磁共振弹性成像(MRE: magnetic resonance elastography)是一种非侵入性定量检测软组织弹性及结构的影像检查手段。在MRE的检测过程中,轻微的机械震动(30 到 70 赫兹之间)通过外界的振动装置传播到所需要研究的组织部位,振动波在组织内的动态传播通过核磁共振机器(MRI)进行采集。在后处理中,根据振动波在组织内部的表象(波长以及振幅),我们便可以重建出组织的结构及弹性数值,简言之,就是量化组织的软硬程度。
组织的软硬程度变化和病程以及病理有着密切的联系,很多由组织结构病变引起的弹性特征的改变甚至早于临床的表现。MRE最早以及最广泛的被用于肝脏纤维化的诊断分级上。在肝脏纤维化的进展中,由于胶原纤维的聚集,肝脏硬度有显著的上升。MRE所提供的弹性数值可以鉴别肝脏纤维化(F1-F3)以及肝硬化(图一),并具有很好的灵敏度和特异性。与传统的肝脏活组织检查相比,得益于其非侵入性的特点,MRE目前已经被用于临床检测和诊断中,并获得FDA的批准。
图一:健康志愿者以及肝硬化病人的MRE肝脏波形以及弹性(软硬度)的对比。图片摘自Asbach, P, et al Radiology 2010, 257:80-86.
除了肝脏以外,MRE技术的应用已经扩展到脑部,胰腺,肾脏,心脏,骨骼肌等等。临床研究检测和诊断也延伸到脂肪肝,肝脏肿瘤,门静高压症手术评估,慢性肾衰竭,前列腺肿瘤,移植肾功能评估,胰腺肿瘤,脑部肿瘤,心肌收缩力异常,脑部神经退行性疾病(阿兹海默病),多样硬化等等。
过去的五年中,MRE在技术层面上有很大的提高。多频率振动技术和抗噪音干扰的后处理算法,提供了高分辨率的MRE弹性图(图二)。高分辨率的弹性图可以用于鉴别组织细节结构和局部细微的病变,例如淋巴癌,甲状腺肿瘤,肾脏局部病变,子宫肿瘤等。硬件方面,MRE外部的振动装置已经做到最小化和基本自动化,方便医生的操作,病人也无任何的不适感。整个MRE检测在5-10分钟内可以完成,极易融合到临床磁共振检测的流程中。从临床科研的角度来说,高分辨率MRE的可行性以及重现性目前已经在健康志愿者以及部分患者上得到证实,在此基础上将这项技术推广到大基数的患者群体中,结合其他MRI影像技术如弥散加权成像,灌注成像,T1/T2 mapping 等,并应用到更多病症的探索和诊断上,MRE技术还具有很广阔的临床科研前景。
图二: 高分辨率的MRE弹性图。
MRE技术除了应用于临床科研中,在预临床的动物模型研究上也有广泛的使用。在7 Tesla的核磁共振机器上,MRE成像的平面解析度可达到200微米。MRE目前已经应用与小鼠的脑疾病模型(如缺血性中风,多样硬化,帕金森氏症,胶质母细胞瘤等)的研究中。研究结果表明,病程中产生的组织结构及弹性的变化与组织病理分析的结果有很好的相关联性,MRE提供的参数为疾病程中出现的细胞变化和反应以及病理机制提供了更多的诠释和解析。由此可见,MRE的预临床研究也有着很大的探索空间。
文章内容和图片由柏林夏洛特医科大学(Charité – Universitätsmedizin Berlin,德国柏林洪堡大学和自由大学医学院)放射科的MRE-Berlin提供
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