磁共振T2*mapping序列对全肝铁沉积的定量研究

杨 超 游彦莉 韩福刚 阳 波

肝脏铁沉积是由于各种病因引起人体肝脏内铁含量的增高，导致三价铁在肝脏内长期储存，而含铁血黄素沉积可导致肝细胞变性坏死和肝小叶纤维化，甚至发生重度肝炎、肝硬化等严重后果[1-3]。肝脏铁沉积又称含铁血黄素沉着症或者血色肝病，从病因上肝脏铁过度沉积又可分为肝细胞内和网状内皮细胞内铁沉积增多这两类[4]。肝脏是重要的人体贮铁器官，因此准确测量肝脏铁含量(liver iron concent，LIC)即可反映人体内的铁含量，目前主要依靠肝脏穿刺病理活检(金标准)进行铁的定量分析，但是毕竟肝穿刺活检是一种侵袭性创伤性技术，反复穿刺肝脏有害，甚至有内出血、腹腔积液等风险，患者也难以接受，因此对肝脏铁沉积准确定量分析具有十分重要的临床意义。磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)T2*mapping序列是一种无创的影像新技术，可以对全肝铁沉积进行定量分析，其准确性极高、误差小且患者无痛苦，以及扫描速度极快等优势，使MRI的T2*mapping技术具有很大的临床应用价值和科研潜力，而值得关注。

1 资料与方法

1.1 临床资料

收集2015年3月至2019年1月四川省第四人民医院收治的94例肝脏铁沉积患者，其中男性38例，女性56例；年龄29～58岁，中位年龄44岁。以肝穿刺活检术的肝脏铁沉积病理分级结果为金标准，将94例样本分为重度组(21例)、中度组(28例)和轻度组(45例)，所有病例均经肝穿刺活检证实。

1.2 纳入与排除标准

(1)纳入标准：①经肝穿刺活检证实；②治疗前后的所有检查资料完整；③图像质量良好；④具有良好闭气功能者。

(2)排除标准：不能达到上述①～④其中一项或多项。

1.3 仪器设备

使用Gyroscan Intera型超导型高场强MRI扫描仪(荷兰Philips公司)。

1.4 图像分析

MRI的T2*mapping序列扫描完成后，所得数据经MATLAB软件分析，自动生成平均LIC。

1.5 扫描方法

采用腹部线圈，患者平躺仰卧位，头先进，行常规MRI和T2*mapping序列。T2*mapping其原理是采用FFE序列或GRE序列梯度回波成像，将常规TE值设置为长TE，同时将反转角设置为小反转角，可以得到不同T2*加权的图像，T2加权像(T2 weighted image，T2WI)即T2*WI。MRI的T2*mapping序列参数：采集6～8个梯度回波，分析7个脂肪峰，扫描T2*mapping序列一次可出现Fat脂肪图(水抑制图)、Fat Fraction脂肪分数图、Water水图(脂肪抑制图)、IP同相位图、OP反相位图、R2*map和T2*map七组图，T2*与R2*的关系为R2*=1/T2*，扫描速度非常快，全肝3D扫描一次，仅需要15 s。MRI的T2*mapping序列扫描时，患者需闭气20～25 s左右。参考预实验的结果，MRI的T2*mapping序列定量诊断肝脏铁沉积分级时，界定15 ms＜T2*＜20 ms为轻度，10 ms＜T2*＜15 ms为中度，T2*＜10 ms为重度。

1.6 统计学方法

采用SPSS13.0软件统计包，所有计数资料均采用x2检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 MRI的T2*mapping序列测量LIC分数诊断分级

应用MRI的T2*mapping序列测量LIC分数进行诊断分级时，诊断“重度”时特异度、灵敏度、阴性预测值和阳性预测值分别为98.83%、91.48%、98.13%和95.27%；诊断“中度”时分别为89.59%、97.40%、98.53%和82.41%；诊断“轻度”时分别为100.00%、89.90%、91.74%和100.00%(见表1)。

表1 94例患者MRI的T2*mapping序列定量诊断全肝铁沉积诊断分级(%)

2.2 MRI的T2*mapping序列定量诊断肝脏铁沉积与肝穿刺活检比较

以肝穿刺活检术的肝脏铁沉积病理分级结果为金标准，重度组、中度组和轻度组各组间的MRI的T2*mapping定量诊断全肝铁沉积结果有显著差异(x2=75.98，P＜0.001)；同一样本的MRI的T2*mapping定量诊断全肝铁沉积数值＜肝穿刺铁沉积定量数值(Z=-4.37，P＜0.001)，但两者呈显著正相关(r=0.82，P＜0.001)，见表2及图1和图2。

表2 T2*mapping序列对肝脏铁沉积定量分级

图1 肝脏铁沉积导致T2*值变小

图2 T2*值与LIC曲线图

3 讨论

3.1 MRI的T2*mapping序列原理及临床应用

T2*mapping序列成像是在梯度回波序列的基础上，采用多回波成像，并同时采集多个TE，回波数目越多，所得T2*值越准确。通过分析T2*mapping序列参数，其实质为mFFE序列，为一个2D序列。T2*mapping序列扫描一次，可以得到七组图，同时可以计算出R2*和T2*值，T2*与R2*的关系为R2*=1/T2*，还可以测量全肝平均脂肪分数。

近年来，随着MRI技术的不断发展，MRI已成为定量研究LIC的一个热点，但绝大多数研究仅选取肝脏某一局部一个类圆形的感兴趣区进行测量，未经病理结果证实。目前，测量LIC的金标准是肝穿刺活检，但是肝穿刺病理活检毕竟是一种侵袭性创伤性技术，反复对人体肝脏穿刺活检害处较大，甚至有大出血、腹腔积气等风险，患者也难以接受。目前超声是最常用于诊断和治疗效果评价肝脏铁沉积的手段之一，但超声检查准确性与操作者手法有很大的关系，其准确性较低。CT定量诊断肝脏铁沉积的准确性更低。常规MRI定量诊断肝脏铁沉积多采用T2WI和同向水脂抑制序列等技术，主要还是依赖于肉眼的判断，误差较大，对全肝LIC的测定误差更大。也有学者探讨研究磁共振波谱成像(magnetic resonance spectroscopy imaging，MRSI)对肝脏铁沉积测定的准确性，但是有少许学者认为MRS不是对肝脏铁沉积进行定量最理想的技术。MRI的T2*mapping技术依靠MATLAB软件分析，采用人工智能对全肝铁沉积进行测定，误差小，准确性高。目前T2*mapping序列临床上应用最多的部位是肝脏[5]和心脏，可以对肝脏和心脏进行脂肪定量分析以及铁定量分析研究[6-7]。T2*mapping序列对脊柱、骨关节损伤和退变的研究较多，如关节退变以及关节软骨的研究[8-10]、椎间盘变性研究[11-13]等。随着影像设备及技术的不断发展，因此，MRI的T2*mapping序列有望在今后的临床工作中发挥更大的作用和价值，值得关注。

3.2 MRI的T2*mapping序列对全肝铁沉积的定量研究

肝脏铁沉积目前主要的原因是地中海贫血患者反复多次输血导致铁的超负荷储存，在人体内无法排除，最终可对生命造成威胁，因此肝脏铁沉积与地中海贫血患者有着密切联系。地中海贫血好发于我国的南方城市，如两广地区、重庆、四川以及海南等地，发病率高达20%[14]。地中海贫血携带者以及轻度患者大多不需要治疗，但是重度地中海贫血患者，如若只采取输血而不进行去铁治疗，其患者寿命一般≤20岁。地中海贫血患者继发肝脏铁沉积所致的铁超负荷具有一定毒性，须慎重处理。当人体内储存铁含量＞20 mg/kg时，称为铁超负荷。人体内过多的铁主要储存于肝脏和心脏内，会导致严重的并发症。含铁血黄素在肝脏内慢性、长期沉积，除了导致发生肝纤维化以外，还可加重慢性肝炎、脂肪肝等肝脏损伤，与肝癌的发生也有一定关系。因此对肝脏铁沉积早期准确的定量，具有重要的临床意义。

传统的MRI定量LIC是根据肝脏与肌肉的信号比值，最常用的是选择肝脏与右侧竖脊肌的信号比，因为右侧竖脊肌与肝脏在同一层面。MRI的T2*mapping序列一次3D mDIXION QUANT扫描，采集6～8个梯度回波且分析7个脂肪峰，得到七组图，分别计算出R2*和T2*值，T2*与R2*的关系为R2*=1/T2*，根据T2*值可推导出LIC，主要是利用T2*值与LIC曲线图，再计算出LIC。也有研究使用R2和R2*估计LIC[15]。肝脏铁沉积及铁过载可导致肝组织内铁含量升高，常规的MRI SE序列T2WI是依靠铁的顺磁性来诊断肝脏铁沉积及铁过载，但是T2WI容易受呼吸和运动伪影干扰，导致测量不准确。MRI的T2*mapping序列3D mDIXION QUANT扫描成像速度快，只需屏气一次就扫描完成，避免了呼吸和运动伪影。肝脏铁沉积及铁过载主要造成肝组织的T2驰豫时间缩短，即T2WI信号强度明显减低呈“黑肝”现象(图1)。MRI的T2*mapping序列是3D快速扫描成像，无需造影剂，成像时间短，操作简单安全，无辐射无损伤，可重复性好。MRI的T2*mapping序列准确率高，可以准确计算全肝含铁平均含铁分数，而肝穿刺活检仅能反应穿刺处的铁含量，而不能反映全肝的平均含铁量，同时MRI的T2*mapping序列对肝脏铁沉积及铁过载定量与肝穿刺病理活检相差无异，因此MRI的T2*mapping序列可在临床广泛应用，尤其是对全肝的铁定量。

3.3 MRI的T2*mapping序列的局限性

尽管MRI的T2*mapping序列具有很多优点，但是该技术仍存在一些不足：①设备要求高，如需高场强超导性MRI；②后处理软件费用较贵；③该技术目前还处于研究阶段，结论还需要更大的样本量验证。

MRI的T2*mapping序列定量LIC结果与肝穿刺活检一致性较好，两者均能准确反映肝脏铁沉积的严重程度。应用无创的MRI的T2*mapping对全肝铁定量代替有创的肝穿刺活检，有一定的临床推广价值。