磁共振成像在肝病的应用及进展

来源:《磁共振成像》杂志

作者:郭启勇,石喻

郭启勇,石喻.磁共振成像在肝病的应用及进展.磁共振成像,,5(S1):10-14.

郭启勇,教授、博士生导师。现任中国医科大学副校长、影像系主任,医院院长、放射科主任。享受国务院政府特殊津贴。中华医学会放射学分会第十二届委员会主任委员,中国医师协会放射医师分会第一届和第三届委员会会长,医院协会医学影像中心管理分会主任委员,辽宁省放射学会主任委员。兼任《中华放射学杂志》总编辑,《中国临床医学影像杂志》主编,《磁共振成像》杂志副主编等职务。主要进行腹部放射学与介入治疗、医院信息化管理及生物医学工程等领域的研究。培养博士后两名,博士、硕士研究生余名。近年承担课题24项,其中国家科技重大专项2项、国家自然科学基金课题4项,国家“十一五”支撑课题子课题2项。主编教材5部,主编专著2部,主译专著1部。《实用放射学》获全国优秀科技图书三等奖,《介入放射学》获卫生部高校优秀教材二等奖,《放射诊断学》获国家级精品课程。在国家期刊发表论文余篇,发表通讯作者SCI文章20余篇。荣获全国五一劳动奖章,“中国医师奖”、“全国优秀科技工作者”、“辽宁省第六届普通高等学校教学名师”、“年医院管理突出贡献奖”等光荣称号。年当选第十二届全国人大代表。

1肝脏MRI概述

我国是肝病大国。流行病学调查统计显示,我国目前仍有约万乙肝病毒携带者和近万丙肝病毒携带者[1]。在未来很长时间内,病毒性肝炎仍是我国面临的一个严重公共卫生威胁。此外,随着人民生活水平的提高,我国非酒精性脂肪肝(non-alcoholicfattyliverdisease,NAFLD)及酒精性肝病(alcoholliverdisease,ALD)的发病率逐年快速攀升,成为继病毒性肝炎之后的另一个引发肝硬化、肝癌的重要因素,严重威胁人民健康状况[2]。

与CT相比,肝脏磁共振成像(magneticresonanceimaging,MRI)安全、无辐射,具有良好的软组织分辨率,不论是弥漫性肝病还是局灶性肝病,MRI均具有不可取代的优势。近年来,MR各种功能成像技术得到了飞速发展,如弥散加权成像(diffusionweightedimaging,DWI)、磁共振波谱(magneticresonancespectroscopy,MRS)、弹性成像(magneticresonanceelastography,MRE)等,参数的个性化选择、脉冲序列的变换组合及新型造影剂的使用,无不体现MRI对软组织显示的精准调节。MRI可以实现筛查、鉴别各种肝脏弥漫性及局灶性病变:定量评估肝脂肪含量、铁沉积、纤维化分期及肝硬化程度;监测肝硬化各级别的结节及检出小肝癌;鉴别各种类型的肝脏占位,对肝癌患者进行介入或其他手术治疗的评估、随访等,在肝病的诊断方面展示出空前广阔的前景。

除上述优点外,MRI的肝脏应用尚有一些不足:①扫描时间较长,病人耐受力差,不适用于病情严重的患者;②显示肝内钙化灶、结石欠佳,体内金属置入物影响诊断;③各种伪影仍是目前面临的主要问题;④技术性、依赖性强,受操作人员水平影响大;⑤钆对比剂可能引起肾纤维化[3]。

2肝脏MRI检查技术及临床应用

2.1肝脏MRI检查

肝脏MRI检查主要包括横断面及冠状面扫描,常规扫描序列主要包括T1WI结合同、反相位序列,T2WI结合脂肪抑制序列,动态增强扫描等。

2.1.1T1WI结合同、反相位序列成像

T1WI通常采用经典的自旋回波(spinecho,SE)或扰相梯度回波(gradientrecalledecho,GRE)序列,后者还可进行T1WI动态增强检查。T1WI同反相位(in-phase/out-of-phase,IP/OP)利用双回波技术[2],单次屏气即可覆盖全肝脏范围,IP/OP图像信号分别为水脂信号相加/相减,该序列除提供T1WI信息外,还可以观察局限或弥漫的肝脂肪变性,显示过量的铁沉积;脂肪肝同相位信号高于反相位,铁沉积则表现相反。测量同反相位的信号差,可定量分析肝的脂肪含量。但当患者同时存在肝内铁沉积及轻度脂肪肝时,其对肝脏脂肪的量化评估会产生偏差。

2.1.2T2WI结合脂肪抑制序列成像

T2WI多采用快速自旋回波(fastspinecho,FSE)序列,并结合脂肪抑制,以增加对比,减少腹壁及肝周脂肪的影响。T2WI的主要优势在于凸显肝内病变,体现信号差,大多数的肝病变呈现长或稍长T2信号,尤其适用于增强时相不佳、呼吸不规律和不宜做动态增强的患者。真稳态进动快速成像序列(FIESTA,B-FFE或TrueFISP)被称为“亮血序列”,采集快,在无对比剂的情况下显示门静脉和肝静脉、囊肿和血管瘤等病变,但该序列T2对比差、容易遗漏肝脏实性病变,在近膈面及胆囊区易出现磁敏感伪影。

2.1.3动态增强扫描

动态增强肝脏MRI检查多采用2D或3D扰相GRET1WI序列,能够显示许多肝脏良、恶性病变的特征,与2D相比,3D成像没有层间隔,信噪比提高,覆盖范围更大,缺点是图像T1对比度稍差。造影剂的合理应用、合适的多期扫描时间的选择、足够的空间分辨率及图像信噪比是T1WI动态增强技术的成败关键所在。MRI动态增强是目前肝脏占位性病灶检出及定性最准确、有效的方法,具有CT难以取代的优势。

2.1.4磁共振胰胆管成像

MRCP(magneticresonancecholangiopancreatography)即磁共振胰胆管成像,利用MR水成像技术,显示肝内、外胆管和胰管形态,评估梗阻性胆管疾病。MRCP有2D或3D采集两种成像技术。2D采集在屏气下完成,空间分辨力高,但体层较厚,容易掩盖小病变;3D采集可在原始图像观察病变细节,且无需屏气,但时间长,图像受呼吸运动影响。如能同时采集2D和3D图像,可互相弥补不足。

2.2肝脏功能MRI成像

除上述反映病变形态学的技术外,功能MRI成像在肝脏同样得到了快速发展,提供与肝脏疾病病理、生理改变相关的功能信息,这里主要介绍肝脏弥散成像、弹性成像和波谱成像。

2.2.1弥散加权成像

随着单次激发平面回波技术(SE-EPI,spinechoecho-planar-imaging)的应用,抑制或减弱了生理运动伪影,DWI在肝脏的应用日益广泛。DWI可以无创检测活体组织内水分子的弥散运动状态,所测的表观弥散系数(apparentdiffusioncoefficient,ADC),同时包含了真实水分子和血流灌注的弥散权重。单体素不相干运动(intravoxelincoherentmotionmodel,IVIM)理论认为小b值(0-s/mm2)主要反映血流灌注信息,而当b>s/mm2时,灌注相关的弥散权重基本忽略不计,主要反映组织内水分子的弥散运动。采用多个b值及IVIM双指数模型拟合,可分解出灌注和真实弥散各自的弥散值。此外,以水通道蛋白理论为基础的三指数模型在肝脏的应用初见端倪,极高b值(-s/mm2)的弥散值可能反映水分子的跨膜转运,即水通道蛋白分子的信息[4]。肝纤维化、肝硬化时ADC值通常低于正常人,但ADC值受多重因素影响,难以统一标准,目前尚不适合肝纤维化的分期评估。对于占位性病变,恶性病变通常表现为弥散受限,弥散图信号高于周围肝背景,ADC值低于周围肝实质及良性病变。DWI对肝细胞癌疗效的评价及肿瘤的复发、转移有良好的前景[5]。值得注意的是,良恶性病变的ADC值仍有部分重叠[6],如肝实性良性肿物与肝细胞癌、血管瘤与坏死囊变较多的转移瘤等。划分良恶性的临界值各文献报道差异很大,这与患者人群、病灶分期及分型、b值大小等多种因素有关。因此,在诊断局灶性肝病方面,DWI可作为T2WI的有力辅助,进一步确诊仍需动态增强序列。

2.2.2弹性成像

MRE相当于机械“触诊”,通过机械波代替人手了解组织的机械特性,定量测量组织的弹性或硬度[7]。MRE需要额外的机械波发生装置,类似于喇叭或音响,产生60Hz的低频声波,再由连接装置将声波传递至肝脏,产生肝脏内质点的微小位移。肝脏MRE通常采用GRE或EPI序列。MayoClinic的Ehman教授及其团队实现了肝脏MRE技术的商业普及,首次在弹性图中用“蓝-绿-黄-红”的直观颜色变化来表示硬度的增加。MRE已通过美国FDA认证,医院及研究中心作为临床序列使用,医院。根据力学方程及波动理论,肝脏体积大、均质且体表距离近,有利于波的传播和计算,是MRE体内应用最理想的脏器。与超声瞬时弹性成像相比,MRE能反映肝脏的全貌,无需选择声窗,且不受肥胖、单纯脂肪肝、腹水、肋间隙过窄及测量范围有限等因素的干扰。MRE对各期肝纤维化分级的准确性均可达90%,是目前最有前景的无创性肝纤维化定量方法[8]。文献认为MRE鉴别良、恶性肿瘤的临界值可设在5.0kPa[9],原发性肝细胞癌、胆管癌及肝转移瘤的弹性值均大于5.0kPa,而良性病变如血管瘤、局灶结节增生、肝腺瘤的弹性值等同或略高于正常肝脏,但不超过5.0kPa,尚有待进一步论证。EPIMRE可在短时间内实现全肝范围扫描,解决了既往肝脏GRE只扫描最大层面的抽样误差;EPI对波的计算方向明显多于GRE,并采用三维后处理,肝弹性值的估算更加客观全面,对肝肿瘤的定位、边界及肝深部的显示均优于GRE。EPIMRE数据量庞大、后处理繁复,其推广、应用价值有待考证。

2.2.3波谱成像

MRS应用于人体肝脏波谱分析的元素主要为1H和31P,在体31P-MRS能提供有关细胞结构和能量代谢方面的信息,曾被应用于慢性肝病的评价以及肝脏肿瘤的诊断中,然而其分辨率较低、采集时间长以及信号可重复性差,已逐步淡出大众视线。1H-MRS主要应用于脂肪肝的定量研究,亦见活体肝细胞凋亡代谢[10]、肝纤维化、肝脏肿瘤的诊断及介入治疗评价等方面的报道。1H-MRS能直接显示脂肪酸分子内不同种类质子的信号强度,是目前公认的无创性定量诊断脂肪肝最准确的影像学检查,在一定程度上可取代金标准病理检查[11]。1H-MRS存在一定的局限性,选择的体素体积有限,谱线不够直观,数据后处理相对复杂,限制了它的临床推广。

2.2.4其他肝脂肪定量新技术

除MRS外,化学位移成像(chemicalshiftimaging,CSI)是应用最广泛的定量测量肝脂肪含量的MRI方法。T1WI双回波序列由于T1和T2*信号的衰减,往往过低的估计了肝脂肪含量。采用小翻转角可校正T1信号衰减,而采用三回波或多回波取代双回波,可校正T2*信号衰减。基于三点DIXON法的迭代最小二乘法非对称采集水脂分离序列IDEAL[12,13](iterativede







































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