3.0T MRI PDFF和IP-OP對脂肪肝定量評估的價值

楊逸銘， 劉玉品， 周懂晶， 陳志遠， 蕭煥明， 池曉玲

(廣州中醫(yī)藥大學第二臨床醫(yī)學院 廣東省中醫(yī)院影像科，廣東 廣州 510120)

脂肪肝是一種常見的臨床疾病，從病因上可分為非酒精性脂肪肝(non-alcoholic fatty iver disease，NAFLD)和酒精性肝病(alcohol related liver disease，AFLD)，其中前者已成為全世界慢性肝病最常見的病因[1-2]。單純脂肪肝如未得到有效控制可進展為肝纖維化和肝硬化，甚至發(fā)生肝細胞癌[3-4]。因此動態(tài)監(jiān)控脂肪肝的發(fā)生發(fā)展過程具有重要的臨床意義。目前診斷肝臟脂肪含量的金標準是肝臟穿刺活檢，但是其為有創(chuàng)性檢查，并且具有依從性差、有抽樣誤差和觀察者間的不一致等局限性[5-6]。磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)由于其無創(chuàng)性、分辨率高和多序列等優(yōu)勢，被認為是肝臟脂肪定量的最佳方法，如MRI同反相位(in-phase and opposed-phase，IP-OP)技術(shù)，已被廣泛用于肝臟脂肪變的定性分析[7]。MRI質(zhì)子密度脂肪分數(shù)(proton density fat-fraction，PDFF)是一種檢測肝臟脂肪含量的MRI新技術(shù)，研究[8-9]顯示：MRI-PDFF對于肝臟脂肪定量分析具有較高的穩(wěn)定性、可重復性和精確度。但上述肝臟脂肪定量分析的研究都是通過單一的方法進行的，結(jié)果缺乏對照分析。本研究采用MRI-PDFF和MRI-IP-OP 2種技術(shù)分別與肝臟穿刺活檢結(jié)果進行對比分析，探討MRI-PDFF和MRI-IP-OP定量檢測肝臟脂肪含量的應(yīng)用價值，為脂肪肝無創(chuàng)性定量分析提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究對象及納入和排除標準本次回顧性研究得到了本醫(yī)院倫理委員會的批準。收集從2015年12月—2018年8月于本院就診，經(jīng)穿刺活檢證實，并臨床診斷為脂肪肝患者的病例資料。

納入標準：①MRI檢查序列包括MRI-PDFF和MRI-IP-OP序列。②MRI檢查與肝臟穿刺活檢時間間隔少于1個月。③臨床及實驗室檢查資料完整，臨床資料包括年齡、體質(zhì)量、身高、吸煙史、飲酒史、既往病史和家族史等，實驗室檢查結(jié)果包括血清肝功能指標、膽汁酸、甘油三酯和總膽固醇等。排除標準:①酗酒史(飲酒折合乙醇量，男性>140 g/周，女性>70 g/周)。②患有肝臟腫瘤、自身免疫性肝病等其他彌漫性肝臟病變及原發(fā)性硬化性膽管炎等膽道疾病。③有 MRI 檢查禁忌證。最終共63例患者納入本研究，其中男性43例，女性20例，年齡16～72歲，平均年齡(40.62±11.24)歲。輕度脂肪肝34例，中重度脂肪肝29例。同時選擇血脂正常、臨床診斷非脂肪肝患者 (胃炎和功能性胃腸病等)20例作為對照組。

1.2 檢查方法Toshiba 公司 Vantage Titan 3.0T MRI表面8通道相控陣線圈，仰臥位頭腳方向掃描，掃描參數(shù)：梯度回波3D序列(FE3D)，水脂分離技術(shù)(WFS)，橫斷位(axial)，重復時間(TR)最少 5.1 min，回波時間(TE) 1.1 ms/2.8 ms，激勵次數(shù)(NAQ) 1，視野(FOV) 38 cm×40 cm，層數(shù)(slice) 28，層厚(thick) 8 mm，翻轉(zhuǎn)角(flip) 12°，掃描時間 15 s，相位編碼方向的并行采集因子(speeder PE)2。

1.3 圖像分析和后處理采用Toshiba Vitrea FX圖像后處理工作站進行圖像后處理。MRI-PDFF可在圖像上直接測量感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，得出肝臟脂肪分數(shù)(hepatic fat fraction，HFF)。由于本研究中患者肝臟穿刺活檢位置位于右側(cè)腋前線至鎖骨中線7～9肋，為盡量與肝臟穿刺位置一致，本研究ROI選擇肝Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ段。ROI分別由2位有臨床診療經(jīng)驗的放射科醫(yī)師，遠離肝臟邊緣、避開大血管、大膽管于肝Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ段各放置1個ROI(圖1)，ROI>2 cm2，每個ROI測量3次取平均值，HFF取所測ROI平均值。

MRI-IP-OP采用信號強度(signal intensity，SI)進行半定量分析。HFF=(SIin-SIout)/2SIin，SIin為同相位像肝臟信號強度，SIout為反相位圖像上肝臟信號強度。MRI-IP-OP圖像選取與MRI-PDFF同一層面上的同一位置，所有ROI大小盡量保持一致，每個ROI測量3次取平均值，HFF取所測ROI平均值。

2 結(jié) 果

2.1 各組患者的HFF各組患者MRI-PDFF和MRI-IP-OP的HFF見表1。中度脂肪肝患者MRI圖像見圖1。經(jīng)Kolmogorov-Smirnov檢驗，MRI-PDFF總體HFF不符合正態(tài)分布(Z=0.203，P<0.01)，MRI-IP-OP總體HFF值不符合正態(tài)分布(Z=0.209，P<0.01)。采用Kruskal-Wallis

檢驗比較各組患者HFF，各組患者 MRI-PDFF和MRI-IP-OP 的HFF組間比較差異有統(tǒng)計學意義(H=52.84，P<0.01；H=45.50，P<0.01)。采用Mann-WhitneyU檢驗對各組患者HFF進行兩兩比較，并經(jīng)Bonferroni校正，中重度脂肪肝組患者MRI-PDFF的HFF明顯高于對照組和輕度脂肪肝組(Z=-4.40，P<0.01；Z=-7.13，P<0.01)，輕度脂肪肝組患者MRI-PDFF的HFF高于對照組(Z=-3.44，P=0.002)。肪肝組患者MRI-IP-OP的HFF值高于對照組和輕度脂肪肝組(Z=-6.55，P<0.01；Z=-4.51，P<0.01)，輕度脂肪肝組患者MRI-IP-OP的HFF高于對照組(Z=-2.71，P=0.02)。

表1 各組患者MRI-PDFF和MRI-IP-OP的HFF

A：In-phase image of liver； B：Out-phase image of liver; C：Liver fat fraction image; D：HFF (28.48%).

2.2 MRI-PDFF對脂肪肝的診斷效能采用MRI-PDFF技術(shù)診斷不同程度脂肪肝的ROC曲線顯示：MRI-PDFF診斷輕度脂肪肝(對照組vs輕度脂肪肝+中重度脂肪肝)HFF閾值為5.1%，AUC為0.931(P<0.01)，靈敏度為90.0%，特異度為92.1%；MRI-PDFF診斷中重度脂肪肝(對照組+輕度脂肪肝組vs中重度脂肪肝組)HFF閾值為12.0%，AUC為0.928(P<0.01)，靈敏度為94.4%，特異度為75.9%。見圖2(插頁十)和表2。

2.3 MRI-IP-OP對脂肪肝的診斷效能采用MRI-IP-OP技術(shù)診斷不同程度脂肪肝的ROC曲線顯示：MRI-IP-OP診斷輕度脂肪肝(對照組vs輕度脂肪肝組+中重度脂肪肝組)HFF閾值為6.2%， AUC為0.874(P<0.01)，靈敏度為90.0%，特異度為84.1%；MRI-IP-OP診斷中重度脂肪肝(對照組+輕度脂肪肝組vs中重度脂肪肝組)HFF閾值為12.2%，AUC為0.913(P<0.01)，靈敏度為94.4%，特異度為75.9%。見圖2(插頁十)和表3。

表2 MRI-PDFF對脂肪肝的診斷效能

表3 MRI-IP-OP對脂肪肝的診斷效能

3 討 論

脂肪肝已成為嚴重危害人類健康的常見疾病，發(fā)病率逐年上升，早期診斷并進行臨床干預(yù)可逆轉(zhuǎn)脂肪肝，因此肝臟脂肪定量評估已成為近年研究的熱點[3, 10-12]。肝臟脂肪定量評估方法種類繁多，其中金標準是肝臟穿刺活檢，但由于其為有創(chuàng)性檢查，限制了臨床常規(guī)開展，目前超聲、計算機斷層掃描(computed tomography，CT)和MRI是臨床常用的肝臟脂肪分析方法[13-15]。超聲診斷脂肪肝主觀性大，對機器要求高，不適合肝臟脂肪定量評估；CT具有電離輻射，不適合兒童孕婦使用或常規(guī)隨訪[9, 14]。MRI肝臟脂肪定量評估序列包括磁共振波譜(magnetic resonance spectrum,MRS)、MRI-IP-OP和MRI-PDFF等。本研究主要探討MRI-IP-OP和MRI-PDFF技術(shù)定量評估脂肪肝的應(yīng)用價值。

本研究使用MRI-PDFF和MRI-IP-OP 2種技術(shù)定量評估肝臟脂肪含量，并分別與肝臟穿刺活檢結(jié)果進行對照研究，結(jié)果顯示：隨著脂肪肝等級增加，MRI-PDFF和MRI-IP-OP的HFF升高，組間兩兩比較差異有統(tǒng)計學意義。本研究中ROC曲線顯示：MRI-PDFF診斷輕度脂肪肝和中重度脂肪肝的AUC值分別為0.931、0.928；MRI-IP-OP診斷輕度脂肪肝和中重度脂肪肝的AUC值分別為0.874、0.913；與MRI-IP-OP比較，MRI-PDFF對診斷輕度脂肪肝和中重度脂肪肝具有更高的診斷效能。

MRI-IP-OP是一種基于快速梯度回波的化學位移成像技術(shù)，水和脂肪質(zhì)子在磁場中橫向磁矢量能隨著TE的改變成同方向(同相位)和反方向(反相位)，通過測量同相位和反相位圖像的信號強度的改變 ,可以推測該組織中脂肪含量[7.16]。本研究結(jié)果顯示：MRI-IP-OP對于檢測脂肪肝有一定意義，然而ROC曲線顯示MRI-IP-OP對于各級脂肪肝診斷效能均不及MRI-PDFF。由于MRI-IP-OP 是基于信號強度肝臟脂肪含量，脂肪肝患者肝內(nèi)鐵沉積可影響圖像磁場均勻性，造成T2*效應(yīng)，導致局部圖像信號丟失，此外T1偏倚、噪聲和渦流等因素均可能導致MRI圖像上信號強度發(fā)生改變，最終影響肝臟脂肪定量結(jié)果[7, 9, 16]。因此MRI-IP-OP并非肝臟脂肪定量評估的有效方法。

PDFF定義是組織內(nèi)脂肪(甘油三酯)質(zhì)子密度與水和甘油三酯總質(zhì)子密度之比，是最近提出的基于化學位移的水和脂肪分離技術(shù)[9, 17-18]。NOUREDDIN等[19]和IDILMAN等[5]研究發(fā)現(xiàn)：MRI-PDFF和MRS均可定量評價肝臟脂肪含量。研究[5，19]表明：MRS技術(shù)要求較高，掃描時間長，一次掃描僅獲得肝臟局部數(shù)據(jù)；MRI-PDFF具有掃描時間短、成功率高及后處理簡單等優(yōu)勢，可逐步替代步驟繁雜的MRS。本研究最重要的結(jié)果之一即驗證了MRI-PDFF技術(shù)在肝臟脂肪定量評估方面優(yōu)于MRI-IP-OP技術(shù)。MRI-PDFF通過對同反相位圖像校正得出水相和脂肪相圖像，根據(jù)SIfat/(SIfat+SIwater)公式計算得到水脂分離圖像，一次屏氣掃描可同時產(chǎn)生同相位、反相位、水相、脂相和脂肪分數(shù)圖像，根據(jù)多回波信號變化曲線進行脂肪定量，可有效地縮短TE和TR，對T2*效應(yīng)和噪聲等影響因素進行校正[9, 20-22]，可更準確地評價肝內(nèi)脂肪含量。

在另一項研究[20]中，MRI-PDFF與肝臟穿刺活檢結(jié)果進行對比，使用ROC曲線診斷輕度脂肪肝：HFF閾值為6.1%，AUC為0.961，靈敏度為84%，特異度為100%；診斷中重度脂肪肝：HFF閾值為16.4%，AUC為0.947，靈敏度為77%，特異度為91%。本研究結(jié)果顯示：MRI-PDFF診斷輕度脂肪肝HFF閾值為5.1%，靈敏度為90.0%，特異度為92.1%；診斷中重度脂肪肝HFF閾值為12.0%，靈敏度為94.4%，特異度為75.9%。對于診斷各級脂肪肝，MRI-PDFF均具有較高的靈敏度和特異度。與肝臟穿刺活檢比較，MRI-PDFF主要有以下優(yōu)勢[23]：首先能進行全肝臟的脂肪含量測定，解決了穿刺活檢具有抽樣誤差的缺點；其次，MRI-PDFF作為一種無創(chuàng)性肝臟脂肪定量技術(shù)，更適用于脂肪肝的動態(tài)監(jiān)控，為脂肪肝治療策略和療效評價提供重要信息，是一種精確、可靠的肝臟脂肪含量MRI定量分析方法。

本研究尚存在一定的不足：納入病例數(shù)相對較少，重度脂肪肝病例較少，可能造成一定程度的結(jié)果偏倚，因此未對重度脂肪肝進行單獨分析，仍需要進一步擴大樣本量進行觀察。總之,肝臟脂肪定量對脂肪肝的診治具有重要的臨床意義，MRI-PDFF作為一種無創(chuàng)、穩(wěn)定、簡便和準確的MRI肝臟脂肪定量評估檢查技術(shù)，可為脂肪肝的早期診斷、治療策略選擇和預(yù)后評估提供重要的信息，具有較好的應(yīng)用前景。