IVIM對(duì)急性胰腺炎狀態(tài)下脾臟功能的評(píng)估價(jià)值

劉翠蘭， 黃小華， 吳杰， 徐紅霞， 劉夢(mèng)苓， 劉念

急性胰腺炎(acute pancreatitis，AP)時(shí)，大量的胰酶被腹膜吸收，血液中淀粉酶和脂肪酶迅速升高。胰酶升高，勢(shì)必導(dǎo)致多器官損害甚至功能不全[1-3]。目前，評(píng)價(jià)多臟器損害的方法多局限于影像形態(tài)學(xué)和生化指標(biāo)的變化，一旦評(píng)定，治療效果較差，因此早期評(píng)估AP狀態(tài)下多臟器功能代謝的變化尤為重要。隨著影像技術(shù)的進(jìn)展，多b值多模態(tài)擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)已廣泛應(yīng)用于活體組織內(nèi)生理、病理及代謝信息變化的評(píng)估，但文獻(xiàn)多報(bào)道器官疾病本身或基于高斯分布模型的研究，少有疾患臟器外的非高斯分布研究。為此，本文采用非高斯分布的雙指數(shù)擴(kuò)散加權(quán)模型體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)(intravoxel incoherent motion，IVIM)評(píng)估AP狀態(tài)下脾臟功能代謝的早期變化，并探討其參數(shù)值的診斷效能。

材料與方法

1.一般資料

前瞻性按納入和排除標(biāo)準(zhǔn)隨機(jī)搜集本院2015年11月-2016年9月AP患者(實(shí)驗(yàn)組)57例，男30例，女27例，年齡23～78歲，平均(48±16)歲；正常胰腺組(對(duì)照組)19例，男11例，女8例，年齡18～69歲，平均(48±14)歲。根據(jù)MRSI評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，AP患者中輕癥胰腺炎17例，中癥胰腺炎32例，重癥胰腺炎8例。

AP診斷標(biāo)準(zhǔn)：①典型上腹部疼痛，伴有惡心、嘔吐及發(fā)熱等；②血清淀粉酶和脂肪酶水平值升高正常值3倍以上，排除其它原因引起酶的升高；③相關(guān)影像學(xué)檢查提示胰腺有或無形態(tài)學(xué)改變；④排除其它的急腹癥。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①初次發(fā)??；②無MRI掃描禁忌證，發(fā)病與MRI檢查間隔時(shí)間在72 h之內(nèi)；③脾臟DWI圖像顯示清晰，無明顯呼吸偽影及噪聲干擾，可用于診斷。排除標(biāo)準(zhǔn)：①金屬異物等干擾上腹部成像者；②臨床癥狀較重難以配合檢查者、圖像質(zhì)量較差難以進(jìn)行測(cè)量者、臨床資料不全者；③合并肝硬化門靜脈高壓者；④脾臟增大、脾臟腫瘤、血液系統(tǒng)疾患等脾臟疾病史。

2.檢查方法

采用GE Discovery 750 3.0T掃描儀(最大梯度場強(qiáng)度為50 mT/m，最大梯度場切換率為200 mT/m/s)及32通道體部專用相控陣線圈。受試者掃描前禁食6 h，掃描時(shí)取仰臥位，囑受試者做平靜呼吸并盡量保持呼吸頻率及幅度一致。檢查前簽署知情同意書。

行常規(guī)MRI序列：T1WI、T2WI、LAVA三期動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描。DWI采用橫軸面單次激發(fā)自旋平面回波擴(kuò)散加權(quán)成像(SS、EPI、DWI)，采取14個(gè)b值設(shè)定(0、25、50、75、100、150、200、400、600、800、1000、1200、1500、2000 s/mm2)；TE選擇Min TE 61～64.9 ms；TR 3333～5000 ms；帶寬+250 kH；在三個(gè)方向上施加擴(kuò)散梯度；b值為25～100 s/mm2，激勵(lì)次數(shù)4；b值為150～800 s/mm2，激勵(lì)次數(shù)1；b值為1000～1200 s/mm2，激勵(lì)次數(shù)3；b=1500～2000，激勵(lì)次數(shù)4；視野36 cm×36 cm～40 cm×40 cm，PHASE 視野0.8～0.9；矩陣192×192，重建矩陣256×256；層厚5 mm；間距1 mm；掃描層數(shù)24層；掃描方式為呼吸觸發(fā)連續(xù)掃描。掃描范圍為上腹部。

3.圖像后處理和數(shù)據(jù)測(cè)量

將多b值DWI掃描圖像上傳至GE Advantage Workstation 4.5工作站，選擇Function Tool中MADC軟件對(duì)其進(jìn)行圖像后處理，用閾值法去除周圍的脂肪、骨、氣體等組織影像，自動(dòng)生成相應(yīng)的slowADCmono(單側(cè)慢速水分子擴(kuò)散ADC)、fastADCmono(單側(cè)快速相關(guān)血流灌注ADC)、FfADCmono(單側(cè)快速相關(guān)血流灌注ADC分?jǐn)?shù))、slowADCbi(雙側(cè)慢速水分子擴(kuò)散ADC)、fastADCbi(雙側(cè)快速相關(guān)血流灌注ADC)、FfADCbi(雙側(cè)快速相關(guān)血流灌注ADC分?jǐn)?shù))。選取脾臟的最大觀察層面圖像進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量，脾臟的上、下極以及中間區(qū)域各放置大小一致的興趣區(qū)(ROI)。ROI設(shè)置時(shí)需避開邊緣、鄰近血管、胃腸道蠕動(dòng)偽影。ROI放置由甲、乙兩名從事腹部MRI診斷五年以上的醫(yī)師完成，并分別多點(diǎn)測(cè)量2次，最后結(jié)果取平均值。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 13.0和Medcalc軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。偏態(tài)分布以中位數(shù)±四分位間距(M±Q)表示。數(shù)據(jù)的正態(tài)性檢驗(yàn)用Kolmogorov-Smirnov方法檢驗(yàn)；采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intraclass correlation coefficient，ICC)對(duì)兩名觀察者間數(shù)據(jù)的一致性進(jìn)行檢驗(yàn)。數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布的資料采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，不符合正態(tài)分布的資料采用秩和檢驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)符合偏態(tài)分布，脾臟的各參數(shù)值slowADCmono、fastADCmono、FfADCmono、slowADCbi、fastADCbi、FfADCbi的比較采用Wilcoxon兩樣本秩和檢驗(yàn)。有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的參數(shù)值繪制受試者操作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲線并分析其診斷效能以及診斷效能的差異，計(jì)算曲線下面積(area under curve，AUC)，分析各參數(shù)指標(biāo)的診斷閾值、敏感度和特異度。

分組slowADCmonofastADCmonoFfADCmonoslowADCbifastADCbiFfADCbi對(duì)照組 ICC0.7830.5610.9340.9520.5570.825 95%CI0.533～0.9100.056～0.8170.859～0.9730.874～0.9810.047～0.8160.624～0.927實(shí)驗(yàn)組 ICC0.7580.6210.9210.9510.6510.849 95%CI0.588～0.8570.411～0.7640.878～0.9510.916～0.9710.459～0.7830.766～0.906

表2 兩組雙指數(shù)模型脾臟各參數(shù)ADC值比較

結(jié) 果

兩名醫(yī)師測(cè)量實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組脾臟雙指數(shù)模型各參數(shù)值(slowADCmono、fastADCmono、FfADCmono、slowADCbi、fastADCbi、FfADCbi)的ICC分析結(jié)果見表1。

實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組脾臟雙指數(shù)模型DWI及偽彩圖見圖1、2。兩組雙指數(shù)模型脾臟的參數(shù)slowADCmono、slowADCbi、fastADCbi、fastADCmono、FfADCmono、FfADCbi值均呈偏態(tài)分布，采用秩和檢驗(yàn)分析，以中位數(shù)±四分位間距(M±Q)表示，平均秩次T/N比較大小(表2)。兩組間slowADCmono、slowADCbi、fastADCbi值差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，實(shí)驗(yàn)組脾臟的slowADCmono、slowADCbi、fastADCbi的平均秩次較對(duì)照組均略小，因此實(shí)驗(yàn)組三個(gè)參數(shù)ADC值均比正常對(duì)照組有所降低；實(shí)驗(yàn)組fastADCmono值較對(duì)照組偏小，而FfADCmono、FfADCbi值較對(duì)照組偏大，但兩組fastADCmono、FfADCmono、FfADCbi值差異均不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

圖2 對(duì)照組脾臟雙指數(shù)模型DWI及偽彩圖。女，54歲，正常健康志愿者。a) DWI圖; b) 脾臟的DWI圖; c) slowADCmono偽彩圖; d) fastADCmono偽彩圖; e) FfADCmono偽彩圖; f) slowADCbi偽彩圖; g) fastADCbi偽彩圖; h) FfADCbi偽彩圖。

圖3 雙指數(shù)參數(shù)slowADCmono、slowADCbi、fastADCbi 的ROC曲線。

參數(shù)AUCSE95%CIZP診斷閾值(×10-3mm2/s)slowADCmono0.6840.0750.537～0.8312.4610.01390.596slowADCbi0.6560.0770.505～0.8082.0180.04360.537fastADCbi0.6550.0770.505～0.8052.0190.043520.4

表4 slowADCmono、slowADCbi、fastADCbi診斷效能比較

對(duì)slowADCmono、slowADCbi、fastADCbi分別繪制ROC曲線(圖3)，計(jì)算AUC、診斷最佳閾值、敏感度及特異度(表3)。slowADCmono、slowADCbi、fastADCbi的AUC分別為0.684、0.656和0.655 mm2，診斷最佳閾值分別為0.596×10-3、0.537×10-3和20.4×10-3mm2/s，敏感度分別為92.98%、70.18%和47.37%；特異度分別為42.11%、63.16%和84.21%(表4)。

slowADCmono、slowADCbi、fastADCbi間診斷效能差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

討 論

脾臟作為胰周臟器之一，其血管和胰腺的解剖關(guān)系決定了胰腺發(fā)生炎癥時(shí)，脾臟不可避免地會(huì)受到影響，特別是胰腺體部和尾部發(fā)生炎癥時(shí)。胰腺的炎癥導(dǎo)致脾臟功能的變化，脾臟功能的變化反過來又影響胰腺炎病情的進(jìn)展。文獻(xiàn)報(bào)道[4-6]，對(duì)脾臟采取干預(yù)治療措施，對(duì)胰腺炎的病情進(jìn)展有一定的影響。因此研究胰腺炎狀態(tài)下脾臟功能的改變，對(duì)指導(dǎo)和評(píng)估胰腺炎的治療有著極為重要的臨床意義。

目前，評(píng)價(jià)胰腺炎狀態(tài)下脾臟功能的方法主要依賴于CT、MRI和生化指標(biāo)，但CT多基于形態(tài)學(xué)變化，且輻射劑量偏大；生化指標(biāo)有一定價(jià)值，但其敏感性和特異性較差；MRI相對(duì)來說是評(píng)價(jià)臟器功能變化較為有效的方法之一，但以往評(píng)價(jià)的方式多局限于高斯分布為前提的臟器損傷進(jìn)展到晚期的度量，其結(jié)果有其不確定性。實(shí)際上病理狀態(tài)下臟器組織水分子的分布多為非高斯分布，因此尋求合適的MRI檢查方法和早期評(píng)估AP狀態(tài)下多臟器功能代謝的變化尤為重要。IVIM作為MR擴(kuò)散加權(quán)的雙指數(shù)模型，能在非高斯分布的狀態(tài)下反映組織水分子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，反映臟器功能代謝變化。已有文獻(xiàn)報(bào)道[7-10]IVIM在腹部肝臟、胰腺、腎臟、前列腺等臟器的研究，并提示IVIM對(duì)臟器病變的診斷及臨床評(píng)估較單指數(shù)模型DWI更有優(yōu)勢(shì)。

IVIM基于人體內(nèi)水分子在空間上的隨機(jī)分布、各向同性及血液中的水分子擴(kuò)散速率快于組織內(nèi)水分子擴(kuò)散的假設(shè)，將血液中的水分子和組織內(nèi)的水分子的擴(kuò)散區(qū)分開來[11]。通常采用三個(gè)參數(shù)來描述機(jī)體內(nèi)灌注和擴(kuò)散，分別為Dfast(快速擴(kuò)散系數(shù))、Dslow(慢速擴(kuò)散系數(shù))、f(灌注分?jǐn)?shù))，其雙指數(shù)模型公式：Sb/S0=ffastexp(-boDfast)+fslowexp(-boDslow)。

本研究通過上述數(shù)學(xué)模型衍生出單邊卡方檢驗(yàn)的參數(shù)slowADCmono、fastADCmono、FfADCmono和雙邊卡方檢驗(yàn)的參數(shù)slowADCbi、fastADCbi、FfADCbi，分別與公式中的Dfast、Dslow、f對(duì)應(yīng)。結(jié)果顯示，胰腺炎狀態(tài)下脾臟的slowADCmono、slowADCbi、fastADCbi均有所降低，與正常組相應(yīng)參數(shù)值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.017、0.043、0.045)，各參數(shù)診斷閾值分別0.596×10-3、0.537×10-3和20.4×10-3mm2/s，而fastADCmono、FfADCmono和FfADCbi差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。IVIM技術(shù)可以診斷并量化AP狀態(tài)下脾臟功能的生理、病理改變。此外，單邊slowADCmono和雙邊slowADCbi診斷效能差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

1.單邊slowADCmono和雙邊slowADCbi

有研究[4]結(jié)果表明，在AP發(fā)生發(fā)展過程中，脾臟有促進(jìn)炎性介質(zhì)增多的趨勢(shì)，炎癥介質(zhì)的釋放阻礙了脾臟內(nèi)水分子的運(yùn)動(dòng)，因此導(dǎo)致其擴(kuò)散受限，單邊slowADCmono和雙邊的slowADCbi同時(shí)降低。這與本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符。

2.fastADCmono和fastADCbi

AP釋放的炎癥介質(zhì)，刺激脾臟的血管，導(dǎo)致脾血管不同程度的收縮[12-13]，胰腺炎引起門脈高壓[14]等因素致使脾臟內(nèi)的血流瘀滯，脾臟毛細(xì)血管中的微循環(huán)障礙，擴(kuò)散受限。因此fastADCmono、fastADCbi值會(huì)降低。這與本次研究脾臟fastADCbi在胰腺炎情況下降低相吻合，但兩組fastADCmono差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)。王麗雯等[15]研究發(fā)現(xiàn)，單邊的slowADCmono、fastADCmono、FfADCmono較雙邊的slowADCbi、fastADCbi、FfADCbi變異度小。本實(shí)驗(yàn)中fastADCbi差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，fastADCmono差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其一可能是前者的變異度較大的原因；其二可能是反映血流灌注的fastADC參數(shù)原本就比反應(yīng)水分子擴(kuò)散的slowADC穩(wěn)定性差[16]。

3.FfADCmono和FfADCbi

脾臟由大小不等的血竇組成，血流灌注所占的成份遠(yuǎn)多于水分子擴(kuò)散，AP時(shí)，因微循環(huán)阻力增加，導(dǎo)致脾血管內(nèi)血流回流受阻，儲(chǔ)存在脾臟的血流量增多，從而FfADCmono和FfADCbi均有所增高，但與對(duì)照組相比，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，可能因?yàn)橐韵聝牲c(diǎn)：①胰腺炎釋放的炎癥介質(zhì)刺激脾動(dòng)脈收縮，導(dǎo)致脾臟供血量的減少與脾靜脈擴(kuò)張和門脈高壓導(dǎo)致血流瘀滯；②本次研究搜集的樣本數(shù)量偏少、病情輕，輕癥或中癥AP所引起的脾臟微循環(huán)改變不顯著。

4.單邊和雙邊診斷效能

本研究中slowADCmono、slowADCbi、fastADCbi有診斷效能，其AUC分別為0.684、0.656和0.655 mm2，三個(gè)參數(shù)值slowADCmono、slowADCbi、fastADCbi間診斷效能差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。雙指數(shù)模型參數(shù)slowADCmono較slowADCbi對(duì)AP狀態(tài)下脾臟的水分子擴(kuò)散診斷效能較高，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；這與石林等[17]研究的AP的FfADCmono較FfADCbi診斷效能高并不完全吻合，即單邊參數(shù)的診斷效能較雙邊的診斷效能高。從數(shù)學(xué)模型算法分析，雙指數(shù)模型的單邊參數(shù)的獲得是按照b值在200以下和200以上分別擬合計(jì)算而得出，而其雙邊參數(shù)是把上述兩部分綜合在一起擬合計(jì)算而求得的參數(shù)值。理論上，應(yīng)該雙指數(shù)模型的單邊參數(shù)比其雙邊參數(shù)的擬合算法更精確，但本實(shí)驗(yàn)與理論不完全一致的原因可能與病例較少、參數(shù)測(cè)量的穩(wěn)定性、位置匹配等因素有關(guān)，有待于進(jìn)一步研究。

本研究不足：①IVIM多b值、高b值成像，圖像低保真，SNR降低，測(cè)量影像數(shù)據(jù)是否有偏差，有待進(jìn)一步研究；②本研究樣本量較小，未對(duì)不同類型和不同嚴(yán)重程度的胰腺炎狀態(tài)下的脾臟進(jìn)行分類比較。

AP狀態(tài)下，炎性介質(zhì)的釋放將導(dǎo)致脾臟功能的變化，脾臟功能變化的評(píng)估對(duì)指導(dǎo)胰腺炎治療方案的選擇和預(yù)后具有重要的臨床意義。IVIM是基于非高斯分布的雙指數(shù)擴(kuò)散加權(quán)成像，能較好地反映脾臟功能的變化，其參數(shù)slowADCmono、slowADCbi、fastADCbi值有助于變化的早期定量分析，并具有一定的診斷效能。但也有學(xué)者[18]認(rèn)為IVIM的灌注參數(shù)穩(wěn)定性稍欠佳，水分子擴(kuò)散基于高斯分布，精準(zhǔn)的定量分析需結(jié)合其它功能成像DSC、ASL、MRE等[19-21]，基于此，有待擴(kuò)大樣本，與上述功能成像進(jìn)行對(duì)比研究，旨在進(jìn)一步多模態(tài)探討AP狀態(tài)下脾臟功能的變化?？傊?，IVIM為臨床對(duì)AP狀態(tài)下胰周臟器功能變化的診斷、治療和預(yù)后評(píng)估提供更可靠信息。