雙指數(shù)DWI在鑒別診斷肌營(yíng)養(yǎng)不良與糖原累積病中的價(jià)值

冉君， 李小明

近端肢體無(wú)力是肌病患者最常見(jiàn)的臨床表現(xiàn)，臨床上糖原累積病(glycogen storage diseases,GSDs)和肌營(yíng)養(yǎng)不良(muscular dystrophies,MDs)患者均可表現(xiàn)為亞急性發(fā)病，逐漸加重，雙側(cè)對(duì)稱性近端肢體無(wú)力、疲勞、行走困難及血清肌酶升高。GSDs是以糖原代謝異常為特點(diǎn)的一組遺傳異質(zhì)性的代謝疾病[1]，可引起劇烈疲勞，運(yùn)動(dòng)不耐受等癥狀，主要包括糖原合成、分解或酵解異常。GSDs主要分為肝臟型和肌肉型，而肌糖原過(guò)多是肌肉型GSDs的標(biāo)志[2]。臨床上，代謝性肌病具有診斷難、治療難的特點(diǎn)，易被誤診為多發(fā)性肌炎、肌營(yíng)養(yǎng)不良、重癥肌無(wú)力等疾病。MDs是一組臨床及基因異質(zhì)性的神經(jīng)肌肉疾病，主要表現(xiàn)為近端肢體無(wú)力、肌萎縮、腱反射消失等[3]。肌肉MR成像是輔助診斷肌病的重要手段，肌病急性期或亞急性期可表現(xiàn)為相對(duì)對(duì)稱的局灶或彌漫性肌肉水腫。因此，各型肌病急性期或亞急性期在T2WI抑脂序列上均可表現(xiàn)為高信號(hào)[4]，受累肌肉組織在T1WI上可表現(xiàn)為局灶性或彌漫性脂肪沉積，肌營(yíng)養(yǎng)不良患者常表現(xiàn)為肌肉組織的脂肪沉積[5,6]，但是脂肪沉積并不是肌營(yíng)養(yǎng)不良的特異性表現(xiàn)，它還可以見(jiàn)于其他類型肌病患者。MR相關(guān)新技術(shù)可能有助于對(duì)臨床表現(xiàn)相似的不同類型肌病進(jìn)行鑒別診斷。近年來(lái)，定量T2值及擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于炎性肌病[7-9]。DWI作為一種特殊的MR成像技術(shù)，能提供組織內(nèi)水分子的運(yùn)動(dòng)情況[9,10]。本研究通過(guò)對(duì)比分析正常對(duì)照組、GSDs組和MDs組患者的肌肉組織水分子的擴(kuò)散特點(diǎn)，旨在探討雙指數(shù)模型DWI在診斷和鑒別診斷GSDs與MDs中的價(jià)值。

材料與方法

1.病例資料

2013年9月至2015年10月，根據(jù)Bohan和Peter診斷標(biāo)準(zhǔn)[11]結(jié)合患者血清學(xué)檢查、臨床表現(xiàn)、肌肉活檢結(jié)果，搜集明確診斷為肌病的19例患者，主要臨床癥狀為對(duì)稱性的相對(duì)近端肢體無(wú)力，血清肌酸激酶水平升高，其中GSDs患者7例(GSDs組，男5例，女2例，年齡18～42歲，平均28歲)，MDs患者12例(MDs組，男6例，女6例，年齡20～51歲，平均29歲)；同時(shí)搜集11例健康志愿者作為對(duì)照組，男7例，女4例，年齡24～40歲，平均32歲。本研究獲得本院道德倫理委員會(huì)的審核通過(guò)，所有參與者檢查前均簽署知情同意書。

2.檢查方法

采用 GE 3.0T磁共振掃描儀(Signa Excite HD,Milwaukee,WI)行MRI檢查，8通道torso體線圈，取仰臥位對(duì)患者的雙側(cè)大腿行MRI掃描。掃描參數(shù)：軸面T1WI序列，TR 420 ms，TE 7.2 ms；T2WI+FS序列，TR 3600 ms，TE 85.5 ms；平面回波DWI，TR 3600 ms，TE 85.5 ms，激勵(lì)次數(shù)為3次，矩陣128×128，層厚6 mm，視野38 cm×38 cm，b值包括0、20、50、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200 s/mm2，在MADC工作站(ADW4.4，GE HealthCare)上測(cè)量ADC值。每例患者完成所有掃描大約需要20 min。

3.圖像分析

由兩位有5年以上工作經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)生在不知患者信息的情況下對(duì)所有圖像進(jìn)行分析。在T2WI(b=0 s/mm2)圖像基礎(chǔ)上手動(dòng)勾畫雙側(cè)大腿七塊肌肉(股直肌、股中間肌、股外側(cè)肌、股內(nèi)側(cè)肌、大收肌、半腱肌及股二頭肌長(zhǎng)頭)的ROI范圍(面積55～70 mm2)，然后在雙指數(shù)ADC圖上復(fù)制同樣大小的ROI，根據(jù)同層面的T1WI圖保證每個(gè)ROI盡量避開(kāi)皮下脂肪、血管和骨頭。分別計(jì)算3組樣本的雙指數(shù)模型的相關(guān)參數(shù)(包括ADCstandard，ADCfast和ADCslow)，ADCstandard是指b值從0～1200 s/mm2的平均值。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。雙指數(shù)模型DWI的相關(guān)參數(shù)采用中位數(shù)和25%～75%的可信區(qū)間表示。采用非參數(shù)Kruskal-Wallis檢驗(yàn)比較三組間相關(guān)參數(shù)的差異。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié)果

正常對(duì)照組與肌病組在年齡和性別上差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。對(duì)照組、GSDs和MDs三組右側(cè)大腿水腫肌群于b=0、20、300、600、1000 s/mm2上均表現(xiàn)為高信號(hào)(圖1)。病變肌肉組織與正常組織在偽彩圖上可見(jiàn)顏色分布的差異(圖2)。

正常對(duì)照組，所選肌肉的平均ADCstandard(H=11.944,P=0.063)、 ADCfast(H=1.968,P=0.923)和ADCslow(H=11.002，P=0.088)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。正常對(duì)照組ADCstandard的平均值為1.68(1.54～1.79)×10-3mm2/s，GSDs組為1.48(1.36～1.63)×10-3mm2/s，MDs 組為1.60(1.48～1.70)×10-3mm2/s。對(duì)照組ADCslow的平均值為1.37(1.26～1.50)×10-3mm2/s，GSDs組為1.22(1.14～1.34)×10-3mm2/s，MDs組為1.34(1.23～1.48)×10-3mm2/s。正常對(duì)照組ADCfast的平均值為7.42(6.53～8.81)×10-3mm2/s，GSDs組為7.92(6.21～10.56)×10-3mm2/s，MDs組為8.06(6.02～12.50)×10-3mm2/s，三組間ADCstandard(H=19.748，P=0.000)和ADCslow(H=15.982,P=0.000)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，ADCfast差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(H=2.541，P=0.281)。對(duì)于三組ADCstandard的平均值，GSDs組水腫肌肉明顯低于對(duì)照組(P=0.000)和MDs組(P=0.034)，GSDs組水腫肌肉的ADCslow平均值亦明顯低于對(duì)照組(P=0.000)和MDs組(P=0.003，圖3)。

討 論

近年來(lái)，DWI的雙指數(shù)模型越來(lái)越多應(yīng)用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，特別是診斷神經(jīng)系統(tǒng)疾病[12,13]。事實(shí)上，組織內(nèi)水分子的擴(kuò)散是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，有學(xué)者通過(guò)研究提出，DWI雙指數(shù)模型應(yīng)該包括細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外的成分[14,15]。多數(shù)研究認(rèn)為ADCslow指細(xì)胞內(nèi)水分子的擴(kuò)散而ADCfast則反映的是細(xì)胞外水分子的擴(kuò)散[16,17]。有學(xué)者利用DWI的不同b值進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外的確有兩種不同的表觀擴(kuò)散系數(shù)，即慢速擴(kuò)散和快速擴(kuò)散[18]。筆者未檢索到利用雙指數(shù)模型DWI鑒別診斷炎性肌病的相關(guān)報(bào)道，同時(shí)本研究也證實(shí)了雙指數(shù)模型DWI非常有助于分析肌肉組織內(nèi)水分子的運(yùn)動(dòng)情況。

圖1 對(duì)照組、GSDs組和MDs組一側(cè)大腿肌群在不同b值下的DWI圖像。

圖2 單側(cè)大腿肌群經(jīng)工作站后處理得到的雙指數(shù)模型參數(shù)的偽彩圖。

本研究結(jié)果顯示雙指數(shù)模型DWI可用于研究肌肉組織。Daniel等[17]同樣利用雙指數(shù)模型DWI研究了人體運(yùn)動(dòng)前后肌肉組織的擴(kuò)散信號(hào)特點(diǎn)，肌肉的ADC值反映了水分子在組織內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況，正常對(duì)照組肌肉的平均ADC值為1.68(1.54～1.79)×10-3mm2/s，稍高于Qi等[10]的研究結(jié)果，筆者分析造成這種差異的原因可能與掃描參數(shù)和樣本量的差異有關(guān)。本研究通過(guò)表觀擴(kuò)散系數(shù)雙指數(shù)模型對(duì)GSDs和MDs患者的水腫肌肉進(jìn)行定量分析研究，從而鑒別診斷GSDs和MDs。本研究中MDs組的ADCstandard值明顯高于GSDs組，造成這種差異的原因可能包括以下幾個(gè)方面：①ADCstandard值反映的是水分子通過(guò)毛細(xì)血管灌注、細(xì)胞間隙及穿過(guò)細(xì)胞膜的整體情況，ADCstandard值的差異反映了這兩種肌病炎性程度不同，盡管他們?cè)赥2WI上均表現(xiàn)為水腫信號(hào)，本研究結(jié)果提示MDs患者的炎性水腫程度可能高于GSDs；②在肌病的一系列病理變化中，炎癥水腫和脂肪沉積可同時(shí)存在于肌病組織中，造成GSDs組的ADCstandard值明顯低于MDs組的原因可能是因?yàn)镚SDs患者更容易出現(xiàn)脂肪沉積[19, 20]。Qi等[10]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)在肌病的病理過(guò)程中，肌肉組織內(nèi)脂肪的沉積可以減少水的含量并限制水分子的擴(kuò)散，同時(shí)有研究發(fā)現(xiàn)肌肉組織脂肪沉積的含量越多，組織的ADC值越低，脂肪細(xì)胞可以較密實(shí)地填充在組織內(nèi)從而導(dǎo)致組織內(nèi)自由水含量減少；③對(duì)肌病的病理進(jìn)行分析，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)伴隨有炎性浸潤(rùn)、纖維化的退變及再生的肌纖維呈彌散分布[21,22]。不同表型肌病的ADCstandard值的差異提示肌纖維退化和再生的無(wú)規(guī)律性，因?yàn)镈WI的表觀擴(kuò)散系數(shù)和肌纖維的方向也具有相關(guān)性[23]。

圖3 三組間ADCstandard 、ADCslow、ADCfast值比較示意圖。a) ADCstandard 值比較示意圖(★差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義)； b) ADCslow值比較示意圖(★差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義)； c) ADCfast值比較示意圖，三組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

值得一提的是，本研究結(jié)果顯示GSDs組的ADCslow值明顯低于MDs組。本研究更進(jìn)一步證實(shí)了ADCslow值可以鑒別MDs和GSDs，GSDs患者的ADCslow值明顯低于MDs，基于水分子的擴(kuò)散具有區(qū)室差異，組織ADCslow值與細(xì)胞內(nèi)水分子的狀態(tài)和含量有關(guān)，造成這種差異的原因可能是GSDs的肌纖維內(nèi)沉積了糖原空泡[24]，造成細(xì)胞內(nèi)水分子的容積減少并限制了自由水分子的移動(dòng)。另一種解釋是糖原分子沉積在細(xì)胞內(nèi)，從而使水分子以結(jié)合態(tài)的形式存在[2]，從而影響了ADCslow值。肌營(yíng)養(yǎng)不良蛋白連接細(xì)胞膜構(gòu)成細(xì)胞骨架，在細(xì)胞膜的穩(wěn)定性中具有重要作用[3]。肌營(yíng)養(yǎng)不良的細(xì)胞膜受損，導(dǎo)致細(xì)胞通透性增加，可使細(xì)胞內(nèi)水分子和其他小分子含量增加。因此，ADCstandard和ADCslow值可聯(lián)合起來(lái)鑒別診斷GSDs與MDs。本研究發(fā)現(xiàn)三組的ADCfast值差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這與Liu等[25]認(rèn)為乳腺良性腫瘤和惡性腫瘤的ADCfast值差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義相一致。

本研究的主要不足是病例數(shù)相對(duì)較少，推斷結(jié)果的穩(wěn)定性值得商榷，我們將收集更多的病例進(jìn)行后續(xù)研究；另一不足之處在于沒(méi)有利用DWI的單指數(shù)模型進(jìn)行對(duì)照研究，單指數(shù)模型DWI可能也具有較高的價(jià)值，此外，本研究對(duì)每類肌病的發(fā)展程度沒(méi)有進(jìn)行詳盡地描述。

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