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磁共振功能成像在肝臟疾病中的應用

張俊祥

隨著醫(yī)學影像學技術的發(fā)展，影像醫(yī)學正在從傳統的解剖形態(tài)學檢查向反映細胞、分子水平生理生化改變的功能成像發(fā)展，磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)在功能影像學中發(fā)揮著重要作用，由于其高對比度、高分辨率、無輻射和無損傷等優(yōu)點，MR功能成像的應用已經從神經系統擴展到全身各系統，其在肝臟疾病中的應用近年來也受到越來越多的關注。

1磁共振動態(tài)增強掃描(dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging，DCE-MRI)

由于肝臟的特殊供血系統，不同肝臟病變的供血程度不同，可以使用對比劑對肝臟疾病進行鑒別。對比劑增強技術的機制是不同病變之間血供差異導致增強特征的差異，在肝臟實質占位性病變的診斷中發(fā)揮著重要作用。相比于CT增強掃描，MRI動態(tài)增強掃描因無輻射損傷、對比劑副作用小等優(yōu)勢，越來越多被應用于肝臟疾病的診斷及鑒別診斷。

MRI動態(tài)增強技術可以量化評估病變的血液動力學特點，結合MRI形態(tài)學觀察將極大提高肝臟疾病的診斷水平。MRI增強掃描評價腫瘤壞死及原發(fā)性肝癌經導管肝動脈化療栓塞( transcatheter arterial chemoembolization，TACE)治療后的效果更準確，但是對于乏血供腫瘤或以門靜脈供血為主的腫瘤，其表現缺乏特異性，尤其是在TACE治療后，腫瘤的血供常常發(fā)生改變，病灶強化的方式表現不典型，動態(tài)增強掃描可能錯誤判斷腫瘤殘余或復發(fā)，這時應結合磁共振擴散加權成像(見下述)進行綜合判斷[1]。

除了非特異性細胞外液對比劑Gd-DTPA，肝臟增強掃描還可以使用肝細胞特異性對比劑，肝細胞特異性對比劑可提高肝臟腫瘤的檢出率，鑒別腫瘤是否來源于肝細胞，部分可以鑒別腫瘤的良惡性。根據對比劑分子結構與作用機理的不同，肝細胞特異性對比劑大致分為以下三類。

第一類是釓螯合物，釓與芳香環(huán)的螯合物具有較高的親脂性，可以被肝細胞攝取并經膽汁途徑排泄。

此類對比劑既可作為細胞外液對比劑使用，也可在注射對比劑后40 min～2 h之間進行肝細胞期掃描,以獲得肝細胞的特異性信息，也可以此類對比劑做排泌法MR膽管成像。

第二類是錳螯合物，肝細胞攝取此類對比劑后分解出來的錳能產生很強的T1縮短效應，最后經膽汁途徑排泄。此類對比劑在肝臟疾病的應用主要是:(1)提高非肝細胞性腫瘤(主要是轉移瘤)的檢出率；(2)有助于局灶性結節(jié)增生、肝增生結節(jié)與惡性腫瘤的鑒別；(3)對肝細胞癌的分化程度進行評估；(4)肝細胞功能評價及排泌性膽管成像,特別有助于無梗阻擴張膽管的顯示。

第三類是肝細胞受體對比劑，此類對比劑的核心為超小超順磁性氧化鐵顆粒(SPIO)，表面用阿拉伯半乳聚糖或無唾液酸基胎球蛋白等進行包裹，可通過肝細胞表面的無唾液酸基糖蛋白受體轉運到網狀內皮系統，即肝臟的巨噬細胞，在肝細胞的微粒體內分解出氧化鐵顆粒，產生很強的短T2效應，對于肝臟良惡性病變的鑒別具有重要意義。

2磁共振灌注成像(perfusion weighted imaging，PWI)

MR灌注成像主要反映組織中微觀血流動力學信息。目前肝臟灌注成像最常采用的方法是對比劑首次通過法，經外周靜脈快速團注對比劑，采用快速MR成像序列對靶器官實施連續(xù)多時相掃描，檢測帶有對比劑的血液首次流經受檢組織時的時間-信號變化來反映組織的血流動力學信息，通過數學模型的計算還可得到組織血流灌注的半定量信息，如組織血流量、血容量和平均通過時間等。研究內容包括肝硬變和肝腫瘤的鑒別診斷、隱匿或微小肝臟轉移瘤的檢測、肝移植和肝癌TACE治療后肝臟灌注情況的改變等[2-3]。

另一種灌注成像的方法是動脈自旋標記法(arterial spin labeling，ASL)，利用動脈血液中的質子作為內源性對比劑，使用特定的脈沖序列對流入組織的血液質子進行標記、檢測來反映組織的血流動力學信息。

TACE是治療原發(fā)性肝癌及肝臟轉移瘤的有效方法之一，但腫瘤組織內新生血管形成和血供的恢復常常導致腫瘤“復活”。由于TACE治療后有高密度的碘劑在病灶內潴留，CT灌注成像在技術上存在困難，而高密度碘劑并不影響MR灌注成像的效果，可以檢測TACE治療后的組織成分。

肝臟MR灌注成像需要進一步研究的是優(yōu)化掃描序列，提高圖像的時間分辨率和空間分辨率，定量灌注成像的模型亦需改進。目前作為疾病診斷基礎的正常肝臟灌注表現與定量指標尚無公認標準，業(yè)內認為將灌注成像技術作為研究血流動力學的一種半定量手段應更為客觀。

3磁共振擴散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)

擴散是指分子的隨機熱運動，即布朗運動。擴散加權成像通過對水分子擴散運動的描述，提供病理生理狀態(tài)下組織成分之間水交換的功能狀態(tài)及其空間組成信息。DWI通過調整擴散梯度場場強、持續(xù)時間及間隔時間來獲得不同擴散敏感度(b值)的圖像。根據不同b值的DWI圖像所測得的信號值，計算相應組織的擴散系數(diffusion coefficient，DC)。由于DC值除受水分子擴散影響之外，心跳、脈搏、呼吸、體液流動、血流灌注、細胞膜通透性等相關因素也對其產生影響，常用表觀擴散系數(apparent diffusion coefficient，ADC)來反映上述因素的綜合效應。

在肝臟纖維化和肝硬化的診斷中，擴散加權成像不僅能直接反映肝細胞的生化代謝、水分子擴散運動，而且獲得的定量指標與臨床常用的肝纖維化分級、肝硬化分期標準均有較好的一致性，可為臨床評價肝纖維化和肝硬化程度提供重要的參考信息[4]。

根據DWI圖像及ADC值的測量，可以鑒別肝臟病變的良惡性。良性病變含水量高，水分子運動相對自由，運動快，ADC值高；反之，惡性病變腫瘤結構致密，含水量少，對DWI變化梯度不敏感，ADC值低。研究發(fā)現肝囊腫、肝血管瘤、肝臟惡性實體腫瘤(原發(fā)性肝癌和肝臟轉移瘤)ADC值呈梯度降低，差異具有顯著統計學意義，但DWI和ADC值對于原發(fā)性肝癌和肝臟轉移瘤的鑒別相當困難，因為兩者在DWI上均呈高信號，而且ADC值存在明顯重疊[5]。

對于發(fā)現肝內微小病變，DWI比常規(guī)MRI序列具有更高的敏感性、特異性及預測價值，因為它具有更好的病灶對比及背景信號抑制，尤其對于直徑大于1 cm的肝臟病變，DWI診斷病變的敏感度、特異度明顯高于常規(guī)T2-TSE序列。

雖然DWI技術在肝臟疾病的診斷中已占有一席之地，但其也存在一定的局限性，如：采集矩陣小，空間分辨力較低；圖像的信噪比低，引起模糊效應；對磁場的不均勻性較敏感，易產生磁敏感偽影；化學位移偽影明顯，脂肪抑制效果不佳；對呼吸要求較高等。

4磁共振波譜分析(magnetic resonance spectroscopy，MRS)

MRS可以對特定原子核及其化合物進行量化檢測，無創(chuàng)性研究活體組織生化代謝狀況，是測定活體內某一特定組織區(qū)域化學成分的唯一的無損傷技術。MRS以波譜曲線的形式反映興趣區(qū)內組織生化代謝的變化，是磁共振成像和磁共振波譜技術的完美結合。1氫(1H) 和31磷(31P)是目前MRS常用的檢測元素。

活體1H-MRS檢測信號最強的是水和脂肪，根據1H-MRS譜線變化和曲線下面積的計算可以定性、定量分析肝內代謝物變化，因此可用于診斷脂肪肝及監(jiān)測肝臟脂肪含量的變化，可以評價脂肪肝的療效。近年來，1H-MRS也轉向肝纖維化的研究。

作為一種研究活體肝臟細胞水平的能量代謝和生化指標變化的非侵入檢查方法，31P-MRS可得到如下信息：(1)測定細胞內的pH值；(2)定性或定量監(jiān)測細胞內磷化合物濃度。在肝炎、肝硬化、梗阻性黃疸術后評價、肝移植后排斥反應監(jiān)測、肝臟腫瘤診斷及療效評價等方面，31P-MRS頗具發(fā)展?jié)摿6]。

腫瘤內磷酸單酯(PME)顯著升高可能與磷脂代謝的增高以及膜活動增加有關，表示腫瘤細胞膜合成代謝增加，但是PME升高不能鑒別腫瘤良惡性、原發(fā)或轉移以及腫瘤類別，所以缺乏特異性。

31P-MRS通過檢測腫瘤治療前后磷化合物的變化，可對治療效果進行無創(chuàng)性早期評價，最常表現為對化療敏感的腫瘤比不敏感的腫瘤PME/ATP(三磷酸腺苷)下降更明顯。

5磁共振彈性成像(magnetic resonance elastography，MRE)

MRE是一種新型的無創(chuàng)成像方法，利用磁共振技術檢測體內組織、器官在外力作用下產生的質點位移，通過運動敏感梯度而獲得磁共振相位圖，通過彈性力學的逆行求解，直觀地顯示和量化組織彈性，因此被稱為“影像觸診”，它是傳統觸診機械化、客觀化、定量化的一種手段，而且不受“觸診”部位的限制。目前MRE的主要研究目標是肝纖維化和肝臟腫瘤。

除非疾病進展為不可逆的肝硬化，CT、超聲和常規(guī)MRI等很難確定肝纖維化。肝臟穿刺活檢仍然是判斷肝纖維化的“金標準”，但它是一種有創(chuàng)檢查，可導致相關并發(fā)癥甚至死亡，而且費用較高，取樣也可能存在誤差。MRE作為無創(chuàng)性檢查，對肝纖維化的評估有著越來越廣闊的應用前景。肝臟的硬度與纖維化分級直接相關，隨著病情進展其硬度逐漸升高，如以2.93 kPa作為區(qū)分肝臟正常與纖維化的臨界值，其靈敏度和特異度分別達到98%和99%[7]。肝臟惡性腫瘤的平均剪切硬度顯著高于良性腫瘤、肝纖維化和正常肝臟組織。

MRE研究仍然存在以下問題：(1)肝纖維化的MRE研究尚未得到公認的標準；(2)缺乏大樣本、多中心的研究用以確定MRE的敏感性和特異性；(3)掃描技術的差異使各種研究結果的可比性不高；(4)彈性模量在部分人體組織中有重疊現象，正常組織和病理組織中也存在部分重疊現象。

6磁敏感加權成像(susceptibility weighted imaging，SWI)

SWI以T2*加權梯度回波序列作基礎，利用磁場中組織局部或內部間磁敏感差異產生影像對比，可同時獲得磁距圖和相位圖，反映的是組織磁化屬性，對于顯示小靜脈血管、血液成分(如出血后各期齡代謝產物)、鈣化、鐵沉積敏感性非常高。目前SWI已被廣泛應用于各種出血性病變、靜脈血管性病變、腫瘤及變性類疾病的診斷及鐵含量的定量分析[8]，SWI對肝硬化鐵質沉積再生結節(jié)的檢出也是一種有效的技術。SWI增加了小靜脈、微靜脈血管畸形的診斷敏感性，提高了肝臟腫瘤內靜脈脈管系統及微量出血的檢出率，為富血供腫瘤與乏血供腫瘤的鑒別診斷提供更豐富的信息。

有研究者將SWI對非血紅素鐵及含鐵血黃素的敏感性特征應用于體部，如對肝癌動物模型行經肝動脈灌注含鐵氧化物的栓塞微球后檢測其分布狀況，用以對灌注栓塞的療效進行評估[9]。

SWI目前存在的主要問題是掃描時間較長，要求被檢部位保持一定時間的制動，所以對于活動度較大的組織器官暫不適用，在肝臟疾病中的應用尚處在探索階段。

綜上所述，磁共振功能成像能夠無創(chuàng)性地研究活體組織器官的代謝、生理、病理變化，研究精度可以達到分子水平，其成像技術和方法多樣而且還在不斷發(fā)展中，掌握各種成像方法的優(yōu)勢和限度，根據不同疾病和臨床需求選擇適當的技術手段，結合常規(guī)影像學方法，能更好地對肝臟疾病做出診斷及評估。盡管仍然存在一些亟需解決和改進的問題，但隨著技術的優(yōu)化和軟硬件的發(fā)展，在肝臟疾病的早期診斷、鑒別診斷、治療指導、預后評估、療效監(jiān)測等方面MR功能成像必將發(fā)揮更大的作用。

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(收稿日期：2015-12-18)

DOI：10.14126/j.cnki.1008-7044.2016.02.001

[作者簡介]張俊祥(1966-)，男，主任醫(yī)師/副教授，碩士生導師。

[作者單位] 蚌埠醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院 放射科，安徽 蚌埠 233004

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