磁共振成像在早期急性肠缺血的研究进展

陈梦莎 ，韩慧婷，王鑫雨，巴成慧，姜兴岳

急性肠系膜缺血(acute mesenteric ischemia，AMI)是指由于肠道血流灌注不足而导致肠道结构破坏和功能障碍，最终发生缺氧坏死的急腹症。AMI的死亡率高达50%，由于急性肠缺血发病缺乏特异性，早期诊断困难是其高死亡率的重要原因[1]。有关文献表明，AMI中、早期诊断治疗，死亡率可降低到30%，若超过6小时死亡率将呈指数增长，动脉栓塞和血栓是AMI中常见的原因，可达70%左右[2]。肠系膜缺血疾病可能是闭塞性的，也可能是非闭塞性的。闭塞性肠系膜缺血是由于肠系膜血供突然中断所造成的急腹症，此类疾病常常伴有剧烈腹痛。非闭塞性肠系膜血管缺血是指无血栓栓塞的肠系膜缺血，其发病因素较多包括心力衰竭、肠系膜动脉狭窄、主动脉功能不全、房颤、外科手术等，由于此病临床表现不典型，诊断困难，且合并其他全身严重疾病，所以死亡率极高[3]。

目前已有多种影像检查手段用于肠系膜缺血的诊断，超声检查安全、无电离辐射，可用于急性肠缺血的评估，但其检查结果受操作者经验的影响。当肠管内的气体较多时，会产生一定的声阻抗，对检查肠系膜缺血有较大干扰[4]。CT具有扫描速度快的特点，对于急性肠缺血的检查有高度的特异度和敏感度，是现在用于肠系膜缺血最常用的检查手段。CT血管造影可以进行肠系膜血管成像，对于肠系膜近端血管的狭窄以及血栓的位置可以清晰显示，甚至对肠系膜远端细小分支血管也可以进行有效评估[5]。但CT的软组织分辨率不足，对于缺血肠壁的显示受限。数字减影血管造影能显示血管狭窄的形态、非闭塞性肠缺血的血管痉挛以及血栓位置，但不能评价缺血的程度，且DSA是一种有创的检查手段，会对严重肠缺血患者产生一定的风险，可能会造成手术治疗的延误[6]。近年来磁共振技术快速发展，它所具有的高软组织分辨率以及多参数多序列成像的特点为早期肠系膜缺血的诊断带来了新的检查手段，能够更加准确的对缺血的严重程度进行评估[7]。

高场强磁共振结合了高软组织分辨率与高空间分辨率的特点，能够在不使用对比剂的情况下清晰显示肠壁各层结构。目前，临床上常用的高场强3.0 T磁共振应用于肠缺血的研究，可以清晰的显示肠壁的四层结构。通过构建比格犬肠系膜动脉缺血模型，用3.0 T磁共振可以显示出缺血1 h时的肠道黏膜层信号增高，随着缺血时间的增加，逐渐累及黏膜下层和肌层，这对于磁共振评估缺血的严重程度至关重要[8]。T2WI脂肪抑制序列被证明是用于急性肠缺血成像最优化的序列，可以显示肠系膜静脉缺血30 min后的肠壁信号变化，7.0 T超高场强磁共振在一些动物研究中甚至可以最早显示出缺血15 min的影像变化[9,10]。磁共振成像对于肠缺血的研究证明高场强磁共振可以实现对于肠道的解剖成像，达到早期诊断的目的，并且可以评估缺血的程度。各种磁共振新技术的发展与应用，对于肠壁和肠系膜血管成像可以提供比常规解剖图像更多的影像信息，更有利于早期诊断。

1 弥散加权成像的应用

目前弥散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)技术已经越来越成熟并应用于腹部磁共振的检查，通过表观弥散系数可以对图像进行定量分析[11]。b值表示水分子扩散运动的敏感程度，高b值DWI对于水分子扩散十分敏感，但图像信噪比会有所降低，因此选用合适的b值进行成像是十分重要的。有关动物实验研究表明1.5 T磁共振检测肠缺血最佳b值为800 s/mm2，此种情况下的ADC值与缺血肠壁厚度相关性较强，可以更为准确地反映肠壁厚度的变化[12]。绞窄性肠梗阻是一种危险性极高的缺血性肠病，早期诊断与手术治疗是关键，由于缺血肠袢的存在可降低血流灌注效应，弥补了低b值DWI对扩散运动不敏感的缺点。低b值可用于区分绞窄性肠梗阻和非绞窄性肠梗阻，绞窄部位肠壁呈明显的高信号，而未发生绞窄的肠壁呈明显低信号，且低b值DWI信噪比较高，可以显示肠壁的变化，有助于疾病的鉴别诊断[13]。应用并行采集技术联合DWI扫描可加快采集速度，缺血30 min后，DWI图像中明显呈高信号，ADC图像中呈明显低信号，可用DWI技术评估缺血区域[14,15]。随着影像技术的发展，基于体素内不相关运动(intravoxel incoherent motion，IVIM)的DWI成像能够通过定量参数评估肠道疾病以及由于肠系膜缺血所造成的肝损伤，联合磁共振增强成像可作为评估弥散、灌注以及血流微循环变化的无创检查方式[16,17]。

2 磁共振对比剂增强技术的应用

对比剂的应用有助于疾病的诊断与鉴别，目前应用于临床最常见的对比剂为钆顺磁性对比剂。Mi等[18]用钆喷酸葡甲胺作为MRI对比剂注入肠缺血动物体内，可观察到肠壁靶样交替增强，黏膜下层明显强化，这与黏膜下层具有丰富的血管丛有关，10 min延迟增强可以区分急性肠缺血和亚急性肠缺血。有关研究用低剂量锰离子对比剂做兔模型AMI的增强扫描，采用T1 mapping扫描序列，可清晰地观察到缺血肠段T1弛豫时间明显高于正常肠壁，这种磁共振定量技术通过检测对比剂注射后组织T1弛豫时间的变化鉴别急性闭塞性缺血肠壁和正常肠壁[19]。磁共振对比增强成像在评估肠壁灌注方面具有优势，并且可以清晰显示肠系膜的结构，3D-FLASH T1WI序列是用于小肠对比增强的优化序列，具有良好的组织对比和解剖细节的显示[20]。

3 分子影像技术的应用

随着纳米技术的发展，分子对比剂被开发应用于各个领域。目前有多种分子对比剂用于肠道检查的研究，磁性纳米粒子是近年来发展迅速的一类探针，具有较高的弛豫度和较强的局部磁场效应，已有研究证明超微超顺磁性氧化铁颗粒(ultra-small superparamagnetic iron oxide particles，USPIO)用于腹部检查具有良好的生物相容性，在T1WI像上可作为阳性对比剂，T2WI像上可作为阴性对比剂[21]。但使用USPIO作为肠道对比剂时，需注意对比剂的浓度，浓度过高时会对信号造成扭曲，影响图像诊断[22]。应用分子探针还可以实现诊疗一体化，磁性氧化铁颗粒标记脂肪干细胞(adipose-derived stem cells，ADSCs)可用于缺血性疾病的成像与治疗，普鲁士蓝染色和免疫荧光显示绿色荧光蛋白脂肪干细胞在缺血部位聚集，并且ADSCs有助于新生血管的生成，可有效治疗由于缺血所造成的肠道疾病[23,24]。由于目前大多数对比剂都是静脉注射，相对于口服副作用大，Darwesh等[25]研究了一种用于肠道的特异性口服型对比剂，安全性更高，应用同轴电纺丝技术制备纳米纤维，以丙烯酸树脂S100(Eudragit S100，ES 100)为壳层，ES 100在酸性胃液中溶解度很低，但在PH=7.4的肠道中可以在几分钟内迅速溶解，从而释放包裹的药物，增大对比剂在缺血性小肠或者大肠的显像性能以及药物治疗作用。

4 磁共振血流定量成像技术的应用

血流动力学的综合评估对于急性肠缺血的诊断至关重要，目前常用的磁共振相位对比电影成像(cine 2D phase-contrast imaging，2D-PC MRI)提供了精确的血流峰速测量手段，可以对餐后血流量进行定量分析，从而评估肠缺血的严重程度[26]。但峰速的准确测量依赖于测量平面的最优定位，测量平面选择不当则对流速测量产生一定的误差影响。

4D血流成像(4D-Flow MRI)可实现血流动力学的可视化和量化，用于评估血流方向、速度，从而确定临床上肠系膜血管狭窄的严重程度，有助于指导血管再通[27]。通过4D-Flow血流线的显示可以提供最优的定位平面，选取肠系膜上动脉远端血管，结合2D-PC MRI成像能够大大改善图像质量[28]。腹部成像中，患者的呼吸配合对于图像质量以及检查时间十分重要，有关研究应用螺旋采样结合压缩感知技术大大减少了成像时间，可以在单次屏气下全面评估腹部血管血流，并且能得到与传统笛卡尔采集成像相一致的定量图像，从而改善了屏气时间过长所带来的问题[29]。目前4D-Flow MRI在临床中通常应用于慢性肠缺血进餐前后血流成像，在肠系膜缺血患者中进餐后肠系膜血流无明显变化，侧支循环血管的血流量以及流速却明显增加[30]。4D血流技术可提供各种流体动力学生物标志物，其中重要的一项就是壁剪应力，它是反映血流改变的重要指标，肠系膜动脉狭窄的患者的血管壁剪应力高于正常人，且随着狭窄程度不断增加[31]。

与2D-PC MRI相比，4D-Flow MRI具有更大的临床应用潜力，它不仅是对于单层图像成像，还可以对整个腹部血管进行动态评估，但目前4D-Flow MRI扫描时间过长一定程度上限制了其临床应用。

5 磁共振血氧定量成像的应用

肠缺血中血流灌注降低，每单位血容量的氧耗量增加以满足代谢需要，因此静脉回流中的血氧饱和度下降，磁共振血氧定量法(magnetic resonance oximetry，MRO)可以检测肠系膜上静脉血液中的血氧饱和度用来诊断肠缺血。已有研究证明T2值与血氧饱和度相关，血液的T2值越低，血氧饱和度越小，越倾向于肠缺血，若SMV血液中的T2值明显低于下腔静脉则可考虑急性肠缺血[7,32]。MRO成像一般采用Carr-Purcell-Meiboom-Gill(CPMG)序列，它是测量横向弛豫时间T2值的标准序列，也有文献报道应用扰相位梯度多回波序列能够更加快速地实现MRO成像，用于缺血性疾病的诊断[33]。由于传统的磁共振血氧定量成像需要复杂的体外校准过程，限制了MRO的普遍应用，近年来有大量研究不断改进CPMG序列用于心脏血氧的定量测量，利用不同间隔脉冲回波测量多个T2值，获得多幅T2 map，对这些数据进行拟合处理，从而估计出未知参数，无需体外校准，就能够得到全面准确的血氧饱和度检测结果，改进后的MRO技术同时也为更加准确地检测肠缺血的血氧变化提供了可能性[34,35]。通过磁共振血氧定量成像可以有效地减少有创检查的持续时间和风险，是一种可替代有创导管检查的新型检查技术，MRO联合4D-Flow MRI能够更加全面地实现磁共振腹部疾病的定量成像。

6 小结

急性肠缺血的发病原因众多，由于肠道特殊的解剖位置以及肠道气体的存在，影像检查相对困难，往往导致延误诊断和治疗。而磁共振高软组织分辨力的优点为肠壁各层结构的显像提供了有力的检查手段，弥补了其他检查方法的不足。高场强磁共振具有更高的分辨率，可以显示肠壁早期的病变，实现早期诊断。磁共振增强相比于CT增强更加安全，各种对比剂的研发不仅实现了胃肠道特异性显像还能进行诊疗一体化，实现多功能成像。各种磁共振新新技术的联合应用，能够更加全面、准确地显示病变，有利于急性肠缺血的早期诊断。定量功能成像结合血管成像技术提供了更多的检查信息，比传统的成像方法更具优越性、时效性。但磁共振成像相比于其他影像检查手段成像时间过长，不适合于一些病情严重难以配合的患者，且由于胃肠道蠕动所造成的伪影也是影响图像诊断的重要因素，因此良好的肠道准备是保证图像质量的关键。相信随着磁共振影像技术的不断发展，成像速度不断加快，将为腹部磁共振检查提供更多的影像信息。

作者利益冲突声明：全部作者均声明无利益冲突。