采用磁共振2D-MRCP電影成像無創評估胰腺外分泌功能的可行性研究

吳巧玲，王沄，孫照勇，胡格麗，王一鳴，金征宇，薛華丹*

0 前言

胰腺外分泌功能檢查對于評估胰腺生理功能，診斷胰腺外分泌功能不全相關疾病以及指導治療具有重要意義[1-3]。胰腺外分泌功能的檢查方法可分為直接方法和間接方法[4]。直接檢測法可通過十二指腸插管，內鏡下觀察促胰液素、促胰液素-盲腸素等刺激后胰液流量的變化，然而，由于內鏡檢查需要麻醉和鎮靜，并且插管涉及患者耐受問題，所以直接檢測法在臨床應用中受限[5-7]。間接檢測方法包括常規血清學檢測、糞便脂肪檢測、糞便酶檢測、呼氣試驗和特定物質的尿液分析[8-10]。雖然間接檢查是無創的，但其結果容易受到中間代謝過程的影響。實際上，間接檢查僅在胰腺外分泌功能嚴重受損時才有效[11-12]。

近年來，隨著磁共振胰膽管成像（magnetic resonance cholangiopancreatography, MRCP）的發展，ITO 等[13]發現，在生理條件下，使用空間選擇性反轉恢復（inversion pulse, IR）脈沖，可以通過連續的MRCP序列無創地觀察胰液的生理流動。既往也有研究靜脈注射胰泌素后采用MRI 方法檢測胰液分泌長度和頻率的變化，從而可間接反映胰腺外分泌功能[14-15]，然而由于胰泌素的購買限制，該檢查方法未得到廣泛應用。因此，尋找類似于胰泌素的刺激物，并探索刺激物對胰腺外分泌功能的影響規律對MRCP動態觀察胰腺外分泌功能障礙的廣泛應用具有很大臨床價值。眾所周知，食物的攝入可刺激胰液的分泌，但是食物對胰液分泌的刺激規律可能與胰泌素存在不同。因此，本研究招募了健康志愿者，采用2D-MRCP 電影序列檢測志愿者口服攝入油煎雞蛋前后的生理狀態下胰液分泌的變化。本研究的目的一方面是探究2D-MRCP 電影序列動態觀察胰液分泌情況的可行性，另一方面是探索脂餐后胰腺分泌功能的變化情況，以及脂餐后胰液分泌與年齡的關系。

1 材料和方法

1.1 研究對象

本前瞻性研究遵守《赫爾辛基宣言》，得到中國醫學科學院北京協和醫院倫理委員會批準，所有受試志愿者均知情同意，倫理批準文號為：K23C0133。納入標準：（1）年齡在18 歲及以上的健康受試者；（2）無胰膽管疾病或糖尿病病史；（3）正常飲食，近期無藥物使用史；（4）不存在MRI 檢查禁忌證，如起搏器，金屬植入物。排除標準：（1）受試者屏氣不佳，導致圖像質量很差；（2）經掃描發現存在胰膽管占位性病變，影響胰液膽汁排泄者。根據年齡將受試志愿者分為三組：第一組年齡≤30 歲，第二組年齡＞30 歲并≤60歲，第三組年齡＞60歲。

1.2 圖像采集

所有健康志愿者都在飛利浦3.0 T MRI 掃描儀（Ingenia CX, Philips Healthcare, Best,Netherlands）上采用腹部16 通道相控陣列線圈掃描，掃描序列為2D-MRCP動態電影序列。檢查前均空腹4～6 h且進行屏氣訓練。

首先，采集一個常規的2D-MRCP冠狀位圖像作為電影序列的參考圖像。該序列的掃描層面平行胰管設置，目的是找到顯示胰管膽管最佳的冠狀層面。其次，在參考圖像的基礎上設置2D-MRCP 電影序列。在垂直于主胰管的胰腺頭部設置空間選擇性反轉脈沖，該脈沖可以抑制背景靜態胰液信號，使圖像上僅顯示流動胰液信號。在電影序列采集的過程中，每次屏氣間隔15 s（其中包括4 s 的屏氣采集時間和11 s 的呼吸休息時間），重復屏氣采集20 次，總共耗時5 min，作為該志愿者的胰腺外分泌基礎狀態。隨后，給志愿者口服脂肪餐（9克油煎3個雞蛋），立即在餐前掃描序列的基礎上進行重復掃描。在餐后，連續屏氣掃描60 次，總共耗時15 min，獲得60 張動態圖像。該序列用于觀察脂餐后胰液分泌的動態變化，并與基礎分泌狀態比較。電影序列掃描參數：TR 6807.0 ms，TE 760.0 ms，FOV 250 mm×269 mm，翻轉角90°，體素0.80 mm×1.01 mm×40.00 mm，重建像素0.51 mm×0.51 mm×0.51 mm，層厚40 mm，空間反轉脈沖層厚20 mm，脈沖重復時間2300.0 ms，脈沖反轉時間202.4 ms，激勵次數1，回波鏈長度178，屏氣掃描時間4 ms，餐前屏氣次數20 次，餐后屏氣次數60 次，脂肪抑制采用頻率衰減反轉恢復序列（spectral attenuated inversion recovery, SPAIR）。

1.3 數據測量

本研究由兩名放射科腹部診斷醫師（均為具有五年診斷經驗的主治醫師）對每個電影序列圖像中主胰管的目標圖像區域進行胰液分泌頻率和胰液流入長度的測量（圖1）。每位志愿者脂餐前后的胰液分泌頻率和長度為兩位醫師測量結果平均值。根據既往研究測量經驗[16]將胰液分泌的頻率定義為在電影動態MRCP 掃描期間胰液流入目標成像區域的次數。平均測量的分泌頻率定義為所有志愿者的胰液分泌頻率之和除以該組中的志愿者總數。胰液分泌的平均測量長度也以相同的方式定義。比較脂餐前后胰液頻率和長度的變化，并繪制點圖觀察脂餐后胰液分泌頻率和長度的變化趨勢。測量脂餐前后胰管管徑大小，探究胰腺分泌的長度與胰管管徑的關系。

圖1 女，60歲，健康志愿者，采用二維磁共振胰膽管成像（2D-MRCP）電影序列掃描的脂餐前后胰液分泌圖像。測量胰頭部兩個平行線之間胰液分泌的距離作為該志愿者本次屏氣胰液分泌的長度，且記錄頻率一次。1A：脂餐前施加空間反轉脈沖區域可見少量或無胰液分泌（平行藍線之間寬度為20 mm的區域）；1B：脂餐后施加空間反轉脈沖區域可見明顯胰液分泌（平行藍線之間寬度為20 mm的區域）。Fig.1 Female, 60-year-old, healthy volunteers, images of underwent dynamic two-dimensional magnetic resonance cholangiopancreatography(2D-MRCP) with 20 mm width spatially selective IR pulse before and after fatty meal.Measure the distance between the two parallel lines at the head of the pancreas and measure the length of the volunteer's breath holding pancreatic juice secretion, and record the frequency once.1A: No noticeable pancreatic juice secretion before a fatty meal (the area of 20 mm width between the parallel blue lines).1B: The length of pancreatic juice secretion after a fatty meal (the area of 20 mm width between the parallel blue lines).

1.4 統計學方法

采用SPSS 21.0統計學軟件進行統計學處理。對于頻率（計數資料）使用百分數進行差異比較。對于胰液長度（計量資料），首先使用Kolmogorov-Smirnov檢驗方法做正態性檢驗。如果符合正態分布，則用（±s）表示，并采用配對t檢驗法比較脂餐前后胰液分泌長度的差異和脂餐前后胰管管徑的差異；如果不符合正態分布，則使用M（Q1，Q3）表示，采用秩和檢驗比較脂餐前后胰液分泌長度的差異和脂餐前后胰管管徑的差異。采用Kruskal-Wallis法比較脂餐后胰液分泌平均頻率和平均長度與年齡之間的關系。P＜0.05表示差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 一般資料

2021 年1 月至2021 年10 月 期間，我們采集了36 名健康志愿者的數據，其中男13 人，女23 人，年齡22～68（45.68±10.68）歲。按年齡分組情況：第一組5人，其中男1人，女4人；第二組20人，其中男8人，女12人；第三組11人，其中男4人，女7人。為保證病例檢查時間的統一性，避免胰液分泌是否受晝夜的影響，本研究所有志愿者均在本單位科研機18∶00～21∶00時掃描。

2.2 測量結果

所有志愿者的圖像上均可以清晰觀察到施加了選擇性反轉恢復脈沖的目標區域，背景信號被抑制，而實時分泌的動態胰液呈高信號。脂餐前，在目標區域可以觀察到少量或者無流動胰液信號，而脂餐后目標區域可以明顯觀察到胰液高信號，如圖1 所示。脂餐前后胰液分泌的平均頻率和長度測量結果見表1。測量結果表明口服脂餐（油煎雞蛋）可以刺激胰液分泌，脂餐后的胰液分泌頻率和長度較脂餐前明顯增加。志愿者脂餐前后胰管管徑范圍均為1～3 mm，脂餐前胰管平均管徑為（2.01±1.55）mm，脂餐后胰管平均管徑為（2.13±0.92）mm，差異具有統計學意義（t=0.582，P＜0.001）。此外，通過散點圖我們可觀察到在8 min 15 s 至9 min 15 s 之間胰液分泌長度為（16.79±1.31）mm，該時間段內的分泌長度高于平均值（15.34±4.61）mm，而胰液分泌的峰值長度出現在第13 min，如圖2、圖3所示。

表1 脂餐前后的胰腺分泌平均頻率和長度對比結果Tab.1 Changes in average frequency and length of pancreatic secretion before and after fat meal

圖2 36 名健康志愿者平均脂餐后的胰液分泌頻率折線圖。隨著時間動態觀察胰液分泌頻率未見明顯集中規律。Fig.2 Curve of pancreatic juice secretion frequency of 36 healthy volunteers after a fatty meal over time.No concentration trend over time is found.

圖3 36 名健康志愿者平均脂餐后的胰液分泌長度折線圖。隨著時間動態觀察胰液分泌長度變化，發現在餐后8 min 15 s 至9 min 15 s 區間胰液分泌長度均持續高于平均分泌長度，在餐后13 min 胰液平均分泌長度達到峰值。Fig.3 Curve of pancreatic juice length rate of 36 healthy volunteers after a fatty meal over time.The lengths of pancreatic juice secretion are higher than the average value between 8 min 15 s and 9 min 15 s, the peak time is 13 min.

2.3 分組統計分析結果

組間兩兩比較發現第一組與第二、三組之間胰液分泌長度和頻率比較差異均具有統計學意義（P＜0.001），第二組和第三組之間胰液分泌長度和頻率比較差異不具有統計學意義（P=0.477、0.316），具體結果見表2。

表2 不同年齡組志愿者脂餐后的胰液分泌長度和頻率對比結果Tab.2 Comparison of pancreatic juice secretion length and frequency after fat meal in volunteers of different age groups

3 討論

本研究采用2D-MRCP 動態電影序列定量觀測胰液分泌情況，通過測量口服脂餐前后胰液分泌頻率和長度的變化，實現生理狀態下對胰腺外分泌功能的無創評估。與先前的研究使用MRCP序列檢測靜脈注射胰泌素后胰腺外分泌功能的方法比較[17-19]，本研究創新性地提出采用口服油煎雞蛋作為胰液分泌刺激物，選擇了更接近生理狀態的口服脂餐，能夠真實反映胰腺在生理狀態下的分泌功能。這一方法對于慢性胰腺炎患者的長期隨訪和胰十二指腸手術患者術后胰腺分泌功能改善的評估具有重要的臨床價值。此外，對于在胰島素購買和使用受限的國家和地區，本研究提供了一種無創可視化檢測方法。

3.1 膳食種類對胰腺液分泌情況的影響

先前的研究已經表明，膳食刺激能夠迅速改變胰液分泌功能，并且胰液分泌量在膳食刺激后的時間窗口中呈現出不同的變化趨勢[20-22]。本研究選擇油煎雞蛋作為刺激物，與先前研究中使用的液體飲料等不同。通過散點圖發現脂餐后胰液分泌頻率和長度的變化趨勢特征不明顯。然而，胰液分泌量達到峰值的時間為第13 min，這種時間差異主要是由于所選膳食類型不同，胰液分泌時間受食物在胃內消化排空進入十二指腸的速率影響。與液體相比，固體食物在胃內停留的時間更長，因此胰液分泌量到達峰值的時間比液體更晚[23-25]。

為了更準確地反映固態餐后胰液分泌的整體變化趨勢，本研究將脂餐后動態屏氣次數從餐前的20 次延長到餐后的60 次，并將采集時間從餐前的5 min 延長至餐后的15 min。我們選擇油煎雞蛋作為刺激物的原因是固態食物在胃內停留的時間更長，因此能更穩定地觀察胰液分泌量的變化趨勢。這進一步突顯了口服脂肪餐作為胰液分泌刺激物的可行性和適用性，并對了解固態餐后胰液分泌的整體變化趨勢具有重要意義。

3.2 年齡組別和胰腺液的關系

根據先前的研究，胰液外分泌功能隨著年齡增長而明顯下降[26]。本研究通過對志愿者按年齡分組進行研究，發現30 歲以下志愿者在口服脂餐后具有較高的胰液外分泌水平，而30 歲至60 歲年齡組和60 歲以上年齡組之間的差異不明顯。這種差異的主要原因是胰液外分泌水平受多種因素影響，包括胰管形態、飲食習慣、胃腸道健康狀況、胃腸道蠕動力以及各種消化酶和激素分泌的差異[27]。然而，由于所收集的各組志愿者人數和性別不均衡，對各個年齡段的比較結果僅可作為后續研究的參考。今后，我們將在新設備上繼續擴大樣本量，并平衡各年齡組的人數和性別，進一步探究口服脂餐后胰液外分泌功能與年齡的關系。

3.3 局限性

本研究還存在一些局限性需要注意。首先，盡管該方法能夠可視化觀察胰液分泌量的變化情況，但無法檢測胰液成分（如碳酸氫鹽濃度和淀粉酶）的變化，因此無法準確評估胰腺外分泌功能的等級；其次，胰液分泌功能受個體差異較大，本研究受設備更新的限制，樣本量相對較小，對于總結餐后胰液分泌變化趨勢仍需進一步驗證。為了克服這些局限性，今后的研究可以在新設備上增大樣本量，以獲得更具代表性的數據，并進一步探索胰腺外分泌的規律。此外，可以考慮結合其他相關指標進行綜合評估，以更全面地了解胰腺外分泌功能的情況。

4 結論

本研究驗證了2D-MRCP 動態電影序列進行無創評估生理狀態下胰腺外分泌功能的可行性，并表明采用口服脂餐（油煎雞蛋）可以有效刺激胰液分泌。本研究為無創可視化檢測胰液分泌提供了一種新方法，特別適用于慢性胰腺炎患者的長期隨訪和胰十二指腸手術后胰腺分泌功能的評估。此外，脂餐作為胰液分泌刺激物的使用，對于胰泌素購買和使用受限的國家或地區具有重要意義。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。

作者貢獻聲明：薛華丹設計本研究的方案，對稿件的重要內容進行了修改，獲得了中央高水平醫院臨床科研業務費的資助；吳巧玲起草和撰寫稿件，獲取、分析及解釋本研究的數據；王沄、孫照勇、胡格麗、王一鳴獲取及解釋本研究的數據，對稿件的重要內容進行了修改；金征宇指導和管理本研究，對稿件的重要內容進行了修改；全部作者都同意發表最后的修改稿，同意對本研究的所有方面負責，確保本研究的準確性和誠信。