孟祥玉，李子英，李 慧

（中国医科大学附属盛京医院放射科，辽宁 沈阳 110004）

生理状态下，人体白色脂肪组织及棕色脂肪组织细胞内含有大量脂肪沉积；然而人体其他组织细胞内脂肪沉积是众多疾病发生、发展过程中的重要病理过程及中间环节[1]。脂肪沉积多为良性病变，组织细胞发生脂肪变性时早期进行干预、治疗尚能发生逆转，随访观测脂肪含量（Fat content，FC）对临床具有重要指导意义。目前，组织病理学检查是定量评估脂肪变性程度的金标准，但由于其自身缺陷（有创性、组织采样少、存在观察者之间差异且可重复性差等因素）限制了其临床应用。B型超声检查、CT能够在一定程度上量化组织细胞FC，但是其测量结果准确度有限，不能从微观的分子水平量化脂肪变性的程度[2-3]。近年来，无创性磁共振成像技术（MRI）在定量评估FC中发展迅速，本文针对MRI在FC定量评估的应用做一综述。

1 磁共振波谱技术

磁共振波谱技术（Magnetic resonance spectrum，MRS）通过化学位移成像，能够安全、无创的检测活体组织代谢及病理生理变化，目前被认为是MR定量评估组织FC的金标准，在脂肪定量应用中最常用的是氢谱。1H-MRS成像主要采集水峰、脂肪酸亚甲基质子峰，通过计算特定化学位移点上水峰和脂质峰下面积的相对比值来进行脂质含量的量化。脂肪沉积于肝脏细胞会导致非酒精性脂肪肝 （Nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD）；在西方国家，其发病率在成年人中约为20%～30%，儿童发病率可达10%，且发病率呈逐年上升趋势。大量研究结果[4-7]表明，在量化肝脏FC的准确性方面，1HMRS与组织病理学检查具有高度相关性。Vuppalanchi等[8]研究结果表明1H-MRS测得的FC与脂肪肝组织学分级、肝脏甘油三酯含量具有显著相关性，相关系数分别为0.61、0.63，证实1H-MRS能够直接反应肝内FC。赵爽等[9]研究结果显示，正常肝脏与脂肪肝MRS代谢物阈值分别为：脂肪峰值为9.55（敏感度 90.0%，特异度 100%），脂肪峰下面积为 8.65（敏感度 95.5%，特异度 97.1%），脂肪分数（Fat fraction，FF）为4.97%（敏感度 95.5%，特异度 97.1%）；Di Martino 等[10]以 MRS对脂肪肝的研究结果与本研究结果高度一致，表明正常肝脏与脂肪肝MRS代谢物阈值的测量为肝脂肪变性诊断提供了科学、客观的参考价值。

随着年龄的增长骨髓腔内FC逐渐增加，Justesen等[11]报道，骨髓腔内FC由30岁时的40%上升到100岁的68%，骨髓腔内FC在脊髓损伤、长时间卧床休息等情况下含量增高，与骨质疏松关系密切。唐小彬等[12]对绝经后女性腰椎骨髓FC、内脏脂肪（VAT）与皮下脂肪（SAT）的相关性进行研究，多元线性回归分析显示VAT及VAT/SAT是FF值的独立负性相关因素，提示VAT及VAT/SAT是影响骨髓脂肪含量FF值的因素之一。Cohen等[13]使用MRS测量特发性骨质疏松（IOP）患者与健康志愿者的脊柱骨髓腔FF、股骨近端骨髓腔FF，研究发现股骨近端骨髓FF（IOP组与对照组的FF分别为71.0%、60.2%）高于腰 3 椎体骨髓 FF（IOP 组及对照组的 FF分别为36.4%、33.2%），表明骨髓FC在组织的不同生理、病理状态及部位间都存在特意性差异。

尽管MRS可以精准量化脂肪，但由于MRS对扫描条件要求高，扫描时间较长，感兴趣区范围有限，且后处理过程十分繁琐，需要专业人员协助，使该技术的广泛应用受到了限制[6]。

2 MRI脂肪抑制技术

传统的脂肪抑制技术包括频率选择饱和法 （Fat suppress，FS）、短时反转恢复序列（Short T1 inversion recovery，STIR）。频率选择法（FS）主要利用脂肪组织中氢质子与水中氢质子进动频率不同进行脂肪抑制成像[14]。FS可应用于脂肪定量研究，Cotler等[15]测量压脂前、后非脂肪肝组与脂肪肝组信号强度值，研究发现频率选择脂肪抑制结果与病理脂肪百分含量高度相关，相关系数为0.93。该脂肪抑制技术需要在均匀的较高场强下进行，因为场强较低时主磁场区分脂肪中质子与水分子中质子能力会明显降低，同时气体与软组织交界层面或金属区域会造成主磁场不均匀，直接影响质子的进动频率，从而使脂肪饱和脉冲不能完整的将脂肪信号抑制。

STIR，即基于脂肪组织短T1特性的脂肪抑制技术，可以100%抑制脂肪，与FS相比，STIR技术对场强的要求不高，对磁场均匀度的要求也较低，在定性评价脂肪浸润方面具有一定价值，但特异性和敏感性不高，对脂肪的量化分析结果可靠性较低。李文政等[16]利用动物脂肪肝模型MRI SE序列T1WI及病理对照研究表明，脂肪抑制前后肝脏信号强度衰减率与Vv值（肝中脂滴占肝脏单位体积的百分比）之间呈中度线性正相关，相关系数为0.556，但是该指标对轻中度脂肪肝的诊断不敏感[17]，应用价值不大，由此可见STIR对轻度脂肪肝定性、定量诊断特异性与敏感性不高。

3 MRI水脂分离技术

3.1 化学位移同反相位技术

Dixon技术最早于1984年由Dixon介绍应用[18]，即化学位移同反相位（In-phase and out-of phase，IP-OP）技术，水和脂肪的磁化矢量在回波时间内会产生相位差，通过视觉评估磁共振正反相位图或计算图像信号强度 （Signal intensity，SI）的减低程度可以初步判断组织或病灶内是否含脂及其大概比例，是目前较为流行的定量测量肝脂肪变的方法，已在临床上广泛应用。Zhang等[19]研究结果显示，骨质疏松患者与健康志愿者腰2椎体骨髓腔的FF存在统计学差异，分别为（73.2±17.6）%、（57.3±21.1）%，其诊断骨质疏松的敏感度和特异度分别为71.4%、72.4%，表明IP-OP技术可用于骨质疏松的诊断。国内外文献利用磁共振同反相位技术测量FF的计算公式主要包括：①（SIIP-SIOP）/2SIOP、②（SIIP-SIOP）/SIIP、③SIIP-SIOP等。石喻等[20]采用公式②计算FC，研究结果显示FC与病理结果显著相关，相关系数为0.80，且可有效区分无脂肪肝与轻度脂肪肝、轻度与中度脂肪肝；诊断脂肪肝的敏感度及特异度分别为89.2%、100%。虽然磁共振同反相位成像只需一次屏息就能完成全肝扫描，然而易受B0场不均匀性及T2*效应因素的影响，其中B0场不均匀性是影响脂肪评估的重要因素。

3.2 IDEAL-IQ 技术

IDEAL（Iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least-squares estimation）技术基于三点Dixon法的水脂分离成像技术，结合了非对称采集技术与迭代最小二乘水脂分离算法[21-22]；已有研究表明，Dixon技术可以兼容多种序列，如快速自旋回波、梯度回波，可以应用于T1WI、T2WI、质子密度加权像，并在多部位得到了应用。IDEAL技术克服了轻度B0场不均匀性对组织FC定量分析的影响，但是对T2*效应因素仍敏感，在铁沉积存在的情况下更为显著。Nardo等[23]使用IDEAL技术定量肩袖肌肉脂肪浸润，并评估其与GC分级[24]（Goutallier脂肪浸润分级）、疼痛及活动度的关系；结果显示：①FF与GC分级密切相关，二者间对应关系为 0级、1级、2级、3级、4级其 FF值分别为 0%～5.59%、1.10% ～9.70% 、6.44% ～14.86% 、15.25% ～17.77% 、19.85% ～29.63%；②肩胛下肌的脂肪浸润量与肩关节内旋受限、外展受限显著相关，Spearman 等级相关系数分别为 0.39、0.45；③肩胛下肌的脂肪浸润量与肩部疼痛高度相关，Spearman等级相关系数为0.31，表明IDEAL-MRI对肩袖肌肉进行准确且高重复性的脂肪定量具有可行性，并揭示了其与肩部疼痛、肩关节活动度受限的相关性。Miyuki Takasu等[25]利用IDEAL-MRI技术诊断腰椎多发性骨髓瘤，此研究发现多发性骨髓瘤有症状患者的β2微球蛋白和骨髓浆细胞百分比较无症状患者高；磁共振研究结果显示：前者的脂肪信号分数较后者低，表明将脂肪信号分数作为多发性骨髓瘤的生物标志物，使得多发性骨髓瘤有症状与无症状患者的鉴别成为可能，界值为 63.1%，敏感度、特异度分别为 75.0%、80.2%；优于活检标本的骨髓浆细胞百分比，敏感度、特异度分别为66.7%、72.7%。虽然IDEAL技术在FF定量测量上与MRS方法有较高的一致性[26]，也初步应用于骨髓FC的测量[27]，然而其采集时间较长，难以对组织FC进行一站式定量分析。

IDEAL-IQ（Iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least-squares estimation-iron quantification sequence）是基于IDEAL技术的改良3D扫描序列，通过采集6个具有不同TE时间的回波信号，生成纯水像、纯脂肪像、同相位像、反相位像、脂肪比像、R2*弛豫率像六组图像。焦志云等[28]探究运用IDEAL-IQ序列定量分析肝脏脂肪的可行性，研究FC与血脂水平、肝脾CT值比值的关系，测得健康组的 FF值低于脂肪肝组，分别为 2.15%、11.57%；脂肪肝组的FC值与血清TG、TC值呈显著正相关，相关系数为0.836、0.852，与肝脾CT值比值、HDL-C值呈负相关，相关系数分别为-0.992、-0.735，表明 IDEAL-IQ 成像技术定量评估肝脏的FC是可行的，并与肝脾CT值比值及临床血清学检测之间具有良好的相关性，对脂肪肝的定量诊断具有重要的临床应用价值。Aoki等[29]对磁共振IDEAL-IQ技术定量评估骨髓FF的可重复性研究结果显示：腰椎椎体、髂骨和股骨转子不同部位骨髓FF的变异系数范围为0.69%～1.70%；腰椎椎体、髂骨和股骨转子间区的FF与年龄显著正相关，绝经后女性的平均FF显著高于绝经前女性；股骨大转子的FF与年龄无明显相关性。

磁共振IDEAL-IQ技术能够无创性、可靠的测量骨髓的FF。IDEAL-IQ技术通过一次扫描可以获得活体组织六组图像信息，可以用来评估活体组织有无脂肪、铁沉积及其程度，并可通过脂肪比像、R2*弛豫率像进行定量分析，无须复杂繁琐的后处理及校正步骤，具有良好的临床应用前景。

4 MRI质子密度脂肪分数

质子密度脂肪分数（Proton density fat fraction，PDFF）通过参数设置将纵向弛豫时间T1、横向弛豫时间 T2及T2*对MR信号的影响降到最低，组织中质子的密度成为影响磁共振图像信号强度的主要因素，从而获得质子密度分数的成像方式[30]。MRI-PDFF是能够无创地、客观性定量测量组织FC的成像方法，其反映的组织FC数值更精确，在量化评价脏器脂肪变方面具有非常高的敏感性。众所周知，骨髓FF随年龄增长及骨密度减低而递增，Cordes等[31]研究结果表明，25岁健康受试者腰5椎体骨髓PDFF值为32.4%，低于60岁骨密度正常受试者（PDFF为48.9%），而60岁骨质疏松患者的骨髓 FF则更高（PDFF为 67.5%）。 Rehm 等[32]使用 MRI-PDFF技术定量检测年轻女性的肝脂肪变，并对具有临床意义的诊断界值进行研究，结果发现：①MRI-PDFF诊断脂肪肝的界值为 5.6%，其敏感度及特异度分别为 100%、96.6%；②在超重的脂肪肝患者中，PDFF与ALT水平及胰岛素水平相关，相关系数分别为 0.840、0.833；③预测代谢综合征的最佳 PDFF 界值为 3.5%，敏感度、特异度分别为 76.0%、83.0%。 Kühn 等[33]对正常糖耐量者、糖尿病前驱患者及确诊为2型糖尿病的患者用PDFF量化胰腺FC，得出全体受试对象的胰腺FC的均值为 4.4%（胰头、胰体、胰尾分别为 4.6%、4.9%、3.9%），3 组受试者胰腺FC方差分析无差异（P=0.980），提示胰腺FC与个体血糖状态间的临床相关性不高。Idilman等[34]应用MRIPDFF研究非酒精性脂肪肝患者的肝脏、胰腺、肾脏及椎体的脂肪沉积， 其 PDFF 值分别为 18.7%（肝脏），5.7%（胰腺），1.7%（肾皮质），51.0%（肾窦），43.2%（胸 12 椎体） 和 43.5%（腰1椎体），且胰腺与椎体间的PDFF具有良好的相关性，表明PDFF可以用于测量NAFLD患者肝脏、胰腺、肾等内脏器官FC，并对不同器官组织的脂肪分级进行显示以了解其脂肪代谢状态，为患者接受不同药物治疗后疗效的检测提供可能，有待临床及科研的进一步研究。

5 总结与展望

磁共振脂肪定量技术作为一种可定量的检查方法，一改以往磁共振影像中依靠肉眼定性信号强度的诊断思路，在某些疾病的诊断与鉴别诊断、治疗与转归过程的评估上具有一定的独到之处[35]。综上所述，不论在实质脏器、骨肌系统、皮下脂肪，抑或是不同病理生理状态下，磁共振脂肪定量技术在临床和科研中的应用受到了广大科研工作者的关注。虽然穿刺活检是评估组织FC的金标准，但其为侵入性检查，患者耐受性低、依从性差，且部分组织难以获得活检标本。MRS是影像学评估FC的金标准，由于自身缺陷，诸如：扫描时间较长、感兴趣区范围有限、处理过程繁琐等，使其在临床上的广泛应用受限。然而磁共振功能成像为脂肪定量带来了新的契机，且随着MRI技术的不断优化，特别是IDEAL-IQ及PDFF技术的出现，成为了脂肪变性诊断和量化的强有力的手段，但其能否替代组织病理学检查，作为评价脂肪变性程度的金标准，仍有待于更多的研究对其方法的可靠性和准确性进行评价。磁共振脂肪定量技术无论作为现阶段科学研究的手段还是未来独立的临床检测项目，都有广阔的研究空间和十分乐观的应用前景。