3.0T MRI PDFF和IP-OP對脂肪肝定量評估的價值

楊逸銘， 劉玉品， 周懂晶， 陳志遠， 蕭煥明， 池曉玲

(廣州中醫藥大學第二臨床醫學院 廣東省中醫院影像科，廣東 廣州 510120)

脂肪肝是一種常見的臨床疾病，從病因上可分為非酒精性脂肪肝(non-alcoholic fatty iver disease，NAFLD)和酒精性肝病(alcohol related liver disease，AFLD)，其中前者已成為全世界慢性肝病最常見的病因[1-2]。單純脂肪肝如未得到有效控制可進展為肝纖維化和肝硬化，甚至發生肝細胞癌[3-4]。因此動態監控脂肪肝的發生發展過程具有重要的臨床意義。目前診斷肝臟脂肪含量的金標準是肝臟穿刺活檢，但是其為有創性檢查，并且具有依從性差、有抽樣誤差和觀察者間的不一致等局限性[5-6]。磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)由于其無創性、分辨率高和多序列等優勢，被認為是肝臟脂肪定量的最佳方法，如MRI同反相位(in-phase and opposed-phase，IP-OP)技術，已被廣泛用于肝臟脂肪變的定性分析[7]。MRI質子密度脂肪分數(proton density fat-fraction，PDFF)是一種檢測肝臟脂肪含量的MRI新技術，研究[8-9]顯示：MRI-PDFF對于肝臟脂肪定量分析具有較高的穩定性、可重復性和精確度。但上述肝臟脂肪定量分析的研究都是通過單一的方法進行的，結果缺乏對照分析。本研究采用MRI-PDFF和MRI-IP-OP 2種技術分別與肝臟穿刺活檢結果進行對比分析，探討MRI-PDFF和MRI-IP-OP定量檢測肝臟脂肪含量的應用價值，為脂肪肝無創性定量分析提供參考依據。

1 資料與方法

1.1 研究對象及納入和排除標準本次回顧性研究得到了本醫院倫理委員會的批準。收集從2015年12月—2018年8月于本院就診，經穿刺活檢證實，并臨床診斷為脂肪肝患者的病例資料。

納入標準：①MRI檢查序列包括MRI-PDFF和MRI-IP-OP序列。②MRI檢查與肝臟穿刺活檢時間間隔少于1個月。③臨床及實驗室檢查資料完整，臨床資料包括年齡、體質量、身高、吸煙史、飲酒史、既往病史和家族史等，實驗室檢查結果包括血清肝功能指標、膽汁酸、甘油三酯和總膽固醇等。排除標準:①酗酒史(飲酒折合乙醇量，男性>140 g/周，女性>70 g/周)。②患有肝臟腫瘤、自身免疫性肝病等其他彌漫性肝臟病變及原發性硬化性膽管炎等膽道疾病。③有 MRI 檢查禁忌證。最終共63例患者納入本研究，其中男性43例，女性20例，年齡16～72歲，平均年齡(40.62±11.24)歲。輕度脂肪肝34例，中重度脂肪肝29例。同時選擇血脂正常、臨床診斷非脂肪肝患者 (胃炎和功能性胃腸病等)20例作為對照組。

1.2 檢查方法Toshiba 公司 Vantage Titan 3.0T MRI表面8通道相控陣線圈，仰臥位頭腳方向掃描，掃描參數：梯度回波3D序列(FE3D)，水脂分離技術(WFS)，橫斷位(axial)，重復時間(TR)最少 5.1 min，回波時間(TE) 1.1 ms/2.8 ms，激勵次數(NAQ) 1，視野(FOV) 38 cm×40 cm，層數(slice) 28，層厚(thick) 8 mm，翻轉角(flip) 12°，掃描時間 15 s，相位編碼方向的并行采集因子(speeder PE)2。

1.3 圖像分析和后處理采用Toshiba Vitrea FX圖像后處理工作站進行圖像后處理。MRI-PDFF可在圖像上直接測量感興趣區(region of interest，ROI)，得出肝臟脂肪分數(hepatic fat fraction，HFF)。由于本研究中患者肝臟穿刺活檢位置位于右側腋前線至鎖骨中線7～9肋，為盡量與肝臟穿刺位置一致，本研究ROI選擇肝Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ段。ROI分別由2位有臨床診療經驗的放射科醫師，遠離肝臟邊緣、避開大血管、大膽管于肝Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ段各放置1個ROI(圖1)，ROI>2 cm2，每個ROI測量3次取平均值，HFF取所測ROI平均值。

MRI-IP-OP采用信號強度(signal intensity，SI)進行半定量分析。HFF=(SIin-SIout)/2SIin，SIin為同相位像肝臟信號強度，SIout為反相位圖像上肝臟信號強度。MRI-IP-OP圖像選取與MRI-PDFF同一層面上的同一位置，所有ROI大小盡量保持一致，每個ROI測量3次取平均值，HFF取所測ROI平均值。

2 結 果

2.1 各組患者的HFF各組患者MRI-PDFF和MRI-IP-OP的HFF見表1。中度脂肪肝患者MRI圖像見圖1。經Kolmogorov-Smirnov檢驗，MRI-PDFF總體HFF不符合正態分布(Z=0.203，P<0.01)，MRI-IP-OP總體HFF值不符合正態分布(Z=0.209，P<0.01)。采用Kruskal-Wallis

檢驗比較各組患者HFF，各組患者 MRI-PDFF和MRI-IP-OP 的HFF組間比較差異有統計學意義(H=52.84，P<0.01；H=45.50，P<0.01)。采用Mann-WhitneyU檢驗對各組患者HFF進行兩兩比較，并經Bonferroni校正，中重度脂肪肝組患者MRI-PDFF的HFF明顯高于對照組和輕度脂肪肝組(Z=-4.40，P<0.01；Z=-7.13，P<0.01)，輕度脂肪肝組患者MRI-PDFF的HFF高于對照組(Z=-3.44，P=0.002)。肪肝組患者MRI-IP-OP的HFF值高于對照組和輕度脂肪肝組(Z=-6.55，P<0.01；Z=-4.51，P<0.01)，輕度脂肪肝組患者MRI-IP-OP的HFF高于對照組(Z=-2.71，P=0.02)。

表1 各組患者MRI-PDFF和MRI-IP-OP的HFF

A：In-phase image of liver； B：Out-phase image of liver; C：Liver fat fraction image; D：HFF (28.48%).

2.2 MRI-PDFF對脂肪肝的診斷效能采用MRI-PDFF技術診斷不同程度脂肪肝的ROC曲線顯示：MRI-PDFF診斷輕度脂肪肝(對照組vs輕度脂肪肝+中重度脂肪肝)HFF閾值為5.1%，AUC為0.931(P<0.01)，靈敏度為90.0%，特異度為92.1%；MRI-PDFF診斷中重度脂肪肝(對照組+輕度脂肪肝組vs中重度脂肪肝組)HFF閾值為12.0%，AUC為0.928(P<0.01)，靈敏度為94.4%，特異度為75.9%。見圖2(插頁十)和表2。

2.3 MRI-IP-OP對脂肪肝的診斷效能采用MRI-IP-OP技術診斷不同程度脂肪肝的ROC曲線顯示：MRI-IP-OP診斷輕度脂肪肝(對照組vs輕度脂肪肝組+中重度脂肪肝組)HFF閾值為6.2%， AUC為0.874(P<0.01)，靈敏度為90.0%，特異度為84.1%；MRI-IP-OP診斷中重度脂肪肝(對照組+輕度脂肪肝組vs中重度脂肪肝組)HFF閾值為12.2%，AUC為0.913(P<0.01)，靈敏度為94.4%，特異度為75.9%。見圖2(插頁十)和表3。

表2 MRI-PDFF對脂肪肝的診斷效能

表3 MRI-IP-OP對脂肪肝的診斷效能

3 討 論

脂肪肝已成為嚴重危害人類健康的常見疾病，發病率逐年上升，早期診斷并進行臨床干預可逆轉脂肪肝，因此肝臟脂肪定量評估已成為近年研究的熱點[3, 10-12]。肝臟脂肪定量評估方法種類繁多，其中金標準是肝臟穿刺活檢，但由于其為有創性檢查，限制了臨床常規開展，目前超聲、計算機斷層掃描(computed tomography，CT)和MRI是臨床常用的肝臟脂肪分析方法[13-15]。超聲診斷脂肪肝主觀性大，對機器要求高，不適合肝臟脂肪定量評估；CT具有電離輻射，不適合兒童孕婦使用或常規隨訪[9, 14]。MRI肝臟脂肪定量評估序列包括磁共振波譜(magnetic resonance spectrum,MRS)、MRI-IP-OP和MRI-PDFF等。本研究主要探討MRI-IP-OP和MRI-PDFF技術定量評估脂肪肝的應用價值。

本研究使用MRI-PDFF和MRI-IP-OP 2種技術定量評估肝臟脂肪含量，并分別與肝臟穿刺活檢結果進行對照研究，結果顯示：隨著脂肪肝等級增加，MRI-PDFF和MRI-IP-OP的HFF升高，組間兩兩比較差異有統計學意義。本研究中ROC曲線顯示：MRI-PDFF診斷輕度脂肪肝和中重度脂肪肝的AUC值分別為0.931、0.928；MRI-IP-OP診斷輕度脂肪肝和中重度脂肪肝的AUC值分別為0.874、0.913；與MRI-IP-OP比較，MRI-PDFF對診斷輕度脂肪肝和中重度脂肪肝具有更高的診斷效能。

MRI-IP-OP是一種基于快速梯度回波的化學位移成像技術，水和脂肪質子在磁場中橫向磁矢量能隨著TE的改變成同方向(同相位)和反方向(反相位)，通過測量同相位和反相位圖像的信號強度的改變 ,可以推測該組織中脂肪含量[7.16]。本研究結果顯示：MRI-IP-OP對于檢測脂肪肝有一定意義，然而ROC曲線顯示MRI-IP-OP對于各級脂肪肝診斷效能均不及MRI-PDFF。由于MRI-IP-OP 是基于信號強度肝臟脂肪含量，脂肪肝患者肝內鐵沉積可影響圖像磁場均勻性，造成T2*效應，導致局部圖像信號丟失，此外T1偏倚、噪聲和渦流等因素均可能導致MRI圖像上信號強度發生改變，最終影響肝臟脂肪定量結果[7, 9, 16]。因此MRI-IP-OP并非肝臟脂肪定量評估的有效方法。

PDFF定義是組織內脂肪(甘油三酯)質子密度與水和甘油三酯總質子密度之比，是最近提出的基于化學位移的水和脂肪分離技術[9, 17-18]。NOUREDDIN等[19]和IDILMAN等[5]研究發現：MRI-PDFF和MRS均可定量評價肝臟脂肪含量。研究[5，19]表明：MRS技術要求較高，掃描時間長，一次掃描僅獲得肝臟局部數據；MRI-PDFF具有掃描時間短、成功率高及后處理簡單等優勢，可逐步替代步驟繁雜的MRS。本研究最重要的結果之一即驗證了MRI-PDFF技術在肝臟脂肪定量評估方面優于MRI-IP-OP技術。MRI-PDFF通過對同反相位圖像校正得出水相和脂肪相圖像，根據SIfat/(SIfat+SIwater)公式計算得到水脂分離圖像，一次屏氣掃描可同時產生同相位、反相位、水相、脂相和脂肪分數圖像，根據多回波信號變化曲線進行脂肪定量，可有效地縮短TE和TR，對T2*效應和噪聲等影響因素進行校正[9, 20-22]，可更準確地評價肝內脂肪含量。

在另一項研究[20]中，MRI-PDFF與肝臟穿刺活檢結果進行對比，使用ROC曲線診斷輕度脂肪肝：HFF閾值為6.1%，AUC為0.961，靈敏度為84%，特異度為100%；診斷中重度脂肪肝：HFF閾值為16.4%，AUC為0.947，靈敏度為77%，特異度為91%。本研究結果顯示：MRI-PDFF診斷輕度脂肪肝HFF閾值為5.1%，靈敏度為90.0%，特異度為92.1%；診斷中重度脂肪肝HFF閾值為12.0%，靈敏度為94.4%，特異度為75.9%。對于診斷各級脂肪肝，MRI-PDFF均具有較高的靈敏度和特異度。與肝臟穿刺活檢比較，MRI-PDFF主要有以下優勢[23]：首先能進行全肝臟的脂肪含量測定，解決了穿刺活檢具有抽樣誤差的缺點；其次，MRI-PDFF作為一種無創性肝臟脂肪定量技術，更適用于脂肪肝的動態監控，為脂肪肝治療策略和療效評價提供重要信息，是一種精確、可靠的肝臟脂肪含量MRI定量分析方法。

本研究尚存在一定的不足：納入病例數相對較少，重度脂肪肝病例較少，可能造成一定程度的結果偏倚，因此未對重度脂肪肝進行單獨分析，仍需要進一步擴大樣本量進行觀察?？傊?肝臟脂肪定量對脂肪肝的診治具有重要的臨床意義，MRI-PDFF作為一種無創、穩定、簡便和準確的MRI肝臟脂肪定量評估檢查技術，可為脂肪肝的早期診斷、治療策略選擇和預后評估提供重要的信息，具有較好的應用前景。