作者：張旭霞，張皓，南江，駱伊麗，孫碧霞，蘭州大學第一醫院放射科
肌肉脂肪變性是多種肌肉相關病變的主要病理特徵，如杜氏型肌營養不良症（duchenne muscular dystrophy，DMD）、2型糖尿病胰島素抵抗、肌肉退行性病變等，且肌肉內脂肪含量越高，患者的病情越嚴重。因MRI具有良好的軟組織對比度、多參數及多方位成像的優勢，不但能較準確地顯示肌肉的形態和解剖結構，還可以評估肌肉的脂肪化、水腫、肥大、萎縮等改變，並且能監測肌肉受累的順序和程度，所以在肌肉疾病的診斷中發揮著重要作用。近年來，磁共振脂肪測量技術已廣泛應用於臨床研究中，在肌肉疾病中的應用亦是目前的研究熱點。
1.磁共振脂肪測量技術
目前用於科研及臨床的磁共振肌肉脂肪測量技術主要包括視覺評估分級法、磁共振波譜（magnetic resonance spectroscopy，MRS）、Dixon技術及T2 mapping等。
1.1 視覺評估分級法
視覺評估分級法是根據T1WI或T2WI圖像上肌肉中高信號的程度及範圍進行分級，來代表肌肉的脂肪浸潤程度，是一種半定量的脂肪測量方法。在國內外應用廣泛的Goutallier分級就是使用此種方法來測量肩袖脂肪含量。改良版的Goutallier分級是根據T2WI圖像中異常高信號的範圍將肩袖脂肪浸潤程度分為5級：0級：肩袖內無脂肪信號；1級：肩袖內有條狀的脂肪信號；2級：脂肪信號較1級範圍大，但肌肉信號多於脂肪信號；3級：肌肉信號與脂肪信號的範圍相等；4級：肌肉信號範圍少於脂肪信號。
視覺評估分級法測量方法簡單、快速，且可行性高，故廣泛應用於椎旁肌、下肢肌肉及肩袖肌肉等脂肪含量的測量。但研究表明，這種依賴於視覺評估的方法對於肌肉的輕度脂肪變性不太敏感，且易受主觀因素影響。
1.2 磁共振波譜
MRS是目前應用最普遍的磁共振脂肪測量技術。因不同物質的進動頻率不同，通過測量它們進動的頻率值，就可以區分不同的化學物質；再測量相應頻率處的譜線下面積，就可以得到化學物質的含量。1H-MRS技術測量脂肪準確度高、可重複性好，是肝臟脂肪含量測定的金標準，在肌肉脂肪含量測量中也被廣泛應用。1H-MRS可以分別對肌肉細胞內及細胞外脂肪進行量化，但MRS對掃描設備及條件要求較高，且成像時間較長，圖像處理較繁瑣。
1.3 Dixon技術與IDEAL-CPMG技術
Dixon技術基於水和脂肪之間的化學位移不同的原理來獲得水脂分離圖像。因脂肪和水中質子的共振頻率存在差異，通過改進掃描時的回波時間（echo time，TE），使脂肪和水中的質子分別處於同相位和反相位狀態，按照公式FF=SI脂肪/（SI脂肪+SI水）可測得脂肪百分比，其中SI脂肪是脂肪圖像中的信號強度，SI水是水圖像的信號強度。研究表明，Dixon技術測得的脂肪分數與MRS測得的脂肪含量具有一致性，且與1H-MRS相比，Dixon技術不但能定量測量脂肪含量，還可以覆蓋較大的空間面積，故該技術發展較快，目前廣泛應用於肌肉組織的脂肪含量的測量中。
IDEALCPMG（iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least-squares）技術是基於Dixon技術發展而來的，在一次採集中可同時獲得水像、脂像及同相位與反相位圖像，使用非對稱採集技術與迭代最小二乘水脂分離的算法，使得任意的水脂比例都可以進行精確的水脂分離，進而可對肌肉內脂肪進行量化。
1.4 T2 mapping
RF脈衝中止後，原子核從高能級激發狀態釋放能量恢復到低能級平衡狀態的過程稱為弛豫，該過程所需要的時間稱為弛豫時間。橫向弛豫時間即T2弛豫時間，為橫向磁化矢量衰減至其37%的所需時間。T2 mapping技術是近年來出現的新興MRI定量技術，通過測量組織T2值來定量分析組織內部成分變化，該成像方法是近年來國內外研究關節軟骨成像最常用的技術，在骨骼肌疾病中亦有應用。
在不同狀態下肌肉的T2弛豫時間不同，肌肉組織處於脂肪浸潤狀態時，可出現T2弛豫時間延長，通過對T2值進行定量測量就可以獲得肌肉脂肪浸潤程度。T2 mapping成像回波次數越多，對組織T2值的測量會越準確，但掃描時間會延長。
2.磁共振脂肪測量技術在肌肉病變中的應用
目前磁共振脂肪測量技術主要應用於杜氏型肌營養不良症、2型糖尿病胰島素抵抗及肌肉退行性病變等。
2.1 磁共振脂肪測量技術在DMD中的應用
DMD是一種X連鎖隱性遺傳的致命性疾病，由於抗肌萎縮蛋白的突變或缺失，導致肌膜不穩定，在肌肉收縮的過程中肌膜破裂。早期的主要病理改變是肌肉變性、纖維化、壞死，肌膜破裂，進一步發展則可出現不可逆的肌肉脂肪變性。多數患者通常於10～15歲喪失行走能力，在二十幾歲因進行性肌無力和心肺功能障礙而死亡。糖皮質激素可降低肌細胞凋亡率，並可減緩肌纖維壞死過程，改善肌肉功能。臨床功能評分系統常用來評估患兒的肌肉力量，但無法對單個肌肉的功能進行評估，且此類患兒往往難以配合該項檢查。
研究表明，肌肉脂肪浸潤程度是影響DMD患兒預後的重要因素，故測量DMD患者肌肉的脂肪含量來評估患者病情是非常有必要的。目前測定肌肉脂肪浸潤程度的金標準是肌肉活檢，但因該方法是有創的，重複肌肉活檢來監測疾病的進展程度及治療效果是不切實際的。多種MRI脂肪測量技術已應用於該疾病中，並為疾病的嚴重程度進行較準確的評估。
Wren等使用Dixon技術對9例DMD男性患兒的下肢肌肉中的脂肪含量進行測量，並對其進行臨床功能等級評分，結果顯示，患兒肌肉的臨床功能等級與用Dixon技術測量得到的肌肉脂肪含量呈明顯的負相關，得出Dixon技術測得的肌肉脂肪含量可以準確評估DMD患者嚴重程度的結論。同樣，鬱偉斌等使用T2 mapping及視覺評估分級法對DMD患兒骨盆及大腿部肌肉的脂肪含量進行測量，發現T2 mapping及視覺評估分級法測得的脂肪含量與臨床評估等級有著顯著的相關性。
Forbes等的研究表明，1H-MRS不僅可以測量下肢肌肉脂質含量來對DMD患者疾病現狀進行評估，還可監測患者疾病的進展並指導臨床在合適的年齡階段進行幹預。Arpan等將15例接受糖皮質激素治療的DMD患者納為研究對象，運用T2 mapping及MRS測量下肢肌肉T2值和脂肪含量來評估糖皮質激素治療效果，發現經糖皮質激素治療後，DMD患兒肌肉的T2減低、肌肉脂肪沉積減少。MRI脂肪測量技術不但能準確地評估DMD患者病情的進展程度，還可以評估治療效果進而指導臨床及時進行幹預。
2.2 MRI肌肉脂肪測量技術在2型糖尿病胰島素抵抗中的應用
目前在世界範圍內，糖尿病的患病率、發病率急劇上升，是嚴重威脅人類健康的世界性公共衛生問題。胰島素抵抗是2型糖尿病的特徵，骨骼肌既是胰島素作用的重要靶細胞，同時也是胰島素抵抗的重要部位。肌肉細胞內脂肪（intramyocellular lipid，IMCL）的含量異常增高可導致胰島素作用的敏感性降低，進而導致胰島素抵抗，且IMCL含量與胰島素抵抗程度呈明顯正相關。
目前判斷胰島素抵抗的金標準是高胰島素-正葡萄糖鉗夾技術，由於該項檢查方式耗時較長，操作過程繁瑣，對操作人員要求高，臨床開展與推廣困難。Jazet等對10例2型糖尿病患者的研究表明，經短期飲食限制和減重治療後胰島素抵抗得以改善，同時大腿肌肉活檢顯示肌肉內脂肪含量也減少。因此，肌肉內脂質含量可以用作早期檢測胰島素抵抗及評估治療效果的體內生物標誌物。
Laracastro等將7例2型糖尿病患者及5例非糖尿病肥胖患者作為研究對象，經短期低熱量飲食治療後發現受試者的胰島素敏感性增加，且用1H-MRS測量得到比目魚肌的IMCL減少，進一步驗證了胰島素抵抗與IMCL含量相關。Tamura等將14例2型糖尿病患者分成兩組，分別採用單純飲食治療及飲食加運動治療，結果顯示經飲食加運動治療後，用1H-MRS測得的脛骨前肌內脂質含量較前下降明顯，用高胰島素-正葡萄糖鉗夾技術檢測胰島素敏感性升高，胰島素抵抗得到改善。
同樣有研究者對24例2型糖尿病患者進行了研究，發現在患者使用吡格列酮治療4個月後，高胰島素-正葡萄糖鉗夾技術測得胰島素抵抗得到改善，同時用1H-MRS測量得到的小腿比目魚肌的脂肪含量有所下降。由此看出，用1H-MRS測得的IMCL含量不僅可以評估2型糖尿病患者胰島素抵抗程度，還可通過IMCL含量的變化評估治療效果。
2.3 MRI脂肪測量技術在肌肉退行性病變中的應用
腰部椎旁肌在維持腰椎功能中發揮著重要作用，椎旁肌退變時主要表現為肌肉萎縮和脂肪浸潤。隨著年齡增加，脂肪含量也會增加，椎旁肌退變的同時，肌肉疲勞性增加，進而更容易發生損傷，致使腰部不適症狀加重。Kjaer等用MRI視覺評估分級法對大樣本人群的多裂肌進行脂肪定量，結果顯示腰椎多裂肌脂肪浸潤程度與成人下腰痛強相關。Markus等使用MRI視覺評估分級法對腰椎多裂肌中脂肪浸潤程度進行分級，發現腰椎多裂肌中脂肪浸潤的嚴重程度與腰椎前屈功能受限有關。同樣有研究表明，MRIDixon技術可以定量測量椎旁肌的脂肪信號分數，所測得的椎旁肌的脂肪信號分數與年齡呈正相關，Dixon技術可用來監測脊旁肌隨年齡增長發生的退行性變。
1H-MRS也可以測量腰背部椎旁肌群的脂肪含量，有研究運用1H-MRS測量多裂肌的脂肪含量，證實慢性下腰痛患者的多裂肌中脂肪含量顯著高於無症狀志願者。MRI脂肪測量技術可用來檢測及評價椎旁肌的退行性改變，並指導臨床及時進行康復訓練。肩袖撕裂是引起慢性肩痛及肩關節功能障礙的常見原因，其患病率隨年齡的增加而上升。
肩袖撕裂後肌肉退變的主要病理變化是肌肉組織萎縮和脂肪浸潤，且脂肪浸潤程度與治療效果、治療方式及患者預後密切相關。因此，應用影像學檢查技術對肩袖損傷後岡上肌退變進行評估具有非常重要的臨床指導意義。Goutallier分級是運用影像學方法來測量肩袖肌肉脂肪浸潤程度，這種基於視覺評估分級法的脂肪測量方法廣泛運用於臨床及相關研究中。多個研究表明，MRI脂肪測量技術可評價肩袖肌肉的脂肪變性程度，並發現肩袖肌肉脂肪含量與肩袖的撕裂程度及預後呈正相關。
Kim等對105例行關節鏡下肩袖修復的患者進行研究，患者在術前行肩關節MR檢查，運用視覺評估分級法對肩袖肌肉進行脂肪浸潤程度進行判斷，結果顯示，岡下肌脂肪浸潤程度是預測肩袖可修復性的有效指標。Nozaki等對50例肩袖撕裂患者通過使用Dixon技術來量化術前和術後肩袖脂肪變性的程度，發現手術失敗修復組術前肩袖肌肉的脂肪含量明顯高於完全整修復組。
總之，MRI脂肪測量技術不僅可以協助診斷肩袖撕裂、評估肩袖撕裂的程度，還可以指導臨床制訂治療方案及合理判斷預後。
3.總結與展望
評估肌肉脂肪化的磁共振脂肪測量技術主要包括視覺評估分級法、T2 mapping、Dixon技術及MRS等，MRI脂肪評估測量技術是一種無創性的檢查方法，但還存在幾點不足：（1）成像時間長，後處理繁瑣；（2）目前尚無公認的最優化測量方式；（3）MRI脂肪評估測量技術還處於研究階段，還未被廣泛應用到臨床工作中。儘管如此，不論作為科研項目還是臨床檢查項目，MRI脂肪測量技術在評估患者病情、指導臨床選擇治療方案、評估臨床治療效果方面都有著十分樂觀的應用前景。
來源：張旭霞,張皓,南江,駱伊麗,孫碧霞.磁共振脂肪測量技術在肌肉病變中的應用進展[J].磁共振成像,2019,10(06):474-478.
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