多模式磁共振成像评估活体脂肪代谢的研究进展

日趋普遍的肥胖、2型糖尿病、过度饮酒、心血管疾病等都可引起体内脂肪代谢紊乱。非脂肪组织的异常脂肪堆积， 可造成脂肪肝， 并可引起一系列疾病如脂肪性肝炎、肝纤维化以及肝硬化、肝癌[1]；肌细胞内脂肪含量的异常增高， 可导致多种代谢性疾病， 并与线粒体功能下降有密切联系。组织活检是诊断脂肪变及判断程度的“金标准”， 但因有创及疼痛性而不被接受以及存在取样小及取样误差等缺点， 限制了其在临床上的广泛应用。目前， 可用的无创性检查方法如超声、CT在肝脏及肌肉脂肪变诊断方面有着重要的实用价值， 但仍存在假阴性率较高、敏感度较低、放射损伤等局限性。

随着双回波同反相位技术（DEI）和磁共振波谱（MRS）的应用， 使活体脂肪代谢评估的准确性显著提高， 使定量评价脂肪含量成为可能。现就近年来磁共振技术在评价活体脂肪代谢方面的进展作一综述。

1 肝脏脂肪代谢评价方式

1. 1 双回波同反相位技术 梯度回波化学位移MRI是在快速梯度回波序列基础上运用位移技术对脂肪信号进行抑制[2]， 利用水和脂肪不同的共振频率， 通过选择不同的TE值可同时获得水和脂肪的同相位（IP）图和反相位（OP）图。在IP像上水和脂肪信号相加， 而在OP上两者信号相消， 因而OP相位图上有很好的脂肪信号抑制， 利用同、反相位图像中组织信号有无下降来检测该组织有无脂质成分。方法为分别测量同一感兴趣区IP上信号强度和OP上信号强度， 通过二者信号强度差值计算出肝脏脂肪变指数。有研究提出肝脏脂肪变指数≥9%即可被诊断为脂肪肝[3]。

国外学者以病理作为参考， 发现DEI检出脂肪肝的敏感度和特异度均高[4]， 测得的脂肪分数与组织病理学分析明显相关， 得出双回波技术所得的脂肪分数是无创检出脂肪肝和准确定量肝脏脂肪的最佳参数；对肝切除患者脂肪含量诸多评估方法中发现， 双回波所测脂肪分数与病理评估高度相关， 并能显示脂肪变性等级间的差异， 双回波是能准确诊断肝脏脂肪变性的方法之一。Mitchell[5]对脂肪肝大鼠模型进行磁共振梯度回波化学位移检查时发现， 当肝内脂肪含量>18%， 双回波同、反相位的信号强度差值会随着肝内脂肪含量的增加而增加。

1. 2 磁共振波谱 MRS是利用磁共振基本成像原理及其化学位移和自旋耦合现象， 测定人体能量代谢和体内化学物的一种检测技术。不同共振峰面积的比值可代表各类核的相对数目， 它既与产生波谱的物质浓度成正比， 也与化合物的结构有关， 这是利用MRS对相对化合物做结构推断和定量分析的基础。

1H-MRS被用于定量诊断脂肪性肝病的脂质含量， 可直接精确测定肝脏甘油三酯的含量[6]。通过软件校正， 在特定化学位移点上得到水峰（4.65 ppm）和脂质峰（1.3 ppm）， 通过测得水峰和脂质峰下面积的相对比值得到脂质含量的量化值。以脂峰峰下面积/（水峰峰下面积+脂峰峰下面积）表示相对脂肪含量。Choji[7]等对兔脂肪肝模型进行1H-MRS时， 发现当肝内脂肪含量超过5%， 则1H-MRS所测甘油三酯峰下面积>3.6%。1H-MRS检测量化肝脏脂肪含量的正常范围至今没有统一标准， 但有人提出相对脂肪含量>5%即可诊断为脂肪肝[8]。

国外学者对诸多方法评价肝脂肪变性分析中提出， 肝脏1H-MRS成像平均敏感度为72.7%～88.5%， 特异度为92.0%～ 95.7%， 均优于其他影像学方法， 尤其在评价诊断轻度、中度脂肪变性时较其他方法有显著差异性， 在评估脂肪肝多方法比较中提出， 只有肝脏1H-MRS成像可以显示脂肪变性等级间的差异， 并与病理脂肪评估高度相关[9]。

2 肌肉脂肪代谢评价方式

2. 1 磁共振氢谱 储存在组织间隙或肌纤维束周围的脂肪酸， 称为细胞外脂质， 以少量球形脂滴形式贮存于肌细胞浆内， 称细胞内脂质。氢谱技术常用于检测比目鱼肌、腓肠肌等骨骼肌细胞的脂肪代谢。骨骼肌细胞内、外脂质氢谱图上表现为频率相差0.2 ppm的2个波峰， 这是由于两者不同的几何排列和与肌肉纤维有关的静磁场方向上产生的磁化率差异所决定的[10]， 基于此氢谱特点， 氢谱可以检测并定量分析肌肉细胞内、外脂质的含量， 为排除因不同部位肌肉所含肌纤维种类及功能不同而可能存在代谢差异。Torriani[11]提出， 临床上对于细胞内脂质的研究价值大于细胞外脂质， 原因可能与外脂质存在于细胞外间隙， 不易被动员到代谢循环中， 不具有“流动性”， 而代谢主要由内脂质参与。诸多实验表明， 氢谱测量所得细胞内脂质与肌肉电镜检查结果相较具有高度相关性， 氢谱可以准确反应肌肉细胞内的脂肪含量， 国外学者首次证实了氢谱活体测量骨骼肌细胞内脂质是可行的， 且与血生化测量值有较高一致性[12]。

2. 2 磁共振磷谱 磷谱技术可对磷酸肌酸（PCr）、磷酸单酯、无机磷（Pi）、三磷酸腺苷等能量代谢物质进行定量检测， 含磷化合物的代谢是能量代谢的重要过程。

可根据Pi与PCr峰之间相对化学位移计算细胞内pH值， 评价无氧酵解的程度， 进而评价有氧代谢效率。因此， 磷谱主要反映人体组织细胞的能量代谢， 是目前唯一能够实现无创性在体研究细胞内生化物质变化从而反映活体组织能量代谢变化的影像学技术。国外学者在对2型糖尿病患者进行肌肉磷谱时发现病变组PCr从运动恢复到静息水平的1/2所用的时间较对照组延长45%[13]， 表明2型糖尿病患者线粒体功能受损， 并发现对于肌细胞异常脂质沉积， 可表现为PCr、PCr/ATP以及磷酸化潜能明显降低， 而Pi/PCr及ATP明显升高， 这都与脂肪代谢异常、线粒体功能下降有关。

3 体部脂肪面积测量

脂肪存贮于脂肪细胞， 当脂肪代谢紊乱， 脂肪组织也会发生相应的病理生理改变， 可通过检测脂肪组织中脂肪含量来评估全身脂肪代谢。测量脂肪组织面积或体积可直接反映脂肪含量， 可测量全身如四肢、躯干及头颈部皮下脂肪及内脏脂肪面积。可通过磁共振成像计算各组织解剖轮廓， 以区分脂肪组织（特别是内脏脂肪组织）。有研究对全身脂肪组织分布研究中指出， 当对脂肪肝患者生活方式进行干预， 脂肪组织最显著的变化发生在内脏脂肪组织[10]， 而且内脏脂肪组织和腹部皮下脂肪能预测干预成功。

4 小结

脂肪代谢作为基本营养物质代谢， 具有重要的生理功能。磁共振DEI及MRS技术可用于定量分析， 其敏感性、特异性均优于其他影像检查方法， 并可以对直接测量异位脂质面积， 肌细胞磷谱技术可以评价体内有氧代谢或无氧酵解效率， 这些磁共振影像技术正逐步应用于脂肪代谢紊乱引起病理改变的诊断及相关疾病的研究。随着技术改进以及研究的深入， 磁共振的相关技术在临床上的推广应用将是非常有前景的。

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