MRI评估胃动力的研究进展

蔺莉莉，王莉莉，郭顺林*，雷军强

随着人们生活工作压力增大，精神及社会等各方面因素影响，胃肠功能紊乱的发病率呈逐年上升趋势，尤其在年轻人群较为显著[1]。胃动力紊乱是导致功能性消化不良的主要原因，主要临床表现有上腹部不适，恶心，早饱感等。目前，临床诊断主要依据患者症状及罗马Ⅲ诊断标准进行主观评估诊断，缺乏理想的影像学检查方法进行客观定量评估，因此，对功能性消化不良的诊断及随访难度也较大。笔者主要对胃动力不同检查技术进行比较及MRI评估胃动力方面价值进行阐述。

1 胃动力检查技术

目前，诊断胃部疾病最重要的影像学检查方法仍是气钡低张双重对比造影，可清楚完整地显示组织脏器轮廓，可清晰显示胃黏膜连续性及黏膜皱襞的变化，还可动态观察胃肠道蠕动及胃排空，但此检查方法因受试者长时间处于射线暴露的环境中，辐射效应大，不适于儿童及孕妇等身体较弱患者的检查，且不能对黏膜早期轻微病变及微小病灶做出准确诊断，也不能很好显示邻近组织器官的变化。在日本，此方法主要用于对胃癌患者筛查[2]。胶囊内镜具有安全、无痛苦，且可动态、清晰显示胃肠腔内病变等优势。通过固定时间测量胃肠道压力，根据压力变化计算胃排空指数，然而其检查费用昂贵，且不适于消化道梗阻的患者[3]。胃电图的出现与上述检查方法相比，最大优势是无辐射效应，可用于胃动力紊乱或怀疑胃动力紊乱患者的检查，然而在评价胃节律的异常与胃运动障碍关系时，胃电图记录的结果及分析的结果准确性可能会出现误差[4]。胃核素扫描[5]可定量评估胃排空，具有无创，可靠及重复性强等优势，但对胃排空进行评估时因受胃的形态、位置、试验餐种类和胃内食物分布影响较大，因此在定量计算胃排空、胃收缩波及胃动力变化时易出现偏差[6]。胃压计主要用于评估胃近端张力及顺应性变化，具有侵袭性，检查时因胃内有残存食物会对测量结果造成一定影响，同时胃内压袋充气扩张本身也对胃动力产生一定影响[7]。腔内恒压计用于定量分析胃窦收缩波，但不能测量胃壁收缩幅度，不能分析胃内压力和收缩波关系，且具有侵袭性[8]。超声是一种非侵袭性检查方法，具有无辐射效应和重复检查等优势，现广泛用于疾病的常规检查，采用超声测量餐后胃的形态和体积变化，再利用公式计算胃的半排空率、完全排空率和排空速度，从而评估胃动力变化[9]，实时超声技术在矢状位可直接观察胃窦收缩及胃蠕动变化情况[10]，但因超声诊断对操作者要求高，且超声不适于肥胖者和胃内气体较多的患者，当胃内有气体时可能会产生“彗星尾征”或“混响效应”等伪影，影响图像质量，对评价病变造成一定影响[11]。综上所述，上述各种检查方法均不能作为理想的胃动力检查方法。

长期以来，因MR扫描时间长、空间分辨率低、人工及运动伪影影响、图像质量差等种种不足，并且胃属于不定型器官，处于不停蠕动状态及呼吸运动等对图像质量产生较大影响。所以，MRI在胃部的应用受到极大限制和挑战。近年来，随着快速屏气序列的开发、呼吸门控技术、躯体相控线圈及胃肠道对比剂的研发及应用，使得图像质量大为提高。另外，因MRI具有无创伤、无电离辐射，多平面成像，具有较高空间分辨率和独特软组织对比效果等，也可以动态观察胃蠕动状态并定量评估胃动力变化[12]，使得MRI在胃肠道的应用价值日趋显著。尤其是磁共振电影成像(Cine MRI)技术的开发，它可快速重复采集图像，消除蠕动及呼吸产生的伪影，目前该技术已应用于心脏功能评估[13]。

2 MRI对胃部评估的研究

MRI评估胃动力不但可以发现胃解剖结构的异常，还可以观察胃功能紊乱的表现异常。胃功能紊乱通常包括胃排空异常、胃容受性舒张异常及胃运动异常。通过检测胃排空时间、胃容积、胃顺应性等指标，直接或间接反映胃动力的变化，可利用MRI新技术及新序列对这些指标做出定量评估，得出准确的胃动力检测结果。

2.1 胃肠道扫描技术

磁共振水成像主要采用快速自旋回波序列或单次激发快速自旋回波序列，快速自旋回波序列(fast advanced spin echo，FASE)序列可以很好地显示人体内水成份，成像速度快且无运动伪影干扰，但在磁共振水成像检查时需要受试者大量饮水，检查过程中受试者常有尿意，有时难以配合完成检查。为了避免运动伪影对图像质量的影响，缩短成像时间可以减少伪影。胃肠道检查大多采用单次屏气快速扫描序列，即在一次屏气期间完成数据采集与成像，获得胃肠道清晰的图像，同时也无运动伪影干扰。扰相位梯度回波脉冲序列(fast low angled shot，FLASH)是梯度回波序列，采用小角度多层激发技术，在扫描时间内多层面成像数据可同时采集完，当扫描区内存在破坏磁场的均匀性物质时，会造成局部磁场不均匀，此时去相位效应不能采用像自旋回波序列的180º脉冲消除，需要通过施加脂肪饱和及抑制化学位移来提高T1WI对比度。半傅里叶采集单次激发快速自旋回波序列(half-fourier acquisition singleshot turbo echo, HASTE)是在一次激发脉冲后使用128个180º聚焦脉冲采集128个回波信号，在扫描时间内，各层图像数据依次完成采集，这样不易产生运动伪影，因此HASTE适用于有生理运动区的T2WI。

平衡稳态自由进动序列(true fast imaging with steady state precession imaging，True-FISP)在胃腔和胃壁之间具有很高的对比性，使用呼吸门控技术可极大缩短成像时间。True-FISP序列可用于测量胃蠕动波传播速度，根据胃蠕动波速度及幅度计算胃运动指数。Teramoto等[14]应用MRI快速成像技术对健康志愿者摄入200 ml液体试验餐后，每间隔30 min扫描一次，评估胃动力变化情况。

2.2 体位对胃排空的影响

胃排空受多种因素影响，不同的体位对胃排空、胃内食物分布及餐后不适均会造成一定影响。Valeur等[15]采用超声对健康青年志愿者检查发现，右侧卧位较左侧卧位显著增加餐后不适感(包括上腹部疼痛、恶心和早饱感)，加快胃排空速度且增加胃窦区面积，这可能与胃的形态及位置相关，左侧卧位胃窦及幽门部朝向右上，不利于胃内食物排出。Treier等[16]发现体位与餐后胃内气体容积有关，与胃舒张及初始胃容积无关，可能因为右侧卧位和坐位时胃内食物的排空减慢。Indireshkumar等[17]发现右侧卧位未能加快胃排空，胃排空的主要驱动力来自胃窦压力，而不是胃蠕动运动。Marciani等[18]研究显示仰卧位时试验餐不能充分填充胃窦部，不能获得胃窦部完整图像数据，因此不能准确评估胃排空。目前大多数研究采用右侧卧位，使体位等因素对实验结果的影响降低到最小。

2.3 胃窦收缩运动的定量评估

胃窦收缩运动主要作用是对固体食物研磨及混匀胃内食物，它是由胃底收缩波产生压力梯度直至幽门部，幽门开放时胃内食物便可排出。对胃排空延迟或消化功能不良的患者来说，评估胃窦收缩运动非常重要。Kwiatek等[19]定量评估胃窦收缩波的形态及传播，发现胃窦收缩波与液体试验餐的排出无关，但是目前胃窦收缩运动对液体食物的调节存在争议。Marciani等[18]研究发现，不同试验餐类型的胃窦部收缩运动(即收缩频率和传播速度)没有显著区别。Ajaj等[20]采用True-FISP序列分别对健康志愿者、胃轻瘫及功能性幽门痉挛患者定量评估胃运动指数和蠕动波速度，研究发现，给予胃轻瘫患者促胃肠道动力药物后近端胃收缩平均振幅有明显增加。该作者另一项研究是对健康志愿者使用不同胃肠调节药物观察胃运动指数的变化，给予甲氧氯普胺后发现胃运动指数增加，给予东莨菪碱后发现胃运动指数降低。综上可知，MRI可准确地定量评估胃肠运动变化[21]。

2.4 试验餐对胃容积的影响

HASTE序列可以获取整个腹部容积图像，经对图像数据处理可获得脏器容积。近几年文献更多关注胃内食物分布、脂肪乳剂、碳酸饮料的排空以及三者与胃肠道症状的关系。Steingoetter等[22]使用四种不同大小、不同类型的脂肪乳剂作为试验餐定量分析发现，饱和脂肪酸较不饱和脂肪酸的排空时间长；体积小的脂肪乳剂较体积大的排空速度慢，且饱胀出现早、饥饿感出现晚；液态脂肪乳剂较固态脂肪乳剂排空慢，且饥饿感出现早，饱胀出现晚。Keogh等[23]采用菜籽油作为试验餐得出与Steingoetter等[22]一致的结果。Marciani等[24]研究表明高脂试验餐的胃半排空率显著高于高碳水化合物，这可能与高脂食物提供的能量成份和能量密度所占比例有关。 Murray等[25]研究发现碳酸饮料为试验餐时，口服后胃内产生大量气泡，使得胃容积增大，而食欲减低。根据胃容积减少的百分比可推算胃排空率，因食物对胃壁刺激，胃内不断产生分泌物，可能会对胃容积、胃排空时间及胃排空率的评估造成影响[26]，但可通过一些方法计算出胃分泌物的量[22]，降低对胃容积的影响。

3 Cine-MRI评估胃动力诊断指标

3.1 胃收缩频率

通过磁共振电影成像(cine-MRI)评价胃动力，蠕动波沿着幽门方向移动，在胃窦部清晰可见。正常情况下胃蠕动波每20 s出现一次，也就是约1 min可出现3次，1 min后蠕动波可到达幽门。

3.2 胃收缩幅度

根据胃腔收缩及舒张直径可计算蠕动波的收缩幅度。将蠕动波凹陷时管腔记作D1，蠕动波两侧非凹陷处管腔分别记作D2、D3，以两侧非凹陷时管腔直径的平均值记作D4，D4作为凹陷处胃腔的初始直径。根据公式D4=(D2+D3)/2，胃收缩幅度=(D4-D1)/D4×100%可得出胃收缩幅度[19]。

3.3 胃动力指数

通过测量胃蠕动波频率、幅度、蠕动波移动距离，先根据蠕动波在一定时间内(t)向幽门方向移动的距离(X)计算出移动速度(V)，蠕动波的幅度以蠕动波的深度(d)表示。根据公式V (mm/s)=ΔX/t, 胃动力指数(mm2/s)=ΔV/d[20]。

4 总结与展望

目前，临床对胃肠动力紊乱的客观评估指标尚缺乏，从而对胃动力性疾病的准确诊断及早期治疗可能会有一定影响。MRI作为胃部检查的一种新技术，不仅可以直接观察胃壁和扫描野内所有组织脏器的异常，还可以沿胃长轴斜冠位直观地观察胃底、胃贲门、幽门、胃大小弯的异常。胃动力检查采用同一位置的多次动态扫描，可清晰显示胃解剖结构及蠕动情况，也可通过使用cine-MRI[27]及True-FISP序列观察胃肠蠕动改变，进而计算胃动力相关指标。随着MRI的快速发展和成像技术的不断提高，在胃动力方面的研究及应用具有其他检查技术不具备的很多优势，比如无创伤，无辐射，多层面成像，空间分辨率高，患者接受度高等优势，其中多层面成像作为磁共振胃肠道成像的重要优势，有利于显示胃壁下层及邻近组织器官的异常。MRI可对胃功能紊乱疾病的发生提供潜在的病理生理变化，可对症状的发生机制作以阐明，可对新药物的作用模式及治疗疗效进行评估。MRI已显示出，在将来可能与以X线原理为基本的检查技术并存或在某些疾病诊断方式上有逐步取代的趋势。MRI在小肠已经进行了一系列的研究及评估性工作。目前，MRI评估胃动力变化大多仍处于科学研究中，并未能广泛应用于临床。

[References]

[1] Kumagai H, Yokoyama K, Imagawa T, et al. Functional dyspepsia and irritable bowel syndrome in teenagers: internet survey. Pediatr Int, 2016, 58(8): 714-720.

[2] Takeuchi C, Yamamichi N, Shimamoto T, et al. Gastric polyps diagnosed by double-contrast upper gastrointestinal barium X-ray radiography mostly arise from the Helicobacter pylori-negative stomach with low risk of gastric cancer in Japan. Gastric cancer,2017, 20(2): 314-321.

[3] Kelle J, Fibbe C, Rosien U, et al. Recent advances in capsule endoscopy: development of maneuverable capsules. Expert Rev Gastroenterol Hepatol, 2012, 6(5): 561-566.

[4] Yin J, Chen JD. Electrogastrography: methodology, validation and applications. J Neurogastroenterol Motil, 2013, 19(1): 5-17.

[5] Lan Y, Peng QQ, Ma SY, et al. Significance of scintigraphy in subgroups of functional dyspepsia. Chin J Med Imaging, 1998, 14(3):203-205.蓝宇, 彭琼琼, 马淑英, 等. 核素显像胃排空检查在诊断功能性消化不良中的意义. 中国医学影像技术, 1998, 14(3): 203-205.

[6] Khayyam U, Sachdeva P, Gomez J, et al. Assessment of symptoms during gastric emptying scintigraphy to correlate symptoms to delayed gastric emptying. Neurogastroenterol Motil, 2010, 22(5):539-545.

[7] de Zwart MI, Haans JJ, Verbeek P, et al. Gastric accommodation and motility are influenced by the barostat device: assessment with magnetic resonance imaging. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol, 2007, 292(1): G208-G214.

[8] Hausken T, Mundt M, Samsom M. Low antroduodenal pressure gradients are responsible for gastric emptying of a low-caloric liquid meal in humans. Neurogastroenterol Motil, 2002, 14(1): 97-105.

[9] Hata T, Kato M, Kudo T, et al. Comparison of gastric relaxation and sensory functions between functional dyspepsia and healthy subjects using novel drinking-ultrasonography test. Digestion, 2013, 87(1):34-39.

[10] Tsukamoto A, OhnoK, Tsukagoshi T, et al. Real-time ultrasonographic evaluation of canine gastric motility in the postprandial state. J Vet Med Sci, 2011, 73(9): 1133-1138.

[11] Muradali D, Goldberg DR. US of gastrointestinal tract disease.Radiographics, 2015, 35(1): 50-68.

[12] Curcic J, Fox M, Kaufman E, et al. Gastroesophageal Junction:structure and function as assessed by using MR imaging. Radiology,2010, 257(1): 115-124.

[13] Wu Y, Wu EX. MR study of postnatal development of myocardial structure and left ventricular function. J Magn Reson Imaging, 2009,30(1): 47-53.

[14] Teramoto H, Shimizu T, Yogo H, et al. Assessment of gastric emptying and duodenal motility upon ingestion of a liquid meal using rapid magnetic resonance imaging. Exp Physiol, 2012, 97(4):516-524.

[15] Valeur J, Berstad A, Hausken T. The effect of body position on postprandial perceptions, gastric emptying, and intragastric meal distribution: an ultrasonographic study in reclining healthy subjects.Scand J Gastroenterol, 2015, 50(2): 170-173.

[16] Treier R, Steingoetter A, Weishaupt D, et al. Gastric motor function and emptying in the right decubitus and seated body position as assessed by magnetic resonance imaging. J Magn Reson Imaging,2006, 23(3): 331-338.

[17] Indireshkumar K, Brasseur JG, Faas H, et al. Relative contributions of "pressure pump" and "peristaltic pump" to gastric emptying. Am J Physiolo Gastrointest Liver Physiol, 2000, 278(4): G604-G616.

[18] Marciani L, Young P, Wright J, et al. Antral motility measurements by magnetic resonance imaging. Neurogastroenterol Motil, 2001,13(5): 511-518.

[19] Kwiatek MA, Steingoetter A, Pal A, et al. Quantification of distal antral contractile motility in healthy human stomach with magnetic resonance imaging. J Magn Reson Imaging, 2006, 24(5): 1101-1109.

[20] Ajaj W, Goehde SC, Papanikolaou N, et al. Real time high resolution magnetic resonance imaging for the assessment of gastric motility disorders. Gut, 2004, 53(9): 1256-1261.

[21] Ajaj W, Lauenstein T, Papanikolaou N, et al. Real-time highresolution MRI for the assessment of gastric motility: pre-and postpharmacological stimuli. J Magn Reson Imaging, 2004, 19(4):453-458.

[22] Steingoetter A, Radovic T, Buetikofer S, et al. Imaging gastric structuring of lipid emulsions and its effect on gastrointestinal function: a randomized trial in healthy subjects. Am J Clin Nutr,2015, 101(4): 714-724.

[23] Keogh JB, Wooster TJ, Golding M, et al. Slowly and rapidly digested fat emulsions are equally satiating but their triglycerides are differentially absorbed and metabolized in humans. J Nutr, 2011,141(5): 809-815.

[24] Marciani L, Cox EF, Pritchard SE. et al. Additive effects of gastric volumes and macronutrient composition on the sensation of postprandial fullness in humans. Eur J Clin Nutr, 2015, 69(3): 380-384.

[25] Murray K, Placidi E, Schuring EA, et al. Aerated drinks increase gastric volume and reduce appetite as assessed by MRI: a randomized, balanced, crossover trial. Am J Clin Nutr, 2015, 101(2):270-278.

[26] Hoad CL, Parker H, Hudders N, et al. Measurement of gastric meal and secretion volumes using magnetic resonance imaging. Phys Med Biol, 2015, 60(3): 1367-1383.

[27] Cui LL, Liu Y, Niu M, et al. Cine MRI evaluation of fasting and postprandial gastric motility. Chin J Med Imaging, 2012, 28(6) :1144-1147.崔玲玲, 刘屹, 牛猛, 等. 磁共振电影成像方法评价空腹及餐后胃动力. 中国医学影像技术, 2012, 28(6): 1144-1147.