2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）占糖尿病患者的95％以上，起病隐匿，患病率高，而且发病逐渐呈年轻化趋势。T2DM可导致各种组织，特别是眼、肾、心脏、血管、神经的慢性损害及功能障碍。胰岛素抵抗和胰岛β细胞功能障碍是T2DM发病的重要病理生理机制。已知脂质异位沉积于肝脏和骨骼肌是导致胰岛素抵抗的重要原因^[1]，而胰腺脂肪沉积对胰岛β细胞功能和胰岛素分泌的影响，目前仍有争议。病理学组织活检是胰腺脂肪定量的金标准，有动物实验发现胰岛β细胞内甘油三酯过多会导致脂毒性和脂性凋亡^[2]。但是，胰腺组织活检属于有创性检查，不宜在临床研究中广泛使用。随着影像技术的发展，MRI已具有对胰腺脂肪量化分析的能力，常见的方法包括各种化学位移成像和氢质子MR波谱成像（proton magnetic resonance spectroscopy，¹H MRS）。其中，¹H MRS测量的组织脂肪含量最准确^[3,4]。动物实验研究提示，¹H MRS量化的胰腺甘油三酯含量与生物化学测定的结果一致^[5]。目前医学界通过¹H MRS检测胰腺脂肪含量及其与T2DM患者胰腺β细胞功能相关性的研究方兴未艾^{[6,7,8,9,10,11]}，而这方面的报道国内少见。笔者采用¹H MRS对初诊T2DM患者和无糖尿病志愿者进行胰腺及肝脏脂肪定量，进而分析胰腺脂肪含量与肝脏脂肪含量、血清甘油三酯水平、胰岛β细胞功能及胰岛素抵抗的关系。

1　材料与方法

1.1　研究对象

       本研究的观察组纳入新诊断的T2DM患者（病程小于6个月），均未经过降糖、降脂药物治疗。入组排除标准为：(1)合并心脏、肝脏、肾脏功能不全；(2)有酮症酸中毒、高渗性昏迷、感染等糖尿病急性并发症；(3)妊娠及哺乳期妇女；(4)不愿意合作或有精神病史；(5)有MRI检查禁忌证。入选且成功¹H MRS检查的初诊T2DM患者共58例，其中男43例，女15例，年龄20~ 72岁，平均年龄45.1岁；BMI范围为20.52~ 36.33 kg/m²，平均26.50 kg /m²；空腹血糖值介于7.81~ 24.90 mmol/L，平均12.62 mmol/L。另招募无糖尿病志愿者作为对照组，共纳入32名，其中男17名，女15名，年龄24~ 59岁，平均年龄42.7岁；BMI范围为20.81~ 33.58 kg/m²，平均25.29 kg/m²；空腹血糖值介于4.21~ 6.13 mmol/L，平均5.13 mmol/L。记录每一名受检者的身高、体重，计算身高体重指数(BMI)。所有受检者均被告知检查目的并签署知情同意书。

1.2　MRI设备和检查方法

       ¹H MRS检查采用Signa Excite HD 3.0 T超导型磁共振仪，8通道相控阵表面线圈辅助成像。先在屏气下采集横轴面及冠状面脂肪抑制T1WI TR 200 ms，TE 2.7 ms，激励次数(NEX)为0.8；再采集化学位移双回波横断面T1WI TR 224 ms，TE分别为2.4 ms （相位一致）和5.8 ms （相位相反）。以上图像用作¹H MRS扫描定位图。应用单体素点分辨波谱(PRESS)序列采集¹H MRS数据，参数：TR 1250 ms，TE 35 ms，NEX为8，体素不小于10 mm×10 mm×10 mm，扫描时间2 min30 s。在胰腺头、体、尾部分别设置兴趣区（VOI），通常选择胰腺形态丰满且MRI信号均匀处，同时尽可能避开主胰管和胰腺周围的脂肪组织及血管，扫描时平静呼吸，由呼吸门控触发扫描。肝脏¹H MRS扫描在肝右叶进行，设置VOI时避开大血管及边缘区域，扫描时屏气。在VOI的上下、前后、左右同时设置多个预饱和带，以消除周边组织MRI信号对VOI内组织信号的干扰。常规进行自动预扫描以完成匀场，不抑制VOI内水信号。

1.3　数据测量和脂肪分数计算

       在ADW工作站以SAGE7软件对¹H MRS数据进行后处理，列入统计的MRS谱线要求基线平稳。在胰腺头、体、尾部和肝右叶逐一量化¹H MRS谱线，设定波谱横坐标的峰位为代谢物定性指标，在1.3 ppm和4.7 ppm处分别测量脂肪和水的峰下面积大小。胰腺及肝脏脂肪含量采用脂肪分数（fat fraction，FF）表示。设AreaCH2代表谱线的脂肪峰下面积，AreaH2O代表水峰下面积，则FF计算公式如下：FF=AreaCH2/(AreaCH2+AreaH2O) × 100%。

1.4　实验室检查和胰岛β细胞功能评价

       对所有T2DM患者在¹H MRS检查前、后48 h内测定空腹血糖（FPG）、血清甘油三酯(TG)、血胰岛素(FINS)及口服葡萄糖耐量试验-胰岛素释放试验（OGTT-IRT），对32名无糖尿病志愿者仅测定FPG和TG。胰岛β细胞功能判断指标如下：(1) FPG；(2) FINS；(3)稳态模型胰岛素分泌指数（HOMA-β）及胰岛素抵抗指数（HOMA-IR），其中，HOMA-β =20 × FINS/(FPG-3.5)，HOMA-IR=FPG × FINS/22.5；(4)李-Bennett胰岛β细胞功能指数（MBCI），MBCI=(FPG × FINS)/(PG2h+PG1h-2×FPG)。

1.5　统计学分析

       测量数据以均数±标准差表示。采用SPSS 18软件对数据行统计学分析，以t检验或Mann-Whitney U检验比较两组的量化指标，以Pearson或Spearman检验分析胰腺脂肪含量与肝脏脂肪含量、BMI、TG、FPG、FINS、MBCI、HOMA-β及HOMA-IR的相关性，以P<0.05为差异有统计学意义。

2　结果

       对58例初诊T2DM患者和32名无糖尿病志愿者在胰腺头、体、尾部至少一处成功采集了¹H MRS谱线（图1A、图1B），并应用SAGE7软件测量了波谱中脂肪和水的峰下面积（图1C）。其中，在32例T2DM患者和32名志愿者的肝右叶成功获取了¹H MRS谱线并测量了脂肪和水的峰下面积（图1D~F）。

2.1　胰腺和肝脏脂肪含量及其相关性

       本组58例初诊T2DM患者和32名志愿者的胰腺脂肪分数分别为（16.09±6.27）％和(14.56±7.97)%，差异无统计学意义(P=0.306)，见表1。32例初诊T2DM患者和32名志愿者的肝脏脂肪分数分别为（21.13±14.44）％和(12.43±12.19)%，差异有统计学意义(P=0.006)。对两组数据进行Spearman相关性分析表明，初诊T2DM患者的胰腺脂肪含量与肝脏脂肪含量无明确相关性(r=－0.283，P=0.117)，而无糖尿病志愿者的胰腺脂肪含量与肝脏脂肪含量有中度的相关性(r=0.502，P=0.003)，见表2。

点击查看表格

表1  两组受检者胰腺脂肪含量
Tab. 1  Pancreas fat content in two groups

点击查看表格

表2  两组受检者胰腺和肝脏脂肪含量相关性
Tab. 2  Correlations of pancreatic and hepatic fat content in two groups

2.2　胰腺脂肪含量与年龄、BMI、TG、FPG相关性

       本组58例初诊T2DM患者的胰腺脂肪含量与年龄、TG、BMI、FPG均无明确相关性(r<0.15， P>0.05)。32名无糖尿病志愿者的胰腺脂肪含量与TG (r=0.467，P=0.007)、BMI (r=0.362，P=0.042)均有低度的相关性，而与年龄、FPG不相关，见表3。

点击查看表格

表3  两组临床和实验室指标与胰腺脂肪含量相关性
Tab. 3  Correlations of pancreas fat content and laboratory findings in two groups

2.3　胰腺脂肪含量与胰岛β细胞功能及胰岛素抵抗指数相关性

       对58例初诊T2DM患者的胰腺脂肪含量与胰岛β细胞功能（FINS、MBCI、HOMA-β）及胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）进行Spearman相关性分析，发现这些指标均无明确相关性(r<0.15， P>0.05)，见表4。

点击查看表格

表4  初诊T2DM患者胰岛β细胞功能与胰腺脂肪含量相关性
Tab. 4  Correlations of pancreas fat content and islet beta-cell function in T2DM

点击查看大图

图1  应用¹H MRS采集胰腺及肝脏的波谱数据及谱线后处理示意图。A：胰腺头部VOI定位图像；B：胰腺头部¹H MRS原始谱线；C：胰腺头部应用SAGE7软件后处理后的¹H MRS谱线，用于计算谱线中脂肪和水的峰下面积；D：肝脏右叶VOI定位图像；E：肝脏右叶¹H MRS原始谱线；F：肝脏右叶应用SAGE 7软件后处理后的¹H MRS谱线，用于计算谱线中脂肪和水的峰下面积
Fig. 1  Illustrations of data acquisition and post-processing of ¹H MRS in the pancreas (A-C) and the liver (D-F). A: Volume of interest located at the pancreatic head. B: Original spectrum obtained directly from the pancreas. C: Applying SAGE7 software post-processed spectrum which was used to measure area under peaks of the fat and water at workstation. D: Volume of interest located at the right lobe of the liver. E: Original spectrum obtained directly from the liver. F: Post-processed spectrum which was used to measure area under peaks of the fat and water at workstation.

3　讨论

       近年来，胰腺脂肪沉积在T2DM发病中的作用受到关注。有学者采用超声波检查评估受试者的非酒精性脂肪肝和胰腺脂肪浸润，发现后者与T2DM的发生有显著相关性，是独立于年龄、性别、肥胖等的又一危险因素^[6,7]。另有学者采用¹H MRS研究发现空腹血糖受损、糖耐量减低和T2DM患者的胰腺脂肪含量高于健康人^[8,9]。本组资料中初诊T2DM患者的胰腺脂肪含量高于无糖尿病人群11%，肝脏脂肪含量高于无糖尿病人群67%，这个结果与文献报道的结果基本一致。本研究以病程小于6个月且未经降糖降脂治疗的T2DM患者为实验组研究对象，对照组选择无糖尿病的志愿者而非健康人群，故两组中均包括一些高血脂患者。尽管如此，实验组的胰腺脂肪含量仍高于对照组，提示人们不应忽视胰腺脂肪沉积在T2DM发病中的作用。但统计学分析显示T2DM患者与无糖尿病志愿者的胰腺脂肪含量无统计学差异(P=0.306)，故不能排除T2DM患者胰腺脂肪含量高于志愿者是由误差所致，这个问题有可能通过增加样本量研究得到解决。本研究还显示无糖尿病受检者的胰腺脂肪含量与TG、BMI和肝脏脂肪含量有低度至中度的相关性，提示高血脂、肥胖和脂肪肝是胰腺脂肪沉积的危险因素。

       对于胰腺脂肪沉积与胰岛β细胞功能不全及胰岛素抵抗的关系，目前尚存争议。Tushuizen等^[8]采用¹H MRS研究了T2DM患者与非T2DM受检者的肝脏及胰腺脂肪含量，结果表明肝脏与胰腺的脂肪含量不相关，非T2DM组的胰腺脂肪含量与胰岛β细胞功能的一些指标呈负相关，而在T2DM组则无显著相关性，提示胰腺脂肪含量在有些胰岛β细胞功能障碍（如T2DM高危人群）的形成过程中可能起一定作用。van der Zij等^[9]的研究结果也显示，虽然空腹血糖异常和糖耐量异常患者的胰腺脂肪含量增高，但与胰岛β细胞功能受损无直接相关性。另一方面，Heni等^[10]研究发现空腹血糖调节受损和糖耐量减低患者的胰腺脂肪含量与胰岛素分泌呈负相关，提示胰腺脂肪沉积是胰岛β细胞功能障碍的一个病理因素。Patel等^[11]采用化学位移双回波MRI对43例非酒精性脂肪肝患者和49名健康人对照组的肝脏和胰腺脂肪定量，研究发现非酒精性脂肪肝患者的胰腺脂肪含量高于对照组，而且肝脏和胰腺脂肪沉积与胰岛素抵抗有关。本组资料的研究结果显示初诊T2DM患者的胰腺脂肪含量与胰岛β细胞功能及胰岛素抵抗均无明确相关性，这与Tushuizen等^[8]和van der Zij等^[9]的研究结果部分一致。这些研究结果不仅说明胰腺的甘油三酯代谢与肝脏有所不同，而且反映导致T2DM患者胰岛β细胞功能受损的因素较为复杂。

       胰腺脂肪含量与年龄增长和肥胖有一定关系^[12]。Li等^[13]研究发现50岁后健康男性的胰腺脂肪分数开始缓慢增加，而在20~ 50岁之间的胰腺脂肪含量与年龄无关且分布均匀。Maggio等^[14]对25名体瘦和24名肥胖的青少年进行胰腺脂肪定量，发现肥胖者胰腺脂肪含量增高。动物实验也证明肥胖会导致胰腺脂肪浸润^[15,16]。本组中初诊T2DM患者组和无糖尿病对照组的年龄及BMI无统计学差异，排除了年龄和体重对观察结果的影响。

       胰腺¹H MRS采集数据可以在屏气或是自由呼吸状态下进行，两种采集模式形成的MRS谱线有高度相关性，但屏气采集的MRS谱线具有更高信噪比^[17]。由于自由呼吸状态下采集数据所用时间明显少于间断屏气扫描，故本研究中胰腺MRS扫描均在自由呼吸状态下进行。尽管对每名受试者进行呼吸训练，依然不能排除呼吸因素对MRS谱线的影响。此外，较大的VOI可提高MRS扫描成功率，并使谱线具有较高信噪比^[18,19]，而胰腺的体积较小，相应的VOI不宜过大，这造成胰腺¹H MRS检查有一定难度。¹H MRS检查对扫描条件要求较高、后处理过程繁琐也是不容忽视的问题^[20]。因此，有必要改进和完善目前的扫描序列。

       总之，本组结果提示初诊T2DM患者的胰腺脂肪含量高于无糖尿病受检者，但与肝脏脂肪含量、TG、胰岛β细胞功能及胰岛素抵抗均无明确相关性。