功能磁共振成像技術(shù)在肝臟的應(yīng)用現(xiàn)狀

馬文玲，郭順林，魏柯香，厙映霞

1 體素內(nèi)不相干運(yùn)動成像

體素內(nèi)不相干運(yùn)動成像(intravoxel incoherent motion imaging，IVIM)利用雙指數(shù)模型將組織中水分子的真實擴(kuò)散與血液微灌注區(qū)分開來，使其能更準(zhǔn)確地反映在體組織內(nèi)水分子的活動情況。主要參數(shù)包括真實擴(kuò)散系數(shù)(D)、灌注相關(guān)擴(kuò)散系數(shù)(D*)和灌注分?jǐn)?shù)(f)。其中D反映了相對真實的水分子擴(kuò)散，D*代表微循環(huán)灌注引起的水分子擴(kuò)散，f則代表微循環(huán)所引起的灌注效應(yīng)占整個擴(kuò)散效應(yīng)的比例。目前，IVIM-DWI關(guān)于肝臟疾病的研究處于起始階段。Patel等[1]研究發(fā)現(xiàn)肝纖維化患者的IVIM相關(guān)參數(shù)值均低于正常肝臟，后來有人通過動物實驗?zāi)Ｐ瓦M(jìn)一步得出肝纖維化水平越高，D*、f及表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient,ADC)值越低，D值在不同組間變化存在差異，并且D*值可能有助于早期肝纖維化的診斷[2]。另外，有學(xué)者分析了169例肝臟局灶性病變的IVIM參數(shù)值，發(fā)現(xiàn)惡性病變的D和ADC值較良性病變明顯下降[3]，提示D和ADC值有助于區(qū)分肝臟局灶性病變的良惡性，且D值較ADC值的診斷效能更大(0.971和0.933，P＜0.0005)，在鑒別富血供肝臟局灶性病變的良惡性時，D值的診斷效能同樣也要優(yōu)于ADC值(0.961和0.919，P＜0.0005)。Watanabe等[4]和Ichikawa等[5]的研究也得出相似結(jié)論。但對于鑒別肝臟良惡性病變的準(zhǔn)確度上D值優(yōu)于ADC值這一結(jié)論目前還存在爭議[6]。李玉博等[7]發(fā)現(xiàn)IVIM-DWI可用于術(shù)前評估HCC的病理分級，并且有研究表明D值在肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)分級上的診斷效能優(yōu)于ADC值，f值與動脈期增強(qiáng)分?jǐn)?shù)兩者之間相關(guān)性良好[8]。另有學(xué)者通過對結(jié)腸癌肝轉(zhuǎn)移病人行IVIM檢查，發(fā)現(xiàn)D、ADC值與轉(zhuǎn)移瘤壞死程度存在相關(guān)性[9]。但Andreou等[10]發(fā)現(xiàn)測量肝臟灌注相關(guān)參數(shù)的可重復(fù)性較差，尤其是轉(zhuǎn)移瘤。

2 磁共振波譜成像

磁共振波譜成像(magnetic resonance spectroscopy，MRS)屬于分子水平成像，通過顯示局部組織某些化學(xué)物質(zhì)及其相對含量，從而提示病變的性質(zhì)。目前其已經(jīng)成熟應(yīng)用于前列腺癌的診斷中，在肝臟疾病方面仍處于研究探索階段。氫(1H)和磷(31P)是肝臟波譜分析的主要原子核。膽堿(Cho)和脂質(zhì)(Lip)是肝臟在1H譜中的主要代謝產(chǎn)物，而磷酸單脂(PME)和磷酸二脂(PDE)是肝臟在31P譜中的主要代謝產(chǎn)物。有學(xué)者認(rèn)為31P-MRS中的磷酸單脂/磷酸二脂(PME/PDE)在區(qū)分輕中度肝纖維化與肝硬化方面與利用對比增強(qiáng)超聲所得的肝靜脈轉(zhuǎn)運(yùn)時間(hepatic vein transit time，HVTT)具有同樣的敏感性和有效性[11]。Cho等[12]對75例慢性肝病患者的氫譜觀察總結(jié)，發(fā)現(xiàn)代謝物和脂質(zhì)的比值變化與肝纖維化程度呈正相關(guān)，提示1H-MRS有望成為對肝臟纖維化進(jìn)行診斷和分級的另一無創(chuàng)性檢查手段。趙黎明等[13]對22名經(jīng)肝臟活檢的患者行1H-MRS檢查，同時測量水峰峰值(PW)、脂峰峰值(PL)、水峰峰下面積(AW)、脂峰下面積(AL)及肝細(xì)胞相對脂肪含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同病理學(xué)分級之間的PL、AL及肝細(xì)胞相對脂質(zhì)含量均存在統(tǒng)計學(xué)差異(P＜0.05)，表明1H-MRS結(jié)果可以較精確地量化脂肪含量從而反映出脂肪肝的發(fā)展階段。陳麥林等[14]對非酒精性脂肪肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)患者和健康志愿者行1H-MRS檢查也得出類似結(jié)論。此外，許多試驗發(fā)現(xiàn)多數(shù)HCC的Cho含量、Cho/Lip值均高于相對正常的肝組織，并且惡性腫瘤的Cho/Lip值高于良性腫瘤，提示1H-MRS不僅有助于HCC診斷，而且能為鑒別肝臟腫瘤性質(zhì)提供參考信息[15-16]。劉帥等[17]對肝臟腫瘤患者1.5 T1H-MRS波峰形態(tài)特征進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)HCC病灶出現(xiàn)Ⅱ型波型和(或) Cho峰升高，提示1H-MRS波形對診斷HCC具有一定參考價值。還有研究通過測量1H-MRS中的膽堿濃度來評估肝癌患者肝動脈化療栓塞術(shù)(transcatheter arterial chemoembolization，TACE)術(shù)后療效[18]。Chu等[19]發(fā)現(xiàn)部分肝移植受者的31P-MRS與血生化和肝活檢結(jié)果相關(guān)，提示31P-MRS可作為一項無創(chuàng)性檢查手段來監(jiān)測肝移植受者的肝功能情況。

3 動脈自旋標(biāo)記

動脈自旋標(biāo)記(arterial spin labeling，ASL)通過改變動脈血的自旋狀態(tài)使其成為內(nèi)源性示蹤劑，進(jìn)而顯示組織血流灌注情況。目前ASL主要有脈沖式和連續(xù)式兩種標(biāo)記方式，主要應(yīng)用于腦部疾病的臨床診斷及功能研究，在體部已有應(yīng)用于肺、腎及前列腺等器官的研究報道[20-22]。ASL在肝臟方面的研究較少，僅有少數(shù)文獻(xiàn)報道ASL在顯示肝內(nèi)門靜脈的結(jié)構(gòu)及血流灌注情況方面存在較大價值，并且發(fā)現(xiàn)ASL門靜脈血流灌注成像與門靜脈造影CT灌注成像之間存在良好的相關(guān)性[23]。李勇等[24]利用3D-ASL技術(shù)對經(jīng)手術(shù)病理證實的腦腫瘤患者進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)3D-ASL能定量反映腫瘤微循環(huán)的灌注情況，可作為常規(guī)MRI序列的重要補(bǔ)充，有助于腦腫瘤的定性以及膠質(zhì)瘤的術(shù)前分級。基于腫瘤存在相似的病理改變，并且其具有無創(chuàng)、無需注射對比劑、可重復(fù)性強(qiáng)且簡單易行等優(yōu)點，未來在肝臟腫瘤的研究中應(yīng)該有較大的應(yīng)用價值。

4 血氧水平依賴

血氧水平依賴(blood oxygenation level dependent，BOLD)以脫氧血紅蛋白為天然對比劑，通過觀察T2WI信號變化了解局部組織血氧含量的變化，而血氧含量又可以反映組織的血流動力學(xué)、結(jié)構(gòu)及功能變化。自旋-自旋弛豫時間(spinspin relaxation time，T2*)和表觀自旋-自旋弛豫率(apparent spin-spin relaxation ratio，R2*)是其主要參數(shù)。由于脫氧血紅蛋白具有順磁性，可使質(zhì)子自旋發(fā)生去相位，從而縮短橫向弛豫時間，表現(xiàn)為T2*加權(quán)像上信號減低。而R2*值(1/T2*)與脫氧血紅蛋白濃度呈正比，當(dāng)其升高時也就意味著局部組織氧分壓的減低。目前有關(guān)BOLD在肝臟方面的研究以動物實驗居多。有研究發(fā)現(xiàn)，在不同條件的氧氣刺激下，通過觀察BOLD信號強(qiáng)度的變化可以了解肝臟的血流灌注和血液動力學(xué)情況，在肝纖維化模型中，BOLD信號強(qiáng)度的變化隨著肝纖維化的進(jìn)展逐漸減弱[25]，暗示了此時肝臟血管結(jié)構(gòu)和功能的變化。同時，有學(xué)者通過計算分析100名肝臟腫瘤患者(其中43例HCC，36例轉(zhuǎn)移瘤，17例膽管癌和23例血管瘤)的T2*值發(fā)現(xiàn)血管瘤的平均T2*值最高(97.3±20.2)，其次為HCC (48.4±12.7)，轉(zhuǎn)移瘤(37.1±10.5)和膽管癌(36.6±11.1)，其中血管瘤和其他腫瘤、HCC和轉(zhuǎn)移瘤以及HCC和膽管癌之間差異有統(tǒng)計學(xué)意義[26]，提示BOLD有預(yù)測肝臟腫瘤血供模式的潛能。Choi等[27]利用大鼠肝癌模型發(fā)現(xiàn)化療栓塞術(shù)前和術(shù)后腫瘤的ΔR2*值存在統(tǒng)計學(xué)差異(P=0.013)，說明BOLD可能成為一種新的評估肝臟腫瘤化療栓塞早期療效的無創(chuàng)性手段。

5 磁共振彈性成像

磁共振彈性成像(magnetic resonance elastography，MRE)是目前眾多測量軟組織彈性技術(shù)中的一種，并日漸凸顯出重要地位。目前MRE的研究領(lǐng)域已涉及人體多個部位，如乳腺、腦、肌肉及軟骨等，針對肝臟的研究也在不斷開展。大量研究已經(jīng)表明肝臟纖維化與HCC發(fā)病之間存在密切關(guān)系，Huwart等[28]對88例經(jīng)肝臟活檢的慢性肝病患者行MRE和天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶/血小板比值(APRI)檢測，認(rèn)為MRE在中重度肝纖維化分期方面是更準(zhǔn)確的，并且優(yōu)于APRI這一生化檢查方法。鄒立秋等[29]利用兔肝纖維化模型來比較MRE和DWI在肝纖維化分期中的價值，結(jié)果得出MRE的肝實質(zhì)硬度(LS)與肝纖維化分期的相關(guān)性要高于DWI中的ADC值(0.838和-0.527)，并且前者預(yù)測各期肝纖維化的特異性也要高于后者。除此之外，有研究者通過測量44個肝臟實性腫瘤的硬度值發(fā)現(xiàn)惡性腫瘤的平均剪切硬度明顯大于良性腫瘤(10.1 Kpa和2.7 Kpa，P＜0.01)，提示利用肝臟不同組織的硬度差異可以幫助鑒別良、惡性腫瘤[30]，而且Hennedige等[31]對79例含有124個肝臟局灶性病變(44例良性和80例惡性)的患者行MRE和DWI檢查，ROC分析顯示MRE鑒別肝臟局灶性病變良惡性比DWI更準(zhǔn)確(0.986和0.82)。Li等[32]利用MRE測量32例肝癌患者非腫瘤實質(zhì)平均硬度值，然后對患者進(jìn)行吲哚氰綠(ICG)排泄試驗，并且記錄15 min ICG保留率(ICGR-15)和ICG血漿清除率(ICG-K)，通過分析上述參數(shù)的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)非腫瘤實質(zhì)平均硬度值與ICGR-15呈明顯正相關(guān)(r=0.746，P＜0.01)，與ICG-K呈明顯負(fù)相關(guān)(r=-0.599，P＜0.01)，得出MRE可無創(chuàng)評估肝癌患者的肝臟儲備功能，有助于臨床治療方案的選擇。

6 磁敏感加權(quán)成像

磁敏感加權(quán)成像(susceptibility weighted imaging，SWI)以不同組織間磁敏感性的差異為加權(quán)因子進(jìn)行成像，是對傳統(tǒng)磁共振成像方法的補(bǔ)充。因SWI對能夠引起磁場變化的一些物質(zhì)特別敏感，已被廣泛運(yùn)用于許多中樞系統(tǒng)疾病，而許多肝臟疾病與中樞系統(tǒng)疾病有著相似的病理過程，因此近年來在肝臟疾病中的應(yīng)用也越來越廣泛。腫瘤內(nèi)血管和出血的顯示在很大程度上影響著腫瘤惡性程度和預(yù)后的判斷[33]， 而Tao等[34]通過對43例經(jīng)病理學(xué)證實的肝癌患者術(shù)前行肝臟常規(guī)MRI、SWI和增強(qiáng)CT掃描，并由2名經(jīng)驗豐富的放射科醫(yī)師共同評估T1WI、T2WI和SWI圖像，結(jié)果發(fā)現(xiàn)SWI檢出肝臟腫瘤引流小靜脈和微出血以及腫瘤邊緣信息的能力明顯優(yōu)于常規(guī)MRI。在SWI圖像上肝臟良性腫瘤及腫瘤樣病變(如肝海綿狀血管瘤，肝囊腫合并感染)的信號通常表現(xiàn)均一，而惡性腫瘤由于富血管和存在微出血灶會表現(xiàn)出點線狀低信號，該特點為肝臟不同病變的鑒別診斷提供了新思路[35]。陶冉等[36]對128例肝硬化患者行常規(guī)T1WI、T2WI、T2*WI和SWI檢查，分別計算比較上述4種圖像上肝硬化鐵沉積結(jié)節(jié)的檢出率，發(fā)現(xiàn)SWI的檢出率最高(62.50%)。云永興等[37]應(yīng)用SWI對肝硬化結(jié)節(jié)內(nèi)部鐵含量的變化進(jìn)行動態(tài)追蹤發(fā)現(xiàn)肝硬化結(jié)節(jié)內(nèi)部鐵含量的減少或者部分減少，SWI呈均勻或不均勻斑點結(jié)節(jié)狀高信號的特征改變對提示早期肝癌的診斷有一定的臨床價值。陶冉等[38]測量肝硬化患者的SWI相位像值，并分析其與血清鐵蛋白含量的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)兩者呈負(fù)相關(guān)(r=-0.712，P＜0.01)，說明了利用SWI相位像值可以對活體肝臟鐵沉積程度進(jìn)行無創(chuàng)性評估。亦有學(xué)者嘗試應(yīng)用DWI中的ADC值、SWI中的信號強(qiáng)度和釓對比劑增強(qiáng)后的T1WI像對肝纖維化分期進(jìn)行一種多參數(shù)診斷[39]。王淑艷等[40]對17例肝硬化患者及20例正常對照者行SWI及相位校正的多回波Dixon序列掃描，通過測量對比肝臟信號強(qiáng)度值(signal intensity，SI)、噪聲比(contrastto-noiseratio，CNR)、相位值(phase value，Pha值)及R2*值，發(fā)現(xiàn)肝硬化組CNR和R2*值明顯大于對照組(P＜0.05)，Pha值和SI卻明顯小于對照組(P＜0.05)，說明SWI及相位校正的多回波Dixon序列對診斷肝硬化有一定的臨床價值。此外，有學(xué)者在對肝硬化門靜脈高壓患者行SWI檢查時發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)MRI序列相比，SWI更容易檢測出脾臟Gamna-Gandy小體，又由于Gamna-Gandy小體的數(shù)量與門靜脈高壓程度相關(guān)，提示SWI有可能成為評價肝硬化門靜脈高壓嚴(yán)重程度的新方法[41]。

綜上所述，以上幾種常見的功能磁共振成像技術(shù)在肝臟彌漫性病變、良惡性腫瘤鑒別及肝癌輔助診斷等方面均有一定的研究價值，但是由于研究數(shù)量有限，研究質(zhì)量也存在一定的差異，所以仍需大量高質(zhì)量的研究來進(jìn)一步證實其在肝臟疾病診斷中的確切地位。同時，上述各項技術(shù)在肝臟的研究中還存在許多限制因素：IVIM目前尚未得出一致的掃描參數(shù)方案，研究者所采用的的掃描方式不同，影響了參數(shù)的穩(wěn)定性和可重復(fù)性，使得其在肝臟中的研究結(jié)果存在差異；MRS敏感性較低，對設(shè)備要求較高，在肝臟的研究中易受呼吸、胃腸蠕動等因素的影響；ASL成像范圍小、圖像信噪比低，運(yùn)動偽影的影響也是其在肝臟研究中的一大限制因素；BOLD技術(shù)存在的主要問題也是易受運(yùn)動偽影的干擾；MRE數(shù)據(jù)處理復(fù)雜，不適用于肝臟鐵負(fù)荷過多的患者，并且與超聲彈性成像相比，其費(fèi)用昂貴；SWI采集時間較長，對局部磁場不均勻性特別敏感，容易產(chǎn)生空氣-組織偽影，而且容易夸大病灶。隨著磁共振技術(shù)的不斷進(jìn)步和新技術(shù)的出現(xiàn)，相信這些問題都有可能得到解決，并且其在肝臟疾病診斷中的價值也會越來越大。

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