作者：李恒，韩月东，西安高新医院放射科；张明，西安交通大学医学部
Dixon水-脂分离技术是一种可精确定量评估组织脂肪含量的MRI技术，目前已广泛应用于全身各系统、脏器脂肪定量研究，如
Dixon技术不但可以克服上述问题，而且为非侵入性检查，能全面、直观反映整体肌肉病变情况。在机体内，磁共振波普特征（MRS）可作为测定肌肉脂肪分数的参考标准，但其只能测量几个体素之内的脂肪含量，反映肌肉局部脂肪浸润情况，而Dixon技术可以测量全部肌肉的脂肪分数（fat fraction,FF）值，具有可重复性，且采集时间较MRS短，后处理是相当容易和快速的，已成为目前最具有前景的无创、精确脂肪定量测定技术。
1.
肌营养不良症（muscular dystrophy,MD）是一组原发于肌肉组织的遗传性变性疾病，可以通过常
疾病早期的肌纤维有再生现象，表现为肌浆的嗜碱染和肌核与核仁的增大，晚期的肌纤维极不规则，甚至消失，完全被脂肪和结缔组织替代。MD引起脂肪浸润继而导致肌萎缩。
根据不同的临床症状和发病时间，MD一般分为以下8种类型：假肥大型MD症（分为DMD和BMD两大类），肢带型MD症（LGMD），面肩胛肱型MD症（FSHD），远端型MD症，强直性MD症，先天型MD症，埃默里氏MD症（EDMD），眼咽型MD症（OPMD）等。由于本病的病程缓慢，某些类型长达正常生命跨度，这对于治疗以及疗效评估带来很大困难。
目前，肌肉穿刺活检仍是反映肌肉脂肪浸润的金标准，但MRI检查，能发现肌肉变性的程度和范围，为临床提供肌肉活检的优选部位，其中Dixon技术能精确定量肌肉脂肪含量，监测疾病进展和评估预后，且具有无创性及可重复性，已被广泛应用于临床。
2. Dixon技术的发展简史及临床应用
Dixon水-脂分离技术是利用水质子和脂肪质子拉莫尔频率差，一次扫描得到正相位（in phase）、反相位（out of phase）、水相（water phase）和脂相（fat phase）四幅图像，最初由W.Thomas Dixon在1984年提出，这种扫描采集机制写为（0，π），称为两点法Dixon(2PD)。FF值可以通过水像、脂像计算，即为脂肪信号强度与水和脂肪的总和信号强度之比。
1990年至1991年，Dixon技术的三点和四点回波采集方法得以发展，在2000年，Dixon技术已广泛应用于临床，但这些技术均是基于单峰值脂肪模型，通过同反相位幅度图，计算得到水相和脂肪相图像。2003年以后，六回波采集Dixon技术的出现为脂肪定量测量提供了解决方案，该技术基于多峰值脂肪模型，瞬时弹性成像技术（TE）选择具有较高的灵活性，从而有效地缩短TE和TR时间，在提高信噪比的同时提升图像采集速度，并进一步提高脂肪定量的精确性（依赖于脂肪峰值模型的准确性）。
2.1 两点法Dixon的临床应用
利用水质子和脂肪质子拉莫尔频率差，通过调节回波时间TE作两次采集，第一次采集使得这两种成分的横向磁化强度矢量同相位，得到水和脂肪的加和像；第二次采集使它们的相位相反以得到其差像。对“和”像和“差”像进行加减运算，可分离出单独的水像和脂肪像。这种扫描采集机制写为（0°，180°），称为两点法Dixon(2PD)。
为验证两点法Dixon定量脂肪含量的精确性，有学者从不同角度进行了大量的研究，如FISCHER等采用两点法Dixon技术测量了15个已知脂肪含量的体模和20例志愿者的小腿肌肉脂肪含量，后者与MRS进行对比观察。结果显示，Dixon所测FF与体模的脂肪含量有良好的相关性（pc,0.997；95%CI,0.993-0.999；P<0.001)；Dixon所测小腿肌肉的脂肪含量与MRS也有很好的相关性（pc,0.951；95%CI,0.927-0.973；P<0.001）。
有学者更进一步的通过活检对比验证了2PD在不同场强下对定量FF值的准确性，结果表明2PD可以在不同磁场强度下提供可靠的肌肉脂肪量化，与活检一致性成立。2PD不仅可精确定量肌肉脂肪含量，还可动态监测肌病进展，并能一定程度地替代临床相关测量试验。
文献研究分别对20例DMD、20例BMD患者进行临床运动功能测量（MFM），并用2PD对大腿肌肉进行MRI定量，结果显示MFM总值与肌肉脂肪分数值（MFF）呈高度负相关（P<0.01),qMRI比临床测量试验更敏感地检测到MD疾病进展，一定程度上可替代临床测量试验。
FISCHMANN等以13个月的时间间隔检查了8例经基因确诊的眼咽肌营养不良症（OPMD）患者和5名健康志愿者，分别进行MFM评估，T1WI、2PD定量MFF及多对比度TSE序列以计算定量T2值，使用Fischer的半定量5点（0～4）量表分析T1图像。结果显示：MFM和视觉评分在研究期间没有显著差异；研究期间患者的总体T2值从49.4 ms增加到51.6 ms,MFF从19.2%增加到20.7%；对照组中T2值和MFF都不增加；T2的变化与检查之间的时间间隔相关（r2=0.42）。因此，2PD定量技术是监测治疗试验中疾病发展的有效工具，且比临床评估及视觉分析更加敏感的检测疾病发展情况。
文献还对20例经基因确诊的DMD患者，利用MFM总数和子分数（D1-D3）进行物理评估，用2PD计算伸肌、屈肌、内收肌的相对脂肪含量。结果显示平均MFM为65.3%，与年龄呈负相关（r2=0.60,P<0.001），总体平均脂肪含量MFF与年龄呈正相关（r2=0.51-0.64,P<0.001）。研究中提出了一个截止值为50%（行走的丧失），可对患者进行半定量的评价，显示脂肪化不可逆转的损害分数在50%以上由Goutallier3级或以上表示，按肌肉每年平均增加约5%的脂肪计算，通过公式：行走丧失的时间=（50%-当前的脂肪含量%）/50%/年，可计算出行走丧失的时间，灵敏度为100%，特异度为91%，因此Dixon技术定量脂肪含量不仅可对DMD患者的治疗疗效进行评估，并可预测患者丧失行走能力的大致时间，为临床诊疗及预测患者病情进展提供可靠的理论数据。
BONATI等用两点法Dixon对3例BMD患者大腿肌肉平均脂肪分数在基线状态进行评估，运动功能测量量表（MFM）用于临床评估。1年后随访，结果显示基线状态肌肉的平均MFF是61.6%(SD 7.6)，1年随访时增加3.7%至65.3%(SD 4.7），而MFM没有显著差异，这项动态研究更进一步验证了2PD比肌肉功能测量或常规MRI更敏感地检测肌病中的疾病进展。
但是，当磁场B0不均匀或有显著磁化率效应等客观因素存在时，会产生相位误差，从而导致脂肪预饱和失败，不能正确分离出水、脂成分，使2PD存在一定局限性。
2.2 三点法Dixon技术的临床应用
三点式Dixon技术（3PD）就是在原来两次测量的基础上再增加一次测量（-π，0，π）。利用多余的信息校正B0磁场不均匀产生的相位误差。
有学者通过对照试验验证了3PD比常规T1WI肉眼评估脂肪含量更为准确。WOKKE等用Dixon和T1WI方法的比较评估DMD患者的脂肪浸润程度。对13例DMD和6例健康对照组的大小腿肌肉进行T1WI和3PD成像。三、四和五脂质光谱模型和单峰模型进行比较。T1WI由2位放射科医师进行视觉评估，定量脂肪分数从Dixon图像求得。结果显示相比多峰脂质光谱模型，单峰建模低估了脂肪比例的范围值，这低估是非线性的脂肪分数的函数。多光谱模型之间的差异很小。
定量的3PD比视觉影像学更精确、更可靠的评估脂肪分数，可对DMD患者进行潜在纵向随访或疗效评估，纠正脂质的多峰光谱有助于获得更精确的脂肪分数。WREN等选取9例DMD男性患儿（平均年龄8.6±2.7岁），用功能性能力量表判断其病情的严重程度，膝关节伸肌强度测定与等速测试仪和用3PD测定肌肉脂肪百分比进行比较。分别利用3PD对股四头肌和腘绳肌进行脂肪分数测定，研究结果表明，3PD技术测量的脂肪浸润与功能分级有很强的相关性（P<0.05），因此3PD对DMD患者肌肉脂肪定量分析是相当准确的。
3PD可精确测定脂肪分数，在此基础上可动态监测肌营养不良的治疗效果。WILLIS等对32例成人患者完成基线和12个月随访测量，用3PD进行定量的脂肪分数变化，发现14块肌肉中9块肌肉脂肪含量显著增加，而在传统的纵向物理评估或T1WI图像却未见变化。因此3PD定量肌肉脂肪分数，可以作为一项重要的纵向评估LGMD2I患者肌肉病理及监测治疗效果的措施，比临床运动功能测量及MRI视觉评估更加准确。3PD要作三次测量，耗时，而某些患者因病情严重，可能无法配合长时间扫描，此情况下要求扫描时间尽可能短。
2.3 mDixon(multi-echo Dixon)的临床应用
通过优化传统Dixon技术，mDixon在信号采集过程中可以任意选择回波，有效缩短TE时间，并且结合并行采集技术，如SENSE、dS-SENSE技术提升成像速度，从而可通过调整分辨率和平均采集次数等参数，进一步提高图像分辨率和信噪比。一次屏气可获得高质量同反相位以及水相、脂肪相图像，同时使用多源发射技术能提高成像区域翻转角的一致性，保证图像一致性和均匀性，抑脂效果更加彻底。鉴于脂肪多谱峰T2*衰减，mDixon技术使脂肪定量成像的精度进一步提高。
NOBLE等采用3.0T mDixon技术对体外模型脂肪量化与MRS进行比较，研究表明，mDixon技术用于肌肉脂肪量化时与MRS有良好的线性关系（r>0.97,P<0.002），使用较短的重复时间可以避免对脂肪过高评估，一个小的反转角可以减少T1影响。
AGTEN等对60例有良好的冈上肌肌肉质量的受试者（平均年龄46岁，41例男性）行1.5 T MRI，使用mDixon技术对冈上肌肌肉中的脂肪百分比进行量化，以单体素MRS作为参考标准，重复测试18个受试者mDixon，并评估两次试验法的可靠性。冈上肌MFF的测量基于mDixon,MRS成像在相应位置放置感兴趣区域（ROI），组内和一致性相关系数（ICC/CCC）被用于统计分析，结果显示：mDixon和MRS相关性是适度（CCC=0.641),mDixon技术是一种定量评估肌肉脂肪浸润的可靠方法。
还有研究证明mDixon较两点、三点法Dixon定量肌肉脂肪分数更为精确。刘伟等采用3.0 T MRI的不同分析方法进行体外模型脂肪定量分析。制作纯水、纯油和9个含油量（含油体积为10%～90%）的50 ml水脂模型。在3.0 TMR成像系统采用化学位移饱和成像[水选择性抑制成像（WS）、脂肪选择性抑制成像（FS）、矫正算法]和化学位移水脂分离成像[标准同反相位成像（IOP）、迭代最小二乘法非对称采集水脂分离（IDEAL）梯度回波成像和六回波梯度回波成像]方法对模型扫描，得到各扫描方法的脂肪含量评估值。
采用配对t检验比较各测量方法评估值与实际脂肪含量的差异，并采用Pearson方法分析两者的相关性。以实际脂肪含量为标准，采用Bland-Altman散点图得到每种成像方法测量值差值的95%可信区间的一致性界限，判定MRI测量脂肪含量评估值与实际脂肪含量的一致性。结果显示在3.0T MRI对体外模型进行脂肪定量分析，化学位移水脂分离成像较化学位移饱和成像更能提供精确的脂肪定量结果，六回波梯度回波成像定量评估值最接近实际脂肪含量。
3. 小结
Dixon水-脂分离技术提供了肌肉脂肪分数的准确信息，是无创测量、精确评估肌营养不良患者肌肉脂肪浸润程度的参考标准技术，可通过量化肌肉的脂肪浸润程度，监测疾病进展、评估治疗疗效和判断预后。测量方面具有高度可重复性，可直观反映整体肌肉病变情况，弥补了肌肉活检及MRS的不足。然而Dixon技术在测量肌肉脂肪分数时，需在多个人工手动绘制的感兴趣区域中进行测量，比较耗时，而且还存在与操作者相关的偏差。
因此，利用这种方法监测疾病进展、评估治疗疗效的准确性受到一定程度质疑。然而已有的报道基于主动轮廓模型，阈值技术和聚类过程的几种自动化方法，克服了人为测量导致的偏差，使测量结果更加准确，且节约时间。相信通过不断优化、改进测量方法，Dixon水-脂分离技术在临床上的应用价值会越来越大。
来源：李恒,张明,韩月东.磁共振Dixon技术在肌营养不良症中的应用[J].医学影像学杂志,2024,34(07):144-147.
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