可完成掃描。與傳統的Dixon序列比較本序列增加了T2*、R2*像及水/脂相位圖。新增的圖像是采用同相位回波計算所得[14]，因此能得到更為準確的T2*、R2*像。R2*序列對磁場不均勻比較敏感，特別是順磁性物質，因此可利用這一特點將該序列應用到肝硬化中。

本研究發現肝硬化組 R2*值明顯大于對照組(P<0.05)，這與之前研究[12]相一致；另有研究[15]表明在一定范圍內，肝硬化R2*值與間接反映肝臟鐵沉積的血清鐵蛋白呈正相關，這也和我們的研究相互印證。

綜上所述，SWI及相位校正多回波Dixon技術在肝硬化的診斷中具有重要意義。其參數值的測定，為臨床診斷肝硬化提供了新的思路。

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*作者簡介：王淑艷 (1989—)，女，山東臨沂人，碩士研究生。 通訊作者：袁振國，E-mail: yuanzg88@126.com。

中圖分類號：R445.2

文獻標識碼：A

文章編號：1004-7115(2016)07-0724-04

doi:10.3969/j.issn.1004-7115.2016.07.002

(收稿日期2016-03-11)

The value of MR susceptibility-weighted imaging and multi-echo GRE Dixon in the diagnosis of hepatic cirrhosis

WANG Shu-yan1, 2GAO Gui-hua1, 2YUAN Zhen-guo2CHEN Xiao-fei2, 3

(1.Taishan Medical University, Taian 271000, China； 2. Shandong Medical Imaging Research Institute, Jinan 250021, China；3.Shandong University, Jinan 250012, China)

Abstract:Objective: To explore the value of MR susceptibility-weighted imaging (SWI) and multi-echo GRE Dixon in the diagnosis of hepatic cirrhosis. Methods: Seventeen patients diagnosed with hepatic cirrhosis and 20 healthy controls underwent SWI and multi-echo GRE Dixon scanning．The signal intensity of liver parenchyma and paraspinous muscle on SWI magnitude images was measured, and the contrast to noise ratio (CNR) was calculated at the same time. The phase values and R2* values of liver parenchyma on SWI phase images and R2*mapping in multi-echo GRE Dixon were measured, respectively. the influence of the hepatic cirrhosis on the MR parameters above was analyzed. Results: The CNR and R2* values of hepatic cirrhosis were higher than those of healthy controls (P<0.05), whereas the phase values and the signal intensity of liver parenchyma were reverse(P<0.05).there were no differences in other MR parameters between the cirrhotic group and the control. Conclusion: MR susceptibility-weighted imaging (SWI) and multi-echo GRE Dixon have a certain clinical value in the diagnosis of hepatic cirrhosis.

Key words:magnetic resonance imaging; susceptibility-weighted imaging；hepatic cirrhosis