脂肪肝的MRI研究进展

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目前临床多应用双回波化学位移成像技术, 在 1次重复 时间 ( repetition tim e, TR )内 采集数 据, 可同 层显示 IP 和 O P 图像, 缩短扫描时间, 消除 呼吸伪 影, 提高图 像质 量, 有利于 含脂小病灶 的检出 [1] , 另外, 很多的临 床研究也证 实了梯度 回波化学位移 M R I对检测脂肪 肝具有 很高的 敏感性, OP 像 上信号强度较 IP像明显下降 [ 1, 3, 4] 。M itchell等 [ 5] 应用梯度 回波化学位移 M R I对脂 肪肝鼠 模型 研究 发现, 当 肝组 织脂 肪含量超过 18% 时, IP 和 OP 像上的信号强度差值随着脂肪 含量的增加而增加。
SP IR 序列属频率选 择性 饱和 法脂 肪抑 制技 术, 采用 一
个特殊频率的预激脉冲选择性 地激励脂肪质子, 并附加 一个 梯度回波使脂肪的质子去相位 并消除它们的信号, 随后 很快
运用常规 自 旋回 波 序列 使 未 被饱 和 的非 脂 肪 组织 产 生 信
号 [ 7, 8, 11] 。如果非脂肪饱和的图像 上的 S I(水信 号加脂 肪信 号 ) 高于脂肪饱和的图像的 SI(只有水信 号 ), 则可以推 断脂
临床放射学杂志 2010年第 29卷第 3 期
脂肪肝的 MR I研究进展
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综述
吕培杰 综述 陈克敏, 柴维敏 审校
脂肪肝系 指肝内 脂肪 含量超 过肝 湿重 的 5% 或 光镜 下 每单位面积内含脂滴 的肝实质细 胞超过 30% 。 临床上 根据 患者有无饮酒史分为 酒精性 脂肪肝 病和非 酒精性 脂肪肝 病 ( non alcoho lic fa tty liver disease, NA FLD )。 NAFLD 习惯 性被 视为一系列肝脏脂肪变化的总 称, 组织学方面包括单纯 性脂 肪变性和非酒精性 脂肪性 肝炎。后者 也可进 展为 肝纤维 化 和肝硬化。 NAFLD 在我 国现 已成 为常 见的 慢性 肝病 之一。 肝活检虽然是目前诊断脂肪肝 的金标准, 但是由于它的 创伤 性及抽样误差, 一定程度上限制了它在临床的应用。因 此寻 找无创便捷、安全可靠的检测方法非常有必要。
此外, 有 学者 [10] 提出 以质 子 M R S作 为标 准, 在 活体 内 采用三回波化学位移梯度回波 成像进行肝脏脂肪量化, 在发 现它和质子 M RS具有很 好的 相关 性和一 致性 的基础 上, 认 为三回波序列在纵向 研究中可 以替代 质子 MR S。虽然 其样 本例数少, 也没有和组织 学的发 现相比 较, 但 是作 为一种 多 回波化学位移量化脂 肪的技术, 值得我们进一步探讨。
1 化学位移成像 化学位移成像实 际上不是 一种真 正意义 的脂 肪抑制 技
术, 它是基于水和脂肪质 子在磁 场中进 动频率 的差 异, 当 水 和脂肪信 号周 期 性的 处 于同 相位 ( in phase, IP ) 时, 两 者 相 加; 反相位 ( out o f phase, O P)时, 两者相 减 [ 1] , 并 通过直 接观 察 IP 和 OP 图像上组织信 号的有 无下降 的方式 进行脂 肪检 测。肝脏脂肪变将导致肝脏的信号 强度 ( signa l intensity, SI) 在 O P 图像上降低, 且 OP 图 像上 信号 的强弱 与组 织内脂 肪 和水含量的比例密切 相关。当 脂肪和水的含量接近时, 图像 上信号抵消作用明显 ; 当组织内几 乎为纯 脂肪或 纯水时, OP
能会与短 T2* 所引起的信 号衰 减相 混淆, 干扰 脂肪 的检测。 但其对主磁场的均 匀度要 求较高, 在场 强不均 匀的 区域, 如 含气软组织的界面或接近金属 硬件的区域, 脂肪信号可 能不
会被有效地抑制, 而水信号却有可能无意间被抑制 [ 2] 。匀场 法虽然有利 于减 少场 强的 不均 一性, 但 是会 增加 检 查的 时
作者单位: 200025 上海交通大学医学院附属瑞金医院放射科
图像上的信号则降低不明显或不降低。 尽管任何一对的同相 和反相 回波都可 以用 来比 较测定
脂肪的含量, 但一般 使用第 一对连续 的反相 和同 相回波, 因 为这样可以减小 T2* 信号衰减和相位误差 的影响, 提高检测 的准确性。而且, 若采 用重 T1W I(短重 复时间 或高脉 冲角 ) 序列, 可以扩大相关 脂肪信 号, 增 强对少 量脂肪 检测 的敏感 性, 如 肾脏髓性脂 肪瘤等 [2] , 但是对于 包含在脂肪 组织的小 肿瘤, 这种序列却很难检 测出来。
ST IR 技术对主磁场均匀度要求不是很高, 主要用于 T1W I图 像的脂肪抑制, 在化学脂 肪饱和 相对无 效的条 件下, 它是 一
种获得脂肪 衰减 图像 的有 效方 法, 特别 是在 低场 强 的条 件 下。但缺点是扫描时间长, 对脂肪的定量也不可靠 [2] 。
D ix on法即相位敏感法, 由于 水和 脂肪质 子有 不同的 去
假定所有脂肪信 号都被脂肪饱和脉冲 完全抑制, FSF 的 计算值如下。
NSF= Sw ate r+ Sfat; F S= Swa ter;
FSF= Sfat / Sw ater+ fat= SN SF - SFS / SNF S( 2) FS = 脂肪饱 和, N SF = 非 脂肪饱和, SN SF 和 SF S分别代 表未用和用脂肪饱和 的脉冲所 获得的 信号。脂 肪抑 制的效 果取决于以下几个因素: ( 1) 脂肪峰 和水峰频 率差的 赫兹数 随 B0的增加而 加大。 ( 2)脂 肪饱和 脉冲 的带 宽, 在不 抑制 水峰的同时尽可 能多地 覆盖 脂肪 峰。 ( 3 )局 部场 强不 均匀 的程度。 不像两接点的化学移 位 FSF, 这 个由方 程 ( 2 )计 算出的 FSF 的值在整个 0% ~ 100% 的范围内都是明确的。理 论上, 如果饱和脉冲能成功地抑制大部分脂肪峰而不抑制水 峰, 则 测得的 FSF 值就比较接近真实值, 然而这样的技术目前 还不 能完全实现。 一般认为, 脂肪饱和成像技术 对混有脂肪和水的肝脏脂 肪变的检测没有梯度回波化学位移 成像技术敏 感 [ 12] 。但是 Q ayyum 等 [ 13] 研究发现: 反相梯度回 波和脂肪 抑制快 速自旋 回波的技 术相 比, 后者较 前者 更有相 关性 ( r = 0. 92, P < 0. 01)。分析后认为, 可能是肝硬化患者肝 内铁质沉积增多, 影 响了局部磁场的均匀 性, 造 成 T2* 效应 , 导 致图 像上 局部信 号丢失。所以, R ine lla等 [ 14] 发 现脂肪 肝病 理活 检脂肪 含量 为 15% 左右时, 梯度回波化学 位移成像 无法测 得, 他 们提出 应结合脂肪饱和法提高 M R I诊断的准确性。
这项技术受磁场不均匀性的影响较小, 而且多项研究发 现其和组织学所 测 的肝 脏 脂肪 成 分之 间 高 度相 关。 Y okoo 等 [ 6] 以 M RS 作为参 照的研 究中发 现: IP 和 OP M R I 成像检 测脂肪肝的敏感性为 95% , 特 异性为 98% , 认为其 可以被用 来准确评 估 NA FLD 患 者的肝 脏脂肪 成分。 Q ayyum 等 [7] 证 明在非肝硬化的患者, 化学位移成 像与组织学所确定的脂肪 比例之间的相关性 ( r = 0. 69, P < 0. 01)要优于肝硬化的患者 ( r= 0. 25, P = 0. 36)。 P ere ira等 [8] 认 为化 学 位移 成像 比频 率选择脂肪抑制成像 (或 基于 CT 方法 上的 密度衰 减 ) 对少 量脂肪的检测和量化 更敏感。但 是这项 技术也 存在 一定的 缺陷, 如: 由于受 T2* 的影响, 在肝铁沉积的患者中 和组织学 的相关性则不明显, 在肝 铁含量升高时, 量化的准确性差 [ 9] ; 关于组织内脂 肪或 水主 导性 的问 题, 还不 能准 确 地判 定等
M R 无电 离辐射, 软 组织 分辨率 高, 可在 分子水 平上 对 肝内脂肪进行检测 和量化, 在临 床上应 用比较 广泛, 具有 很 大的潜力。常规的 T1W I和 T2W I序 列虽然在定 性评价 脂肪 肝方面有一定的价 值, 但 是敏感 性和特 异性不 高; 加之缺 乏 明显的客观对比标准 , 很难定性诊断轻度脂肪肝。随着 影像 技术的发 展, 化 学位 移 成 像、脂 肪 抑制 成 像 和 磁共 振 波 谱 ( MR S)在脂肪肝 的 检 测和 量 化 上 已逐 渐 凸 显 出各 自 的 优 势。笔者将对脂肪肝 相关影像 学的研 究现状 及进 展作一 简 单的介绍。
而且, 化学位移成 像可以 对脂肪变 进行量 化 [ 2] , 评估脂 肪肝的严重程度:
SIP = | Sw ater + S fat|, SO P = | Sw ater- S fat| FSF = Sfat /( Sw ate r + Sfa t) = SIP - SOP / 2SIP ( 1) SIP和 SOP 分别是 指在同 相位 和反 相位 内的 一个 给定 的体素内的净信号; Sfa t和 Sw ate r分别 是从水和脂 肪中得的 信号强度; FSF 指脂肪的信号强度。 这样我们就可以得到 肝脏脂 肪变 的量化 值。而 且若采 用低 T1W I(长重复时间或低 脉冲角 )序 列采集 数据, 还可以 平衡脂肪和水的 T1 值, 减少脂肪信号的相对扩大, 提高脂肪 量化的准确性 [ 2] 。
间。
ห้องสมุดไป่ตู้
ST IR 技术是一种选 择性 脂肪 抑制 技术, 是 一种 可以 在 重组的图像上消除 脂肪信 号的反 转恢复 序列。由 于人体 组
织中脂肪的 T1 值最短, 所以 180 脉冲后 其纵向 磁矢量 从反 向的最大值恢复到 零点所 需的时 间很短。若 选择 短的反 转
时间 ( invers ion tim e, T I) 进行 成像 即 可有 效抑 制 脂肪 信号。
2 脂肪抑制成像 脂肪抑制成像可 以消除 在 MR 成 像中脂 肪组 织的高 信
号对邻近结构的干扰, 有助于清晰地显示组织正常的解 剖结
构。M R I脂肪抑制技术 的成像 序列主 要包括 频率 饱和反 转 恢复序列 ( spectral saturation inversion recove ry, SP IR ), 短 T1 反转恢 复 序 列 ( short T1 inversion recovery, ST IR ) 和 D ixon 法。
肪组织存在 。这项 技术 可以 在常 规成 像时 使用, 包 括 GRE 和自旋回波序列, 是一种进行脂肪检测的常用方法。
SP IR 序列的优点是扫描时间短, 主 要用于 T2W I的 脂肪
抑制,
而且理论上比化学位移成像在短
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的环境下进 行脂
肪检测更加准确, 因为后者由相位干扰所产生的信号消 减可
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临床放射学杂志 2010年第 29 卷第 3期
等。对此, 相关的 解决 方案 也逐 渐被 提出: T2* 效应 可以 通 过选择最早的连续的 反相和 同相回 波及空 间上最 接近的 一 组反相和同 相回 波达 到最 小化 [ 2] ; 脂 肪或 水主 导性 可以 用 GRE 序列的双脉冲角技术 (低和高脉冲角 ) [ 1] 或比较钆 使用 前后所获得的图像的 方法 [ 2]来确定等等。
目前 影 像学 诊 断脂 肪 肝 的方 法 主要 包 括 B 超、CT 和 M R I。 B超定性诊 断脂 肪肝 的敏 感性 高但 不能 用于 定量 检 测, 对检查者的依赖程度也 高。测量 CT 值虽然 可以定 性诊 断脂肪肝, 但是单纯测定肝脏 CT 值并不 能准确 检测肝 内脂 肪含量。虽然目前 B 超、CT 都 试图对 脂肪肝 进行 定量或 半 定量的研究, 但主要是集中在 通过间接 的声像 图和 CT 值来 反映脂肪肝受累的程度, 并不能从细胞分子分析水平定 量脂 肪肝的变性程度。
相位比值, 一个自旋回波脉冲序列产生两幅不同相位的 敏感 图像: 分别是 IP图像与水和脂肪质 子相位差 180 的图像, 两
幅图像减影, 可得 到只 有水 或 脂肪 的图 像。改 进 后的 三点 D ixon( three po int D ixon)法 克服 了原 来成 像时 间长、对 磁场 非均性敏感、易受呼 吸运动 伪影的影 响等缺 陷, 且可 用于低 场强开放式磁共振系统, 对关节软骨损伤的诊断非常有效。
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