胰腺脂肪定量成像技术的研究进展

张 颖 戚庭月 孙红光

脂肪胰(fatty pancreas， FP)是国内对“胰腺实质细胞脂质沉积过多或被脂肪组织替代”这一现象的描述。已有的大量研究证实FP与肥胖、代谢综合征及2型糖尿病的发生、发展密切相关，还可能增加急性重症胰腺炎、胰腺癌及术后胰瘘的发生率[1]，因此，FP的量化分析可以对临床制定相关疾病的预防、诊疗方案提供重要依据。随着FP患者的逐年升高，如何精确无创量化胰腺脂肪含量以评估FP的严重程度成为临床亟待解决的问题。由于FP的病理组织常难获取，生化检查亦无特异性标志物，影像学检查成为诊断及评估FP最重要及首选手段。本文对影像学成像技术定量评估FP的应用进展进行综述。

超声定量评估FP

1. 常规超声

腹部超声及内镜超声（endoscopic ultrasonography，

EUS）均可通过胰腺较肝、肾、脾的回声增强来定性诊断FP[1-2]，腹部超声还可参照胰腺后方肠系膜上动脉周围脂肪回声来分级评估FP[3]。胰腺是腹膜后器官，腹部超声检查胰腺时易受胃肠气体干扰而显示不清，肥胖患者尤为明显。因此腹部超声诊断FP很大程度取决于被检者的身体条件、检查者的技术水平及所用仪器的分辨率。有研究显示腹部超声诊断FP的平均组内相关系数低至72%[4]，而胰腺显示不清比例达到14.5%[5]。在腹部常规超声定量评估FP方面，Kim等[6]利用图像后处理软件对二维胰腺图像进行分析，设定胰腺-肝周脂肪指数(pancrea to perihepatic fat index， PPHFI)即胰腺及肝周脂肪的平均图像亮度比来定量胰腺的脂肪含量，从而得出FP是代谢综合征的独立诊断因素。EUS检查不受气体干扰，可清楚显示胰腺全貌，并可行细针穿刺活检。但因其是侵入性检查且细针穿刺并不能定量评估胰腺整体脂肪含量，所以在临床上并不推荐。

2. 超声弹性成像

超声弹性成像是评估器官软硬度的成像技术，它在胰腺疾病方面的主要应用包括应变弹性成像和剪切波弹性成像。前者通过测量因外部压力产生的组织应变度来评估胰腺硬度，并以图像的颜色对比来反映；后者则通过测量由探头发出的声辐射脉冲产生的横向剪切波速度（shear wave velocity，SWV）来评估胰腺硬度，SWV值越大代表胰腺越硬。目前EUS只能行应变弹性成像，主要应用在慢性胰腺炎及胰腺良恶性肿瘤的评估上[7]，对FP的应用尚未有报道。而经腹剪切波弹性成像作为无创检查胰腺的最新超声技术之一，也罕有对FP的研究报道。既往研究指出肝脏的脂肪沉积可以进行性使肝脏变软[8]，据此可以假设FP硬度较正常胰腺也降低。但Goertz RS等[9]通过对比30例非酒精性脂肪胰（non-alcoholic fatty pancreas disease， NAFPD）与 21 例正常胰腺的SWV值得出两者并无差异。然而，Friedrich-Rust等[10]对囊性纤维化疾病患者的胰腺进行声触诊弹性成像（virtual touch tissue quantification，VTQ）检查，结果显示84例囊性纤维病伴胰腺功能不全的患者，其胰腺SWV 值为 0.88±0.16m/s，而 15例囊性纤维病胰腺功能正常的患者，其胰腺SWV值为1.07±0.31m/s，较胰腺功能不全者胰腺硬度增加。Mhc等[11]对27例囊性纤维病患者的胰腺及健康对照组胰腺行VTQ检查，结果也表明囊性纤维病患者胰腺的硬度更低，分析其原因可能是由于胰腺的萎缩及脂肪浸润所致。综上，VTQ在定量筛查FP方面的可行性尚未有定论，需要今后进一步大规模的研究。

CT定量评估FP

CT的空间、密度及时间分辨率都较高，不易受胃肠气体干扰，CT值可定量测定脂肪密度，这些决定了CT对FP的诊断率要优于传统超声。FP在CT上的表现包括胰腺密度弥漫性或不均匀性减低，整体密度与肾脏相近，低于脾脏；胰腺大小正常或萎缩；胰腺边缘皱缩。曾艳红等[12]通过测量胰头、胰颈、胰体和胰尾的平均CT值反映胰腺密度，并与腹腔脂肪含量进行相关性分析，显示胰腺脂肪浸润程度与腹型肥胖密切相关。浦江等[13]利用增强CT对13例局限性胰腺脂肪沉积患者的胰腺低密度区进行分析，结果表明动脉期、静脉期及延迟期的低密度区CT均值均显著低于正常胰腺组，提示CT可准确诊断非均匀性FP。Kim等[14]通过CT平扫图像上分别选取的胰腺和脾脏感兴趣区（region of interest，ROI）的CT均值差及均值比来定量评估胰腺脂肪，得出CT值量化的胰腺脂肪含量与组织学胰腺脂肪含量及糖代谢损害密切相关。国内韩广等[15]也得出相似结论。Lim等[16]在研究FP与2型糖尿病的关系时采用多层螺旋CT扫描胰腺，并利用基于工作站的半自动分割和三维后处理技术重建胰腺组织，对CT值在-190HU～-30HU区域的像素数量进行统计得出脂肪体积，从而定量胰腺脂肪含量。Hori等[17]运用手动绘制局部FP范围，并定量此区域内脂肪CT值，再与此区域内胰腺组织学脂肪含量作对照，提示在FP分级方面，该技术比仅基于 CT比值的评估更有价值。然而，CT无法区分胰腺实质细胞内的脂肪沉积和胰腺边缘的胰周脂肪浸润，因此CT上很难确定FP边界，ROI受部分容积效应的影响无法准确地反映胰腺边缘的脂肪密度。此外，由于CT诊断FP尚无明确界值且CT具有辐射性，所以利用CT筛查脂肪胰并未普及。

MRI定量评估FP

目前应用于胰腺的磁共振脂肪定量方法主要包括磁共振氢波谱（1H-magnetic resonance spectroscopy，1H-MRS）技术、脂肪选择性光谱空间成像技术和基于化学位移的水脂分离技术。

1. 1H-MRS 技术

1H-MRS通常被认为是非侵入性胰腺脂肪定量的金标准，是能无创观察胰腺代谢和生化变化的技术。其原理是对不同化学环境下氢质子共振频率差异产生的不同化学位移进行数据采集，进而显示组织代谢物成分的变化。方法是使用点分辨频谱分析序列（point resolved spectroscopy，PRESS）或激励回波采集模式（stimulated echo acquisition mode， STEAM）获得波谱图，然后利用ROI光谱峰下的相对面积来估算组织脂肪分数。

波谱图的形成需要高质量的局部匀场和多个均值的运算，所以采集时间较长，容易受呼吸运动和胰腺相邻大血管搏动的影响而产生伪像。据报道，即使利用延长扫描时间的呼吸门控技术，因运动伪影导致的数据排除率高达8%[18]。同时，胰腺外周脂肪的体素干扰会影响薄层成像质量，并可能导致测量光谱发生显著变化。此外，胰腺小叶内脂肪含量非常低，容易受噪声影响。以上诸多因素决定了此项技术对操作者的高度依赖性。Heiskanen 等[19]利用1H-MRS和PET/CT对97名FP患者运动训练前后的胰腺脂肪含量及β细胞功能进行研究，提示短期有效运动可以降低2型糖尿病患病风险及阻碍其进展。

2. 脂肪选择性光谱空间激发成像

脂肪选择性光谱空间激发成像技术通过对ROI内施加激发脉冲，选择性仅激励脂肪组织中的氢质子，从而采集脂肪组织的信号。使用该方法进行脂肪定量具有敏感性高、成像速度快、操作简单等优点，缺点是需要高质量的匀场且受呼吸运动影响明显，所以不适用于配合度不高的患者。Schwenzer等[20]通过比较同相/反相梯度回波MR成像和脂肪选择性光谱空间激发成像对肝脏、胰腺的脂肪含量测定，得出两种方法均可靠且胰腺脂肪含量与肝脂肪含量无明显相关性。

3. 基于化学位移的水脂分离技术

水脂分离技术的基础是Dixon技术。由于化学效应的存在，水和脂质中氢质子的进动频率不同，基于此，Thomas Dixon提出了两点式Dixon，利用同相位和反相位的数学运算获得水相和脂相。但在磁场强度不均匀时，会改变水和脂肪的进动频率，使图像信噪比减低，水脂分离不彻底。三点式Dixon技术利用三个回波采集三幅图像，其中两幅用来校正不均匀B0场，进而获得较准的脂肪定量信息。但当水脂比例接近时，水脂分离仍不完全。目前改良的Dixon技术采用了多回波序列，它克服了传统三点式的缺点，保证了足够的信号强度，彻底屏弃外界干扰对水脂分离的影响，组织结构交界处显示清晰，水脂分离彻底。最新技术包括GE平台的IDEAL-（iron quantification，IQ）技术、飞利浦平台的mDIXON Quant技术和西门子平台的Liver Lab等。这些技术在进行多回波序列采集时根据不同脂质化学位移来设定不同的同反相位时间，不仅包含甘油三酯，也涵盖了其他脂质成分，能够更准确的评估脂质含量。此外，它们还采用并行采集技术大大节省了扫描时间，且能够提供整个器官中的脂肪视图，而不仅是在特定的ROI内。Begovatz等[21]结合波谱和mDIXON成像对胰腺小叶间、小叶内和实质内脂肪分别与β细胞的功能关系进行研究，揭示随着糖耐量的降低，小叶间与小叶内脂肪的不均匀分布程度增加，但小叶及实质内脂肪组织浸润与胰岛素分泌或β细胞功能无关。但大规模利用多点Dixon技术的研究报告显示脂肪胰与肥胖、高甘油三酯血症和胰岛素抵抗增加有关[22-25]，提示肝脏和胰腺的脂肪沉积是2型糖尿病的潜在预测指标。

质子密度脂肪分数（proton density fat fraction，PDFF）是基于磁共振成像上的脂肪定量技术，其中MRI-PDFF是目前最先进的MR脂肪定量方法。有研究表明基于IDEAL-IQ的PDFF技术能准确可靠的量化胰腺的脂肪含量[26]。最新一项meta分析研究证实不论机器设备和重建方法，MRIPDFF在评估肝脏脂肪含量上均具有极高的可重复性和准确性[27]。因此，基于多回波序列的MRI-PDFF技术未来有望代替操作及后处理较复杂的MRS技术成为脂肪定量的新标准。

小结与展望

随着对FP与相关疾病研究的不断深入，临床对确诊及评估FP的辅助工具迫切需要。但因侵入性、高风险等因素，FP活检组织很难获得，无法作为诊断及评估FP的常规手段。超声具有无创、实时、简便等优点，但对FP的定性及定量诊断均受主观及客观因素影响大。CT受外界干扰因素影响小，但因有辐射而无法作为FP的随访或筛查手段。MRI是最精准的定量脂肪影像技术，是可以替代胰腺活检作为定性及定量诊断FP的金标准。但其检查费用较高、时间较长，临床尚未广泛开展。综上所述，不断优化和开展胰腺影像新技术的同时提高临床对FP发生、发展病理机制的认识将共同推进代谢性疾病、糖尿病和肥胖症的诊疗方法革新。