MRI多模态定量成像评估肝癌患者肝脏储备功能的研究进展

陈松 黄泽和

【关键词】 MRI多模态；肝癌；肝脏储备功能

中图分类号：R735.7；R445.2   文献标志码：A   DOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2023.02.016

原发性肝癌简称肝癌，包括起源于肝细胞的肝细胞癌（hepatic cellular cancer，HCC）、肝内胆管细胞的肝内胆管细胞癌（intrahepatic cholangiocarcinoma cancer，ICC）和肝细胞胆管细胞混合癌（combiend hepatocellular cholangiohepatoma，CHC）［1］。目前世界范围肝癌发病率排名第六，在所有恶性肿瘤中死亡率高居第三［2］。近年来，尽管肝癌治疗领域的研究取得很大进展，肝癌的综合治疗包括肝癌分子学分期的应用、靶向治疗和免疫治疗等，但外科手术治疗仍是早中期肝癌患者的首选治疗方案，亦是提高5年生存率的主要途径［3］。肝功能储备情况是肝脏手术术前评估的重要指标之一，残余肝实质储备功能不全是肝部分切除术后患者肝脏功能衰竭甚至死亡的主要原因之一；因此术前准确地评估患者肝脏储备功能对手术方案选择和提高围手术期安全性具有非常重要的意义［4］。评价肝功能的常用方法是血生化指标和Child-Pugh分级，但其均有局限性［5］。近年来，随着MR对比剂的发展，肝细胞特异性对比剂逐渐应用于临床，同时部分学者选择性加入体素内不相干运动（intravoxel incoherent motion，IVIM）扩散加权成像（diffusion-weighted imaging，DWI）或mapping新技术来评价肝脏储备功能，现对以上MRI技术的研究进展作一综述。

1 肝细胞特异性对比剂普美显增强扫描

普美显（钆塞酸二钠，Gd-BOPTA）是一种新型磁共振对比剂，具有很高的弛豫效率。其剂量是细胞外对比剂的1/4。普美显不仅具有细胞外空间对比剂的特性，而且可以通过肝细胞膜表面阴离子通道的转运进入肝细胞。静脉注射后，普美显分布在细胞间隙，可被肝细胞吸收并通过胆道排出。由于肝癌细胞的正常细胞功能受损，肿瘤细胞对普美显的摄取减少。因此，扫描显示病灶为低信号、无信号或等信号，与肝实质形成对比，有利于提高诊断敏感性。研究表明，普美显增强MRI诊断肝癌的敏感性、准确性和特异性明显高于普通增强MRI，可以提高肝癌的早期诊断效果［6］。在不同的病理学类型下，原发性肝癌的癌细胞组成结构不同，其普美显的摄取不同，所以经过普美显MR扫描后在肝胆特异期表现出不同的信号特征，我们可以推测肿瘤的类型，同时还可以根据周围正常肝实质的强化信号间接提示肝功能情况；因此，普美显MRI增强扫描不仅可以有效地用于原发性肝癌的诊断，而且有助于评估肝功能。国内李洁等学者研究发现，肝胆期肝实质强化率在轻、中度肝功能损害患者中分布均匀，与肝功能综合指标、肝功能损害加重有一定相关性，肝细胞对普美显的摄取减少，肝实质的强化程度降低［7］。因此，测量普美显增强MRI肝胆期肝叶或全肝实质的信号增强程度可用于间接评估肝功能储备情况。由于普美显的应用在我国尚处于初步阶段，其具体作用机制和分子机制有待进一步阐明；同时，对肝功能的评价也很难进行直接定量分析。

2 T1 mapping 技术

通过反转恢复或饱和恢复序列实现的T1 mapping技术最早应用于心脏。目前，临床上常用的序列大多是由反向恢复（IR）序列发展而来，主要包括look looker（LL）序列和改良look looker反向恢复（MOLLI）序列。LL序列是施加脉冲后在T1弛豫曲线的多个时间点连续采样。其缺点是受心跳影响大，空间分辨率不高，一次只能采集一层图像。2004年，MESSROGHLI等人［8］提出了MOLLI序列，该序列的图像采集过程取决于心率，使用小角度激励可以减少不同患者心率的影响，其重复性和信噪比高，但缺点是采集时间长。与心脏相比，肝脏的活动范围很小，扫描时屏住呼吸可以使其保持静止状态。因此，肝脏对T1成像技术的要求比心脏低，扫描技术的选择也更多［9］。目前，大多数肝脏T1标测扫描主要采用简单、可操作的可变多转角成像技术［10-12］，它至少需要两个旋转角度，具有快速、全肝扫描的优点，可以在短时间内获得高分辨率的T1MAP图，是研究肝功能的首选技术。一些研究人员还在多转角序列后添加B1场，以均匀磁场，从而获得更准确的T1值；钆塞酸二钠（GD-EOB-DTPA）增强T1 mapping成像还可用来测量肝脏T1值，通过计算T1减低率来评价肝功能［4］。LIU等［13］提出了肝细胞增强分数（hepatocyte enhancement，HEF）这一概念，就是利用双室模型和T1 mapping技术来测量增强前后肝细胞对肝脏特异性对比剂GD-EOB-DTPA的摄取程度，以定量评估肝脏功能；这一评价方法相对比较准确；国内学者孟迪等人［14］通过T1 mapping结合肝细胞增强分数来研究肝脏储备功能的变化，发现普美显增强扫描20分钟后利用T1 mapping圖像双室模型来测量增强前后肝细胞摄取对比剂的速率，以此来进行肝功能评价诊断效能优于其他参数。同时有学者研究发现，T1 mapping对肝纤维化评估有重要价值［15］。

3 T2 mapping 技术

组织的横向弛豫时间（T2）、纵向弛豫时间（T1）和质子密度（PD）是组织固有的物理参数，在一定的温度和场强下是恒定的，反映了组织的特性，对病变的研究具有重要意义。目前临床上使用的加权序列不能直接测量组织的这些特征值，而是通过信号强度间接反映这些特征值。然而，由于受场强、温度、射频放大器等硬件设备等诸多技术因素的影响，组织的信号强度并不是绝对不变的，存在较大的波动范围。T2标测技术是一种定量成像技术，可以克服常规T2加权成像无法量化的缺陷，具有良好的重复性。T2值的定量方法包括多回波自旋回波（spin-echo，SE）序列法、驱动平衡单脉冲T2（driven equilibrium single pulse observation of T2，DESPOT2）观测法［16］和T2快速捕获松弛映射法［17］。然而，由于不均匀磁场和射频脉冲效应的影响，上述两种方法均无法准确测量组织的T2值，多回波SE序列法仍然被认为是测量T2的标准方法［18-19］。其中，多回波SE序列方法主要分为两种：第一种是多次单回波自旋回波序列，其具有计算原理简单的优点，可在不同时间获得多幅图像及T2衰减曲线，其缺点是需要较长的重复时间（repetition time，TR）以确保T2的准确性，因此总扫描时间长。长时间的扫描让患者舒适度下降，难以忍耐配合完成检查而产生运动伪影，影像图像信噪比。第二种为多回波自旋回波序列，是目前临床T2 mapping成像技术的首选方法，在一个TR时间内采集两个及两个以上的回波时间（echo time，TE），信噪比较高，采集时间较短。

此外，尽管该技术已得到极大改进，但一系列180°脉冲与层编码梯度的交叉将导致复杂的刺激回波模式，从而导致T2数据偏移的测量（通常被高估），限制了TE的数量和值选择，这在高场MRI中更为明显。为了解决上述问题，模拟回波校正方法（stimulated echo correction，SEC）［20］正逐步得到广泛应用。它可以模拟非理想180°脉冲在聚焦过程中的相干路径，从而估计实际弛豫时间，也是目前广泛使用的一种方法。BASIRI等人［21］在SEC方法的基础上提出了两步SEC方法，这是前者的简化方法。它简单实用，可以提供更高的精度；研究发现，T2值不仅与炎症和水肿程度相关，也可以定量测量肝细胞内脂肪沉积的量及范围［22］。

4 体素内不相干运动

自旋回波平面回波成像（spin echo-echo planar imaging，SE-EPI）是一种常用的弥散脉冲序列，在SE序列的180°RF脉冲前后提供两个方向相同、强度相等的扩散敏感梯度场。随着磁共振硬件设备及软件技术的快速发展，多b值双指数模型在临床上得到广泛研究。IVIM多b值弥散可定量分析水分子的扩散运动和微循环血流灌注；理想情况下，扩散量化以单指数模型为基础，即Sb/S0=exp（-b）×ADC，b值是测量扩散敏感梯度的参数，Sb和S0分别是具有和不具有扩散梯度的同一元素的相应信号强度；在IVIM的经典理论中，双指数模型决定了组织信号强度的变化，即Sb/S0=fexp（-BD*）+（1-f）exp（-BD），其中D代表纯水分子的扩散运动，属于扩散系数，单位为mm2/s；D*值属于假扩散系数，表示血液在体素中的灌注引起的相位，f值表示体素中微循环灌注效应与整体扩散效应的体积比，属于灌注分数。由此可见，与传统单指数模型相比较，IVIM-DWI双指数函数分析具有更准确、更全面评价组织水分子弥散的特点［23］。T2 mapping技术在肝脏中的主要研究方向有肝脏缺血再灌注损伤［24］以及肝纤维化的严重程度分级的评估等［25-26］，但是将其运用于肝脏良恶性肿瘤的鉴别研究较少。苏瑾等人［27］研究发现肝细胞癌双指数模型D值低于正常肝组织，也低于单指数模型ADC值，如与T2弛豫时间联合使用可提高肝脏恶性肿瘤的鉴别诊断准确率。

5 小结

在磁共振肝细胞特异性对比剂Gd-BOPTA增强扫描的基础上，可以使用MRI多模式定量成像技术，并结合术后虚拟残余肝体积测量来对原发性肝癌患者肝脏储备功能进行准确评估；也可以对术后患者肝功能的恢复情况进行预判，不仅如此，还可以使用MRI图像后处理软件详细勾勒肝脏肿瘤形态和肿瘤血供，为临床手术方式的选择提供参考，减少术中出血和术后肝衰竭的风险。相信经过科研工作者的不懈努力，影像学在肝癌诊治中的作用会越来越大，肝癌患者的生存率会越来越高。

参 考 文 献

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（收稿日期：2022-05-25 修回日期：2022-07-01）

（编辑：潘明志）