基于腮腺?gòu)骄€磁共振測(cè)量評(píng)估糖尿病患者腮腺形態(tài)變化的研究

吳爽，汪學(xué)梅，牛明佳，方元，鄭濤，李京龍

作者單位：1.秦皇島市第一醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像中心，秦皇島 066000；2.秦皇島市第一醫(yī)院體檢中心，秦皇島 066000；3.秦皇島市第一醫(yī)院內(nèi)分泌科，秦皇島 066000；4.重慶市渝北區(qū)人民醫(yī)院放射科，重慶 401120

腮腺是人體最大的唾液腺，對(duì)維持機(jī)體正常的生理功能起著重要作用[1]。多種疾病和藥物可以累及腮腺，引起腮腺結(jié)構(gòu)和形態(tài)的改變[2-3]。腮腺的形態(tài)學(xué)變化是腮腺疾病診斷和療效評(píng)價(jià)的重要手段，以常見的糖尿病為例，許多研究結(jié)果顯示出非腫瘤性彌漫腮腺肥大是糖尿病的重要特征，并有助于糖尿病的診斷和分期[4-5]，而現(xiàn)階段評(píng)價(jià)腮腺形態(tài)學(xué)變化主要基于醫(yī)師的臨床經(jīng)驗(yàn)及體積測(cè)量。根據(jù)臨床經(jīng)驗(yàn)估測(cè)腮腺大小首先是主觀性較強(qiáng)，其次是多適合單側(cè)肥大及對(duì)側(cè)比較，而不適于雙側(cè)腮腺肥大的判斷。因此腮腺的體積測(cè)量由于其精確性高，已被廣泛地應(yīng)用于臨床，成為研究的熱點(diǎn)[6-7]。但由于傳統(tǒng)體積測(cè)量方法煩瑣，耗費(fèi)時(shí)間，應(yīng)用受到一定限制。所以目前缺乏一種簡(jiǎn)單而實(shí)用的測(cè)量方法，在某些情況下能快速準(zhǔn)確地判斷腮腺形態(tài)大小變化。通過長(zhǎng)期的臨床觀察，我們發(fā)現(xiàn)腮腺體積可能與腮腺的前后徑、左右徑、上下徑、淺葉前后徑等徑線存在一定的相關(guān)性，而徑線測(cè)量與腮腺體積測(cè)量相比，易操作且節(jié)省時(shí)間，因此某些情況下更適用于臨床。有研究[8-9]嘗試使用超聲對(duì)腮腺?gòu)骄€進(jìn)行測(cè)量并給出了正常參考值，但超聲對(duì)于深葉的顯示不佳，且切面可重復(fù)性差，因此未能得到廣泛的認(rèn)可。而磁共振成像檢查[10-11]，尤其是同、反相位成像對(duì)腮腺組織具有良好的成像效果，能夠清晰顯示腮腺各部的結(jié)構(gòu)及與周圍組織的界限，因此可以用于腮腺的顯示和測(cè)量。本研究利用磁共振手段，通過建立多元線性回歸模型，嘗試尋找和腮腺體積關(guān)系最密切的徑線，為臨床提供一種簡(jiǎn)單易行的測(cè)量腮腺體積的方法，從而通過腮腺形態(tài)學(xué)變化的評(píng)價(jià)進(jìn)行疾病診斷和療效評(píng)估。

1 材料與方法

1.1 一般資料

秦皇島市第一醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)了本研究方案的實(shí)施(批準(zhǔn)文號(hào)：2019H001)，受試者全部簽署知情同意書。本研究是一項(xiàng)前瞻性研究，選取2012 年3 月至2018 年9 月期間在本院就診的2 型糖尿病住院及門診患者59 例作為糖尿病組，糖尿病組入組標(biāo)準(zhǔn)為：(1) 40～60 歲的男性；(2)臨床診斷符合2 型糖尿病診斷標(biāo)準(zhǔn)，未出現(xiàn)糖尿病足、糖尿病視網(wǎng)膜病變等并發(fā)癥[12]。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)臨床檢查患有明顯的口腔黏膜的實(shí)質(zhì)性損害或病變；(2)患有腮腺疾病，如腫瘤及炎癥等；(3)大量吸煙和酗酒[大量吸煙定義為吸煙指數(shù)≥400 (吸煙指數(shù)=支/d×吸煙年數(shù))，酗酒定義為飲酒指數(shù)≥200 (飲酒指數(shù)=g/d×飲酒年數(shù))][13]；(4)最近使用過影響腮腺檢查和分泌功能的藥品；(5)接受過頭頸部放療；(6)貧血患者；(7)使用較大的固定性金屬牙種植體，造成圖像質(zhì)量不佳甚至嚴(yán)重影響腮腺辨別及測(cè)量；(8)其他磁共振檢查禁忌者。同時(shí)選取一組與糖尿病患者組年齡相近的健康志愿者90 例作為正常對(duì)照組，來源包括常規(guī)體檢人員或醫(yī)護(hù)家屬。正常對(duì)照組入組標(biāo)準(zhǔn)：40～60 歲的男性。排除標(biāo)準(zhǔn)同患者組排除標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 MRI掃描技術(shù)及參數(shù)

采用德國(guó)Siemens 1.5 T AVANTO D13 磁共振診斷系統(tǒng)，用8 通道頭部線圈。在腮腺掃描成像過程中叮囑患者保持閉口放松狀態(tài)，盡量避免吞咽及咳嗽動(dòng)作。全部受試者均行橫軸面SE 序列T1WI (TR 2000 ms，TE 7.8 ms，層厚5 mm，F(xiàn)OV 230 mm×230 mm，矩陣 256×256)及T2WI (TR 4780 ms，TE 107 ms，層厚5 mm，F(xiàn)OV 230 mm×230 mm，矩陣256×256)；冠狀 面SE 序 列T1WI (TR 450 ms，TE 17 ms，層 厚5 mm，F(xiàn)OV 230 mm×230 mm，矩 陣 256×256)；橫 軸 面 3D T1-VIBE-IN-OPP-PHASE 序列掃描(TR 8.74 ms，TE 2.38 ms，層厚1 mm，F(xiàn)OV 200 mm×200 mm，矩陣 287×287，體素體積0.70 mm×0.70 mm×1.00 mm，無(wú)間隔)。

1.3 圖像處理

1.3.1 腮腺的徑線測(cè)量

在腮腺軸位最大橫截面上，依次測(cè)量腮腺左右徑(腮腺深葉至腮腺淺葉前后徑的垂直距離)、前后徑(腮腺的前后緣之間的最大距離)、淺葉前后徑(腮腺外緣的前后最大距離)，腮腺前緣至下頜支后緣水平腮腺外緣的距離；在冠位最大截面上測(cè)量腮腺上下徑(腮腺的上下緣之間的最大距離)。對(duì)每位受試者的兩側(cè)腮腺分別測(cè)量(每側(cè)腮腺作為獨(dú)立樣本)，由兩名醫(yī)師獨(dú)立測(cè)量，然后再次對(duì)其進(jìn)行隨機(jī)重復(fù)測(cè)量，取其平均值。結(jié)果顯示，測(cè)量一側(cè)腮腺平均用時(shí)0.5 min。

1.3.2 腮腺的體積測(cè)量

采用ITK-SNAP (https://itk.org/)軟件，參照SE 序列T1WI 圖像，在T1-vibe (同相位及反相位)圖上逐層勾畫腮腺的輪廓，勾畫時(shí)盡量避開大血管及腮腺導(dǎo)管，再由軟件自動(dòng)對(duì)各腮腺體積進(jìn)行計(jì)算，自動(dòng)得出體積。由兩名醫(yī)師雙盲閱片和測(cè)量，一周后對(duì)其進(jìn)行隨機(jī)重復(fù)測(cè)量，取其平均值。測(cè)量一側(cè)腮腺體積平均用時(shí)20 min。三維體積測(cè)量方法見圖1。

圖1 腮腺的三維體積半自動(dòng)測(cè)量示意圖。

1.3.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

所有數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0 統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，P＜0.05 認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。所有數(shù)據(jù)用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，可信區(qū)間均為95%。兩位放射科醫(yī)師測(cè)量結(jié)果組內(nèi)相關(guān)系數(shù)均大于0.8，說明兩者之間具有良好的相關(guān)性，可以用于下一步研究。本文所用的最終參數(shù)為每側(cè)腮腺重復(fù)測(cè)量后的平均值。計(jì)量資料(年齡、前后徑、淺葉前后徑、腮腺前緣至下頜支距離、左右徑、上下徑、實(shí)測(cè)體積)組間比較采用Student-t檢驗(yàn)。計(jì)算Pearson 相關(guān)系數(shù)以反映腮腺各個(gè)徑線與實(shí)測(cè)體積之間的相關(guān)性。徑線與實(shí)測(cè)體積的線性關(guān)系用多元線性回歸進(jìn)行分析。

2 結(jié)果

2.1 受檢者腮腺?gòu)骄€測(cè)量和體積測(cè)量結(jié)果

正常對(duì)照組和糖尿病組人群的人口學(xué)和腮腺的徑線和體積測(cè)量詳見表1，由表中得出，兩組間的人口年齡間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；糖尿病組(從59 例糖尿病患者中隨機(jī)抽取10 例糖尿病患者)腮腺的前后徑、左右徑、上下徑、淺葉前后徑及體積均比正常對(duì)照組增大，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而腮腺前緣至下頜支后緣水平腮腺外緣的距離在兩組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表1 兩組受試者人口學(xué)資料、腮腺各徑線長(zhǎng)度及體積

2.2 多元線性回歸分析變量的初步篩選

以P＜0.05作為判斷標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)正常對(duì)照組180例腮腺相關(guān)徑線與體積進(jìn)行相關(guān)分析。結(jié)果表明，腮腺體積與前后徑、淺葉前后徑、腮腺前緣至下頜支水平腮腺外緣的距離及上下徑存在強(qiáng)弱不等的相關(guān)性，其中上下徑、前后徑與體積存在顯著的相關(guān)性；淺葉前后徑及腮腺前緣至下頜支距離與體積存在相關(guān)性，但較弱；左右徑與體積無(wú)相關(guān)性，詳見表2。這些相關(guān)指標(biāo)具有一定的代表性，因此作為初步選入多元線性回歸方程的相關(guān)因素。

表2 腮腺?gòu)骄€與體積之間的相關(guān)分析

2.3 與腮腺體積相關(guān)徑線的多元線性回歸方程的建立

對(duì)于選入多元線性回歸方程的相關(guān)徑線，采用多元逐步回歸分析的統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)與腮腺體積存在相關(guān)性的指標(biāo)進(jìn)行進(jìn)一步篩選，得出影響體積的最主要徑線，并建立較理想的多元線性回歸方程。

在引入變量α=0.09，剔除變量α=0.10 的水平下，經(jīng)過逐步回歸篩選，結(jié)果顯示，腮腺最大軸切面前后徑及上下徑與腮腺體積之間正相關(guān)關(guān)系最密切，并得出如下多元回歸方程：V=9.506+4.144X+2.190Y(X=前后徑，Y=上下徑)，多元線性回歸方程自變量參數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3。

表3 多元回歸方程自變量參數(shù)估計(jì)

接著，使用方差分析法對(duì)擬合的多元線性回歸方程模型進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，由表4 可以得出，F(xiàn)=178.753，P＜0.001，即擬合的多元線性回歸方程有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表4 多元逐步回歸方程的方差分析數(shù)值表

最后，根據(jù)方差分析表中的結(jié)果，進(jìn)一步對(duì)擬合的多元回歸方程模型做出評(píng)價(jià)，由表5 可以看出，本例決定系數(shù)r2=0.669，復(fù)相關(guān)系數(shù)r=0.818，說明腮腺體積變化的66.9%能由徑線前后徑及上下徑的變化來解釋。

表5 多元回歸方程模型的評(píng)價(jià)

2.4 多元線性回歸方程的回代符合率

對(duì)90例健康志愿者的180例腮腺?gòu)骄€應(yīng)用上述公式進(jìn)行預(yù)測(cè)體積理論值計(jì)算，與實(shí)測(cè)體積比較制成折線圖(圖2)，通過對(duì)比檢驗(yàn)回歸方程的有效性。觀察折線圖，可以看出預(yù)測(cè)體積與實(shí)測(cè)體積總體相符，表現(xiàn)出回歸方程良好的預(yù)測(cè)能力。

2.5 糖尿病組腮腺計(jì)算體積與實(shí)測(cè)體積的比較

最后，從59例糖尿病患者中隨機(jī)抽取10例糖尿病患者腮腺?gòu)骄€應(yīng)用上述公式進(jìn)行理論值計(jì)算，與實(shí)測(cè)體積進(jìn)行比較，大體相符，詳見表6。

表6 糖尿病患者腮腺預(yù)測(cè)體積與實(shí)測(cè)體積比較

3 討論

本研究以磁共振同、反相位序列為基礎(chǔ)，同時(shí)對(duì)180 例腮腺進(jìn)行體積和徑線的測(cè)量，并將兩種方法進(jìn)行多元線性回歸分析，發(fā)現(xiàn)腮腺前后徑及上下徑對(duì)腮腺體積影響最為明顯，并建立回歸方程大致估計(jì)腮腺體積，和實(shí)測(cè)體積結(jié)果相對(duì)比，表現(xiàn)出很強(qiáng)的預(yù)測(cè)能力；同時(shí)本研究還發(fā)現(xiàn)徑線測(cè)量相對(duì)體積測(cè)量所用時(shí)間明顯減少，大約相差40 倍之多，從而驗(yàn)證了本研究方法的簡(jiǎn)便可行性。

3.1 腮腺體積及徑線測(cè)量的實(shí)用性及必要性

通過測(cè)量腮腺體積評(píng)估疾病程度及療效在臨床及研究中已廣泛應(yīng)用，Santo等[14]在研究中通過腮腺體積對(duì)比評(píng)價(jià)頭頸部腫瘤放化療治療前后腮腺的形態(tài)學(xué)和密度特征，李巍等[6]利用CT 對(duì)腮腺及頜下腺體積進(jìn)行測(cè)量對(duì)IgG4 相關(guān)唾液腺炎患者進(jìn)行輔助診斷，Gupta 等[15]在最近研究中，通過超聲手段對(duì)腮腺?gòu)骄€測(cè)量發(fā)現(xiàn)糖尿病是腮腺肥大的重要原因，并且和相關(guān)臨床指標(biāo)比如糖化血紅蛋白值有密切相關(guān)性。上述研究充分證實(shí)腮腺體積測(cè)量在臨床中的應(yīng)用價(jià)值，但是目前的研究尚存在一定缺陷，比如CT 在體積測(cè)量時(shí)的輻射性及煩瑣程序，超聲在徑線測(cè)量時(shí)的不精確性，使其臨床應(yīng)用受到限制。本研究基于上述不足，在國(guó)內(nèi)研究中首次利用磁共振手段進(jìn)行腮腺的徑線測(cè)量，并建立回歸模型進(jìn)行腮腺體積估算，探討其在糖尿病及其他疾病中的診斷價(jià)值。

3.2 腮腺?gòu)骄€測(cè)量多元回歸方程建立的有效性

本研究尋找并建立了一個(gè)可以估測(cè)腮腺體積的回歸模型，并通過對(duì)腮腺相關(guān)徑線的測(cè)量反映實(shí)際體積的大小及變化。我們根據(jù)多年對(duì)腮腺測(cè)量的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外對(duì)于腮腺形態(tài)學(xué)研究的最新進(jìn)展，對(duì)于腮腺的最大軸切面相關(guān)徑線，如前后徑、左右徑、淺葉前后徑、腮腺前緣至下頜支后緣水平腮腺外緣距離、上下徑與腮腺體積之間的相關(guān)性進(jìn)行了測(cè)試和比較，研究結(jié)果顯示腮腺左右徑和體積之間無(wú)明顯相關(guān)性，而與腮腺前后徑及上下徑之間相關(guān)關(guān)系最為密切，最終建立了體積與相關(guān)徑線之間的回歸模型：V=9.506+4.144X+2.190Y，方程回歸效果檢驗(yàn)的F=178.753，P＜0.001，說明回歸方程有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。進(jìn)一步的模型評(píng)價(jià)結(jié)果得出，決定系數(shù)r2=0.669，復(fù)相關(guān)系數(shù)r=0.818，說明此方程對(duì)于估測(cè)腮腺體積變化的擬合程度達(dá)到了66.9%，與徑線間的線性相關(guān)程度達(dá)0.818，從而表明回歸方程具有較好的預(yù)測(cè)能力。最后，應(yīng)用此方程對(duì)糖尿病及健康志愿者腮腺體積分別進(jìn)行了估測(cè)，并與實(shí)際體積比較，發(fā)現(xiàn)二者之間總體相符，也進(jìn)一步證明了回歸模型的預(yù)測(cè)能力。

3.3 腮腺?gòu)骄€測(cè)量多元回歸方程在糖尿病腮腺病變的應(yīng)用價(jià)值

糖尿病是一種以高血糖和碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)代謝失調(diào)為特征的代謝性疾病[15]，臨床觀察發(fā)現(xiàn)糖尿病患者都有不同程度的口干、口渴的癥狀[16-17]。近期研究則認(rèn)為口干癥與腮腺分泌功能降低存在一定的關(guān)系，即糖尿病可以損傷腮腺的結(jié)構(gòu)和功能[18-19]。從形態(tài)學(xué)的角度來看，幾乎所有的研究結(jié)果都顯示出明顯的腮腺肥大[20-21]。所以，對(duì)于腮腺大小的測(cè)量及評(píng)估可能成為評(píng)價(jià)糖尿病影響腮腺形態(tài)結(jié)構(gòu)的重要手段之一。尋求一種簡(jiǎn)單實(shí)用的測(cè)量方法來評(píng)價(jià)腮腺大小變化，從而研究結(jié)構(gòu)甚至功能的改變，在糖尿病唾液腺病變的診斷和治療方面具有重要的臨床意義。本研究中，我們將10 例糖尿患者的徑線值代入回歸方程計(jì)算，得出的體積値和實(shí)測(cè)體積值有較好的回代符合性，所預(yù)測(cè)的體積基本可以反映實(shí)際體積的變化。由此推測(cè)，本研究所獲得線性回歸方程不僅能夠很好地估計(jì)正常人腮腺體積大小，也可用于病變?nèi)袤w積的估算，因此對(duì)反映腮腺病變特別是系統(tǒng)性疾病所導(dǎo)致的腮腺體積異常具有重要意義。

3.4 本研究的局限性

本研究得出的回歸模型，在某些情況下使用價(jià)值受到一定的限制。分析其中的原因，大致如下：首先，腮腺的形態(tài)極其不規(guī)則，而且個(gè)體差異較大；其次，各徑線與體積之間可能存在復(fù)雜的非線性關(guān)系。所以，本研究得出的回歸模型所針對(duì)的情況理論上應(yīng)為正常腮腺或病變導(dǎo)致的腮腺均勻性增大或者萎縮，而對(duì)于諸如腫瘤等引起的腮腺局限性增大，可能不適用。

本研究的局限性還在于樣本量過少，人群的年齡范圍過窄和性別的限制，不能獲得腮腺體積的正常參考值，這對(duì)于病變?nèi)俚脑u(píng)估造成了很大障礙。李巍等[6]曾利用CT 對(duì)200 多名不同年齡組的正常人進(jìn)行了腮腺的體積測(cè)量，得出了相應(yīng)的正常參考值。而以MR 為標(biāo)準(zhǔn)勾畫腮腺范圍可以清晰顯示腮腺深葉的邊界，以及副腮腺和腮腺導(dǎo)管部分，因此其大小更為接近真實(shí)腮腺的體積[22]。但是目前文獻(xiàn)中尚未見基于MRI檢查大樣本正常人腮腺體積的正常值，腮腺的形態(tài)學(xué)評(píng)估缺乏客觀指標(biāo)。

在下一步的研究中，我們將擴(kuò)大樣本量，建立正常腮腺體積和徑線的參考值，探究病理狀態(tài)下腮腺體積變化，建立更加有效便捷的回歸模型。盡管有上述種種不足，在目前無(wú)確切正常值及簡(jiǎn)易有效測(cè)量方法的階段，此回歸方程和相關(guān)徑線仍具有其理論和實(shí)際意義。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無(wú)利益沖突。