MR非增強(qiáng)成像技術(shù)在克羅恩病診斷中的應(yīng)用

孫珮雯 趙炳輝*

克羅恩?。–rohn’s disease,CD）是一種與腹瀉、腹痛、血便及腸瘺等相關(guān)的非特異性胃腸道慢性炎癥性疾病，可累及整個(gè)胃腸道，但以回盲腸部區(qū)域?yàn)橹?，其次為回腸和結(jié)腸。受累腸段呈慢性透壁炎癥，節(jié)段性或跳躍性分布，活動(dòng)期與緩解期反復(fù)交替發(fā)作是其主要典型特征。CD反復(fù)交替發(fā)作容易引起腸壁增厚、腸腔狹窄、腸粘連、腸梗阻，嚴(yán)重者可引起腸穿孔、腹腔膿腫及各種類(lèi)型的腸瘺或肛瘺等，病程不可預(yù)測(cè)，因此CD病人常需要定期管理和隨診。近年來(lái)，隨著擴(kuò)散加權(quán)成像（DWI）、擴(kuò)散峰度成像 (DKI)、磁化傳遞成像 （magnetization transfer imaging，MTI）及MR小腸動(dòng)力學(xué)成像等MR非增強(qiáng)成像技術(shù)的開(kāi)展及應(yīng)用，為準(zhǔn)確評(píng)估炎癥性腸病（inflammatory bowel disease，IBD）的范圍、炎癥活動(dòng)度及嚴(yán)重并發(fā)癥的存在提供了更多的客觀依據(jù)，尤其在評(píng)估IBD的活動(dòng)程度方面具有較大優(yōu)勢(shì)[1]。本文對(duì)MR非增強(qiáng)成像技術(shù)的進(jìn)展及在CD診斷中的應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行綜述，以期為不同時(shí)期CD病人選擇適當(dāng)?shù)臒o(wú)創(chuàng)MR檢查技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 MR非增強(qiáng)成像技術(shù)的原理

1.1 DWI 擴(kuò)散是一種基本的生理活動(dòng)，自由水分子的擴(kuò)散為不規(guī)則隨機(jī)運(yùn)動(dòng)（即布朗運(yùn)動(dòng)），在一定時(shí)間內(nèi)某一特定水分子從一個(gè)位點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)位點(diǎn)的概率分布呈高斯（即正態(tài)）分布形式。DWI以水分子擴(kuò)散呈高斯分布為理論基礎(chǔ)，在自旋回波序列中的180°脈沖前后各施加1個(gè)對(duì)擴(kuò)散敏感的梯度脈沖，以檢測(cè)水分子的擴(kuò)散。在活體中，DWI與分子所處的空間幾何結(jié)構(gòu)有關(guān)，不但對(duì)擴(kuò)散敏感，也對(duì)呼吸、脈搏搏動(dòng)、腦脊液搏動(dòng)等生理活動(dòng)敏感，因而用表觀擴(kuò)散系數(shù)（ADC）來(lái)反映活體中測(cè)到的擴(kuò)散[2]。DWI觀察活體水分子的微觀運(yùn)動(dòng)，從分子水平上反映了人體組織的空間組成信息和病理生理狀態(tài)下各組織成分水分子的功能變化，能夠檢測(cè)出與組織的含水量改變有關(guān)的形態(tài)學(xué)和生理學(xué)的早期改變[3]。

1.2 DKIDWI和擴(kuò)散張量成像（DTI）都是以水分子擴(kuò)散呈高斯分布為理論基礎(chǔ)。b＜1 000 s/mm2時(shí)，隨著b值的增高，水分子擴(kuò)散信號(hào)的衰減呈單指數(shù)形式；b＞1 000 s/mm2時(shí)，幾十毫秒的時(shí)間間隔下，水分子的擴(kuò)散因受到生物組織復(fù)雜結(jié)構(gòu)，如細(xì)胞器、細(xì)胞膜、細(xì)胞間隙等限制[4]，其擴(kuò)散位移及分布將偏離高斯分布模式，稱為非高斯分布。DKI是DWI和DTI技術(shù)的延伸，是近年出現(xiàn)的用于探查非高斯分布的水分子擴(kuò)散特性的一種新興MRI技術(shù)，該模型不存在腔室化假設(shè)，引入峰度的概念來(lái)量化真實(shí)水分子擴(kuò)散位移與理想的高斯分布水分子擴(kuò)散位移間的偏離，以此來(lái)表示水分子擴(kuò)散受限程度以及擴(kuò)散的不均質(zhì)性。在特定b值下，其描述擴(kuò)散信號(hào)的衰減采用表觀擴(kuò)散（apparent diffusivity,Dapp）和表觀峰度（apparent kurtosis,Kapp）的雙指數(shù)方式。DKI與傳統(tǒng)的DWI采用同一類(lèi)型的脈沖系列，但需要的b值更高。此外，DKI擴(kuò)散敏感梯度場(chǎng)施加的方向至少為15個(gè)，b值至少為3個(gè)[5]。與標(biāo)準(zhǔn)DWI相比，DKI能更準(zhǔn)確地反映人體水分子的各向異性擴(kuò)散[6]。有研究[7]表明，在肝臟、前列腺、腎臟和乳腺疾病中，DKI改善了病變檢測(cè)和疾病評(píng)分。

1.3 MTI MTI技術(shù)于1989年由Wolff等[8]提出，其基本原理是選用連續(xù)偏移共振的輻射脈沖，該脈沖的中心頻率偏離水共振頻率數(shù)百至數(shù)千赫茲，使被大分子限制活動(dòng)的結(jié)合池質(zhì)子受到激勵(lì)而飽和，而自由水中的自由池質(zhì)子不被該脈沖所激勵(lì)，大分子限制運(yùn)動(dòng)的氫質(zhì)子受激勵(lì)后可以通過(guò)偶極-偶極交聯(lián)和化學(xué)交換互相作用，將飽和性傳遞到鄰近的自由水使其出現(xiàn)部分飽和達(dá)到新的平衡，從而產(chǎn)生新的圖像對(duì)比，這種磁化交換過(guò)程稱作磁化傳遞或磁化轉(zhuǎn)移[9-10]，主要降低來(lái)自富含大分子的固體組織信號(hào)，而含大分子少的組織，被飽和的氫質(zhì)子較少，信號(hào)改變不明顯。因此，MTI可以間接或半定量地反映組織中的大分子蛋白含量變化。常用的指標(biāo)是磁化傳遞率（magnetization transfer ratio,MTR）。

1.4 MR小腸動(dòng)力學(xué)成像 MR小腸動(dòng)力學(xué)成像是在屏氣條件下，對(duì)相同位置的腸段進(jìn)行重復(fù)掃描，測(cè)量并記錄不同時(shí)間相應(yīng)的腸腔直徑，隨著時(shí)間繪制腸腔直徑的測(cè)量結(jié)果，分析腸腔直徑隨時(shí)間的變化，由此分析腸道運(yùn)動(dòng)[11]。

2 MR非增強(qiáng)成像技術(shù)的應(yīng)用與診斷進(jìn)展

2.1 檢測(cè)CD病灶 CD可累及全胃腸道，節(jié)段性或跳躍性分布是其特征之一，準(zhǔn)確檢測(cè)病灶對(duì)確定治療方案具有重要意義。DWI常用于檢測(cè)CD活動(dòng)性腸段?；顒?dòng)性腸段中水分子的限制性擴(kuò)散，在高b值DWI序列上呈高信號(hào)，在ADC圖上呈相應(yīng)的低信號(hào)，組織病理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，這可能是由于活動(dòng)性腸段中炎性細(xì)胞廣泛浸潤(rùn)，細(xì)胞密度和黏度的顯著增加使得水分子限制性擴(kuò)散所致。Im?irovic′等[12]研究顯示 MR 小腸成像（MR enterography，MRE）對(duì)炎性腸段的診斷敏感度為97.7%、特異度為70%，而DWI對(duì)炎性腸段的診斷敏感度為84%，特異度為100%。Buisson等[13]就MRE和DWI對(duì)CD病人的診斷重要性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)DWI與MRE聯(lián)合應(yīng)用是檢測(cè)和評(píng)估小腸炎癥的精確方法。DWI與MRE聯(lián)合應(yīng)用適用于重復(fù)性、控制性治療，有助于監(jiān)測(cè)CD活動(dòng)性腸段。

近年來(lái)，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注評(píng)估腸道運(yùn)動(dòng)，無(wú)論是節(jié)段性還是廣泛性的運(yùn)動(dòng)障礙[14]，因?yàn)榕c正常腸段相比，炎癥性腸段通常表現(xiàn)為蠕動(dòng)減少或消失[15]。蠕動(dòng)的異常減少或增加可能是活動(dòng)性CD的早期征兆。先前用于評(píng)估腸動(dòng)力的技術(shù)或是有創(chuàng)性的（如測(cè)壓和張力測(cè)量），或是有電離輻射（如傳統(tǒng)X線透視），而MRE多相電影成像可以在無(wú)創(chuàng)且無(wú)輻射的條件下提供有關(guān)腸動(dòng)力的功能信息，是另一種可能確定小腸是否處于活動(dòng)期的方法。2013年歐洲克羅恩病和結(jié)腸炎組織 （European Crohn’s and Colitis Organisation，ECCO）/歐洲胃腸和腹部放射學(xué)學(xué)會(huì)（European Society of Gastrointestinal and Abdominal Radiology，ESGAR）指南指出，與靜態(tài) MRE 相比，小腸動(dòng)力評(píng)估可能會(huì)提高CD的病灶檢出率[16]。Froehlich等[17]發(fā)現(xiàn)增加電影MRE可以發(fā)現(xiàn)更多潛在的CD病變，這是由于電影成像上動(dòng)力的改變突出了異常炎性腸段，使得炎性腸段顯示更加清晰。Guglielmo等[18]研究發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)使用電影序列診斷CD的敏感度為70%~100%，特異度為87%~100%。CD在電影MRE上的異常運(yùn)動(dòng)與炎性標(biāo)志物、活檢結(jié)果和臨床疾病活動(dòng)評(píng)分相關(guān)。由于這些原因，電影MRE上的異常運(yùn)動(dòng)被納入CD活動(dòng)評(píng)分系統(tǒng)，總體敏感度為93.1%，特異度為87.5%[19]。

2.2 區(qū)分CD活動(dòng)性與非活動(dòng)性病灶 近些年，有研究應(yīng)用DWI區(qū)分活動(dòng)性CD和非活動(dòng)性CD。Oto等[20]認(rèn)為，DWI是檢測(cè)CD病變的可靠方法，DCEMRI和DWI可對(duì)小腸炎癥進(jìn)行半定量或定量測(cè)量，進(jìn)而區(qū)分炎性腸段與正常腸段。與DCE-MRI相比，DWI具有更好的敏感性。Oto等[20]利用DWI檢測(cè)11例炎性腸病病人的研究發(fā)現(xiàn)，炎性和正常腸段之間的DWI及ADC值存在顯著差異。Li等[21]使用經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的簡(jiǎn)化內(nèi)鏡評(píng)分對(duì)CD活動(dòng)性進(jìn)行評(píng)估，發(fā)現(xiàn)ADC閾值為1.59×10-3mm2/s，對(duì)于區(qū)分活動(dòng)性CD和非活動(dòng)性CD診斷敏感度為97.2%，特異度為84.3%。Bhatnagar等[22]研究發(fā)現(xiàn)，在抗腫瘤壞死因子-α治療后，CD病人腸壁的ADC值顯著增加，可以推斷隨著藥物治療，CD病人腸段炎癥減輕，腸壁水分子擴(kuò)散限制隨著ADC值的增加而改善，表明ADC閾值可能有助于CD病人的監(jiān)測(cè)和管理決策。Huh等[23]研究提出相似的觀點(diǎn)，認(rèn)為DWI是監(jiān)測(cè)CD病人藥物治療后腸壁炎癥的可行工具。

CD活動(dòng)過(guò)程中，腸壁炎癥導(dǎo)致微環(huán)境的改變，可能會(huì)使水分子擴(kuò)散特性由高斯分布變?yōu)榉歉咚狗植肌Ｓ醒芯縖24-25]顯示，隨著CD活動(dòng)性增加，活動(dòng)性腸段炎癥中的核異質(zhì)性和細(xì)胞復(fù)雜性導(dǎo)致Dapp和ADC值降低，而Kapp增加，且Kapp對(duì)無(wú)活動(dòng)-輕度和中-重度CD的鑒別診斷準(zhǔn)確性高于ADC值和Dapp，表明DKI衍生的Kapp可能比常規(guī)DWI能更好地反映CD活動(dòng)性，特別對(duì)于中度-重度炎癥[24]。Huang等[24]使用MR活動(dòng)指數(shù)評(píng)分作為參考標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)Kapp閾值為0.803，對(duì)于區(qū)分非活動(dòng)性-輕度和中-重度CD具有較高的診斷準(zhǔn)確性，敏感度為89%，特異度為95%，提出Kapp閾值水平可能有助于監(jiān)測(cè)CD病人的治療效果。

2.3 鑒別CD炎性和纖維性狹窄 CD是一種以透壁腸壁炎癥為特征的慢性炎癥性腸病，因其活動(dòng)期與緩解期反復(fù)交替發(fā)作的病程特點(diǎn)，腸壁的慢性炎癥可以逐漸發(fā)展為腸壁纖維化，并可能導(dǎo)致腸道狹窄或腸梗阻。腸壁纖維化是慢性炎癥的后果，其特征在于細(xì)胞外基質(zhì)蛋白的過(guò)度沉積[26]。在臨床上，炎性狹窄可通過(guò)抗炎治療緩解，纖維化狹窄則需要內(nèi)鏡或手術(shù)治療[27]。因此，CD鑒別診斷中最重要的問(wèn)題之一是如何區(qū)分可能對(duì)藥物治療有效的活動(dòng)性炎性狹窄和可能需要手術(shù)干預(yù)的纖維化狹窄。精確定義CD狹窄的類(lèi)型和定量檢測(cè)腸纖維化對(duì)CD病人選擇適當(dāng)治療方式至關(guān)重要。組織病理學(xué)分析顯示，在CD病人的同一段腸壁中，炎性狹窄和纖維化狹窄可同時(shí)存在[28]，兩者在成像上也存在重疊，盡管已經(jīng)研究了多種成像方法，但目前仍然沒(méi)有一種方法可以準(zhǔn)確區(qū)分纖維化狹窄和炎性狹窄。

MTI技術(shù)能檢測(cè)到腸壁膠原蛋白沉積，有潛力成為檢測(cè)CD腸纖維化的MR成像技術(shù)。Dillman等[29]通過(guò)大鼠模型實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，纖維化腸壁與正常腸壁相比具有更高的MTR，其T2信號(hào)強(qiáng)度與MTR之比也較低，且炎性狹窄與纖維性狹窄之間的最佳鑒別指標(biāo)是受累腸壁T2信號(hào)強(qiáng)度（衡量炎癥活動(dòng)）和MTR（檢測(cè)纖維化）之間的比率，受試者操作特征（ROC）曲線下面積為0.97。有關(guān)CD病人的一項(xiàng)小樣本研究[30]得出了類(lèi)似的結(jié)果，即高M(jìn)TR的小腸段有纖維化。Li等[31]研究發(fā)現(xiàn)MTR與纖維化分?jǐn)?shù)具有相關(guān)性，與炎癥分?jǐn)?shù)沒(méi)有相關(guān)性，表明MTI成像對(duì)腸纖維化的變化敏感，對(duì)炎癥的變化不敏感。此外，該研究還發(fā)現(xiàn)MTR不受炎癥嚴(yán)重程度的影響。江等[32]對(duì)CD病人行平掃及增強(qiáng)MRI、MTI和DWI檢查，發(fā)現(xiàn)MTI有助于檢測(cè)CD腸壁纖維化，慢性纖維化組MTI值高于炎癥＋纖維化組，且均高于急性炎癥組，認(rèn)為MTI可用于評(píng)估CD腸壁性質(zhì)，并可鑒別急性炎癥與纖維化。這些結(jié)果證實(shí)了MTI可用于描述腸纖維化存在和嚴(yán)重程度的穩(wěn)定性和可靠性。值得注意的是，與ADC相比，MTR不僅與腸纖維化的相關(guān)性更強(qiáng)，而且對(duì)區(qū)分不同等級(jí)的腸纖維化也有更高的準(zhǔn)確性。Rieder等[28]研究發(fā)現(xiàn)，ADC能夠區(qū)分纖維化和非纖維化腸壁，但不能進(jìn)一步區(qū)分不同級(jí)別的腸纖維化。MTI作為一種無(wú)創(chuàng)性檢查序列，可以對(duì)腸纖維化的存在和程度進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估，可能更適合于在臨床實(shí)踐中監(jiān)測(cè)CD病人的腸纖維化程度。

3 小結(jié)與展望

常規(guī)MRI有助于臨床確診CD，而多種MR非增強(qiáng)成像技術(shù)的綜合應(yīng)用對(duì)于發(fā)現(xiàn)CD病灶、區(qū)分CD活動(dòng)性與非活動(dòng)性病灶以及鑒別CD炎性與纖維性狹窄等具有較大的價(jià)值。對(duì)于CD病程中的異常病理狀態(tài)，MR非增強(qiáng)成像技術(shù)能夠更加精準(zhǔn)地檢測(cè)疾病進(jìn)展，有助于指導(dǎo)臨床醫(yī)生在病程的不同階段采取最佳的治療方式以延緩疾病進(jìn)展，并通過(guò)適當(dāng)?shù)闹委煖p少腸穿孔等各種并發(fā)癥的發(fā)生，更好地指導(dǎo)臨床進(jìn)行個(gè)性化治療。目前這些新技術(shù)的研究尚存在一些不足，還需要更大樣本精確定量的影像學(xué)分析，以便全面揭示CD演變機(jī)制，為疾病診療、預(yù)后判斷提供科學(xué)的理論基礎(chǔ)。