引用本文： 鄭興菊, 鄭捷, 孫家瑜, 伍兵, 郜發寶, 宋彬. 磁共振T1ρ成像在原發性肝癌診斷中應用的初步探索. 中國普外基礎與臨床雜志, 2015, 22(6): 743-745. doi: 10.7507/1007-9424.20150194 復制
原發性肝癌是肝臟常見的惡性腫瘤，其影像學檢查方法包括B超、CT、磁共振成像（MRI）檢查等。其中，MRI檢查由于具有很好的軟組織分辨率，能根據病變和正常肝組織的信號差別檢出病變，并根據不同病理組織所具有的信號特點進行定性診斷，且能多方位、多參數成像，現已成為肝臟病變的常規檢查方式。MRI檢查有平掃和增強掃描兩種方式，目前常采用平掃聯合增強掃描的方式對肝臟占位性病變進行定性診斷。T1ρ弛豫與傳統的T1弛豫相比，其反映的是旋轉坐標系（rotating frame）中的自旋-晶格弛豫。磁共振T1ρ成像（T1ρWI）是一種通過探索緩慢運動（slow-motion）中分子相互作用從而引起馳豫的成像方法，近十年來已被用于骨關節系統、腦組織、心血管系統等多種疾病的檢查中。筆者對9例原發性肝癌患者施行了MRI檢查，以探索T1ρWI在原發性肝癌診斷中的價值。
1 資料和方法
1.1 一般資料
前瞻性收集2014年1月至2014年6月期間于四川大學華西醫院診治的9例原發性肝癌患者，男6例，女3例；年齡31～65歲，中位年齡為55歲。9例患者均因肝臟占位（超聲或CT檢查發現肝臟占位）行MRI檢查，并經病理學穿刺活檢確診為原發性肝癌。
1.2 檢查設備及參數
采用西門子3.0 T磁共振儀（Siemens Trio Tom 3.0 T）進行掃描，造影劑采用釓貝葡胺（GA-DTPA）。各序列掃描參數如下。T1WI平掃序列：TE 2.2 ms，TR 180 ms，矩陣256×131，層厚6 mm；T2WI平掃序列：TE 102 ms，TR 2 700 ms，矩陣320×150，層厚6 mm；T1ρWI平掃及增強序列：TE 1.88 ms，TR1 000 ms，矩陣256×177，層厚5 mm，自旋鎖（SL）振幅298 Hz，自旋鎖時間（TSL）分別為20 ms和60 ms；T1WI增強序列：TE 2.46 ms，TR 136 ms，矩陣320×150，層厚6 mm。興趣區（ROI）勾畫方法如下：在病灶中心層面，測量病灶實質0.5 cm2面積（此ROI大小應盡量避開病灶內的液化壞死區及含血管區）的信號強度（St），用同樣大小的ROI測量同層正常肝實質的信號強度（Sn），采用公式（St-Sn）/Sn計算病灶與正常肝組織之間的信號對比度。取TSL為20 ms時掃描所得的T1ρWI圖像。
1.3 統計學方法
采用SPSS 17.0軟件進行數據處理。計數資料采用配對t檢驗。檢驗水準α=0.050。
2 結果
與T1ρWI平掃比較，T1WI平掃和T1WI增強掃描的信號對比度較低（t=3.532，P=0.008；t=3.666，P=0.006），而T2WI平掃信號對比度的差異無統計學意義（t=-1.448，P=0.186）；與T1ρWI增強掃描比較，T1WI增強掃描的信號對比度較低（t=3.468，P=0.008），見表 1和圖 1。
圖1
示同一患者的5種掃描序列圖像。1A：T1WI平掃；1B：T2WI平掃；1C：T1ρWI平掃；1D：T1WI增強掃描；1E：T1ρWI增強掃描，肝癌病灶位于肝臟右后葉
表1
5種掃描序列的信號對比度結果
3 討論
T1ρWI序列掃描時，T1ρ預編碼序列由3個脈沖組成，第一個90°脈沖使得縱向（z軸）磁化矢量翻轉至橫向（y軸）；緊接著沿y軸施加一個長的、低能量脈沖（即SL），將磁矩鎖定在橫向；最后一個90°脈沖使得SL即T1ρ預備橫向磁矩向縱軸（z軸）恢復[1]。然后，施加一個強的瞬間的梯度場毀損殘存的橫向磁化矢量。最后利用各種標準序列讀出所積累的縱向弛豫（沿z軸）即螺旋采集。本組患者行T1ρWI掃描時，TSL為20 ms和60 ms，由于TSL短者的圖像信噪比較優，故選擇TSL為20 ms時的圖像與其他序列進行對比。
傳統MRI理論假設組織中的水分子處于自由狀態，通過不同組織T1及T2弛豫時間的不同獲得對比，但是組織中的水分子并非處于絕對自由狀態，而是與許多大分子結合在一起，且二者之間常發生各種相互作用，傳統的T1WI或T2WI掃描不能反映這種相互作用，而T1ρWI掃描能反映這種相互作用[2-3]。由于T1ρ可以探測到水分子間相互運動的變化及局部大分子環境的改變，因此被應用在骨關節炎及椎間盤退變的診斷中[4-6]。T1ρWI可以很好地顯示腫瘤的邊界[7-8]。有文獻[9-10]報道，T1ρ能探測細胞凋亡，并能反映腦腫瘤行非外科手術治療后的效果。本組資料結果表明，T1ρWI平掃時，肝癌病灶與正常肝組織間的信號對比度優于T1WI平掃。其可能的機理是，T1ρWI對順磁性物質的反映比傳統T1WI敏感得多，即使是在順磁性物質體積分數或濃度很低的情況下也一樣[11]；此外，由于病灶內含有新生的腫瘤血管，血液中血紅蛋白的馳豫增強效應使兩個序列之間的對比存在差異性。本組資料結果還表明，T1ρWI平掃的信號對比度優于T1WI增強掃描，且注射對比劑后T1ρWI對血管的顯示明顯優于T1WI增強掃描，提示在非增強的情況下，腫瘤內的順磁性弛豫物質如新生血管血液內的血紅蛋白等能很好被T1ρ所檢測。因此，該技術有望成為一種不使用對比劑的新成像方法，且增強后T1ρWI對血管的顯示優于T1WI增強掃描，亦可作為新的動脈成像方法。但由于本組患者的樣本量較少，結果需待大樣本資料進一步驗證。雖然本結果具有一定的局限性，但筆者旨在探討一種新技術的應用價值，以根據初步結果制定下一步的研究計劃。
本組資料結果提示T1ρWI是一種極具潛力的技術。筆者認為，T1ρWI的應用前景包括以下幾個方面。①鑒別腫瘤良惡性。一般來說，良惡性腫瘤的形態、大小、邊界及強化行為均有較明顯的區別，但是當病變形態學方面的差別對比不明顯時，T1ρWI是否能發現病變組織學方面的差異，并很好地體現這些差異、根據這些差異進行定性，值得深入研究。②指導腫瘤的外科手術治療。由于T1ρWI能很好地顯示腫瘤的邊界[7-8]，因此在外科手術中能更準確地指導切除病灶。③對于無法行外科切除的病灶，行化療或放療后，可運用T1ρWI觀察治療的效果。有研究者[9]探討了小鼠纖維肉瘤模型應用環磷酰胺治療前后T1ρWI和T2WI信號的變化，結果實驗組用環磷酰胺治療后僅18 h病變區的T1ρ值即明顯增加，與對照組（給予生理鹽水）相比有顯著性差異，而治療前后的T2值與對照組比較差異無統計學意義。經組織學檢查發現，T1ρ值增加區域細胞的有絲分裂指數下降[9]。Sierra等[10]的應用基因治療膠質瘤的實驗研究也得出了相似的結論：在轉染單純皰疹病毒的小鼠膠質瘤模型中，給予更昔洛韋治療后2～3 d腫瘤組織的T1ρ值就明顯增加，比表觀彌散系數（ADC）值的變化還要提前；T1ρ值的改變始于腫瘤體積增加時；T1ρWI高信號區域對應的是高凋亡活性區域。筆者認為，這是因為藥物使細胞內結構破壞，細胞凋亡后，細胞外環境的空間擴大，使得水分子與周圍大分子環境的相互作用發生了變化。因此，運用T1ρWI觀察人類腫瘤行非手術治療的效果及價值值得探討。④對于因造影劑過敏而無法行增強檢查的患者，由于T1ρWI對順磁性物質反映的敏感性，有望用其取代增強檢查，成為不使用造影劑的新方法，且成為一種真正無創的方法。
原發性肝癌是肝臟常見的惡性腫瘤，其影像學檢查方法包括B超、CT、磁共振成像（MRI）檢查等。其中，MRI檢查由于具有很好的軟組織分辨率，能根據病變和正常肝組織的信號差別檢出病變，并根據不同病理組織所具有的信號特點進行定性診斷，且能多方位、多參數成像，現已成為肝臟病變的常規檢查方式。MRI檢查有平掃和增強掃描兩種方式，目前常采用平掃聯合增強掃描的方式對肝臟占位性病變進行定性診斷。T1ρ弛豫與傳統的T1弛豫相比，其反映的是旋轉坐標系（rotating frame）中的自旋-晶格弛豫。磁共振T1ρ成像（T1ρWI）是一種通過探索緩慢運動（slow-motion）中分子相互作用從而引起馳豫的成像方法，近十年來已被用于骨關節系統、腦組織、心血管系統等多種疾病的檢查中。筆者對9例原發性肝癌患者施行了MRI檢查，以探索T1ρWI在原發性肝癌診斷中的價值。
1 資料和方法
1.1 一般資料
前瞻性收集2014年1月至2014年6月期間于四川大學華西醫院診治的9例原發性肝癌患者，男6例，女3例；年齡31～65歲，中位年齡為55歲。9例患者均因肝臟占位（超聲或CT檢查發現肝臟占位）行MRI檢查，并經病理學穿刺活檢確診為原發性肝癌。
1.2 檢查設備及參數
采用西門子3.0 T磁共振儀（Siemens Trio Tom 3.0 T）進行掃描，造影劑采用釓貝葡胺（GA-DTPA）。各序列掃描參數如下。T1WI平掃序列：TE 2.2 ms，TR 180 ms，矩陣256×131，層厚6 mm；T2WI平掃序列：TE 102 ms，TR 2 700 ms，矩陣320×150，層厚6 mm；T1ρWI平掃及增強序列：TE 1.88 ms，TR1 000 ms，矩陣256×177，層厚5 mm，自旋鎖（SL）振幅298 Hz，自旋鎖時間（TSL）分別為20 ms和60 ms；T1WI增強序列：TE 2.46 ms，TR 136 ms，矩陣320×150，層厚6 mm。興趣區（ROI）勾畫方法如下：在病灶中心層面，測量病灶實質0.5 cm2面積（此ROI大小應盡量避開病灶內的液化壞死區及含血管區）的信號強度（St），用同樣大小的ROI測量同層正常肝實質的信號強度（Sn），采用公式（St-Sn）/Sn計算病灶與正常肝組織之間的信號對比度。取TSL為20 ms時掃描所得的T1ρWI圖像。
1.3 統計學方法
采用SPSS 17.0軟件進行數據處理。計數資料采用配對t檢驗。檢驗水準α=0.050。
2 結果
與T1ρWI平掃比較，T1WI平掃和T1WI增強掃描的信號對比度較低（t=3.532，P=0.008；t=3.666，P=0.006），而T2WI平掃信號對比度的差異無統計學意義（t=-1.448，P=0.186）；與T1ρWI增強掃描比較，T1WI增強掃描的信號對比度較低（t=3.468，P=0.008），見表 1和圖 1。
圖1
示同一患者的5種掃描序列圖像。1A：T1WI平掃；1B：T2WI平掃；1C：T1ρWI平掃；1D：T1WI增強掃描；1E：T1ρWI增強掃描，肝癌病灶位于肝臟右后葉
表1
5種掃描序列的信號對比度結果
3 討論
T1ρWI序列掃描時，T1ρ預編碼序列由3個脈沖組成，第一個90°脈沖使得縱向（z軸）磁化矢量翻轉至橫向（y軸）；緊接著沿y軸施加一個長的、低能量脈沖（即SL），將磁矩鎖定在橫向；最后一個90°脈沖使得SL即T1ρ預備橫向磁矩向縱軸（z軸）恢復[1]。然后，施加一個強的瞬間的梯度場毀損殘存的橫向磁化矢量。最后利用各種標準序列讀出所積累的縱向弛豫（沿z軸）即螺旋采集。本組患者行T1ρWI掃描時，TSL為20 ms和60 ms，由于TSL短者的圖像信噪比較優，故選擇TSL為20 ms時的圖像與其他序列進行對比。
傳統MRI理論假設組織中的水分子處于自由狀態，通過不同組織T1及T2弛豫時間的不同獲得對比，但是組織中的水分子并非處于絕對自由狀態，而是與許多大分子結合在一起，且二者之間常發生各種相互作用，傳統的T1WI或T2WI掃描不能反映這種相互作用，而T1ρWI掃描能反映這種相互作用[2-3]。由于T1ρ可以探測到水分子間相互運動的變化及局部大分子環境的改變，因此被應用在骨關節炎及椎間盤退變的診斷中[4-6]。T1ρWI可以很好地顯示腫瘤的邊界[7-8]。有文獻[9-10]報道，T1ρ能探測細胞凋亡，并能反映腦腫瘤行非外科手術治療后的效果。本組資料結果表明，T1ρWI平掃時，肝癌病灶與正常肝組織間的信號對比度優于T1WI平掃。其可能的機理是，T1ρWI對順磁性物質的反映比傳統T1WI敏感得多，即使是在順磁性物質體積分數或濃度很低的情況下也一樣[11]；此外，由于病灶內含有新生的腫瘤血管，血液中血紅蛋白的馳豫增強效應使兩個序列之間的對比存在差異性。本組資料結果還表明，T1ρWI平掃的信號對比度優于T1WI增強掃描，且注射對比劑后T1ρWI對血管的顯示明顯優于T1WI增強掃描，提示在非增強的情況下，腫瘤內的順磁性弛豫物質如新生血管血液內的血紅蛋白等能很好被T1ρ所檢測。因此，該技術有望成為一種不使用對比劑的新成像方法，且增強后T1ρWI對血管的顯示優于T1WI增強掃描，亦可作為新的動脈成像方法。但由于本組患者的樣本量較少，結果需待大樣本資料進一步驗證。雖然本結果具有一定的局限性，但筆者旨在探討一種新技術的應用價值，以根據初步結果制定下一步的研究計劃。
本組資料結果提示T1ρWI是一種極具潛力的技術。筆者認為，T1ρWI的應用前景包括以下幾個方面。①鑒別腫瘤良惡性。一般來說，良惡性腫瘤的形態、大小、邊界及強化行為均有較明顯的區別，但是當病變形態學方面的差別對比不明顯時，T1ρWI是否能發現病變組織學方面的差異，并很好地體現這些差異、根據這些差異進行定性，值得深入研究。②指導腫瘤的外科手術治療。由于T1ρWI能很好地顯示腫瘤的邊界[7-8]，因此在外科手術中能更準確地指導切除病灶。③對于無法行外科切除的病灶，行化療或放療后，可運用T1ρWI觀察治療的效果。有研究者[9]探討了小鼠纖維肉瘤模型應用環磷酰胺治療前后T1ρWI和T2WI信號的變化，結果實驗組用環磷酰胺治療后僅18 h病變區的T1ρ值即明顯增加，與對照組（給予生理鹽水）相比有顯著性差異，而治療前后的T2值與對照組比較差異無統計學意義。經組織學檢查發現，T1ρ值增加區域細胞的有絲分裂指數下降[9]。Sierra等[10]的應用基因治療膠質瘤的實驗研究也得出了相似的結論：在轉染單純皰疹病毒的小鼠膠質瘤模型中，給予更昔洛韋治療后2～3 d腫瘤組織的T1ρ值就明顯增加，比表觀彌散系數（ADC）值的變化還要提前；T1ρ值的改變始于腫瘤體積增加時；T1ρWI高信號區域對應的是高凋亡活性區域。筆者認為，這是因為藥物使細胞內結構破壞，細胞凋亡后，細胞外環境的空間擴大，使得水分子與周圍大分子環境的相互作用發生了變化。因此，運用T1ρWI觀察人類腫瘤行非手術治療的效果及價值值得探討。④對于因造影劑過敏而無法行增強檢查的患者，由于T1ρWI對順磁性物質反映的敏感性，有望用其取代增強檢查，成為不使用造影劑的新方法，且成為一種真正無創的方法。
