DCE-MRI 診斷急性單純性闌尾炎的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究

張迪鳴 劉 文 強(qiáng)金偉

急性闌尾炎是最常見的外科急腹癥之一，人群患病率高達(dá)6%～12%[1-2]，通過典型的臨床體征以及術(shù)前影像檢查，中晚期典型病例的診斷并不困難。多項(xiàng)研究[3-5]表明在急性闌尾炎的術(shù)前診斷中，CT 及MRI 檢查均具有較高診斷價(jià)值。

急性單純性闌尾炎早期診斷后可以采取及時(shí)的治療，減少并發(fā)癥。但是急性單純性闌尾炎臨床表現(xiàn)常不典型，與正常闌尾影像學(xué)表現(xiàn)有重疊，早期診斷困難。劉錦紅[6]的研究表明，急性單純性闌尾炎病例的病理顯示闌尾壁黏膜下層、肌層中性粒細(xì)胞浸潤，闌尾全層輕度充血、水腫，漿膜層外側(cè)無明顯滲出物。該病理變化在常規(guī)CT 及MRI 不能明確顯示，導(dǎo)致部分病例無法及時(shí)、準(zhǔn)確地診斷。而動(dòng)態(tài)對比增強(qiáng)磁共振成像（dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging，DCE-MRI）作為功能磁共振成像檢查技術(shù)之一， 可提供病變的血流動(dòng)力學(xué)定量信息。但是，目前無研究報(bào)道DCE-MRI 檢查在急性單純性闌尾炎診斷中的應(yīng)用價(jià)值。本實(shí)驗(yàn)通過構(gòu)建急性單純性闌尾炎兔模型，與兔正常闌尾的DCE-MRI檢查結(jié)果進(jìn)行對比研究，分析DCE-MRI 診斷急性單純性闌尾炎的可行性。

方 法

1.動(dòng)物選擇、造模方法及實(shí)驗(yàn)分組

本研究為前瞻性研究。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物：新西蘭大白兔，36 只；體重：2kg；兔齡：6 個(gè)月；購買于上海杰思捷實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限公司。采取數(shù)字表法隨機(jī)化分組，分為實(shí)驗(yàn)組和對照組，每組各18 只，每組雌雄各半。手術(shù)操作前耳緣靜脈注射戊巴比妥鈉30mg/kg 全身麻醉，實(shí)驗(yàn)組（急性單純性闌尾炎組）在麻醉下手術(shù)開腹，用4 號手術(shù)線進(jìn)行闌尾根部結(jié)扎，不損傷闌尾動(dòng)靜脈，結(jié)扎闌尾根部，本研究造模方法參考了黃晶的動(dòng)物造模方法[7]。手術(shù)操作8 小時(shí)后形成急性單純性闌尾炎。對照組（正常闌尾組）施行同樣的手術(shù)操作但不結(jié)扎闌尾，目的是避免開腹手術(shù)操作導(dǎo)致的偏倚。手術(shù)后8 小時(shí)兩組均用3.0T 磁共振進(jìn)行常規(guī)MRI、DCE-MRI 掃描。MRI 檢查掃描結(jié)束后立即切除闌尾用福爾馬林固定后送病理，用于結(jié)果分析時(shí)將病理結(jié)果作為金標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對照。經(jīng)手術(shù)和病理證實(shí)，正常組18 例均為正常闌尾作為對照組，實(shí)驗(yàn)組急性單純性闌尾炎16 例，2 例進(jìn)展期急性闌尾炎被排除本研究；在DCE-MRI 研究中，2 例進(jìn)展期闌尾炎被排除本研究，2 例正常組及1 例實(shí)驗(yàn)組病例因套管針脫落未能進(jìn)行DCE-MRI 檢查被排除出本DCE-MRI相關(guān)研究。用于DCE-MRI 研究的正常闌尾組16 例，急性單純性闌尾炎組15 例。

2.磁共振掃描方法

采用Siemens 3.0T MRI 掃描儀（MAGNETOM Verio，Siemens，Erlangen，Germany）， 使 用 兔專用體部相控陣線圈。所有兔均行常規(guī)MRI 平掃及DCE-MRI 掃描。掃描范圍為膈頂至盆腔。掃描序列采用橫斷面T1WI（TR：572ms；TE：3ms；層厚：2mm；層間距：0.9mm；激勵(lì)次數(shù)：2）， 橫斷面T2WI（TR：2710ms；TE：78ms；層厚：2mm；層間距：0.9mm；激勵(lì)次數(shù)：1）和冠狀面T2WI（TR：2400ms；TE：95ms；層厚：4mm；層間距：0.4mm；激勵(lì)次數(shù)為1）。定量DCE-MRI 行軸位掃描，重復(fù)時(shí)間（TR）6.18ms，回波時(shí)間（TE）1.98ms，兩個(gè)翻轉(zhuǎn)角分別選用5°和15°，層厚：3mm， 層間距0.9mm，激勵(lì)次數(shù)：1。每次掃描時(shí)間5 秒，重復(fù)連續(xù)掃描31 次，總時(shí)間約155 秒。MRI 增強(qiáng)掃描對比劑為Gd-DTPA（釓噴替酸葡甲胺，北陸藥業(yè)，北京），劑量0.5ml/kg 體重，采用自動(dòng)壓力注射器于平掃掃描結(jié)束后開始注藥，流率1ml/s，注射完對比劑后注射10ml 生理鹽水沖洗導(dǎo)管。

3.MRI 圖像分析及后處理

在常規(guī)MRI T2WI 圖像上用冠狀位及橫斷位相結(jié)合的方法確認(rèn)闌尾。將DCE-MRI 圖像應(yīng)用MRI設(shè)備自帶后處理軟件Tissue 4D 進(jìn)行分析， 定量分析模型為Tofts 模型。測量者參考常規(guī)磁共振T1WI、T2WI 圖像在DCE-MRI 圖像上確認(rèn)闌尾，在強(qiáng)化程度最明顯的部位選取ROI，將ROI（面積1 ～5mm2）置于病變最大層面。通過DCE-MRI 后處理軟件分析得到相應(yīng)偽彩圖、定量參數(shù)及時(shí)間信號曲線，本研究主要評估Ktrans、Kep以及Ve 這三個(gè)定量參數(shù)。一位工作4 年和一位工作14 年的影像診斷醫(yī)師獨(dú)立進(jìn)行DCE-MRI 圖像的后處理及參數(shù)測量，兩測量者所測數(shù)據(jù)的平均值作為最終數(shù)據(jù)。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

部分?jǐn)?shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析使用專業(yè)統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 22.0。急性單純性闌尾炎組與正常闌尾組Kep值和Ve 值的比較采用獨(dú)立樣本t 檢驗(yàn)。Ktrans值比較采用秩和檢驗(yàn)。P＜0.05 表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。測量者間信度和復(fù)測信度檢驗(yàn)采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（intraclass correlation coefficient，ICC）。DCEMRI 功能參數(shù)在急性單純性闌尾炎診斷中診斷效能的比較采用受試者工作特征曲線（receiver operating characteristic， ROC）分析，并得出各功能參數(shù)ROC 曲線下面積以及作為診斷指標(biāo)時(shí)最佳閾值及相應(yīng)的靈敏度、特異度、準(zhǔn)確度，該統(tǒng)計(jì)分析采用Medcalc 軟件。Ktrans值和Ve 值診斷急性單純性闌尾炎的準(zhǔn)確度比較采用卡方檢驗(yàn)。

結(jié) 果

本研究經(jīng)手術(shù)和病理證實(shí)、并獲得完整DCEMRI 掃描數(shù)據(jù)的正常闌尾組16 例，急性單純性闌尾炎組15 例。

急性單純性闌尾組Ktrans值中位數(shù)為0.152/min（0.150 ～0.156/min），正常組中位數(shù)為0.098/min（0.089 ～0.128/min），急性單純性闌尾炎時(shí)闌尾壁Ktrans值較正常闌尾壁升高，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Z=-2.79，P=0.001）；急性單純性闌尾炎組Kep值為(0.34±0.18)/min，正常闌尾組為(0.33±0.13)/min，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=-0.10，P=0.93）；Ve值急性單純性闌尾炎組為(0.57±0.21)/min，正常闌尾組為(0.41±0.17)/min，急性單純性闌尾炎時(shí)闌尾壁Ve 值較正常闌尾升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=-2.29，P=0.03），急性單純性闌尾炎和正常對照組DCE-MRI 參數(shù)見表1。

表1 急性單純性闌尾炎組與正常闌尾組DCE-MRI 參數(shù)比較

表2 急性單純性闌尾炎組與正常闌尾組DCE-MRI 參數(shù)診斷效能比較

圖1 A.Ktrans 值的ROC 曲線下面積為0.794。當(dāng)Ktrans 值＞0.127 作為診斷指標(biāo)時(shí)，診斷急性單純性闌尾炎的靈敏度93.3%（14/15），特異度81.3%（13/16），準(zhǔn)確度為87.1%（27/31）。B.Ve 值的ROC 曲線下面積為0.733。當(dāng)Ve值截?cái)嘀禐?.537 時(shí)，診斷急性單純性闌尾炎的靈敏度60.0%（9/15），特異度87.5%（14/16），準(zhǔn)確度74.2%（23/31）。C.Ktrans 值診斷急性單純性闌尾炎的準(zhǔn)確度高于Ve 值，但無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

各參數(shù)ROC 曲線下面積結(jié)果如下：Ktrans值的ROC 曲線下面積（0.794）大于Ve 值的ROC 曲線下面積（0.733），但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.060）。當(dāng)Ktrans值＞ 0.127 作為診斷指標(biāo)時(shí)，診斷急性單純性闌尾炎的靈敏度為93.3%（14/15），特異度為81.3%（13/16），準(zhǔn)確度 為87.1%（27/31）；當(dāng)Ve 值截?cái)嘀禐?.537 時(shí)，診斷急性單純性闌尾炎的靈敏度為60.0%（9/15），特異度為87.5%（14/16），準(zhǔn)確度為74.2%（23/31）。具體數(shù)據(jù)見表2 及圖1A ～C。

Ktrans值診斷急性單純性闌尾炎的準(zhǔn)確度高于Ve值，但無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（χ2=1.653，P=0.20）。具體病例的測量方法和數(shù)據(jù)見圖2、3。急性單純性闌尾炎病理見圖4。聯(lián)合Ktrans值和Ve 值正確鑒別診斷急性單純性闌尾炎和正常闌尾的例數(shù)為30 例，準(zhǔn)確度為96.8%（30/31）。

兩位觀測者間DCE-MRI 定量參數(shù)Ktrans值的組內(nèi)相關(guān)系數(shù)ICC為0.998（95%CI：0.995～0.999）；Kep值的組內(nèi)相關(guān)系數(shù)ICC 為0.946（95%CI：0.891 ～0.974）；Ve 值的組內(nèi)相關(guān)系數(shù)ICC 為0.977（95%CI：0.954 ～0.989）。

圖2 正常闌尾圖像。A.為冠狀位T1WI 壓脂增強(qiáng)圖像，可顯示闌尾腔及其盲端；B.為定量DCE-MRI 所選取感興趣區(qū)，闌尾壁（ROI1）和髂腰?。≧OI2）；C.為定量DCE-MRI 的相應(yīng)參數(shù)圖。

圖3 急性單純性闌尾炎圖像。A.為冠狀位T1WI 壓脂增強(qiáng)圖像，可顯示闌尾腔及闌尾盲端；B.為定量DCE-MRI 所選取感興趣區(qū)，闌尾壁（ROI 1）和髂腰?。≧OI 2）；C.為定量DCE-MRI 的相應(yīng)參數(shù)圖。

圖4 急性單純性闌尾炎患者的病理圖，顯示闌尾壁中性粒細(xì)胞浸潤，漿膜層外側(cè)無明顯滲出物，符合急性單純性闌尾炎診斷的病理標(biāo)準(zhǔn)（HE×100）。

討 論

兩名測量者對急性單純性闌尾炎組和正常組DCE-MRI 三個(gè)定量參數(shù)測量的組內(nèi)相關(guān)系數(shù)在0.946 ～0.998 之間，＞0.75，說明本研究中數(shù)據(jù)測量的信度及復(fù)信度較高，測量結(jié)果可信。

本次研究結(jié)果顯示：急性單純性闌尾炎組的Ktrans值和Ve 值較正常組高，該結(jié)果與炎癥的病理變化有關(guān)，血管豐富，毛細(xì)血管充血擴(kuò)張、部分毛細(xì)血管壁不完整且通透性增高，Ktrans值和Ve 值亦增高[8-9]。我們的結(jié)果與多項(xiàng)關(guān)于功能磁共振成像在克羅恩病中應(yīng)用研究[10-11]的結(jié)果相仿，其研究表明克羅恩病患者的Ktrans值明顯高于正常對照組，且克羅恩病患者的Kep值和Ve 值也高于正常對照組，三個(gè)定量參數(shù)中Ktrans值診斷準(zhǔn)確度最高。但本研究結(jié)果顯示Kep值在急性單純性闌尾炎與正常對照闌尾間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，推測其原因，可能為急性單純性闌尾炎血管通透性改變還不明顯，與正常闌尾差異較小，以及樣本量稍小有關(guān)，需進(jìn)一步做大樣本研究。本研究結(jié)果表明使用DCE-MRI 的方法能得到反映病變闌尾壁血液供應(yīng)、血管的通透性增高等微循環(huán)信息的定量參數(shù)指標(biāo)。綜上所述，定量DCE-MRI 參數(shù)Ktrans值和Ve 值在急性單純性闌尾炎的診斷中具有一定的價(jià)值，分析其原因，Ktrans值代表對比劑從血管內(nèi)擴(kuò)散到血管外的速度，主要反映血管數(shù)量、血流速度和通透性；可以更客觀地判斷病變血供，Ktrans值、Ve值可以反映病變組織內(nèi)微血管密度[12]。

本研究還將DCE-MRI 檢查各功能參數(shù)的診斷效能進(jìn)行了比較，ROC 曲線分析顯示：Ktrans值的ROC 曲線下面積大于Ve 值的ROC 曲線下面積，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Ktrans的準(zhǔn)確度87.1%（27/31）高于Ve 值的準(zhǔn)確度74.2%（23/31），差異亦無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。該研究結(jié)果表明DCE-MRI 的Ktrans值對急性單純性闌尾炎的診斷價(jià)值高于Ve 值，雖然差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但Ktrans值是DCE-MRI 量化診斷急性單純性闌尾炎價(jià)值最高的參數(shù)。

聯(lián)合Ktrans值和Ve 值可以將鑒別診斷急性單純性闌尾炎和正常闌尾的準(zhǔn)確度從87.1%進(jìn)一步提高到96.8%，因此Ve 值也是Ktrans值診斷急性單純性闌尾炎很好的輔助診斷指標(biāo)。

本研究存在一些局限性：本研究樣本量略小。本研究中Ktrans值對急性單純性闌尾炎的診斷準(zhǔn)確度高于Ve 值，但統(tǒng)計(jì)學(xué)上無明顯差異，盡管這并不影響將Ktrans值作為DCE-MRI 量化診斷急性單純性闌尾炎的首選參數(shù)，仍需要更大樣本的研究來驗(yàn)證這種差異。另外，本研究實(shí)驗(yàn)對象為動(dòng)物，相應(yīng)功能參數(shù)的診斷閾值與人有所不同。但是本研究旨在探究DCEMRI 在急性單純性闌尾炎診斷中的價(jià)值，其結(jié)果對于懷疑早期急性闌尾炎不能確診的病例選擇哪種影像檢查更合適仍有一定的指導(dǎo)意義。

總之，DCE-MRI 定量參數(shù)能一定程度上反映急性單純性闌尾炎時(shí)血流動(dòng)力學(xué)的變化特點(diǎn)，從而通過定量參數(shù)早期準(zhǔn)確診斷急性單純性闌尾炎。對于一些早期急性闌尾炎診斷困難的病例，DCE-MRI 檢查是一個(gè)很好的補(bǔ)充。