作者：張曉東 李紹林 肖繼傑 南方醫科大學第三附屬醫院 廣東省骨科研究院 醫學影像科
在人體組織中，氫質子主要存在於水和脂肪組織中，脂肪具有較短的T1值和T2值，在T1及T2加權圖上均呈現高信號，較高的脂肪信號降低圖像對比以及T1增強掃描效果，脂肪高信號也使得呼吸等運動偽影更為明顯，此外，還會造成水脂交界面上的嚴重化學位移偽影，從而降低圖像質量和病變檢出率。因此，在臨床上，抑制脂肪信號尤為重要，通過抑制脂肪組織信號，能夠增加圖像對比度，提高增強掃描效果，減少運動偽影、化學偽影以及其他相關偽影，提高圖像質量。
目前，脂肪抑制技術主要基於兩種機制：（1）脂肪與其他組織的縱向弛豫差別；（2）脂肪和水的化學位移效應。傳統方法可以分為反轉恢復法（STIR）和頻率選擇法（SPIR和SPAIR），但這些技術在含有脂肪成分的疾病診斷及精確定量時不能滿足臨床需求。隨著Dixon技術提出、不斷完整發展，逐步解決了上述問題，本文就Dixon技術的基本原理、發展與改進和其在臨床中的應用進展做一綜述。
一、Dixon技術的基本原理
Dixon技術最初由Dixon在1984年提出，利用化學位移效應在常規自旋迴波序列基礎上，通過調節不同的回波時間，可以在理論上精確地獲得水和脂肪兩個磁化矢量的任意夾角。分別採集水和脂肪夾角為0°的圖像和夾角為π的圖像，再從兩幅磁共振（MR）圖像中經過計算得到水和脂肪圖像的技術，即原始的兩點Dixon法。為了節省掃描時間，這同相和反相像也可以用雙回波SE或雙回波GE序列採集到。兩點式Dixon方法（2PD）的主要缺點是：當磁場B0不均勻或有顯著磁化率效應時會產生相位誤差，從而導致解得的水像、脂肪像不純，即存在水、脂錯換。因此如何鑑別相位誤差和消除這些誤差的影響就成為Dixon算法成敗的關鍵。
二、Dixon技術的改進與發展
為了解決上述兩點式Dixon方法的缺陷，1991年，Glover和Schneider提出了三點式Dixon技術，就是在原來兩次測量的基礎上再增加一次測量（一π，0，π）。利用多餘的信息校正B。不均勻產生的相位誤差。此後眾多學者對此方法提出了改進方案。1997年Xiang等又對這些"對稱"三點式Dixon技術提出了改進，即不對稱三點式Dixon方法（0，π/2，π），明顯提高了水脂分離的可靠性。由於三點式Dixon要作3次測量，比較費時間，有些應用比如動態成像和屏住呼吸成像情況下要求掃描時間儘可能短。為了節省掃描時間此後眾多學者又就Dixon技術進行了進一步修改和完善。
Dixon序列本身並不複雜，可以藉助於SE、FSE、破壞梯度回波（GE）或穩態自由進動（SSFP）掃描採集水脂磁化強度有一定相位差的回波信號，典型的有單點式（正交、特定TrueFISP）、2點式（對稱、不對稱）、3點式（對稱、不對稱）和多點式。要分離出純的水像和純脂肪像，關鍵在於校正場不均勻造成的相位誤差。因此在後處理技術中最關鍵的是相位誤差校正，主要是判斷誤差相位子的方向。近30年來所發展的相位誤差校正方法主要有相位解卷繞、取向濾波器、區域增長算法、RIPE迭代算法等。其中IDEAL（iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least－squares，IDEAL）就是把區域增長算法和迭代重建相結合的一個好例子。
IDEAL技術由2005年Reeder等首次報導，此技術結合了非對稱採集技術與迭代最小二乘水脂分離算法，在其基礎上對T2*衰減、脂肪的多譜峰分布等進行校正，理論上可以得到更精確的數值。此技術能克服輕度的磁場不均勻性獲得而準確的脂肪定量信息，然而也存在採集時間較長的不足。
最近，多回波Dixon序列結合線圈的並行採集技術進一步提高了掃描速度，而且由於是基於多峰值脂肪模型，也使脂肪定量測量精度進一步提高。目前高場磁共振同時配備相應定量軟體分析，使掃描程序和後處理操作進一步趨於簡便，將會在臨床應用中得到巨大的突破和進一步拓展。最新改良Dixon技術主要包括Ideal IQ（GE）、mDixon Quant（Philips）和Live Lab（Siemens）。這些新技術主要應用於肝臟的精確脂肪定量研究，同時根據T2*得到的R2* mapping也可以用於肝臟等部位鐵沉積的研究。
三、Dixon脂肪抑制技術在疾病診斷的應用
1．腎上腺病變的鑑別診斷：因為腎上腺腺瘤中常含有脂質，反相位明顯降低，其敏感度70%～80%，特異度90%～95%。
2．脂肪肝的診斷與鑑別診斷，敏感度超過常規MRI和CT，更重要的是定量研究。
3．肝臟局灶性病變診斷與鑑別診斷：利用Dixon脂肪抑制技術有助於肝臟局限性病灶的檢出及診斷與鑑別診斷，尤其是肝細胞腺瘤或高分化肝細胞癌，二者病灶中均易發生脂肪變性。有學者利用多回波GRE Dixon序列對肝細胞癌與膽管細胞癌的鑑別診斷進行研究，認為病灶脂肪含量測量結合R﹡值有助於二者鑑別。
4．有助於腎臟或肝臟血管平滑肌脂肪瘤等其他含脂病變的診斷和鑑別診斷。Rosenkrantz等通過3D兩點Dixon技術與2D雙重回波技術對腎臟血管平滑肌脂肪瘤診斷的對比，認為3D兩點Dixon技術在診斷腎臟血管平滑肌脂肪瘤的應用中可以作為2D雙重回波技術的可靠的代替技術，並且可以通過脂肪的定量對腎臟血管平滑肌脂肪瘤的臨床管理提供幫助。
四、Dixon脂肪定量技術在臨床的應用
1．肝臟脂肪含量定量研究：
目前，Dixon脂肪定量技術在肝臟脂肪含量方面研究最為廣泛。Cassidy等發現IDEAL技術在脂肪肝的定量測量上取得了很大突破，可以早期發現肝臟的脂肪變性，指導臨床及時採取合理的治療方案。林楚嵐等以1H－MRS作為參照，發現mDixon技術與1H－MRS測量的非酒精性脂肪肝病患者的肝臟脂肪分數高度相關，可以快速、準確量化非酒精性脂肪肝病患者的肝臟脂肪含量。Pichardo等對13例婦科腫瘤患者放、化療前後對比研究發現，在肝臟脂肪含量定量評估方面，IDEAL梯度回波序列定量分析結果與MRS評估值的相關性較好，且前者信噪比高。Hetterich等用雙回波Dixon及多回波Dixon技術對無症狀人群肝臟脂肪變性定量評估進行了研究，認為其在肝臟脂肪變性健康篩查中具有重要意義。總之，Dixon脂肪定量技術在測量肝臟脂肪方面顯示了它巨大的優勢以及精確性，對於肝臟多種病變的評價和早期診斷具有重要意義，從而可以為多種肝臟病變的早期治療提供指導。
2．骨髓脂肪定量研究：
隨著Dixon技術的發展，Dixon脂肪定量技術在骨髓脂肪含量方面的應用也逐漸增多。國外學者用mDixon技術分析放化療對腰椎及股骨頸骨髓脂肪含量的影響，初步展示此技術可精確評估骨髓脂肪含量。Ergen等運用T2*－IDEAL序列對45名女性進行椎體骨髓脂肪分數的測量，結果顯示該序列可以作為評價脂肪含量的替代技術，並且可能通過測量脂肪分數診斷椎體的骨鹽減少。在骨髓脂肪含量測量方面Dixon技術同樣具有獨特的優勢，儘管難以像DXA作為大規模的骨質疏鬆篩查及診斷方法，但是作為一項無創脂肪定量技術，其在預測骨質疏鬆骨折風險，藥物療效等方面具有相當大的前景。
3．其他疾病定量評估：
多種疾病及手術後癒合過程中組織中脂肪含量明顯增加，而脂肪含量的增加與癒合效果及癒合後各種功能的改變密切相關，通過Dixon脂肪定量技術可以精確評估脂肪含量，對疾病的治療及癒合具有重要的指導作用。Fischer等通過對跟腱縫合術後患者及健康志願者的肌肉脂肪含量的研究發現，損傷的跟腱脂肪含量明顯增加，IDEAL可以在病變早期檢測細微的變化。Goldfarb等利用三點Dixon技術對左心室心肌衰竭患者的脂肪沉積進行測量，認為脂肪沉積在左心室心肌衰竭患者中比較普遍，並且與心肌衰竭面積，左心室壁和室壁厚度具有密切聯繫。
4．肥胖與代謝性疾病：
棕色脂肪組織（Brown adipose tissue，BAT）負責分解引發肥胖的白色脂肪組織，它可以加快人體新陳代謝，促進白色脂肪的消耗，通過定量BAT可以進行肥胖與糖尿病相關的研究。國外學者用基於Dixon水脂分離技術可以診斷棕色脂肪組織並且區分棕色與白色脂肪組織。此外，有學者利用Dxion技術定量評估胰腺及腎臟脂肪含量，並分析其與糖尿病的關係。
五、Dixon技術的不足及應用前景
目前Dixon技術主要的不足之處在於受MR設備的限制及價格的影響，難以普及作為大規模篩查的首選方法。與以前常用的MRS定量測量脂肪含量的方法相比，改良的Dixon技術優點為：（1）成像時間短、操作簡便、數據後處理優於MRS，臨床應用範圍廣；（2）無創、無輻射、對磁場的不均勻性不敏感；（3）早期定量準確地檢測骨髓脂肪含量的變化。
綜上所述，Dixon水脂分離技術作為一種可定量的檢查方法，一改以往磁共振影像中依靠肉眼定性信號強度的診斷思路，在某些疾病的診斷與鑑別診斷、治療與轉歸過程的評估上具有一定的獨到之處。儘管脂肪成分在各種疾病中的角色尚未完全清楚，脂肪含量受疾病進程及體內外因素影響而發生變化的規律和意義尚在探索之中，脂肪含量隨著年齡增長的變化規律的資料比較缺乏，但正是因為如此，脂肪含量變化在各種疾病中的應用具有非常廣闊的探索空間。所以Dixon脂肪定量技術無論作為現階段科學研究的手段還是未來獨立的臨床檢測項目，都有十分樂觀的應用前景。
來源：中華醫學雜誌2016年第96卷第39期
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