動(dòng)態(tài)增強(qiáng)磁共振定量分析對(duì)布氏桿菌性脊柱炎分期的價(jià)值

喬鵬飛，牛廣明

布氏桿菌病是一種傳染-變態(tài)反應(yīng)性的人畜共患傳染病，在世界170多個(gè)國(guó)家和地區(qū)存在和流行。我國(guó)布氏桿菌病發(fā)病形勢(shì)非常嚴(yán)峻，有1200多個(gè)縣是該病疫區(qū)縣。隨著布氏桿菌病從一種主要職業(yè)相關(guān)性疾病變成越來(lái)越多由食物引起的食源性疾病，其發(fā)病率逐年增高[1]。此病常侵襲骨關(guān)節(jié)，尤以脊柱受侵最常見(jiàn)，引起布氏桿菌性脊柱炎(brucellar spondylitis，BS)。脊柱是人體的中軸骨及重要的承重關(guān)節(jié)，加之布氏桿菌病臨床表現(xiàn)多樣不特異，BS容易誤診，轉(zhuǎn)為慢性而遷延不愈，遺留嚴(yán)重的后遺癥。因此盡早準(zhǔn)確區(qū)分BS的分期，及時(shí)恰當(dāng)?shù)卦\治具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[2-3]。本文分析BS的常規(guī)磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)表現(xiàn)及動(dòng)態(tài)增強(qiáng)磁共振(dynamic contrast-enhanced MRI，DCE-MRI)定量檢查各參數(shù)值，探討DCE-MRI定量分析對(duì)其分期的價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析我院2015年8月至2016年12月收治的28例BS患者，臨床表現(xiàn)均為腰背部間斷或持續(xù)性疼痛、運(yùn)動(dòng)受限等癥狀伴或不伴低熱、盜汗。所有患者均經(jīng)生化檢驗(yàn)，如細(xì)菌學(xué)檢查陽(yáng)性；免疫學(xué)檢驗(yàn)如虎紅平板實(shí)驗(yàn)(red bengal plate agglutination test，RBPT)、試管凝集實(shí)驗(yàn)(serum agglutination test，SAT)、酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定(enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA)特異性抗體IgM、IgG陽(yáng)性。手術(shù)及病理證實(shí)(2例患者由于腰痛嚴(yán)重，已影響正常生活，故行手術(shù)治療,緩解癥狀)且均已簽署MRI檢查知情同意書(shū)，通過(guò)詳細(xì)詢問(wèn)病史分為急性期組(發(fā)病時(shí)間2個(gè)月內(nèi))、非急性期組(發(fā)病時(shí)間超過(guò)2個(gè)月)，在我院行常規(guī)MRI及DCE-MRI檢查。

1.2 檢查設(shè)備及掃描

所有檢查均在我院磁共振室的美國(guó)GE公司Discovery MR 750 3.0 T超導(dǎo)型磁共振掃描儀上進(jìn)行。首先使用全脊柱相控陣表面線圈行常規(guī)MRI檢查，包括矢狀位快速恢復(fù)快速自旋回波(fast recovery fast spin echo，F(xiàn)RFSE)-T2WI：TR=3942 ms，TE=122 ms，回波鏈長(zhǎng)(echo train length，ETL)=21；快速自旋回波(fast spin echo，F(xiàn)SE)-T1WI：TR=608 ms，TE=8 ms，ETL=5；快速恢復(fù)快速自旋回波-短時(shí)間反轉(zhuǎn)恢復(fù)(fast recovery fast spin echo short TI inversion recovery，F(xiàn)RFSE-STIR)：TR=3627 ms，TE=105 ms，ETL=17，層厚4.0 mm，層間距0.5 mm，掃描FOV=320 mm×320 mm；軸位FSE-T2WI：TR=4830 ms，TE=129 ms，ETL=21，層厚3.5 mm，層間距0.5 mm，掃描FOV=200 mm×200 mm。

采用三維容積內(nèi)插快速擾相梯度回波序列(3D gradient echo T1WI-LAVA，3D GRE T1WILAVA) T1WI-DCE-MRI掃描，動(dòng)態(tài)增強(qiáng)前先行多翻轉(zhuǎn)角掃描，共4個(gè)多翻轉(zhuǎn)角序列，每個(gè)序列均掃描1個(gè)時(shí)相，翻轉(zhuǎn)角分別為5o、8o、10o、15o，掃描參數(shù)：層厚5.0 mm，TR=3.0 ms，TE=1.3 ms，掃描FOV=380 mm×380 mm，掃描矩陣256 mm×170 mm。多翻轉(zhuǎn)角序列掃完后進(jìn)行動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描，掃描參數(shù)：層厚5.0 mm，TR=3.0 ms，TE=1.3 ms，翻轉(zhuǎn)角15o，掃描FOV=380 mm×380 mm，矩陣256 mm×170 mm。使用磁共振壓力注射器(MEDRAD，Spectris Solaris EP，U.S.A)經(jīng)肘靜脈套管針(20 G)注射歐乃影(GE藥業(yè))，劑量按照0.2 mmol/kg，流率3 ml/s，注射完畢后立即用20 ml生理鹽水以相同流率沖洗連接管。開(kāi)始注射對(duì)比劑時(shí)啟動(dòng)LAVA-XV動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描序列，對(duì)椎體行多期(總共38期)動(dòng)態(tài)連續(xù)性掃描，每期掃描持續(xù)8 s。

1.3 DCE-MRI定量參數(shù)計(jì)算

所得圖像用GE藥業(yè)提供的Omini Kinetics軟件進(jìn)行后處理，勾畫(huà)椎體病變區(qū)域的類圓形感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，大小為2.0～3.0 cm2，分別測(cè)量病變椎體與自身非病變椎體的每個(gè)ROI的灌注參數(shù)容積轉(zhuǎn)運(yùn)常數(shù)(Ktrans)、血管外細(xì)胞外容積分?jǐn)?shù)(Ve)、血管內(nèi)容積(Vp)、對(duì)比劑從血管外細(xì)胞外間隙(extravascular extracellular space，EES)返回至血漿速率常數(shù)Kep(Kep=Ktrans/Ve)值。然后計(jì)算出每組各個(gè)參數(shù)的均值，并進(jìn)行受試者工作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲線分析。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

灌注參數(shù)Ktrans、Kep、Ve、Vp值均用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)表示，采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。采用t檢驗(yàn)觀察各參數(shù)組間差異，以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

BS患者的DCE-MRI定量分析結(jié)果見(jiàn)表1、2。急性期、非急性期BS組的Ktrans及Kep圖見(jiàn)圖1，成組t檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

3 討論

近年來(lái)BS影像學(xué)檢查普遍受到重視，已經(jīng)過(guò)渡到從臨床確診后的輔助性檢查，變?yōu)橄扔跋駥W(xué)發(fā)現(xiàn)且疑似診斷，再行臨床確診性檢查從中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題[4-5]。影像檢查主要包括X線、CT、MRI。X線簡(jiǎn)便易行，但提供的信息少。CT可以發(fā)現(xiàn)X線顯影較差或不能顯影的病變，如骨質(zhì)破壞、增生、受累間盤(pán)、膿腫等[6-7]。MRI對(duì)發(fā)現(xiàn)早期骨髓異常信號(hào)、椎旁、椎管內(nèi)膿腫/肉芽腫，脊髓或馬尾神經(jīng)根受壓等較CT更具明顯優(yōu)勢(shì)，對(duì)于多節(jié)段受累尤其是跳躍性分布者，MRI可以全景式清晰顯示病變范圍[8]。然而，在實(shí)際工作中常遇到不典型病例，并且形態(tài)學(xué)改變常常遲于生物學(xué)行為的改變，難免造成誤診誤治，有些甚至與腫瘤混淆，這需要探索新方法、新技術(shù)解決以上難題[9-10]。隨著MRI技術(shù)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的功能成像應(yīng)用于臨床。定量DCE-MRI就是近兩年的研究熱點(diǎn)，它通過(guò)藥代動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算得出對(duì)比劑相關(guān)的微循環(huán)參數(shù)，目前在脊柱病變的應(yīng)用較少，感染性病變更少，尚未見(jiàn)在BS的應(yīng)用報(bào)道[4，11]。

現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外對(duì)BS的影像分期明顯不統(tǒng)一，主要是綜合臨床、病理，以時(shí)間為界，發(fā)病時(shí)間在2個(gè)月內(nèi)為急性期，超過(guò)2個(gè)月的為非急性期。這樣的分期主要從臨床實(shí)用角度出發(fā)，對(duì)臨床診治策略的制訂及臨床評(píng)價(jià)提供重要的參考價(jià)值及指導(dǎo)：急性期無(wú)嚴(yán)重并發(fā)癥需2～3個(gè)療程，6周為1療程；非急性期尤其有并發(fā)癥的，治療更強(qiáng)調(diào)聯(lián)合、足量、足療程用藥，需要在一線藥物(多西環(huán)素+利福平/鏈霉素)基礎(chǔ)上聯(lián)合三代頭孢菌素類或喹諾酮類，甚至四聯(lián)用藥，并延長(zhǎng)用藥時(shí)間[12]。

圖1 急性期與非急性期BS的Ktrans、Kep偽彩圖。A：磁共振增強(qiáng)原始圖像，紅色區(qū)域?yàn)闇y(cè)量區(qū)；B：急性期BS病例的Ktrans偽彩圖；C：急性期BS病例的Kep偽彩圖；D：非急性期BS病例的Ktrans偽彩圖；E：非急性期BS病例的Kep偽彩圖Fig.1 The Ktrans, Kep pseudo-color map of the BS acute groups and non-acute groups. A: MRI contrast image;B: The Ktrans pseudo-color map of the BS acute groups; C: The Kep pseudo-color map of the BS acute groups;D: The Ktrans pseudo-color map of the BS non-acute groups; E: The Kep pseudo-color map of the BS non-acute groups.

表1 BS病變椎體組、非病變椎體組Ktrans、Kep、Ve、Vp 值成組t檢驗(yàn)結(jié)果Tab.1 The t-test results of Ktrans, Kep, Ve and Vp value between the BS vertebral lesion groups and non- vertebral lesions

表2 Ktrans、Kep、Ve、Vp參數(shù)的ROC曲線下面積Tab.2 The ROC curve area of Ktrans, Kep, Ve, Vp parameters

表3 急性期BS組及非急性期BS組的Ktrans及Kep成組t檢驗(yàn)結(jié)果Tab.3 The t-test results of Ktrans, Kep value between the BS acute groups and nonacute groups

但是由于BS的臨床癥狀復(fù)雜多樣不特異，早期頗似重感冒，故最初發(fā)病時(shí)間易被忽略，使非急性期的患者誤診為急性期，造成誤治，延誤病情。常規(guī)MRI不易區(qū)分BS的急性期與非急性期表現(xiàn)，急性期MRI表現(xiàn)既可是局限性，又可是彌漫性，局限性主要累及椎體終板前上部，因?yàn)榇颂幍难┹^豐富。彌漫性侵犯椎體、間盤(pán)、椎旁、椎管硬膜外等。非急性期均是彌漫性[13]。常規(guī)增強(qiáng)MRI只反映固定時(shí)間點(diǎn)病變強(qiáng)化的形態(tài)學(xué)特征，而定量DCE-MRI是在微循環(huán)水平上通過(guò)血液中對(duì)比劑分布的時(shí)間變化規(guī)律及血管內(nèi)外對(duì)比劑交換過(guò)程中建立灌注模型并重建參數(shù)圖，在細(xì)胞水平認(rèn)識(shí)疾病的發(fā)展演變過(guò)程中，計(jì)算出病變的組織灌注、微循環(huán)滲透性的血流動(dòng)力學(xué)定量參數(shù)，更為客觀地反映病變的強(qiáng)化特征，在顯示病變解剖結(jié)構(gòu)的同時(shí)對(duì)感興趣區(qū)病理生理特性有著更為豐富全面的信息[14]。故DCE-MRI為BS分期提供了重要信息。

本研究中BS病例的Ktrans、Kep值急性期大于非急性期，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。說(shuō)明病變區(qū)血管在急性期較非急性期擴(kuò)張充血顯著，開(kāi)放的毛細(xì)血管數(shù)量增多，血流灌注增多。布氏桿菌分泌的內(nèi)毒素、炎性介質(zhì)等物質(zhì)對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞刺激損傷在急性期達(dá)到高峰，血管間隙增大。后期炎性充血減輕，內(nèi)毒素、炎性介質(zhì)等物質(zhì)減少，血管壁、血管內(nèi)皮細(xì)胞有所修復(fù)，擴(kuò)大血管內(nèi)皮細(xì)胞間隙漸減輕。

總之，脊柱病變解剖病理復(fù)雜，影像學(xué)表現(xiàn)多種多樣，國(guó)內(nèi)外對(duì)脊柱炎癥分期明顯不統(tǒng)一，早期的時(shí)間界定仍需進(jìn)一步探討。另外，BS發(fā)病以中老年居多，或多或少伴有退行性變，應(yīng)與自身椎體作內(nèi)對(duì)照，減少系統(tǒng)誤差。筆者認(rèn)為，DCEMRI可作為BS治療監(jiān)測(cè)及評(píng)估手段進(jìn)行深入研究。

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