磁共振功能成像在肝脏疾病中的应用



磁共振功能成像在肝脏疾病中的应用

张俊祥

随着医学影像学技术的发展，影像医学正在从传统的解剖形态学检查向反映细胞、分子水平生理生化改变的功能成像发展，磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)在功能影像学中发挥着重要作用，由于其高对比度、高分辨率、无辐射和无损伤等优点，MR功能成像的应用已经从神经系统扩展到全身各系统，其在肝脏疾病中的应用近年来也受到越来越多的关注。

1磁共振动态增强扫描(dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging，DCE-MRI)

由于肝脏的特殊供血系统，不同肝脏病变的供血程度不同，可以使用对比剂对肝脏疾病进行鉴别。对比剂增强技术的机制是不同病变之间血供差异导致增强特征的差异，在肝脏实质占位性病变的诊断中发挥着重要作用。相比于CT增强扫描，MRI动态增强扫描因无辐射损伤、对比剂副作用小等优势，越来越多被应用于肝脏疾病的诊断及鉴别诊断。

MRI动态增强技术可以量化评估病变的血液动力学特点，结合MRI形态学观察将极大提高肝脏疾病的诊断水平。MRI增强扫描评价肿瘤坏死及原发性肝癌经导管肝动脉化疗栓塞( transcatheter arterial chemoembolization，TACE)治疗后的效果更准确，但是对于乏血供肿瘤或以门静脉供血为主的肿瘤，其表现缺乏特异性，尤其是在TACE治疗后，肿瘤的血供常常发生改变，病灶强化的方式表现不典型，动态增强扫描可能错误判断肿瘤残余或复发，这时应结合磁共振扩散加权成像(见下述)进行综合判断[1]。

除了非特异性细胞外液对比剂Gd-DTPA，肝脏增强扫描还可以使用肝细胞特异性对比剂，肝细胞特异性对比剂可提高肝脏肿瘤的检出率，鉴别肿瘤是否来源于肝细胞，部分可以鉴别肿瘤的良恶性。根据对比剂分子结构与作用机理的不同，肝细胞特异性对比剂大致分为以下三类。

第一类是钆螯合物，钆与芳香环的螯合物具有较高的亲脂性，可以被肝细胞摄取并经胆汁途径排泄。

此类对比剂既可作为细胞外液对比剂使用，也可在注射对比剂后40 min～2 h之间进行肝细胞期扫描,以获得肝细胞的特异性信息，也可以此类对比剂做排泌法MR胆管成像。

第二类是锰螯合物，肝细胞摄取此类对比剂后分解出来的锰能产生很强的T1缩短效应，最后经胆汁途径排泄。此类对比剂在肝脏疾病的应用主要是:(1)提高非肝细胞性肿瘤(主要是转移瘤)的检出率；(2)有助于局灶性结节增生、肝增生结节与恶性肿瘤的鉴别；(3)对肝细胞癌的分化程度进行评估；(4)肝细胞功能评价及排泌性胆管成像,特别有助于无梗阻扩张胆管的显示。

第三类是肝细胞受体对比剂，此类对比剂的核心为超小超顺磁性氧化铁颗粒(SPIO)，表面用阿拉伯半乳聚糖或无唾液酸基胎球蛋白等进行包裹，可通过肝细胞表面的无唾液酸基糖蛋白受体转运到网状内皮系统，即肝脏的巨噬细胞，在肝细胞的微粒体内分解出氧化铁颗粒，产生很强的短T2效应，对于肝脏良恶性病变的鉴别具有重要意义。

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

MR灌注成像主要反映组织中微观血流动力学信息。目前肝脏灌注成像最常采用的方法是对比剂首次通过法，经外周静脉快速团注对比剂，采用快速MR成像序列对靶器官实施连续多时相扫描，检测带有对比剂的血液首次流经受检组织时的时间-信号变化来反映组织的血流动力学信息，通过数学模型的计算还可得到组织血流灌注的半定量信息，如组织血流量、血容量和平均通过时间等。研究内容包括肝硬变和肝肿瘤的鉴别诊断、隐匿或微小肝脏转移瘤的检测、肝移植和肝癌TACE治疗后肝脏灌注情况的改变等[2-3]。

另一种灌注成像的方法是动脉自旋标记法(arterial spin labeling，ASL)，利用动脉血液中的质子作为内源性对比剂，使用特定的脉冲序列对流入组织的血液质子进行标记、检测来反映组织的血流动力学信息。

TACE是治疗原发性肝癌及肝脏转移瘤的有效方法之一，但肿瘤组织内新生血管形成和血供的恢复常常导致肿瘤“复活”。由于TACE治疗后有高密度的碘剂在病灶内潴留，CT灌注成像在技术上存在困难，而高密度碘剂并不影响MR灌注成像的效果，可以检测TACE治疗后的组织成分。

肝脏MR灌注成像需要进一步研究的是优化扫描序列，提高图像的时间分辨率和空间分辨率，定量灌注成像的模型亦需改进。目前作为疾病诊断基础的正常肝脏灌注表现与定量指标尚无公认标准，业内认为将灌注成像技术作为研究血流动力学的一种半定量手段应更为客观。

3磁共振扩散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)

扩散是指分子的随机热运动，即布朗运动。扩散加权成像通过对水分子扩散运动的描述，提供病理生理状态下组织成分之间水交换的功能状态及其空间组成信息。DWI通过调整扩散梯度场场强、持续时间及间隔时间来获得不同扩散敏感度(b值)的图像。根据不同b值的DWI图像所测得的信号值，计算相应组织的扩散系数(diffusion coefficient，DC)。由于DC值除受水分子扩散影响之外，心跳、脉搏、呼吸、体液流动、血流灌注、细胞膜通透性等相关因素也对其产生影响，常用表观扩散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)来反映上述因素的综合效应。

在肝脏纤维化和肝硬化的诊断中，扩散加权成像不仅能直接反映肝细胞的生化代谢、水分子扩散运动，而且获得的定量指标与临床常用的肝纤维化分级、肝硬化分期标准均有较好的一致性，可为临床评价肝纤维化和肝硬化程度提供重要的参考信息[4]。

根据DWI图像及ADC值的测量，可以鉴别肝脏病变的良恶性。良性病变含水量高，水分子运动相对自由，运动快，ADC值高；反之，恶性病变肿瘤结构致密，含水量少，对DWI变化梯度不敏感，ADC值低。研究发现肝囊肿、肝血管瘤、肝脏恶性实体肿瘤(原发性肝癌和肝脏转移瘤)ADC值呈梯度降低，差异具有显著统计学意义，但DWI和ADC值对于原发性肝癌和肝脏转移瘤的鉴别相当困难，因为两者在DWI上均呈高信号，而且ADC值存在明显重叠[5]。

对于发现肝内微小病变，DWI比常规MRI序列具有更高的敏感性、特异性及预测价值，因为它具有更好的病灶对比及背景信号抑制，尤其对于直径大于1 cm的肝脏病变，DWI诊断病变的敏感度、特异度明显高于常规T2-TSE序列。

虽然DWI技术在肝脏疾病的诊断中已占有一席之地，但其也存在一定的局限性，如：采集矩阵小，空间分辨力较低；图像的信噪比低，引起模糊效应；对磁场的不均匀性较敏感，易产生磁敏感伪影；化学位移伪影明显，脂肪抑制效果不佳；对呼吸要求较高等。

4磁共振波谱分析(magnetic resonance spectroscopy，MRS)

MRS可以对特定原子核及其化合物进行量化检测，无创性研究活体组织生化代谢状况，是测定活体内某一特定组织区域化学成分的唯一的无损伤技术。MRS以波谱曲线的形式反映兴趣区内组织生化代谢的变化，是磁共振成像和磁共振波谱技术的完美结合。1氢(1H) 和31磷(31P)是目前MRS常用的检测元素。

活体1H-MRS检测信号最强的是水和脂肪，根据1H-MRS谱线变化和曲线下面积的计算可以定性、定量分析肝内代谢物变化，因此可用于诊断脂肪肝及监测肝脏脂肪含量的变化，可以评价脂肪肝的疗效。近年来，1H-MRS也转向肝纤维化的研究。

作为一种研究活体肝脏细胞水平的能量代谢和生化指标变化的非侵入检查方法，31P-MRS可得到如下信息：(1)测定细胞内的pH值；(2)定性或定量监测细胞内磷化合物浓度。在肝炎、肝硬化、梗阻性黄疸术后评价、肝移植后排斥反应监测、肝脏肿瘤诊断及疗效评价等方面，31P-MRS颇具发展潜力[6]。

肿瘤内磷酸单酯(PME)显著升高可能与磷脂代谢的增高以及膜活动增加有关，表示肿瘤细胞膜合成代谢增加，但是PME升高不能鉴别肿瘤良恶性、原发或转移以及肿瘤类别，所以缺乏特异性。

31P-MRS通过检测肿瘤治疗前后磷化合物的变化，可对治疗效果进行无创性早期评价，最常表现为对化疗敏感的肿瘤比不敏感的肿瘤PME/ATP(三磷酸腺苷)下降更明显。

5磁共振弹性成像(magnetic resonance elastography，MRE)

MRE是一种新型的无创成像方法，利用磁共振技术检测体内组织、器官在外力作用下产生的质点位移，通过运动敏感梯度而获得磁共振相位图，通过弹性力学的逆行求解，直观地显示和量化组织弹性，因此被称为“影像触诊”，它是传统触诊机械化、客观化、定量化的一种手段，而且不受“触诊”部位的限制。目前MRE的主要研究目标是肝纤维化和肝脏肿瘤。

除非疾病进展为不可逆的肝硬化，CT、超声和常规MRI等很难确定肝纤维化。肝脏穿刺活检仍然是判断肝纤维化的“金标准”，但它是一种有创检查，可导致相关并发症甚至死亡，而且费用较高，取样也可能存在误差。MRE作为无创性检查，对肝纤维化的评估有着越来越广阔的应用前景。肝脏的硬度与纤维化分级直接相关，随着病情进展其硬度逐渐升高，如以2.93 kPa作为区分肝脏正常与纤维化的临界值，其灵敏度和特异度分别达到98%和99%[7]。肝脏恶性肿瘤的平均剪切硬度显著高于良性肿瘤、肝纤维化和正常肝脏组织。

MRE研究仍然存在以下问题：(1)肝纤维化的MRE研究尚未得到公认的标准；(2)缺乏大样本、多中心的研究用以确定MRE的敏感性和特异性；(3)扫描技术的差异使各种研究结果的可比性不高；(4)弹性模量在部分人体组织中有重叠现象，正常组织和病理组织中也存在部分重叠现象。

6磁敏感加权成像(susceptibility weighted imaging，SWI)

SWI以T2*加权梯度回波序列作基础，利用磁场中组织局部或内部间磁敏感差异产生影像对比，可同时获得磁距图和相位图，反映的是组织磁化属性，对于显示小静脉血管、血液成分(如出血后各期龄代谢产物)、钙化、铁沉积敏感性非常高。目前SWI已被广泛应用于各种出血性病变、静脉血管性病变、肿瘤及变性类疾病的诊断及铁含量的定量分析[8]，SWI对肝硬化铁质沉积再生结节的检出也是一种有效的技术。SWI增加了小静脉、微静脉血管畸形的诊断敏感性，提高了肝脏肿瘤内静脉脉管系统及微量出血的检出率，为富血供肿瘤与乏血供肿瘤的鉴别诊断提供更丰富的信息。

有研究者将SWI对非血红素铁及含铁血黄素的敏感性特征应用于体部，如对肝癌动物模型行经肝动脉灌注含铁氧化物的栓塞微球后检测其分布状况，用以对灌注栓塞的疗效进行评估[9]。

SWI目前存在的主要问题是扫描时间较长，要求被检部位保持一定时间的制动，所以对于活动度较大的组织器官暂不适用，在肝脏疾病中的应用尚处在探索阶段。

综上所述，磁共振功能成像能够无创性地研究活体组织器官的代谢、生理、病理变化，研究精度可以达到分子水平，其成像技术和方法多样而且还在不断发展中，掌握各种成像方法的优势和限度，根据不同疾病和临床需求选择适当的技术手段，结合常规影像学方法，能更好地对肝脏疾病做出诊断及评估。尽管仍然存在一些亟需解决和改进的问题，但随着技术的优化和软硬件的发展，在肝脏疾病的早期诊断、鉴别诊断、治疗指导、预后评估、疗效监测等方面MR功能成像必将发挥更大的作用。

[参考文献]

[1]邱丽华,曹跃勇,朱建军，等.磁共振动态增强扫描及弥散加权成像对肝癌肝动脉化学栓塞治疗的疗效判断[J].华西医学,2011,26(9):1351-1355.

[2]Hagiwara M,Rusinek H,Lee VS,et al.Advanced Liver Fibrosis:Diagnosis with 3D Whole-Liver Perfusion MR Imaging[J].Radiology，2008,246(3):926-934.

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[6]吴苾,宋彬,杨洋.肝脏31P-MR波谱成像的临床应用[J].中国普外基础与临床杂志,2005，12(6):624-627．

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[8]李云芳，李宏军，赵大伟.SWI成像对肝细胞癌和肝血管瘤的鉴别诊断价值[J].首都医科大学学报，2013,34(3):358-363．

[9]Lee KH,Liapi E,Vossen JA,et al.Distribution of iron oxide-containing Embosphere particles after transcatheter arterial embolization in an animal model of liver cancer:evaluation with MR imaging and implication for therapy[J].J Vasc Interv Radiol,2008,19(10):1490-1496.

(收稿日期：2015-12-18)

DOI：10.14126/j.cnki.1008-7044.2016.02.001

[作者简介]张俊祥(1966-)，男，主任医师/副教授，硕士生导师。

[作者单位] 蚌埠医学院第一附属医院 放射科，安徽 蚌埠 233004

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