MRI評估胃動力的研究進展

藺莉莉，王莉莉，郭順林*，雷軍強

隨著人們生活工作壓力增大，精神及社會等各方面因素影響，胃腸功能紊亂的發病率呈逐年上升趨勢，尤其在年輕人群較為顯著[1]。胃動力紊亂是導致功能性消化不良的主要原因，主要臨床表現有上腹部不適，惡心，早飽感等。目前，臨床診斷主要依據患者癥狀及羅馬Ⅲ診斷標準進行主觀評估診斷，缺乏理想的影像學檢查方法進行客觀定量評估，因此，對功能性消化不良的診斷及隨訪難度也較大。筆者主要對胃動力不同檢查技術進行比較及MRI評估胃動力方面價值進行闡述。

1 胃動力檢查技術

目前，診斷胃部疾病最重要的影像學檢查方法仍是氣鋇低張雙重對比造影，可清楚完整地顯示組織臟器輪廓，可清晰顯示胃黏膜連續性及黏膜皺襞的變化，還可動態觀察胃腸道蠕動及胃排空，但此檢查方法因受試者長時間處于射線暴露的環境中，輻射效應大，不適于兒童及孕婦等身體較弱患者的檢查，且不能對黏膜早期輕微病變及微小病灶做出準確診斷，也不能很好顯示鄰近組織器官的變化。在日本，此方法主要用于對胃癌患者篩查[2]。膠囊內鏡具有安全、無痛苦，且可動態、清晰顯示胃腸腔內病變等優勢。通過固定時間測量胃腸道壓力，根據壓力變化計算胃排空指數，然而其檢查費用昂貴，且不適于消化道梗阻的患者[3]。胃電圖的出現與上述檢查方法相比，最大優勢是無輻射效應，可用于胃動力紊亂或懷疑胃動力紊亂患者的檢查，然而在評價胃節律的異常與胃運動障礙關系時，胃電圖記錄的結果及分析的結果準確性可能會出現誤差[4]。胃核素掃描[5]可定量評估胃排空，具有無創，可靠及重復性強等優勢，但對胃排空進行評估時因受胃的形態、位置、試驗餐種類和胃內食物分布影響較大，因此在定量計算胃排空、胃收縮波及胃動力變化時易出現偏差[6]。胃壓計主要用于評估胃近端張力及順應性變化，具有侵襲性，檢查時因胃內有殘存食物會對測量結果造成一定影響，同時胃內壓袋充氣擴張本身也對胃動力產生一定影響[7]。腔內恒壓計用于定量分析胃竇收縮波，但不能測量胃壁收縮幅度，不能分析胃內壓力和收縮波關系，且具有侵襲性[8]。超聲是一種非侵襲性檢查方法，具有無輻射效應和重復檢查等優勢，現廣泛用于疾病的常規檢查，采用超聲測量餐后胃的形態和體積變化，再利用公式計算胃的半排空率、完全排空率和排空速度，從而評估胃動力變化[9]，實時超聲技術在矢狀位可直接觀察胃竇收縮及胃蠕動變化情況[10]，但因超聲診斷對操作者要求高，且超聲不適于肥胖者和胃內氣體較多的患者，當胃內有氣體時可能會產生“彗星尾征”或“混響效應”等偽影，影響圖像質量，對評價病變造成一定影響[11]。綜上所述，上述各種檢查方法均不能作為理想的胃動力檢查方法。

長期以來，因MR掃描時間長、空間分辨率低、人工及運動偽影影響、圖像質量差等種種不足，并且胃屬于不定型器官，處于不停蠕動狀態及呼吸運動等對圖像質量產生較大影響。所以，MRI在胃部的應用受到極大限制和挑戰。近年來，隨著快速屏氣序列的開發、呼吸門控技術、軀體相控線圈及胃腸道對比劑的研發及應用，使得圖像質量大為提高。另外，因MRI具有無創傷、無電離輻射，多平面成像，具有較高空間分辨率和獨特軟組織對比效果等，也可以動態觀察胃蠕動狀態并定量評估胃動力變化[12]，使得MRI在胃腸道的應用價值日趨顯著。尤其是磁共振電影成像(Cine MRI)技術的開發，它可快速重復采集圖像，消除蠕動及呼吸產生的偽影，目前該技術已應用于心臟功能評估[13]。

2 MRI對胃部評估的研究

MRI評估胃動力不但可以發現胃解剖結構的異常，還可以觀察胃功能紊亂的表現異常。胃功能紊亂通常包括胃排空異常、胃容受性舒張異常及胃運動異常。通過檢測胃排空時間、胃容積、胃順應性等指標，直接或間接反映胃動力的變化，可利用MRI新技術及新序列對這些指標做出定量評估，得出準確的胃動力檢測結果。

2.1 胃腸道掃描技術

磁共振水成像主要采用快速自旋回波序列或單次激發快速自旋回波序列，快速自旋回波序列(fast advanced spin echo，FASE)序列可以很好地顯示人體內水成份，成像速度快且無運動偽影干擾，但在磁共振水成像檢查時需要受試者大量飲水，檢查過程中受試者常有尿意，有時難以配合完成檢查。為了避免運動偽影對圖像質量的影響，縮短成像時間可以減少偽影。胃腸道檢查大多采用單次屏氣快速掃描序列，即在一次屏氣期間完成數據采集與成像，獲得胃腸道清晰的圖像，同時也無運動偽影干擾。擾相位梯度回波脈沖序列(fast low angled shot，FLASH)是梯度回波序列，采用小角度多層激發技術，在掃描時間內多層面成像數據可同時采集完，當掃描區內存在破壞磁場的均勻性物質時，會造成局部磁場不均勻，此時去相位效應不能采用像自旋回波序列的180o脈沖消除，需要通過施加脂肪飽和及抑制化學位移來提高T1WI對比度。半傅里葉采集單次激發快速自旋回波序列(half-fourier acquisition singleshot turbo echo, HASTE)是在一次激發脈沖后使用128個180o聚焦脈沖采集128個回波信號，在掃描時間內，各層圖像數據依次完成采集，這樣不易產生運動偽影，因此HASTE適用于有生理運動區的T2WI。

平衡穩態自由進動序列(true fast imaging with steady state precession imaging，True-FISP)在胃腔和胃壁之間具有很高的對比性，使用呼吸門控技術可極大縮短成像時間。True-FISP序列可用于測量胃蠕動波傳播速度，根據胃蠕動波速度及幅度計算胃運動指數。Teramoto等[14]應用MRI快速成像技術對健康志愿者攝入200 ml液體試驗餐后，每間隔30 min掃描一次，評估胃動力變化情況。

2.2 體位對胃排空的影響

胃排空受多種因素影響，不同的體位對胃排空、胃內食物分布及餐后不適均會造成一定影響。Valeur等[15]采用超聲對健康青年志愿者檢查發現，右側臥位較左側臥位顯著增加餐后不適感(包括上腹部疼痛、惡心和早飽感)，加快胃排空速度且增加胃竇區面積，這可能與胃的形態及位置相關，左側臥位胃竇及幽門部朝向右上，不利于胃內食物排出。Treier等[16]發現體位與餐后胃內氣體容積有關，與胃舒張及初始胃容積無關，可能因為右側臥位和坐位時胃內食物的排空減慢。Indireshkumar等[17]發現右側臥位未能加快胃排空，胃排空的主要驅動力來自胃竇壓力，而不是胃蠕動運動。Marciani等[18]研究顯示仰臥位時試驗餐不能充分填充胃竇部，不能獲得胃竇部完整圖像數據，因此不能準確評估胃排空。目前大多數研究采用右側臥位，使體位等因素對實驗結果的影響降低到最小。

2.3 胃竇收縮運動的定量評估

胃竇收縮運動主要作用是對固體食物研磨及混勻胃內食物，它是由胃底收縮波產生壓力梯度直至幽門部，幽門開放時胃內食物便可排出。對胃排空延遲或消化功能不良的患者來說，評估胃竇收縮運動非常重要。Kwiatek等[19]定量評估胃竇收縮波的形態及傳播，發現胃竇收縮波與液體試驗餐的排出無關，但是目前胃竇收縮運動對液體食物的調節存在爭議。Marciani等[18]研究發現，不同試驗餐類型的胃竇部收縮運動(即收縮頻率和傳播速度)沒有顯著區別。Ajaj等[20]采用True-FISP序列分別對健康志愿者、胃輕癱及功能性幽門痙攣患者定量評估胃運動指數和蠕動波速度，研究發現，給予胃輕癱患者促胃腸道動力藥物后近端胃收縮平均振幅有明顯增加。該作者另一項研究是對健康志愿者使用不同胃腸調節藥物觀察胃運動指數的變化，給予甲氧氯普胺后發現胃運動指數增加，給予東莨菪堿后發現胃運動指數降低。綜上可知，MRI可準確地定量評估胃腸運動變化[21]。

2.4 試驗餐對胃容積的影響

HASTE序列可以獲取整個腹部容積圖像，經對圖像數據處理可獲得臟器容積。近幾年文獻更多關注胃內食物分布、脂肪乳劑、碳酸飲料的排空以及三者與胃腸道癥狀的關系。Steingoetter等[22]使用四種不同大小、不同類型的脂肪乳劑作為試驗餐定量分析發現，飽和脂肪酸較不飽和脂肪酸的排空時間長；體積小的脂肪乳劑較體積大的排空速度慢，且飽脹出現早、饑餓感出現晚；液態脂肪乳劑較固態脂肪乳劑排空慢，且饑餓感出現早，飽脹出現晚。Keogh等[23]采用菜籽油作為試驗餐得出與Steingoetter等[22]一致的結果。Marciani等[24]研究表明高脂試驗餐的胃半排空率顯著高于高碳水化合物，這可能與高脂食物提供的能量成份和能量密度所占比例有關。 Murray等[25]研究發現碳酸飲料為試驗餐時，口服后胃內產生大量氣泡，使得胃容積增大，而食欲減低。根據胃容積減少的百分比可推算胃排空率，因食物對胃壁刺激，胃內不斷產生分泌物，可能會對胃容積、胃排空時間及胃排空率的評估造成影響[26]，但可通過一些方法計算出胃分泌物的量[22]，降低對胃容積的影響。

3 Cine-MRI評估胃動力診斷指標

3.1 胃收縮頻率

通過磁共振電影成像(cine-MRI)評價胃動力，蠕動波沿著幽門方向移動，在胃竇部清晰可見。正常情況下胃蠕動波每20 s出現一次，也就是約1 min可出現3次，1 min后蠕動波可到達幽門。

3.2 胃收縮幅度

根據胃腔收縮及舒張直徑可計算蠕動波的收縮幅度。將蠕動波凹陷時管腔記作D1，蠕動波兩側非凹陷處管腔分別記作D2、D3，以兩側非凹陷時管腔直徑的平均值記作D4，D4作為凹陷處胃腔的初始直徑。根據公式D4=(D2+D3)/2，胃收縮幅度=(D4-D1)/D4×100%可得出胃收縮幅度[19]。

3.3 胃動力指數

通過測量胃蠕動波頻率、幅度、蠕動波移動距離，先根據蠕動波在一定時間內(t)向幽門方向移動的距離(X)計算出移動速度(V)，蠕動波的幅度以蠕動波的深度(d)表示。根據公式V (mm/s)=ΔX/t, 胃動力指數(mm2/s)=ΔV/d[20]。

4 總結與展望

目前，臨床對胃腸動力紊亂的客觀評估指標尚缺乏，從而對胃動力性疾病的準確診斷及早期治療可能會有一定影響。MRI作為胃部檢查的一種新技術，不僅可以直接觀察胃壁和掃描野內所有組織臟器的異常，還可以沿胃長軸斜冠位直觀地觀察胃底、胃賁門、幽門、胃大小彎的異常。胃動力檢查采用同一位置的多次動態掃描，可清晰顯示胃解剖結構及蠕動情況，也可通過使用cine-MRI[27]及True-FISP序列觀察胃腸蠕動改變，進而計算胃動力相關指標。隨著MRI的快速發展和成像技術的不斷提高，在胃動力方面的研究及應用具有其他檢查技術不具備的很多優勢，比如無創傷，無輻射，多層面成像，空間分辨率高，患者接受度高等優勢，其中多層面成像作為磁共振胃腸道成像的重要優勢，有利于顯示胃壁下層及鄰近組織器官的異常。MRI可對胃功能紊亂疾病的發生提供潛在的病理生理變化，可對癥狀的發生機制作以闡明，可對新藥物的作用模式及治療療效進行評估。MRI已顯示出，在將來可能與以X線原理為基本的檢查技術并存或在某些疾病診斷方式上有逐步取代的趨勢。MRI在小腸已經進行了一系列的研究及評估性工作。目前，MRI評估胃動力變化大多仍處于科學研究中，并未能廣泛應用于臨床。

[References]

[1] Kumagai H, Yokoyama K, Imagawa T, et al. Functional dyspepsia and irritable bowel syndrome in teenagers: internet survey. Pediatr Int, 2016, 58(8): 714-720.

[2] Takeuchi C, Yamamichi N, Shimamoto T, et al. Gastric polyps diagnosed by double-contrast upper gastrointestinal barium X-ray radiography mostly arise from the Helicobacter pylori-negative stomach with low risk of gastric cancer in Japan. Gastric cancer,2017, 20(2): 314-321.

[3] Kelle J, Fibbe C, Rosien U, et al. Recent advances in capsule endoscopy: development of maneuverable capsules. Expert Rev Gastroenterol Hepatol, 2012, 6(5): 561-566.

[4] Yin J, Chen JD. Electrogastrography: methodology, validation and applications. J Neurogastroenterol Motil, 2013, 19(1): 5-17.

[5] Lan Y, Peng QQ, Ma SY, et al. Significance of scintigraphy in subgroups of functional dyspepsia. Chin J Med Imaging, 1998, 14(3):203-205.藍宇, 彭瓊瓊, 馬淑英, 等. 核素顯像胃排空檢查在診斷功能性消化不良中的意義. 中國醫學影像技術, 1998, 14(3): 203-205.

[6] Khayyam U, Sachdeva P, Gomez J, et al. Assessment of symptoms during gastric emptying scintigraphy to correlate symptoms to delayed gastric emptying. Neurogastroenterol Motil, 2010, 22(5):539-545.

[7] de Zwart MI, Haans JJ, Verbeek P, et al. Gastric accommodation and motility are influenced by the barostat device: assessment with magnetic resonance imaging. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol, 2007, 292(1): G208-G214.

[8] Hausken T, Mundt M, Samsom M. Low antroduodenal pressure gradients are responsible for gastric emptying of a low-caloric liquid meal in humans. Neurogastroenterol Motil, 2002, 14(1): 97-105.

[9] Hata T, Kato M, Kudo T, et al. Comparison of gastric relaxation and sensory functions between functional dyspepsia and healthy subjects using novel drinking-ultrasonography test. Digestion, 2013, 87(1):34-39.

[10] Tsukamoto A, OhnoK, Tsukagoshi T, et al. Real-time ultrasonographic evaluation of canine gastric motility in the postprandial state. J Vet Med Sci, 2011, 73(9): 1133-1138.

[11] Muradali D, Goldberg DR. US of gastrointestinal tract disease.Radiographics, 2015, 35(1): 50-68.

[12] Curcic J, Fox M, Kaufman E, et al. Gastroesophageal Junction:structure and function as assessed by using MR imaging. Radiology,2010, 257(1): 115-124.

[13] Wu Y, Wu EX. MR study of postnatal development of myocardial structure and left ventricular function. J Magn Reson Imaging, 2009,30(1): 47-53.

[14] Teramoto H, Shimizu T, Yogo H, et al. Assessment of gastric emptying and duodenal motility upon ingestion of a liquid meal using rapid magnetic resonance imaging. Exp Physiol, 2012, 97(4):516-524.

[15] Valeur J, Berstad A, Hausken T. The effect of body position on postprandial perceptions, gastric emptying, and intragastric meal distribution: an ultrasonographic study in reclining healthy subjects.Scand J Gastroenterol, 2015, 50(2): 170-173.

[16] Treier R, Steingoetter A, Weishaupt D, et al. Gastric motor function and emptying in the right decubitus and seated body position as assessed by magnetic resonance imaging. J Magn Reson Imaging,2006, 23(3): 331-338.

[17] Indireshkumar K, Brasseur JG, Faas H, et al. Relative contributions of "pressure pump" and "peristaltic pump" to gastric emptying. Am J Physiolo Gastrointest Liver Physiol, 2000, 278(4): G604-G616.

[18] Marciani L, Young P, Wright J, et al. Antral motility measurements by magnetic resonance imaging. Neurogastroenterol Motil, 2001,13(5): 511-518.

[19] Kwiatek MA, Steingoetter A, Pal A, et al. Quantification of distal antral contractile motility in healthy human stomach with magnetic resonance imaging. J Magn Reson Imaging, 2006, 24(5): 1101-1109.

[20] Ajaj W, Goehde SC, Papanikolaou N, et al. Real time high resolution magnetic resonance imaging for the assessment of gastric motility disorders. Gut, 2004, 53(9): 1256-1261.

[21] Ajaj W, Lauenstein T, Papanikolaou N, et al. Real-time highresolution MRI for the assessment of gastric motility: pre-and postpharmacological stimuli. J Magn Reson Imaging, 2004, 19(4):453-458.

[22] Steingoetter A, Radovic T, Buetikofer S, et al. Imaging gastric structuring of lipid emulsions and its effect on gastrointestinal function: a randomized trial in healthy subjects. Am J Clin Nutr,2015, 101(4): 714-724.

[23] Keogh JB, Wooster TJ, Golding M, et al. Slowly and rapidly digested fat emulsions are equally satiating but their triglycerides are differentially absorbed and metabolized in humans. J Nutr, 2011,141(5): 809-815.

[24] Marciani L, Cox EF, Pritchard SE. et al. Additive effects of gastric volumes and macronutrient composition on the sensation of postprandial fullness in humans. Eur J Clin Nutr, 2015, 69(3): 380-384.

[25] Murray K, Placidi E, Schuring EA, et al. Aerated drinks increase gastric volume and reduce appetite as assessed by MRI: a randomized, balanced, crossover trial. Am J Clin Nutr, 2015, 101(2):270-278.

[26] Hoad CL, Parker H, Hudders N, et al. Measurement of gastric meal and secretion volumes using magnetic resonance imaging. Phys Med Biol, 2015, 60(3): 1367-1383.

[27] Cui LL, Liu Y, Niu M, et al. Cine MRI evaluation of fasting and postprandial gastric motility. Chin J Med Imaging, 2012, 28(6) :1144-1147.崔玲玲, 劉屹, 牛猛, 等. 磁共振電影成像方法評價空腹及餐后胃動力. 中國醫學影像技術, 2012, 28(6): 1144-1147.