磁化傳遞成像評估克羅恩病腸瘺發(fā)生風(fēng)險的應(yīng)用價值

林錦江，盧寶蘭，王紅莉，方壯念，黃斯韻，孫燦輝，馮仕庭，李子平，李雪華

（1.中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科，廣東廣州510080；2.中山大學(xué)孫逸仙紀(jì)念醫(yī)院乳腺腫瘤中心，廣東廣州510220）

克羅恩病（Crohn Disease，CD）是一種慢性發(fā)展的透壁性炎癥性腸病。其反復(fù)發(fā)作的炎癥可不斷加重腸管結(jié)構(gòu)和功能損傷，導(dǎo)致腸壁纖維化，進而引起難治性的腸管狹窄或梗阻，使狹窄處近端腸管內(nèi)壓力增大，最終促進腸瘺和或腹腔膿腫等并發(fā)癥的發(fā)生，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量。因此，預(yù)測CD病變腸段發(fā)生腸瘺的風(fēng)險有助于臨床提前制定有效的治療策略進行干預(yù)。但目前尚無有效的臨床、內(nèi)鏡、實驗室檢查或影像指標(biāo)用以預(yù)測腸瘺的發(fā)生。近年來，有研究表明磁化傳遞成像（magnetization transfer imaging，MTI）可檢測腸壁纖維化程度［1-3］，亦可用于評估和診斷CD肛瘺的活動性［4］。筆者分析12例因腸瘺等并發(fā)癥行腸道切除手術(shù)治療的CD患者的腸道MTI資料，探討MTI預(yù)測CD腸瘺發(fā)生風(fēng)險的應(yīng)用價值。

1 材料與方法

1.1 一般資料

前瞻性納入2016年1月至2017年6月本院符合以下標(biāo)準(zhǔn)的患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡≥18歲；②經(jīng)臨床、內(nèi)鏡、影像和實驗室檢查綜合確診為CD；③因腸瘺、腸梗阻等并發(fā)癥行擇期手術(shù)，并獲得病理結(jié)果；④術(shù)前15 d內(nèi)行常規(guī)MR腸道成像（magnetic resonance enterography，MRE）和MTI檢查，手術(shù)標(biāo)本與MRE圖像可行區(qū)域-區(qū)域定位。排除標(biāo)準(zhǔn)：①MTI圖像質(zhì)量不佳，無法用于評估；②標(biāo)本病理切片未包全腸壁全層者。最終，12例CD患者納入研究，其中男3例，女9例；年齡18～45（32.83± 9.21）歲。手術(shù)距MRE檢查時間為2～15（6.9 ± 5.3）d。手術(shù)方式為回結(jié)腸切除術(shù)者7例，部分小腸切除者5例。手術(shù)切除15個腸段，共獲取35個腸壁全層標(biāo)本。

1.2 儀器與方法

采用德國Siemens Magnetom Trio 3.0 T超導(dǎo)型MR掃描儀，體部陣列線圈和脊柱表面線圈。檢查前的胃腸道準(zhǔn)備參照文獻［3］。掃描時患者取仰臥位，行常規(guī)MRE和MTI屏氣掃描，掃描序列包括：①冠狀位和軸位半傅立葉探測單發(fā)射快速自旋回波序列 T2WI：TR 1 200 ms，TE 87 ms，層厚 4 mm，層間距0.8 mm，矩陣320×194；②冠狀位脂肪抑制三維容積內(nèi)插屏氣序列T1WI：采用高壓注射器以2 mL/s流率注射Gd-DTPA 0.2 mL/kg，分別在注射對比劑前及注射后15 s、50 s、85 s、270 s行多期掃描，TR 4.37 ms，TE 1.37 ms，層厚 2.0 mm，層間距 0.4 mm，矩陣 320×217；③MTI：根據(jù)常規(guī)MRE圖像所顯示的病變范圍進行定位后采用MTI掃描1～3次，采用快速小角度激發(fā)序列T1WI，TR 230 ms，TE 2.81 ms，矩陣 256×205，層厚 4.0 mm，層間距0.8 mm，行軸面屏氣2次掃描，分別加和不加預(yù)飽和脈沖，偏共振頻率為1 200 Hz，持續(xù)時間 9 984 μs，有效反轉(zhuǎn)角500°，帶寬192 Hz。

1.3 MTI圖像分析

首先在常規(guī)MRE圖像上判斷有無腸瘺和或腹腔膿腫。腸瘺定義為病變腸管間互相糾集粘連，呈網(wǎng)狀、“花瓣樣”或輻狀改變；或瘺管穿透腸管與腹盆內(nèi)其他結(jié)構(gòu)或皮膚粘連；腹腔膿腫定義為腸系膜區(qū)的炎性腫塊，增強掃描后可見環(huán)形強化，中央無強化［5］。掃描獲得的MTI圖像經(jīng)Matlab軟件后處理獲得磁化傳遞率（magnetization transfer ratio，MTR）。 MTR=［1-（Msat/M0）］×100%，Msat和M0分別為加和不加偏共振頻率時的信號強度。然后由1名具有8年腸道MRI閱片經(jīng)驗的放射科醫(yī)師在不知曉臨床、手術(shù)及病理結(jié)果的情況下，在MTI圖上選擇發(fā)生腸瘺和或腹腔膿腫的病變腸壁、或未發(fā)生腸瘺但病變最顯著腸壁勾畫3個感興趣區(qū)（region of interest，ROI）測量MTR值并取其平均值。ROI大小為（53.18±29.37）mm2。此外，在同一層面上隨機選擇肌肉組織勾畫3個ROI以求肌肉的平均MTR值。病變腸壁標(biāo)準(zhǔn)化MTR=病變腸壁MTR均值/肌肉MTR均值，采用標(biāo)準(zhǔn)化MTR作為進一步統(tǒng)計分析的指標(biāo)，以最小化個體之間的差異。

1.4 手術(shù)標(biāo)本與MRI圖像區(qū)域-區(qū)域定位

手術(shù)標(biāo)本和MRI圖的區(qū)域-區(qū)域定位由1名具有15年腸道MRI閱片經(jīng)驗的影像科醫(yī)師和1名具有10年胃腸道病理閱片經(jīng)驗的病理科醫(yī)師合作進行。選取解剖結(jié)構(gòu)（如回盲瓣、闌尾）或腸道粘連處、瘺道等病變作為手術(shù)切除腸段和MRI的共同定位標(biāo)志。切取病變的腸壁做進一步病理染色。根據(jù)切除腸段的數(shù)量和病變范圍，以4～5 cm為間距，每例取1～3個標(biāo)本。以手術(shù)術(shù)中所見及腸管大體標(biāo)本所示瘺道征象，將所剪取的標(biāo)本分為有腸瘺者和無腸瘺者。本研究經(jīng)患者知情同意并經(jīng)本院倫理委員的批準(zhǔn)。

1.5 病理染色和評分

標(biāo)本經(jīng)福爾馬林液固定和石蠟包埋后，切取厚度為4 μm的切片行Masson三色染色以評估腸壁纖維化。觀察時選取病理切片上病變最嚴(yán)重的區(qū)域進行半定量評分［3］：0分（正常）、1分（輕度）、2分（中度）、3分（重度）。具體標(biāo)準(zhǔn)見表1。

1.6 統(tǒng)計分析

應(yīng)用SPSS 20.0統(tǒng)計軟件。計量資料采用Kolmogorov-Smirnov法進行正態(tài)性檢驗，符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)用±s表示。采用Wilcoxon秩和檢驗分別比較有并發(fā)癥和無并發(fā)癥兩組腸段的標(biāo)準(zhǔn)化MTR和馬松染色評分。采用受試者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲線評估標(biāo)準(zhǔn)化MTR預(yù)測病變腸壁是否發(fā)生并發(fā)癥的效能。采用Spearman相關(guān)分析評價腸壁標(biāo)準(zhǔn)化MTR與Masson染色評分的相關(guān)性。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 手術(shù)和病理結(jié)果

12例患者中，5例患者（男∶女=0∶5；年齡18～42歲）并發(fā)有腸瘺，其中2例腹腔膿腫；手術(shù)切除5個腸段，共獲取12個腸壁標(biāo)本。另外7例患者（男∶女=3∶4；年齡21～45歲）無腸瘺或腹腔膿腫；手術(shù)切除10個腸段，共獲得23個腸壁標(biāo)本。以上總共35個腸壁標(biāo)本的測量結(jié)果納入統(tǒng)計分析。

有腸瘺的腸壁標(biāo)本纖維化評分平均為（2.53±0.64），范圍為2～3分；而無腸瘺的腸壁標(biāo)本纖維化評分平均為（2.04± 0.67），范圍為0～3分；有腸瘺者的腸壁纖維化評分高于無腸瘺者（P=0.012）。

2.2 有和無腸瘺的腸壁標(biāo)準(zhǔn)化MTR比較

有腸瘺的腸壁（圖1）標(biāo)準(zhǔn)化MTR平均為（0.85±0.05），范圍為（0.78-0.91）；而無腸瘺的腸壁（圖2）標(biāo)準(zhǔn)化MTR平均為（0.68±0.13），范圍為0.42-0.89；有腸瘺者的腸壁標(biāo)準(zhǔn)化MTR高于無腸瘺者（P=0.045）。

ROC曲線分析顯示，標(biāo)準(zhǔn)化MTR預(yù)測病變腸壁發(fā)生腸瘺風(fēng)險的曲線下面積為0.674（95%置信區(qū)間：0.537-0.811）；以標(biāo)準(zhǔn)化MTR=0.768為診斷閾值時，提示病變腸壁可能將會發(fā)生腸瘺的敏感度和特異性分別為93.3%、51.1%。

表1 克羅恩病腸壁纖維化的組織病理學(xué)評分Table 1 Histologic scores for inf l ammatory and fibrotic Crohn disease

圖1 合并腸瘺的克羅恩病的MRI影像表現(xiàn)Fig.1 MRI features of Crohn’s disease with intestinal bowel fistula

圖2 無并發(fā)癥的克羅恩病的MRI影像表現(xiàn)Fig.2 MRI features of Crohn’s disease without complications

2.3 腸壁標(biāo)準(zhǔn)化MTR與纖維化評分的相關(guān)性

腸壁標(biāo)準(zhǔn)化MTR與纖維化評分兩者間具有較好的相關(guān)性（r=0.708，P＜0.001）。

3 討論

3.1 MTI用于預(yù)測CD患者腸瘺發(fā)生風(fēng)險的理論基礎(chǔ)

近年來，MRE在CD診斷及病情評估方面的重要性已得到廣泛認可。除了常規(guī)MRE序列，一些特殊成像技術(shù)如擴散加權(quán)成像、MTI等，也逐漸應(yīng)用于CD的研究中。MTI是一種選擇性的組織信號抑制技術(shù)，基于生物組織中結(jié)合池（包括結(jié)合水和生物大分子）與自由池之間質(zhì)子磁化交叉弛豫和交換的組織特異性對比機制而成像［6］。CD腸道纖維化的本質(zhì)是腸壁細胞外間隙的大量I型膠原蛋白（生物大分子）沉積。已有動物實驗文獻報道大鼠纖維化腸壁的MTR高于對照組［1］；混合炎癥和纖維化腸壁的標(biāo)準(zhǔn)化MTR高于純炎癥腸壁者［7］。故利用MTI對CD腸道纖維化程度進行定量評估具有可行性。此外，最近的研究［3］顯示MTI亦可用于檢測和分級CD患者的腸壁纖維化，有助于區(qū)別CD炎癥和纖維化腸道狹窄。因此，MTI作為一種新應(yīng)用于CD患者檢查的MR成像技術(shù)，可有效評估腸壁纖維化的嚴(yán)重程度，具有廣闊的臨床應(yīng)用前景。

CD患者的病情遷延反復(fù)，部分患者可發(fā)展為腸道狹窄甚至腸梗阻，導(dǎo)致狹窄腸管近端腸腔內(nèi)壓增高，從而引起腸瘺等并發(fā)癥［8］。而CD腸道狹窄分為炎癥性和纖維性，其中纖維性腸道狹窄具有難治性的特點，目前尚無有效的藥物可緩解或逆轉(zhuǎn)，多需手術(shù)切除治療［9］。并且纖維性腸道狹窄的患者由于病程較長，隨著腸壁纖維化不斷加重，狹窄更難以緩解，其發(fā)生腸瘺的風(fēng)險會更高［10-11］。這為本研究采用MTI預(yù)測CD病變腸段腸瘺的發(fā)生風(fēng)險提供了理論依據(jù)。

3.2 MTI在預(yù)測CD患者腸瘺發(fā)生風(fēng)險中的應(yīng)用價值

CD患者合并腸瘺等并發(fā)癥將增加臨床治療的難度，同時導(dǎo)致患者生活質(zhì)量急劇下降。研究顯示，CD患者合并腸瘺的發(fā)病率為17%-50%，并且約1/3的病人會受到復(fù)發(fā)瘺的影響［12］。常規(guī)MRE檢查可以同時顯示CD病變腸管腸腔內(nèi)外的形態(tài)學(xué)改變，準(zhǔn)確判斷是否存在腸腔狹窄、瘺管和膿腫等并發(fā)癥。但目前并無有效的臨床、內(nèi)鏡、實驗室檢查或影像指標(biāo)可用于預(yù)測腸瘺的發(fā)生風(fēng)險。因此，筆者嘗試從MR特殊成像方面著手，探討MTI對腸瘺發(fā)生風(fēng)險的預(yù)測價值。這對臨床及早干預(yù)、提高病人預(yù)后以及降低醫(yī)療成本具有重要意義。

本研究采用手術(shù)病理結(jié)果作為參考標(biāo)準(zhǔn)評估有并發(fā)癥與無并發(fā)癥腸壁的纖維化情況，結(jié)果顯示發(fā)生腸瘺的病變腸壁纖維化程度高于無腸瘺者，間接驗證了筆者對腸壁纖維化加重時腸瘺發(fā)生風(fēng)險增高的推測。而且發(fā)生腸瘺的病變腸壁標(biāo)準(zhǔn)化MTR亦高于無腸瘺者。由于MTI可準(zhǔn)確反映腸壁纖維化的嚴(yán)重程度，因此標(biāo)準(zhǔn)化MTR或許可作為一個無創(chuàng)性的影像指標(biāo)以預(yù)測腸瘺的發(fā)生風(fēng)險。ROC曲線分析顯示標(biāo)準(zhǔn)化MTR預(yù)測腸瘺風(fēng)險具有較高的敏感性，但特異性不高。這可能是由于CD病情復(fù)雜，腸壁內(nèi)炎癥和纖維化交織共存，其病程又受遺傳、經(jīng)濟、環(huán)境和治療等多因素的影響，因此僅憑MTI評估腸壁纖維化這一途徑或許難以全面地預(yù)測腸瘺的發(fā)生風(fēng)險。因此MTI在預(yù)測腸瘺發(fā)生風(fēng)險的應(yīng)用價值仍有待進一步證實。

本研究具有一定局限性。首先，本研究僅納入距離手術(shù)時間15 d內(nèi)的有和無腸瘺腸段的術(shù)前MTI差異，并無長期隨訪資料以進一步驗證MTI預(yù)測腸瘺發(fā)生風(fēng)險的應(yīng)用價值。第二，因病變腸壁與手術(shù)標(biāo)本難以精確點對點對應(yīng)，故采用區(qū)域與區(qū)域定位方法。但在研究中，切除的病變腸段多數(shù)合并腸瘺或粘連等并發(fā)癥而使病灶形態(tài)位置相對固定，且手術(shù)時間與MR檢查時間間隔較短，故采用區(qū)域-區(qū)域定位方法具有可行性。第三，對于MTR的測量結(jié)果未進行觀察者間的一致性檢驗。第四，CD腸瘺的發(fā)生也與腸壁炎癥有關(guān)，透壁性炎癥越嚴(yán)重或存在深大潰瘍，腸瘺的發(fā)生風(fēng)險越高。但由于MTI對腸壁炎癥的改變并不敏感［3］，因此本文未對CD炎癥導(dǎo)致的腸瘺發(fā)生風(fēng)險進行深入探討。最后，因MTI是新應(yīng)用于CD患者的特殊MRE成像技術(shù)，因此目前收集的CD患者數(shù)量仍不多，其中有腸瘺的患者更少，故本研究結(jié)論需在增加樣本量后進一步驗證。

綜上所述，MTI可有效反映CD患者的腸壁纖維化程度，標(biāo)準(zhǔn)化MTR或許可作為一個無創(chuàng)性的影像指標(biāo)用于預(yù)測腸瘺的發(fā)生風(fēng)險，為臨床及早制定有效的治療策略提供更多有價值的信息。