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肝纤维化脂肪变性1H-MRS成像研究进展

时间:2024-07-28

韩芳 综述 孟令平 审校

肝脂肪变性严重危害人类健康, 可以进一步发展为脂肪性肝炎, 肝纤维化, 肝硬化, 甚至肝癌。肝纤维化作为其中一个重要环节, 具有特殊意义, 因为肝纤维化是一个可逆的病理过程。有报道提出脂肪变性与肝纤维化密切相关[1-5]。1H-MRS能无创地定量检测肝内脂肪含量, 有望为肝纤维化的病情进展、临床治疗及疗效评估提供重要的影像学指标。

1 定量检测肝内脂肪含量的重要性及方法

1.1 肝纤维化与肝脂肪变性的关系

肝纤维化及慢性肝病仍然是危害人类健康的主要问题[6]。尽管国内外对肝脂肪变性与肝纤维化的关系问题尚未达成一致, 但近来大部分学者[1,2,4,7]的研究得出结论: 肝脂肪变性与肝纤维化的严重程度反相关。Yamaguchi等[2]提出甘油三酯本身并无脂毒性, 相反, 在肥胖症大鼠中, 甘油三酯的合成能缓冲游离脂肪酸的堆积, 从而保护肝细胞不受脂毒性损害。Adams等[4]提出随着肝纤维化的进展, 肝细胞脂肪变性与肝细胞气球样变都显著减轻。Charlotte 等[5]研究表明, 非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)从早期肝纤维化的沉积开始, 肝脂肪含量逐渐减低。Yoneda等[7]研究提出, NAFLD病人肝纤维化与慢性肝病的严重程度明显正相关, 而肝脂肪变性和坏死性炎症不影响肝纤维化的严重程度。Yun等[1]对86名年轻男性慢性乙型肝炎患者进行研究, 显示在慢性乙型肝炎患者中, 肝脂肪变性与胰岛素抵抗有关, 而与肝纤维化无关。

1.2 肝细胞脂肪变性的定性定量诊断方法

肝组织活检、超声、计算机体层摄影(computed tomography,CT)、核磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)均可对肝细胞脂肪变性做出诊断。肝组织活检是定性、定量诊断脂肪肝的金标准, 但其具有创伤性, 肝穿刺活检相关并发症发生率可达3%, 致死率达0.03%[8], 使重复检查受到限制; 而且活检取样少,抽样误差较大, 难以反映整个肝脏的情况。超声检查被公认为脂肪肝定性诊断的首选影像学方法, 但超声检查存在着操作依赖性强、客观性差等不足, 而且, 病理活检显示脂肪变性的肝细胞>30%的脂肪肝, 超声诊断的阳性预测值仅为34.5%[9]。CT平扫可有效诊断脂肪肝, 但仍存在自身缺陷, 如对轻度脂肪肝敏感度低, 对人体具辐射性, 而且无法应用于血铁质沉积的患者[10]。无论用超声检查还是CT平扫都无法将非酒精性脂肪性肝炎与单纯性脂肪肝作出鉴别, 而且由于严重肝脂肪变性与肥胖, CT诊断晚期肝纤维化的敏感度显著降低[11]。近来, 在体肝脏1H-MRS检查技术提供了一种快速、安全、无创的定量评估肝脏脂肪浸润程度的方法, 并与肝活组织检查结果具有良好相关性。常用的MRI技术有单体素MR波谱、两点Dixon技术(2PD)及三点IDEAL技术(3PI)。对于单体素MR波谱分析, 目前多采用激励回波成像方法(STEAM)和点分辨自旋回波波谱(PRESS)序列。

2 1H-MRS的原理

化学位移现象是磁共振波谱成像的理论基础。化学位移是指: 两个质子MRI信号共振频率的相对差值用静磁场B0的百万分之一来表示。如果将一个标准的非选择性射频脉冲施加于脂水混合物, 两种质子都受到激发, 但是水信号的进动速度比脂信号大约快3.5ppm, 这种频率差异表现为两种不同的化学位移[12]。MRS利用磁共振原理和化学位移作用提供生化信息, 无创地对特定的原子核及其化合物进行分析。利用化学位移作用, 可将含有同种原子核的不同化合物或将化合物中不同的分子基因在磁共振谱线轴上作出区分, 在不同的位置形成不同的峰值。肝脏MRS可测量的原子核主要有1H、31P、13C、19F和23Na。临床应用较多的为1H-MRS和31P-MRS。例如,31P-MRS 可以很容易将ATP的3个磷酸基团鉴别, 而且对缺血性损伤敏感性高。1H-MRS是临床应用最为广泛的MRS技术[13]。MRS描述波谱曲线的主要指标有: 化学位移、波峰积分面积、峰值、半高宽等。峰下面积与特定频率原子核的共振数目成正比, 反应代谢物的浓度。因此, MRS可对肝脏的细胞能量代谢进行定量分析[14]。1H-MRS测定肝脏脂肪含量的原理是根据在水和脂肪环境之间质子共振频率的不同, 以水共振波谱为准测定脂肪共振波谱, 以CH2脂肪峰下面积相对于水峰下面积的百分比表示肝脏脂肪含量。正常人肝脏1H-MRS表现为谱线上高而尖的水峰, 较水峰矮且较宽的Lip峰,部分正常肝脏内可见到Cho峰。严重肝纤维化的重症肝炎MRS中Lip峰降低, 肝硬化MRS中脂质的相对信号强度远远低于正常肝脏[15]。单体素MR波谱分析, 包括两种技术: PRESS和STEAM技术。PRESS采用90°-180°-180°脉冲序列及长TE, 使长T1弛豫时间的物质显示更好; STEAM采用90°-90°-90°脉冲序列及短TE[16], 主要显示短T1弛豫时间的物质, 这两种方法都是应用射频, 配合梯度, 对感兴趣区进行激发。

3 1H-MRS定量检测肝内脂肪含量的临床应用

由于受呼吸运动及肠道蠕动伪影的影响, MRS在腹部器官中的应用滞后于在中枢神经系统中的应用。1H-MRS技术在肝脏中的临床应用价值已经得到肯定。与正常肝脏相比, 慢性肝炎的1H-MRS最重要的变化就是脂峰降低。Cho等[15]研究显示随着慢性肝炎的进展, 即肝纤维化加重, 谷氨酰胺和谷氨酸复合物(Glx) 、磷酸单酯(PME)、糖原和葡萄糖复合物(Glyu)与脂质相比较而言, 都显著增加。另外, 近年来一些新技术, 如弥散加权磁共振成像及磁共振弹性成像也被提出用于临床肝纤维化的检测[6]。Machann等[17]用同、反相位脂肪选择MRI序列评估健康者肝脏脂肪含量及空间分布, 并与1H-MRS定位兴趣区所获得的结果进行比较, 其结果为两种技术都足以对无肝病人群提供可靠的肝脏脂肪含量的定量评估。与常规MRI技术比较,1H-MRS敏感度较高, 尤其对肝脏少量脂肪浸润, 有助于临床代谢性干预。Yoshimitsu等[18]对58名经肝活检证实的脂肪肝患者进行CT平扫和化学位移MRI(CSI)检查, 以活组织检查作为参考标准, 显示CT平扫和CSI对脂肪肝的评估都有帮助, 但在轻度脂肪变的区分上CSI则优于CT。 Kim等[19]分别用单体素质子磁共振波谱、两点Dixon技术(2PD)及三点IDEAL技术(3PI)对28名消瘦及肥胖者定量检测肝脏脂肪含量。研究显示单体素质子磁共振波谱所测脂肪含量的结果与2PD及3PI所测结果明显相关, 而且用MRI方法所测肝脏脂肪含量会随着水-脂分离技术和序列的选择不同而发生显著变化。以往小样本研究发现, MRS与MRI对脂肪肝的定量诊断与组织学对肝脂肪含量的评估结果相关。但是MRS/MRI对脂肪肝分级的精确度尚未得到解决。McPherson等[20]对94例经皮肝穿刺活检证实的脂肪肝患者用MRS和MRI(Dixon IP/OP)测定肝内脂肪含量, 并以活组织检查结果作为参考标准。发现MRS/MRI和活组织检查对肝脂肪变性百分率的评估显著相关(r=0.88, P<0.001)。所有技术对轻度脂肪肝及中重度脂肪肝的诊断精确度都很高。MRS和MRI能对肝病患者脂肪变性的严重程度进行精确分级, 提示MRS有潜力成为肝纤维化分级的一个指标。Borra等[21]用1.5T磁共振扫描仪对33名II型糖尿病患者(非酒精性脂肪性肝病的高危人群)做MRS和同相位、反相位肝脏成像, 显示同相位、反相位成像所得脂肪指数与1H-MRS所得结果线性正相关(r=0.88,P<0.001)。提示同相位和反相位成像可用于非酒精性脂肪性肝病患者对肝脂肪含量的快速评估。但同时也存在一些干扰因素, Westphalen等[22]研究显示铁的存在导致信号强度的改变, 因此限制了反相位成像用常规TE评估轻度脂肪变性的应用; 同时发现在没有铁沉积的病人中, 反相位成像信号强度的丢失与肝脂肪变性比例有关; 而在有铁沉积的肝脏反相位成像的相关信号强度丢失则与组织病理学检测的肝脂肪变性比例无关。

4 展望

目前, 肝组织活检仍然是定量检测肝内脂肪含量的金标准, 但由于有创性、取样少、抽样误差大等缺点限制了其临床应用。传统影像学技术诊断早、中期肝纤维化的能力有限[23]。虽然MRS仍存在一些问题,如成像速度慢、易产生呼吸伪影, 数据后处理复杂, 检查费用昂贵, 不同的MRI系统、采集参数和分析方法所得到的结果会有差异, 所得结论尚未得到临床证实,需要患者配合等[24]。但作为一种无创、安全、有效、定量检测细胞内部生化信息的技术, MRS在定量诊断和评估脂肪肝严重性的应用中有着广阔的发展空间,并有望取代肝脏活检成为肝纤维化分级的一个影像学指标。

[1] Yun J W, Cho Y K, Park J H, et al. Hepatic steatosis and fibrosis in young men with treatment-naive chronic hepatitis B[J]. Liver International,2009,29(6):878-883.

[2] Yamaguchi K, Yang L, Mccall S, et al. Inhibiting triglyceride synthesis improves hepatic steatosis but exacerbates liver damage and fibrosis in obese mice with nonalcoholic steatohepatitis[J]. Hepatology,2007,45(6):1366-1374.

[3] Leandro G, Mangia A, Hui J, et al. Relationship between steatosis, inflammation, and fibrosis in chronic hepatitis C:A meta-analysis of individual patient data[J]. Gastroenterolo gy,2006,130(6):1636-1642.

[4] Adams L A, Sanderson S, Lindor K D, et al. The histological course of nonalcoholic fatty liver disease: a longitudinal study of 103 patients with sequential liver biopsies[J]. Journal of Hepatology,2005,42(1):132-138.

[5] Charlotte F, Le Naour G, Bernhardt C, et al. A comparison of the fibrotic potential of nonalcoholic fatty liver disease and chronic hepatitis C[J]. Human Pathology,2010,41(8):1178-1185.

[6] Talwalkar J A, Yin M, Fidler J L, et al. Magnetic resonance imaging of hepatic fibrosis: Emerging clinical applications[J].Hepatology,2008,47(1):332-342.

[7] Yoneda M, Yoneda M, Mawatari H, et al. Noninvasive assessment of liver fibrosis by measurement of stiffness in patients with nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD)[J].Digestive and Liver Disease,2008,40(5):371-378.

[8] Piccinino F, Sagnelli E, Pasquale G, et al. Complications following percutaneous liver-biopsy-a multicenter retrospective study on 68 276 biopsies[J]. Journal of Hepatology,1986,2(2):165-173.

[9] Lee J Y, Kim K M, Lee S G, et al. Prevalence and risk factors of non-alcoholic fatty liver disease in potential living liver donors in Korea: A review of 589 consecutive liver biopsies in a single center[J]. Journal of Hepatology,2007,47(2):239-244.

[10] Mendler M H, Bouillet P, Le Sidaner A, et al. Dual-energy CT in the diagnosis and quantification of fatty liver: limited clinical value in comparison to ultrasound scan and singleenergy CT, with special reference to iron overload[J]. Journal of Hepatology,1998,28(5):785-794.

[11] Tobari M, Hashimoto E, Yatsuji S, et al. Imaging of nonalcoholic steatohepatitis: Advantages and pitfalls of ultrasonography and computed tomography[J]. Internal Medicine,2009,48(10):739-746.

[12] Cassidy F H, Yokoo T, Aganovic L, et al. Fatty liver disease:MR imaging techniques for the detection and quantification of liver steatosis[J]. Radiographics,2009,29(1):231-260.

[13] Morris P G. Magnetic resonance imaging and magnetic resonance spectroscopy assessment of brain function in experimental animals and man[J]. Journal of Psychopharmacol ogy,1999,13(4):330-336.

[14] 刘静静,单 鸿,王 劲.活体肝移植磁共振波谱成像的研究[J].国际医学放射学杂志,2010,33(02):128-131.

[15] Cho S G, Kim M Y, Kim H J, et al. Chronic hepatitis:In vivo proton MR spectroscopic evaluation of the liver and correlation with histopathologic findings[J].Radiology,2001,221(3):740-746.

[16] Springer F, Machann J, Claussen C D, et al. Liver fat content determined by magnetic resonance imaging and spectroscopy[J]. World Journal of Gastroenterolo gy,2010,16(13):1560-1566.

[17] Machann J, Thamer C, Schnoedt B, et al. Hepatic lipid accumulation in healthy subjects: A comparative study using spectral fat-selective MRI and volume-localized H-1-MR spectroscopy[J]. Magnetic Resonance in Medicine,2006,55(4):913-917.

[18] Yoshimitsu K, Kuroda Y, Nakamuta M, et al. Noninvasive estimation of hepatic steatosis using plain CT vs. chemicalshift MR imaging: Significance for living donors[J]. Journal of Magnetic Resonance Imaging,2008,28(3):678-684.

[19] Kim H, Taksali S E, Dufour S, et al. Comparative MR study of hepatic fat quantification using single-voxel proton spectroscopy, two-point Dixon and three-point IDEAL[J].Magnetic Resonance in Medicine,2008,59(3):521-527.

[20] Mcpherson S, Jonsson J R, Cowin G J, et al. Magnetic resonance imaging and spectroscopy accurately estimate the severity of steatosis provided the stage of fibrosis is considered[J]. Journal of Hepatology,2009,51(2):389-397.

[21] Borra R, Salo S, Dean K, et al. Nonalcoholic fatty liver disease:Rapid evaluation of liver fat content with in-phase and outof-phase MR imaging[J]. Radiology,2009,250(1):130-136.

[22] Westphalen A, Qayyum A, Yeh B M, et al. Liver fat: Effect of hepatic iron deposition on evaluation with opposed-phase MR imaging[J]. Radiology,2007,242(2):450-455.

[23] Hussain S M, Semelka R C. Hepatic imaging: Comparison of modalities[J]. Radiologic Clinics of North America, 2005,43(5): 929.

[24] Ma X Z, Holalkere N S, Kambadakone A, et al. Imagingbased quantification of hepatic fat: Methods and clinical applications[J]. Radiographics, 2009, 29(5):1253-1273.

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