磁共振成像脂肪定量解决方案（一）

在磁共振成像过程中脂肪作为主要信号来源之一，一直备受关注。有时我们需要把来源于脂肪类物质的信号去掉，因为这类信号的存在可能会降低病变与背景组织之间的对比。譬如在通常的肝脏FSE T2加权成像，因为J耦合作用的削弱导致脂肪类成分在FSE序列呈高信号改变，如果这种高信号不能被有效抑制，将会降低病变与背景组织的对比。同时，因为脂肪类成分又具有短T1弛豫属性，因此在用于肝脏动态增强扫描的成像方案中能够实现均匀的脂肪抑制也是评估该成像方案是否成熟的重要标志之一。当然，在某些部位的扫描如胰腺、直肠等，对于脂肪信号的处理原则又有所不同，通常在胰腺或直肠扫描T2加权像时有时保留脂肪信号并利用脂肪信号做背景来衬托胰腺、直肠等结构，同时在脂肪信号的衬托下也更容易发现这些器官病变对周围的浸润或导致的淋巴结转移。在这些日常临床工作中我们常常会根据临床定性诊断和鉴别诊断的需要针对脂肪信号采取不同的扫描策略。事实上，脂肪作为构成人体很多组织器官结构或功能的一个重要组成部分，我们能否把脂肪信号作为一个生物学标记物来定量分析病变的严重程度或用于疗效评估呢？我们通过两个实例来回答这个问题：

 　  肝脏虽然不是脂肪的储存器官但却是脂肪的重要的合成和代谢场所。肝脏本身病变或很多全身性疾病都可能导致肝细胞脂肪代谢的异常。这种代谢异常的结果就是导致肝细胞内脂滴含量的增多，这就是通常所说的肝脏脂肪变性或脂肪肝。更重要的是，在一些临床治疗过程中如肿瘤的化疗过程中，有些化疗药物会导致肝细胞的损伤并从而导致肝脏的脂肪变性。如果我们能用一种方法定量评估肝脏内脂肪含量，显然有助于疗效评估及预后判断。脂肪定量另一个重要应用领域是是骨髓内脂肪含量的评估。有些病变会导致骨髓内脂肪含量的极剧减少如白血病，而有些病变又可能导致骨髓内脂肪含量的明显提高如再生障碍性贫血。发生在老年人的骨质疏松也会伴有骨髓内脂肪含量的升高，可见如果能定量评估骨髓内脂肪含量也能帮助我们评估这些导致骨髓内脂肪含量异常病变的程度或治疗效果。因此临床上迫切需要一种精准的脂肪定量解决方案。在本文的分享中我们先以肝脏脂肪定量为例，谈谈传统的脂肪定量解决方案。

肝脏脂肪定量的非磁共振评价手段

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肝脏穿刺活检有创且存在采样误差：尽管肝脏穿刺活检被认为是肝脏脂肪变性诊断的金标准，但实际上肝脏穿刺活检在明确肝脏脂肪变性中存在很多问题：首先该方法是有创检查而且容易产生并发症；更重要的是肝脏脂肪变性具有不均匀分布的特点，而穿刺活检的结果完全依赖于对应的穿刺点，因此穿刺活检并不能真实地反映肝脏脂肪变性的程度。

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血液生化检查可以参考但不是平行相关：血液生化检查可以评价血液中脂类的水平，但血脂水平和肝内脂肪含量并不是简单的平行关系。对于有肝内脂肪变性的患者当采用药物治疗后目前评价疗效的常用手段是进行血液生化检查，但这种血液生化检查并不能准确反映肝内脂肪含量，因为这二者之间并不存在简单的平行关系。

肝脏脂肪定量的传统磁共振评价手段

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化学位移同反相位成像无创简单但只能是半定量：采用同反相位的化学位移成像是临床上广为应用的肝脏脂肪变性的评价方法。与其他影像学方法如超声、CT等相比，磁共振的双回波化学位移技术在肝脏脂肪变性的评价是无创的检查技术而且比较敏感。磁共振信号主要有两个来源：水和脂肪。由于水和脂肪中的氢质子周边的电子云厚度不同而导致处于两种不同分子环境中的氢质子所感受的磁场强度会有轻微的差别，这就是所谓的化学位移（注：电子云具有拮抗主磁场的作用）。水和脂肪的化学位移是3.5ppm,根据拉莫尔方程我们可以计算在不同场强下水、脂同相位和反相位时间。同相位相当于水与脂信号相加，而反相位相当于水与脂信号相减。通过对比相同窗宽、窗位下同、反相位图像的信号强度，可以很直观的判断有无脂肪变性的存在。

但由于影响磁共振信号的因素很多，这就导致化学位移技术在评价脂肪变性中具有很多不确定因素，特别是当肝内有铁沉积或存在明显的纤维化时，都会导致化学位移双回波技术无法准确或完全不能评价肝脏是否存在脂肪变性。在我们采用同、反相位化学位移成像时,我们忽略了信号采集的回波时间（TE）所带来的信号衰减。尽管在一般情况下同、反相位TE时间的差别所导致的信号衰减在不存在严重的铁过载或明显的间质纤维化时可以忽略不计，但如果存在有铁过载或明显的纤维化时会导致组织的T₂*衰减明显加快，在这种情况下同、反相位TE时间的差别所导致的信号衰减非常明显，以至于无法通过简单观察同反相位信号差别来明确有无肝内脂肪含量增多。

图片说明：这是两个不同的病例，前两幅图像的同相位图像信号强度明显高于反相位图像信号强度（相同窗宽、窗位观察），说明该病例存在肝脏脂肪变性；而后两幅图像显示同相位图像的信号强度明显低于反相位，这种情况下观察同反相位便无法明确是否存在肝脏脂肪变性。该病例为肝血色素沉积症，有明显的铁过载，因为同相位的回波时间长于反相位，在铁沉积的影响下信号衰减变快，从而导致同相位信号低于反相位。

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磁共振波谱成像实施困难且采样误差大：谈到肝脏的脂肪定量大家一定会想到采用磁共振波谱成像的方法。不过这种采用波谱成像的方法不仅耗时长而且和穿刺活检一样同样会存在严重的采样误差。用于肝脏脂肪变性的波谱成像采用的是单体素成像，这样体素的位置就会带来采样误差。肝脏脂肪变性的一个特点是非均匀性，体素的位置显然会影响最后的定量结果。尽管采用单体素扫描，其总的扫描时间也要在几分钟，扫描时采用分次屏气的方法。病人的屏气程度不同也会影响最后结果的可靠性。还有一点需要注意因为波谱上某种代谢物的信号除了受其物质含量影响外，还受扫描时采用的TE时间影响。这在客观上要求在对通过波谱扫描所获得的数据进行处理尚应考虑T2弛豫校准等问题，这无疑会导致原本已经特别复杂的后处理结果又存在不确定性。正是因为诸如此类因素的限制，磁共振波谱的脂肪定量分析只是小范围用于科研项目，无法成为常规的临床脂肪定量解决方案。

图片说明：肝脏磁共振波谱成像，单体素扫描存在明显的采样误差。另外不同的TE时间也会导致脂肪和水的相对比例发生变化，这是因为它们具有不同的T2弛豫属性。这些都限制了波谱在脂肪定量中的应用。

有关磁共振脂肪定量的研究可能还有一些其他方法，譬如同一序列可以采用脂肪抑制与非脂肪抑制，然后对比信号变化等。显然这种方法需要扫描两次，两次扫描过程中任何屏气或呼气幅度的变化都会导致层面误差，从可操作层面来看显然是明显受限的。