動態(tài)對比增強MRI空間分布動力學(xué)模型評估類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎手腕部病變活動性

任麗香，王亞軍，萬 健，吳昆華，張宏江，李 清，杜 吉

(1.云南省第一人民醫(yī)院MRI科，2.兒科，云南 昆明 650032)

類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis, RA)是一種累及關(guān)節(jié)為主的慢性自身免疫性疾病，致殘率較高，臨床表現(xiàn)為受累關(guān)節(jié)疼痛、腫脹、變形，嚴(yán)重者喪失功能。隨著影像技術(shù)的發(fā)展，目前對RA的影像學(xué)研究已由解剖學(xué)描述深入到定量分析功能。動態(tài)對比增強MRI(dynamic contrast-enhanced MRI, DCE-MRI)是MR灌注成像方法之一，現(xiàn)已用于評價RA病變的活動性[1-4]，主要以Tofts區(qū)室模型[5]為藥代動力學(xué)模型，鮮見采用空間分布動力學(xué)模型中的分布參數(shù)(distributed-parameter, DP)模型的研究報道。本研究觀察DCE-MRI DP模型血流動力學(xué)參數(shù)評估RA手腕部病變活動性的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2018年3月—2019年12月于云南省第一人民醫(yī)院就診的60例手腕部RA患者，男19例，女41例，年齡13～70歲，平均(42.0±20.6)歲；均符合國際風(fēng)濕病聯(lián)盟(International League of Association for Rheumatology, ILAR)RA診斷標(biāo)準(zhǔn)，病程2～96個月。MR檢查前3天內(nèi)檢測紅細(xì)胞沉降率(erythrocyte sedimentation rate, ESR)和C反應(yīng)蛋白(C reactive protein, CRP)，評估壓痛及腫脹關(guān)節(jié)數(shù)，獲得28個關(guān)節(jié)疾病活動度評分(disease activity score 28, DAS28)， 并據(jù)此分組：30例DAS28≥3.2分為RA活動期，納入活動組，30例DAS28<3.2分為RA緩解期，歸入緩解組。本研究經(jīng)院倫理委員會批準(zhǔn)，檢查前患者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用 Siemens Aera 1.5 T MR儀行手腕關(guān)節(jié)MR檢查，采集常規(guī)T1WI、脂肪抑制T2WI，之后行三維容積插入式屏氣檢查(three dimension volumetric interpolated breath-hold examination, 3D-VIBE)，TR 3.28 ms，TE 1.36 ms，層厚5 mm，層間距0，F(xiàn)OV 200 mm×200 mm，F(xiàn)A 5°、10°、15°；DCE-MRI，采用3D-VIBE序列，F(xiàn)A 15°，于第3個掃描時相以流率2 ml/s經(jīng)肘靜脈注射對比劑釓噴酸葡胺注射液0.2 mmol/kg體質(zhì)量，共掃描180個時相，掃描時間360 s。

由2名分別具有5年及8年骨骼肌肉影像學(xué)診斷經(jīng)驗的主治醫(yī)師獨立閱片，觀察DCE-MRI滑膜增厚表現(xiàn)，以橈動脈作為輸入動脈，勾畫ROI，確保ROI不超出血管壁并避開周圍骨質(zhì)、脂肪等組織結(jié)構(gòu)；選取2個手腕關(guān)節(jié)滑膜明顯增厚層面，于每個層面選取2處滑膜明顯強化部位手動勾畫ROI，采用MRI醫(yī)療功能影像DCE后處理軟件(昆明費莎智能醫(yī)學(xué)影像有限公司)進(jìn)行血流動力學(xué)DP模型擬合計算，獲得滑膜微血管灌注各定量參數(shù)，包括血流灌注參數(shù)(blood perfusion, F)、血管表面通透性(permeability surface area product, PS)、血管外細(xì)胞外間隙容積分?jǐn)?shù)(extravascular extracellular space volume fraction, Ve)及血管(血漿)間隙容積分?jǐn)?shù)(fractional plasma volume, Vp)，并獲得相應(yīng)的偽彩圖(圖1)。以2名醫(yī)師測量均值作為最后結(jié)果。

圖1 患者女，27歲，RA A～C.冠狀位脂肪抑制T2WI(A)、冠狀位T1WI(B)、冠狀位增強3D-VIBE(C)示腕骨骨髓水腫、骨侵蝕，腕關(guān)節(jié)、掌指關(guān)節(jié)滑膜炎，腱鞘炎； D.腕部軸位增強3D-VIBE示滑膜增厚(箭)； E.F偽彩圖，F(xiàn)=168 ml/(min·100 ml)； F.PS偽彩圖，PS=81 ml/(min·100 ml)； G.Vp偽彩圖，Vp=14.30%； H.Ve偽彩圖，Ve=38.90%

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 17.0統(tǒng)計分析軟件。以Kolmogorov-Smirnov檢驗對數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)分布檢驗，符合者以±s表示，否則以中位數(shù)(上下四分位數(shù))表示。以獨立樣本t檢驗或Mann-WhitneyU檢驗比較組間各參數(shù)差異。針對差異有統(tǒng)計學(xué)意義的參數(shù)繪制受試者工作特征(receiver operating characteristic， ROC)曲線，分析其評估RA手腕關(guān)節(jié)病變活動性的價值。以組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(inter-class correlation coefficient, ICC)評估2名醫(yī)師測量各參數(shù)的一致性：ICC<0.20為一致性差，0.20≤ICC<0.40為一致性較差，0.40≤ICC<0.60為一致性中等，0.60≤ICC<0.80為一致性良好，ICC≥0.80為一致性優(yōu)。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 組間各參數(shù)比較 2名醫(yī)師測量活動組(ICC為0.94～0.99)及緩解組(ICC為0.87～0.95)F、PS、Ve、Vp的一致性均為優(yōu)，同一醫(yī)師測量活動組(ICC為0.92～0.99)及緩解組(ICC為0.82～0.96)2個手腕關(guān)節(jié)滑膜明顯增厚層面F、PS、Ve、Vp的一致性均優(yōu)?；顒咏MF、PS、Vp、CRP及ESR均高于緩解組(P均<0.01)，組間Ve差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，見表1。

表1 組間RA手腕關(guān)節(jié)DP模型各定量參數(shù)及實驗室指標(biāo)比較

2.2 診斷效能 ROC曲線分析結(jié)果顯示，DP模型定量參數(shù)及實驗室指標(biāo)評估RA手腕關(guān)節(jié)活動性的曲線下面積(area under the curve, AUC)為0.64～0.99，其中F值的AUC最大，為0.99，閾值為70.6 ml/(min·100 ml)時，其診斷敏感度及特異度分別為91.70%及93.33%。見圖2及表2。

圖2 DP模型定量參數(shù)及實驗室指標(biāo)診斷RA手腕關(guān)節(jié)病變活動性的ROC曲線 A.DP模型定量參數(shù)； B.實驗室指標(biāo)

表2 DP模型定量參數(shù)及實驗室指標(biāo)診斷RA手腕關(guān)節(jié)病變活動性的ROC曲線結(jié)果

3 討論

滑膜炎貫穿RA疾病進(jìn)展整個過程，是RA的病理基礎(chǔ)?；ぱ卓沙掷m(xù)并反復(fù)出現(xiàn)，臨床所謂RA活動期及緩解期本質(zhì)上是滑膜炎處于急性期及穩(wěn)定期的表現(xiàn)。目前臨床多采用DAS28、實驗室指標(biāo)ESR或CRP評價RA炎癥活動性。實驗室指標(biāo)影響因素較多，結(jié)果不穩(wěn)定；DAS28評分系統(tǒng)雖然評價RA疾病活動性準(zhǔn)確性較高，但不能反映病變內(nèi)部的微循環(huán)信息，具有一定局限性。MRI是公認(rèn)的診斷RA的最佳影像學(xué)方法，目前已建立基于常規(guī)MRI的國際類風(fēng)濕MRI評分系統(tǒng)用于反映RA滑膜炎癥活動性及病理進(jìn)展[6-7]，但該系統(tǒng)評分過程煩瑣，導(dǎo)致臨床應(yīng)用受到限制。

隨著MR功能成像的快速發(fā)展，DCE-MRI在定量分析RA病理變化方面顯示出很大優(yōu)勢。HODGSON等[8]應(yīng)用DCE-MRI證實滑膜強化率可用于量化RA滑膜炎活動性程度。王宇等[9]發(fā)現(xiàn)采用DCE-MRI滑膜強化率及滑膜厚度等量化指標(biāo)可于實驗室檢查血清學(xué)指標(biāo)為陰性的早期階段鑒別RA和骨性關(guān)節(jié)炎。孫雁等[10]提出DCE-MRI的時間-信號曲線、早期強化率及相對強化率可用于評價腕關(guān)節(jié)RA活動性。AXELSEN等[11]報道，DCE-MRI半定量參數(shù)可用于評價RA膝關(guān)節(jié)滑膜炎病理活動度。曾偉科等[5]則發(fā)現(xiàn)DCE-MRI定量分析容積轉(zhuǎn)移常數(shù)(Ktrans)與RA滑膜炎癥活動度存在相關(guān)性。

既往RA相關(guān)DCE-MRI研究多采用半定量參數(shù)或Tofts模型。本研究采用DP模型進(jìn)行定量分析。微循環(huán)定量參數(shù)藥代動力學(xué)線性區(qū)室模型分為常規(guī)區(qū)室和分布參數(shù)模型。在Tofts常規(guī)區(qū)室模型中，Ktrans值主要取決于血管灌注、微血管滲透性及其面積，血管灌注較低時Ktrans主要受滲透性影響，血管灌注較高時，灌注為Ktrans值的決定性因素。DP模型將血流灌注參數(shù)F值融入藥代動力學(xué)分析，對比劑濃度在毛細(xì)血管-組織轉(zhuǎn)移中隨時間及空間變化而變化。與區(qū)室模型相比，DP模型能更真實地反映組織微循環(huán)特征，全面準(zhǔn)確地分析各動力學(xué)參數(shù)，現(xiàn)已用于頭頸部腫瘤及肝轉(zhuǎn)移瘤相關(guān)研究[12-13]。DP模型對圖像質(zhì)量及時間分辨率要求高，MRI技術(shù)的快速發(fā)展使其臨床應(yīng)用價值得到提升。

本研究活動組F、PS、Vp均高于緩解組。PS反映血管表面滲透性，代表滑膜微血管通透性程度；Vp即對比劑在血漿容積中所占的百分比，反映微血管密度；F值是血流灌注參數(shù)，RA活動性越強，F(xiàn)、PS、Vp值越大，說明滑膜炎癥活動性越高。分析其可能機制，RA滑膜炎癥程度越高，病變區(qū)新生血管越多，形成炎性血管翳，使微血管密度增加、血管通透性及灌注明顯增高，導(dǎo)致F、PS、Vp值升高。本研究ROC曲線分析顯示，DP模型定量參數(shù)及實驗室指標(biāo)評估RA手腕關(guān)節(jié)病變活動性的效能均較佳，F(xiàn)值的AUC為0.99，診斷敏感度及特異度均較高；而組間Ve值差異無統(tǒng)計學(xué)意義，可能由于病變周圍水腫，導(dǎo)致組織內(nèi)血管外細(xì)胞外容積對比劑的比例變化較慢。

綜上所述，DCE-MRI的DP模型參數(shù)對評估RA手腕關(guān)節(jié)病變活動性具有一定價值，其中F值的診斷效能最高。