磁共振脂肪測(cè)量技術(shù)在肌肉病變中的應(yīng)用進(jìn)展

張旭霞，張皓，南江，駱伊麗，孫碧霞

肌肉脂肪變性是多種肌肉相關(guān)病變的主要病理特征，如杜氏型肌營(yíng)養(yǎng)不良癥(duchenne muscular dystrophy，DMD)、2型糖尿病胰島素抵抗、肌肉退行性病變等，且肌肉內(nèi)脂肪含量越高，患者的病情越嚴(yán)重[1-4]。因MRI具有良好的軟組織對(duì)比度、多參數(shù)及多方位成像的優(yōu)勢(shì)，不但能較準(zhǔn)確地顯示肌肉的形態(tài)和解剖結(jié)構(gòu)，還可以評(píng)估肌肉的脂肪化、水腫、肥大、萎縮等改變，并且能監(jiān)測(cè)肌肉受累的順序和程度，所以在肌肉疾病的診斷中發(fā)揮著重要作用。近年來(lái)，磁共振脂肪測(cè)量技術(shù)已廣泛應(yīng)用于臨床研究中[5-7]，在肌肉疾病中的應(yīng)用亦是目前的研究熱點(diǎn)。

1 磁共振脂肪測(cè)量技術(shù)

目前用于科研及臨床的磁共振肌肉脂肪測(cè)量技術(shù)主要包括視覺(jué)評(píng)估分級(jí)法、磁共振波譜(magnetic resonance spectroscopy，MRS)、Dixon技術(shù)及T2 mapping等。

1.1 視覺(jué)評(píng)估分級(jí)法

視覺(jué)評(píng)估分級(jí)法是根據(jù)T1WI或T2WI圖像上肌肉中高信號(hào)的程度及范圍進(jìn)行分級(jí)，來(lái)代表肌肉的脂肪浸潤(rùn)程度[8-10]，是一種半定量的脂肪測(cè)量方法。在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用廣泛的Goutallier分級(jí)就是使用此種方法來(lái)測(cè)量肩袖脂肪含量。改良版的Goutallier分級(jí)是根據(jù)T2WI圖像中異常高信號(hào)的范圍將肩袖脂肪浸潤(rùn)程度分為5級(jí)：0級(jí)：肩袖內(nèi)無(wú)脂肪信號(hào)；1級(jí)：肩袖內(nèi)有條狀的脂肪信號(hào)；2級(jí)：脂肪信號(hào)較1級(jí)范圍大，但肌肉信號(hào)多于脂肪信號(hào)；3級(jí)：肌肉信號(hào)與脂肪信號(hào)的范圍相等；4級(jí)：肌肉信號(hào)范圍少于脂肪信號(hào)[8]。

視覺(jué)評(píng)估分級(jí)法測(cè)量方法簡(jiǎn)單、快速，且可行性高，故廣泛應(yīng)用于椎旁肌、下肢肌肉及肩袖肌肉等脂肪含量的測(cè)量[8-10]。但研究表明[9，11]，這種依賴(lài)于視覺(jué)評(píng)估的方法對(duì)于肌肉的輕度脂肪變性不太敏感，且易受主觀因素影響。

1.2 磁共振波譜

MRS是目前應(yīng)用最普遍的磁共振脂肪測(cè)量技術(shù)。因不同物質(zhì)的進(jìn)動(dòng)頻率不同，通過(guò)測(cè)量它們進(jìn)動(dòng)的頻率值，就可以區(qū)分不同的化學(xué)物質(zhì)；再測(cè)量相應(yīng)頻率處的譜線下面積，就可以得到化學(xué)物質(zhì)的含量[13]。1H-MRS技術(shù)測(cè)量脂肪準(zhǔn)確度高、可重復(fù)性好，是肝臟脂肪含量測(cè)定的金標(biāo)準(zhǔn)[14]，在肌肉脂肪含量測(cè)量中也被廣泛應(yīng)用[15-17]。1H-MRS可以分別對(duì)肌肉細(xì)胞內(nèi)及細(xì)胞外脂肪進(jìn)行量化[14]，但MRS對(duì)掃描設(shè)備及條件要求較高，且成像時(shí)間較長(zhǎng)，圖像處理較繁瑣。

1.3 Dixon技術(shù)與IDEAL-CPMG技術(shù)

Dixon技術(shù)基于水和脂肪之間的化學(xué)位移不同的原理來(lái)獲得水脂分離圖像。因脂肪和水中質(zhì)子的共振頻率存在差異，通過(guò)改進(jìn)掃描時(shí)的回波時(shí)間(echo time，TE)，使脂肪和水中的質(zhì)子分別處于同相位和反相位狀態(tài)，按照公式FF=SI脂肪/(SI脂肪+SI水)可測(cè)得脂肪百分比，其中SI脂肪是脂肪圖像中的信號(hào)強(qiáng)度，SI水是水圖像的信號(hào)強(qiáng)度[18]。研究表明[15，19]，Dixon技術(shù)測(cè)得的脂肪分?jǐn)?shù)與MRS測(cè)得的脂肪含量具有一致性，且與1H-MRS相比，Dixon技術(shù)不但能定量測(cè)量脂肪含量，還可以覆蓋較大的空間面積，故該技術(shù)發(fā)展較快，目前廣泛應(yīng)用于肌肉組織的脂肪含量的測(cè)量中[18-20]。IDEALCPMG (iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least-squares)技術(shù)是基于Dixon技術(shù)發(fā)展而來(lái)的，在一次采集中可同時(shí)獲得水像、脂像及同相位與反相位圖像，使用非對(duì)稱(chēng)采集技術(shù)與迭代最小二乘水脂分離的算法，使得任意的水脂比例都可以進(jìn)行精確的水脂分離，進(jìn)而可對(duì)肌肉內(nèi)脂肪進(jìn)行量化[21]。

1.4 T2 mapping

RF脈沖中止后，原子核從高能級(jí)激發(fā)狀態(tài)釋放能量恢復(fù)到低能級(jí)平衡狀態(tài)的過(guò)程稱(chēng)為弛豫，該過(guò)程所需要的時(shí)間稱(chēng)為弛豫時(shí)間。橫向弛豫時(shí)間即T2弛豫時(shí)間，為橫向磁化矢量衰減至其37%的所需時(shí)間。T2 mapping技術(shù)是近年來(lái)出現(xiàn)的新興MRI定量技術(shù)，通過(guò)測(cè)量組織T2值來(lái)定量分析組織內(nèi)部成分變化[22]，該成像方法是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究關(guān)節(jié)軟骨成像最常用的技術(shù)[23-24]，在骨骼肌疾病中亦有應(yīng)用[25]。在不同狀態(tài)下肌肉的T2弛豫時(shí)間不同，肌肉組織處于脂肪浸潤(rùn)狀態(tài)時(shí)，可出現(xiàn)T2弛豫時(shí)間延長(zhǎng)[26]，通過(guò)對(duì)T2值進(jìn)行定量測(cè)量就可以獲得肌肉脂肪浸潤(rùn)程度[27]。T2 mapping成像回波次數(shù)越多，對(duì)組織T2值的測(cè)量會(huì)越準(zhǔn)確，但掃描時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)[28]。

2 磁共振脂肪測(cè)量技術(shù)在肌肉病變中的應(yīng)用

目前磁共振脂肪測(cè)量技術(shù)主要應(yīng)用于杜氏型肌營(yíng)養(yǎng)不良癥、2型糖尿病胰島素抵抗及肌肉退行性病變等。

2.1 磁共振脂肪測(cè)量技術(shù)在DMD中的應(yīng)用

DMD是一種X連鎖隱性遺傳的致命性疾病，由于抗肌萎縮蛋白的突變或缺失，導(dǎo)致肌膜不穩(wěn)定，在肌肉收縮的過(guò)程中肌膜破裂。早期的主要病理改變是肌肉變性、纖維化、壞死，肌膜破裂，進(jìn)一步發(fā)展則可出現(xiàn)不可逆的肌肉脂肪變性。多數(shù)患者通常于10～15歲喪失行走能力，在二十幾歲因進(jìn)行性肌無(wú)力和心肺功能障礙而死亡[29]。糖皮質(zhì)激素可降低肌細(xì)胞凋亡率，并可減緩肌纖維壞死過(guò)程，改善肌肉功能[19]。臨床功能評(píng)分系統(tǒng)常用來(lái)評(píng)估患兒的肌肉力量，但無(wú)法對(duì)單個(gè)肌肉的功能進(jìn)行評(píng)估，且此類(lèi)患兒往往難以配合該項(xiàng)檢查[19]。研究表明，肌肉脂肪浸潤(rùn)程度是影響DMD患兒預(yù)后的重要因素[12，30]，故測(cè)量DMD患者肌肉的脂肪含量來(lái)評(píng)估患者病情是非常有必要的。目前測(cè)定肌肉脂肪浸潤(rùn)程度的金標(biāo)準(zhǔn)是肌肉活檢，但因該方法是有創(chuàng)的，重復(fù)肌肉活檢來(lái)監(jiān)測(cè)疾病的進(jìn)展程度及治療效果是不切實(shí)際的。多種MRI脂肪測(cè)量技術(shù)已應(yīng)用于該疾病中，并為疾病的嚴(yán)重程度進(jìn)行較準(zhǔn)確的評(píng)估。Wren等[19]使用Dixon技術(shù)對(duì)9例DMD男性患兒的下肢肌肉中的脂肪含量進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)其進(jìn)行臨床功能等級(jí)評(píng)分，結(jié)果顯示，患兒肌肉的臨床功能等級(jí)與用Dixon技術(shù)測(cè)量得到的肌肉脂肪含量呈明顯的負(fù)相關(guān)，得出Dixon技術(shù)測(cè)得的肌肉脂肪含量可以準(zhǔn)確評(píng)估DMD患者嚴(yán)重程度的結(jié)論。同樣，郁偉斌等[12]使用T2 mapping及視覺(jué)評(píng)估分級(jí)法對(duì)DMD患兒骨盆及大腿部肌肉的脂肪含量進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)T2 mapping及視覺(jué)評(píng)估分級(jí)法測(cè)得的脂肪含量與臨床評(píng)估等級(jí)有著顯著的相關(guān)性。Forbes等[31]的研究表明，1H-MRS不僅可以測(cè)量下肢肌肉脂質(zhì)含量來(lái)對(duì)DMD患者疾病現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)估，還可監(jiān)測(cè)患者疾病的進(jìn)展并指導(dǎo)臨床在合適的年齡階段進(jìn)行干預(yù)。Arpan等[32]將15例接受糖皮質(zhì)激素治療的DMD患者納為研究對(duì)象，運(yùn)用T2 mapping及MRS測(cè)量下肢肌肉T2值和脂肪含量來(lái)評(píng)估糖皮質(zhì)激素治療效果，發(fā)現(xiàn)經(jīng)糖皮質(zhì)激素治療后，DMD患兒肌肉的T2減低、肌肉脂肪沉積減少。MRI脂肪測(cè)量技術(shù)不但能準(zhǔn)確地評(píng)估DMD患者病情的進(jìn)展程度，還可以評(píng)估治療效果進(jìn)而指導(dǎo)臨床及時(shí)進(jìn)行干預(yù)。

2.2 MRI肌肉脂肪測(cè)量技術(shù)在2型糖尿病胰島素抵抗中的應(yīng)用

目前在世界范圍內(nèi)，糖尿病的患病率、發(fā)病率急劇上升，是嚴(yán)重威脅人類(lèi)健康的世界性公共衛(wèi)生問(wèn)題[33]。胰島素抵抗是2型糖尿病的特征，骨骼肌既是胰島素作用的重要靶細(xì)胞，同時(shí)也是胰島素抵抗的重要部位。肌肉細(xì)胞內(nèi)脂肪(intramyocellular lipid，IMCL)的含量異常增高可導(dǎo)致胰島素作用的敏感性降低[34]，進(jìn)而導(dǎo)致胰島素抵抗，且IMCL含量與胰島素抵抗程度呈明顯正相關(guān)[2]。目前判斷胰島素抵抗的金標(biāo)準(zhǔn)是高胰島素-正葡萄糖鉗夾技術(shù)，由于該項(xiàng)檢查方式耗時(shí)較長(zhǎng)，操作過(guò)程繁瑣，對(duì)操作人員要求高，臨床開(kāi)展與推廣困難[35]。Jazet等[36]對(duì)10例2型糖尿病患者的研究表明，經(jīng)短期飲食限制和減重治療后胰島素抵抗得以改善，同時(shí)大腿肌肉活檢顯示肌肉內(nèi)脂肪含量也減少。因此，肌肉內(nèi)脂質(zhì)含量可以用作早期檢測(cè)胰島素抵抗及評(píng)估治療效果的體內(nèi)生物標(biāo)志物[13]。Laracastro等[37]將7例2型糖尿病患者及5例非糖尿病肥胖患者作為研究對(duì)象，經(jīng)短期低熱量飲食治療后發(fā)現(xiàn)受試者的胰島素敏感性增加，且用1H-MRS測(cè)量得到比目魚(yú)肌的IMCL減少，進(jìn)一步驗(yàn)證了胰島素抵抗與IMCL含量相關(guān)。Tamura等[38]將14例2型糖尿病患者分成兩組，分別采用單純飲食治療及飲食加運(yùn)動(dòng)治療，結(jié)果顯示經(jīng)飲食加運(yùn)動(dòng)治療后，用1H-MRS測(cè)得的脛骨前肌內(nèi)脂質(zhì)含量較前下降明顯，用高胰島素-正葡萄糖鉗夾技術(shù)檢測(cè)胰島素敏感性升高，胰島素抵抗得到改善。同樣有研究者[39]對(duì)24例2型糖尿病患者進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)在患者使用吡格列酮治療4個(gè)月后，高胰島素-正葡萄糖鉗夾技術(shù)測(cè)得胰島素抵抗得到改善，同時(shí)用1H-MRS測(cè)量得到的小腿比目魚(yú)肌的脂肪含量有所下降。由此看出，用1H-MRS測(cè)得的IMCL含量不僅可以評(píng)估2型糖尿病患者胰島素抵抗程度，還可通過(guò)IMCL含量的變化評(píng)估治療效果。

2.3 MRI脂肪測(cè)量技術(shù)在肌肉退行性病變中的應(yīng)用

腰部椎旁肌在維持腰椎功能中發(fā)揮著重要作用，椎旁肌退變時(shí)主要表現(xiàn)為肌肉萎縮和脂肪浸潤(rùn)[40]。隨著年齡增加，脂肪含量也會(huì)增加[41]，椎旁肌退變的同時(shí)，肌肉疲勞性增加，進(jìn)而更容易發(fā)生損傷，致使腰部不適癥狀加重。Kjaer等[42]用MRI視覺(jué)評(píng)估分級(jí)法對(duì)大樣本人群的多裂肌進(jìn)行脂肪定量，結(jié)果顯示腰椎多裂肌脂肪浸潤(rùn)程度與成人下腰痛強(qiáng)相關(guān)。Markus等[43]使用MRI視覺(jué)評(píng)估分級(jí)法對(duì)腰椎多裂肌中脂肪浸潤(rùn)程度進(jìn)行分級(jí)，發(fā)現(xiàn)腰椎多裂肌中脂肪浸潤(rùn)的嚴(yán)重程度與腰椎前屈功能受限有關(guān)。同樣有研究表明，MRI Dixon技術(shù)可以定量測(cè)量椎旁肌的脂肪信號(hào)分?jǐn)?shù)，所測(cè)得的椎旁肌的脂肪信號(hào)分?jǐn)?shù)與年齡呈正相關(guān)，Dixon技術(shù)可用來(lái)監(jiān)測(cè)脊旁肌隨年齡增長(zhǎng)發(fā)生的退行性變[44]。1H-MRS也可以測(cè)量腰背部椎旁肌群的脂肪含量[45]，有研究運(yùn)用1H-MRS測(cè)量多裂肌的脂肪含量，證實(shí)慢性下腰痛患者的多裂肌中脂肪含量顯著高于無(wú)癥狀志愿者[46]。MRI脂肪測(cè)量技術(shù)可用來(lái)檢測(cè)及評(píng)價(jià)椎旁肌的退行性改變，并指導(dǎo)臨床及時(shí)進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。

肩袖撕裂是引起慢性肩痛及肩關(guān)節(jié)功能障礙的常見(jiàn)原因，其患病率隨年齡的增加而上升[47]。肩袖撕裂后肌肉退變的主要病理變化是肌肉組織萎縮和脂肪浸潤(rùn)[48]，且脂肪浸潤(rùn)程度與治療效果、治療方式及患者預(yù)后密切相關(guān)[48-50]。因此，應(yīng)用影像學(xué)檢查技術(shù)對(duì)肩袖損傷后岡上肌退變進(jìn)行評(píng)估具有非常重要的臨床指導(dǎo)意義。Goutallier分級(jí)[51]是運(yùn)用影像學(xué)方法來(lái)測(cè)量肩袖肌肉脂肪浸潤(rùn)程度，這種基于視覺(jué)評(píng)估分級(jí)法的脂肪測(cè)量方法廣泛運(yùn)用于臨床及相關(guān)研究中。多個(gè)研究表明，MRI脂肪測(cè)量技術(shù)可評(píng)價(jià)肩袖肌肉的脂肪變性程度[8，20，26，52-54]，并發(fā)現(xiàn)肩袖肌肉脂肪含量與肩袖的撕裂程度及預(yù)后呈正相關(guān)[8，20，54]。Kim等[8]對(duì)105例行關(guān)節(jié)鏡下肩袖修復(fù)的患者進(jìn)行研究，患者在術(shù)前行肩關(guān)節(jié)MR檢查，運(yùn)用視覺(jué)評(píng)估分級(jí)法對(duì)肩袖肌肉進(jìn)行脂肪浸潤(rùn)程度進(jìn)行判斷，結(jié)果顯示，岡下肌脂肪浸潤(rùn)程度是預(yù)測(cè)肩袖可修復(fù)性的有效指標(biāo)。Nozaki等[20]對(duì)50例肩袖撕裂患者通過(guò)使用Dixon技術(shù)來(lái)量化術(shù)前和術(shù)后肩袖脂肪變性的程度，發(fā)現(xiàn)手術(shù)失敗修復(fù)組術(shù)前肩袖肌肉的脂肪含量明顯高于完全整修復(fù)組。總之，MRI脂肪測(cè)量技術(shù)不僅可以協(xié)助診斷肩袖撕裂、評(píng)估肩袖撕裂的程度，還可以指導(dǎo)臨床制訂治療方案及合理判斷預(yù)后。

3 總結(jié)與展望

評(píng)估肌肉脂肪化的磁共振脂肪測(cè)量技術(shù)主要包括視覺(jué)評(píng)估分級(jí)法、T2 mapping、Dixon技術(shù)及MRS等，MRI脂肪評(píng)估測(cè)量技術(shù)是一種無(wú)創(chuàng)性的檢查方法，但還存在幾點(diǎn)不足：(1)成像時(shí)間長(zhǎng)，后處理繁瑣；(2)目前尚無(wú)公認(rèn)的最優(yōu)化測(cè)量方式；(3) MRI脂肪評(píng)估測(cè)量技術(shù)還處于研究階段，還未被廣泛應(yīng)用到臨床工作中。盡管如此，不論作為科研項(xiàng)目還是臨床檢查項(xiàng)目，MRI脂肪測(cè)量技術(shù)在評(píng)估患者病情、指導(dǎo)臨床選擇治療方案、評(píng)估臨床治療效果方面都有著十分樂(lè)觀的應(yīng)用前景。

利益沖突：無(wú)。