T2及T2*mapping在健康志愿者和下肢動脈硬化閉塞癥患者小腿肌肉成像研究

唐 輝 所世騰 路 青 許建榮 俞 璐 沃 雁

下肢動脈硬化閉塞癥（lower extremity atherosclerotic occlusive disease，LEAOD）是由于下肢動脈粥樣硬化斑塊形成，引起下肢動脈狹窄、閉塞，進(jìn)而導(dǎo)致肢體慢性缺血的一類疾病。隨著年齡的增長，其發(fā)病率呈上升趨勢，70歲以上人群的發(fā)病率在15%～20%，全球患病人數(shù)超過2億人[1]。目前臨床上常采用彩色多普勒超聲、CT血管成像(CTA)和磁共振血管成像(MRA)來顯示LEAOD患者的血管病變部位、程度和范圍，而數(shù)字減影血管造影(DSA)作為診斷LEAOD的金標(biāo)準(zhǔn)，不僅可以顯示病變情況，而且也可以對病變血管進(jìn)行腔內(nèi)治療。上述影像學(xué)方法均能確切地從形態(tài)學(xué)上顯示病變部位、范圍、程度及側(cè)支循環(huán)情況，而LEAOD大血管與微血管病變常同時存在，血管微循環(huán)的改變會影響周圍肌肉組織的變化，治療前了解下肢肌肉微觀特性對治療方式的選擇及預(yù)后評估有重要意義[2]。磁共振可以無創(chuàng)地觀察下肢肌肉微觀特性情況，之前已有不少學(xué)者對下肢肌肉血流灌注、代謝進(jìn)行磁共振成像研究[3-5]，本文旨在利用T2及T2*mapping研究LEAOD患者和健康志愿者在靜息狀態(tài)下小腿肌肉微觀特性情況。

方 法

1.研究對象

本次實驗收集了16名LEAOD的患者，年齡66.2±10.7 歲，平均踝肱指數(shù)（ABI）0.5±0.2。另外收集了26名健康志愿者作為對照組，其中16名年輕志愿者，年齡23.7±2.3歲；10名年長志愿者，年齡 59.1±5.5歲。所有志愿者 ABI＞1?；颊吆椭驹刚叩木唧w情況詳見表1。

2.成像方案

掃描時受試者平躺于檢查床上，使用美國GE Signa HDXT 3.0T MR掃描儀對雙小腿成像，采用8通道心臟線圈接收射頻信號。先行冠狀位T2WI掃描，隨后以冠狀面為參考，在小腿中部掃描12層橫斷面進(jìn)行T2及T2*mapping成像，T2及T2*mapping序列的具體參數(shù)詳見表2。

3.圖像分析

所有數(shù)據(jù)由2名8年以上經(jīng)驗的放射技師分別單獨測量，采用GE AW4.4工作站Functool軟件中T2mapping、R2Star軟件包分別對每組T2及T2*mapping圖像進(jìn)行測量，在圖像上手動勾畫出脛骨前肌、腓骨長肌、比目魚肌、腓腸肌四塊肌肉的輪廓（盡量避開骨與大血管），分別測得T2值與T2*值（圖1、圖2）。

4.統(tǒng)計分析

統(tǒng)計分析均采用SPSS 20 完成。采用Wilcoxon符號秩或Mann-Whitney U檢驗比較健康志愿者的T2值及T2*值在不同肌群、性別及年齡段中的差異，采用Spearman等級相關(guān)檢驗比較健康志愿者的T2值及T2*值與身體質(zhì)量指數(shù)(BMI)的相關(guān)性，采用Mann-Whitney U檢驗比較LEAOD患者和年長志愿者的T2值及T2*值的差異。P值＜0.05認(rèn)為有顯著性差異。鑒于在同一個樣本中同時分析了四組肌群，采用Bonferroni法對檢驗水準(zhǔn)進(jìn)行校正，校正后的檢驗水準(zhǔn)為 0.0125（0.05/4）。

結(jié) 果

所有的受試者都完成了檢查。年輕/年長志愿者和LEAOD患者的小腿各肌肉的T2/T2*值統(tǒng)計結(jié)果詳見表3和表4。在健康志愿者中，脛骨前肌的T2值比其他肌肉顯著偏低（P＜0.0001）。對健康志愿者不同性別進(jìn)行比較，T2值無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。對年輕和年長志愿者的各小腿肌群T2值進(jìn)行兩兩比較，發(fā)現(xiàn)除了腓腸肌外（P=0.036），其余各肌群均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.0125）。小腿肌肉T2值隨著年齡的增長而增加。在健康志愿者中，比較各肌群T2值與BMI的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)腓腸肌T2值與BMI呈顯著正相關(guān)（r＝0.497，P＝0.010），其余肌群無顯著相關(guān)性（P＞0.05）。比較LEAOD患者和年長志愿者各肌群的T2值，發(fā)現(xiàn)患者的比目魚肌和腓腸肌顯著高于對照組（均P=0.006）。

比較健康志愿者各肌群的T2*值，發(fā)現(xiàn)雖然腓腸肌的T2*值要稍高于其他肌群，但所有肌群均無統(tǒng)計

學(xué)意義（P＞0.05）。在健康志愿者中，T2*值與性別和BMI均無相關(guān)性（P＞0.05），除此之外，年輕和年長志愿者各肌群進(jìn)行兩兩比較，T2*值同樣無統(tǒng)計學(xué)意義（均P＞0.05）。但是，比較LEAOD患者和年長志愿者各肌群的T2*值，我們發(fā)現(xiàn)患者各肌群的T2*值顯著低于對照組（均P＜0.0125）。

表1 志愿者和患者的基本情況

表2 T2和T2* mapping序列參數(shù)

表3 健康志愿者下肢各肌肉T2及T2*值比較

表4 健康志愿者和患者T2及T2*值比較

圖1 T2 mapping功能圖像。A.年輕志愿者；B.年長志愿者；C.LEAOD患者。從圖中可以看到LEAOD患者在每個肌肉組中顯示出最高的T2值。

圖2 T2*mapping功能圖像。A.年輕志愿者；B.年長志愿者；C.LEAOD患者。從圖中可以看到LEAOD患者在每個肌肉組中顯示出最低的T2 *值。

討 論

磁共振T2 mapping成像采用多個回波，通過測量T2衰減曲線定量分析小腿肌肉組織成分的變化。以往有學(xué)者采用運動刺激模式研究肌肉組織T2值的變化[6-7]，研究發(fā)現(xiàn)運動后肌肉組織的信號強(qiáng)度增強(qiáng)。這一現(xiàn)象主要是因為運動后肌肉組織細(xì)胞外、細(xì)胞間的自由水進(jìn)入肌纖維引起肌肉組織T2值增加。本實驗采用靜息狀態(tài)模式，比較年齡因素及疾病狀況對小腿T2值的影響。通過對健康志愿者的對比研究，我們發(fā)現(xiàn)小腿肌肉組織T2值隨著年齡的增長而增加，這可能與年齡的增長導(dǎo)致肌肉功能和新陳代謝的衰退，肌萎縮、肌纖維化及肌肉易疲勞有關(guān)[8]。肌肉中的脂質(zhì)成分會對組織T2值產(chǎn)生影響，脛骨前肌較其他肌肉脂質(zhì)成分含量低，這也就解釋了脛骨前肌T2值比其他肌肉偏低。本次實驗我們發(fā)現(xiàn)健康志愿者中腓腸肌的T2值與BMI呈正相關(guān)，這在以往的研究中未曾報道的。這可能是由于BMI升高帶來脂質(zhì)成分在下肢肌肉的沉積，從而引起T2信號升高。已有研究報道，腓腸肌較其他小腿肌群更易受脂質(zhì)沉積的影響[8]。下肢動脈硬化閉塞癥會導(dǎo)致患者產(chǎn)生靜息痛、下肢腫脹引起行走不便，此次研究發(fā)現(xiàn)患者組的比目魚肌和腓腸肌的T2值顯著高于對照年長組，這可能是由于疾病所引起液體和脂質(zhì)水平在下肢肌肉組織中的積聚。

本實驗采用另一個能反映肌肉組織功能狀態(tài)的是T2*mapping成像技術(shù)。T2*值反映了肌肉組織中氧合血紅蛋白的含量。以往有不少學(xué)者致力于這方面的研究，Lebon等的研究發(fā)現(xiàn)T2*值在骨骼肌缺血狀態(tài)下的信號改變與氧血紅蛋白飽和度下降有關(guān)[9]。本次實驗研究我們同樣發(fā)現(xiàn)了LEAOD患者的小腿肌肉T2*值顯著低于年長對照組。這可能主要因為是下肢血管閉塞導(dǎo)致血流不暢引起血含氧血紅蛋白減低，同時引起了周圍肌肉組織缺血、缺氧。而年輕和年長健康志愿者的小腿肌肉T2*值經(jīng)統(tǒng)計分析無統(tǒng)計學(xué)意義，證明了T2*值與疾病狀況有關(guān)而與年齡因素不相關(guān)。本次實驗采用靜息狀態(tài)法簡捷易行，有助于為臨床在LEAOD患者下肢肌肉微觀特性評價方面提供有價值信息。

本次實驗研究主要存在以下幾方面的不足：首先磁共振功能成像技術(shù)在臨床下肢動脈閉塞癥的檢查中應(yīng)用并不廣泛，大部分還處于基礎(chǔ)實驗研究階段。本次實驗采用T2 mapping及T2*mapping成像技術(shù)，只是初步探討其在LEAOD中應(yīng)用的可行性。其次樣本數(shù)量較少，本次實驗收集了42位被試者，在將來的實驗中盡量加大樣本量和納入不同年齡層次的人群進(jìn)行研究。最后本次實驗所得的實驗結(jié)果沒有與臨床LEAOD其他影像學(xué)檢查及Rutherford分級結(jié)果相結(jié)合，在未來的研究中我們希望能夠與其他檢查結(jié)果相結(jié)合，為臨床在LEAOD的診療中提供有價值和互為補(bǔ)充的信息。

通過本次實驗研究，我們發(fā)現(xiàn)采用T2 mapping及T2*mapping成像技術(shù)對LEAOD的檢查應(yīng)用是可行的、安全無創(chuàng)的，可以為臨床對LEAOD的診療提供有價值的小腿肌肉功能信息。未來功能影像信息結(jié)合其他臨床檢查，有望為LEAOD的個性化診治開辟一條新的途徑。