MR集成序列定量圖譜技術(shù)在特發(fā)性炎性肌病中的應(yīng)用

田兆榮，龔瑞，孫杰，賈晶，朱凱，陳兵

1.寧夏醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院放射科，寧夏 銀川 750001；2.寧夏醫(yī)科大學(xué)雙怡校區(qū)，寧夏 銀川 750001；*通信作者 陳兵 1351345255@qq.com

特發(fā)性炎性肌?。╥diopathic inflammatory myopathy，IIM）是一組以橫紋肌和皮膚慢性炎癥為特征的異質(zhì)性自身免疫性疾病，常伴有皮膚、肺和關(guān)節(jié)病變引起的肌外表現(xiàn)。IIM的病因尚不清楚，但具有很高的發(fā)病率和死亡率，全球每年每百萬(wàn)人中有5～10例新發(fā)病例[1]。IIM以多發(fā)性肌炎和皮肌炎最為常見(jiàn)，典型臨床表現(xiàn)為四肢近端對(duì)稱性肌無(wú)力，血清肌酸激酶升高，肌活檢示單核細(xì)胞浸潤(rùn)。IIM患者疾病活動(dòng)的診斷和評(píng)估通?；谂R床、血清學(xué)、生化和組織學(xué)特征。

近年來(lái)，MRI已成為研究肌病患者疾病狀態(tài)的重要非侵入性工具。尤其是MRI的定量技術(shù)能進(jìn)一步評(píng)估肌肉炎癥程度的變化，并提供疾病活動(dòng)的詳細(xì)解剖視圖。新出現(xiàn)的MR集成序列（magnetic resonance image compilation，MAGiC）定量圖譜技術(shù)具有5種定量圖譜，包括T1 Mapping、T2 Mapping、PD Mapping、R1 Mapping和R2 Mapping，首次實(shí)現(xiàn)定量差異化組織成分測(cè)量，獲得基于人體組織成分的定量化信息，類比于MRI中的“能譜”技術(shù)?？捎糜跍y(cè)量與生理或病理大分子環(huán)境變化相關(guān)的水結(jié)合改變。本研究利用MAGiC技術(shù)中的T1 Mapping、T2 Mapping定量IIM患者大腿肌肉，評(píng)估該方法是否能夠定量評(píng)估IIM的肌肉水腫，分析MAGiC定量圖譜技術(shù)對(duì)IIM臨床特征的評(píng)估價(jià)值，為IIM的影像學(xué)診治提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 本研究為前瞻性研究。以2019年12月—2021年5月寧夏醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院收治的35例活動(dòng)期IIM患者為研究對(duì)象，均經(jīng)臨床及肌肉活檢確診，既往無(wú)治療史。其中男19例，女16例；年齡19～74歲，平均（42.4±8.4）歲。其中，皮肌炎20例，多發(fā)性肌炎14例，免疫介導(dǎo)的壞死性肌病1例，病程3周～24個(gè)月。另選15例無(wú)系統(tǒng)性或肌肉骨骼疾病的健康志愿者為對(duì)照組，其中男5例，女10例；年齡23～56歲，平均（32.6±7.1）歲。所有受檢者2 d內(nèi)避免體育鍛煉，檢查前靜坐30 min。本研究通過(guò)寧夏醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（2020-657），所有受檢者均簽署知情同意書(shū)。

1.2 檢查方法 采用SIGNATMArchitect 3.0T掃描儀，行雙側(cè)大腿常規(guī)MRI掃描及MAGiC序列掃描，受試者取仰臥位，16通道軀干線圈覆蓋雙腿。掃描范圍：自髂前上棘至腘窩水平。掃描序列包括常規(guī)軸位T1WI、軸位T2WI、軸位T2Flex及軸位MAGiC序列。具體掃描參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 IIM患者雙大腿MRI掃描參數(shù)

1.3 圖像后處理 由2名具有5年以上相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的MRI診斷副主任醫(yī)師采用雙盲法，在GE ADW 4.7工作站進(jìn)行圖像處理，首先在T2Flex圖像上將IIM組患者的肌肉分為未水腫肌肉（T2Flex上未顯示水腫）和水腫肌肉。然后由2名診斷醫(yī)師參照T2Flex圖像共同確定感興趣區(qū)（ROI），在GE主機(jī)MAGiC處理軟件包測(cè)量每塊雙大腿肌肉的T1值、T2值。手工繪制ROI，將ROI分別放置在股外側(cè)肌、股中間肌、股內(nèi)側(cè)肌、股直肌、股薄肌、縫匠肌、半腱肌、半膜肌、股二頭肌、大收肌，得到T1、T2值，放置ROI時(shí)應(yīng)避開(kāi)皮下脂肪、血管和骨骼。

1.4 觀察指標(biāo) 采集IIM組與對(duì)照組股外側(cè)肌、股中間肌、股內(nèi)側(cè)肌、股直肌、股薄肌、縫匠肌、半腱肌、半膜肌、股二頭肌、大收肌中水腫肌肉、未受累肌肉、正常肌肉ROI區(qū)域的T1、T2值，并獲得對(duì)應(yīng)的定量圖譜。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 使用SPSS 21.0軟件，符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以表示，組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；非正態(tài)分布的計(jì)量資料以M（Q1，Q3）表示，組間比較采用KruskaleWallis檢驗(yàn)。繪制受試者工作特征（ROC）曲線，評(píng)估大腿肌肉T1、T2值鑒別IIM的診斷效能，用約登指數(shù)的最大值獲得ROC曲線的截?cái)嘀?。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 MAGiC序列的T1 Mapping、T2 Mapping定量圖像MAGiC掃描完成后，得到T1 Mapping、T2 Mapping定量圖像及一系列圖像，包括T1WI、T2WI。對(duì)照組和IIM組獲得的T1 Mapping、T2 Mapping圖像和T1WI、T2WI圖像（圖1）。

圖1 IIM患者和對(duì)照組MAGiC序列生成的T1WI、T2WI圖像和大腿肌肉T1 Mapping、T2 Mapping偽彩圖

2.2 IIM組與對(duì)照組T1、T2值比較 常規(guī)T2Flex圖像顯示，35例IIM雙側(cè)大腿700塊肌肉中，水腫肌肉436塊，未水腫肌肉264塊。15例對(duì)照組健康肌肉300塊。IIM組水腫肌肉的T1值低于未水腫肌肉和對(duì)照組（t=-13.568、-17.897，P均<0.05），T2值高于未水腫肌肉和對(duì)照組（χ2=119.245、118.858，P均<0.05），見(jiàn)表2。

表2 IIM組與對(duì)照組T1、T2值比較（ms）

2.3 IIM組與對(duì)照組的診斷效能 T1、T2值用于鑒別IIM患者與對(duì)照組的ROC曲線顯示，T1值的曲線下面積（AUC）為0.800（P<0.05），敏感度為65.1%，特異度為83.9%，約登指數(shù)為0.49。T2值的AUC為0.954（P<0.05），敏感度為93.1%，特異度為82.8%，約登指數(shù)為0.759，見(jiàn)圖2。

圖2 T1值與T2值鑒別IIM患者與對(duì)照組的ROC曲線

IIM患者水腫肌肉和非水腫肌肉的ROC曲線顯示，T1值的AUC為0.920（P<0.05），敏感度為79.3%，特異度為94.1%，約登指數(shù)0.734。T2值的AUC為0.961（P<0.05），敏感度為88.5%，特異度為90.2%，約登指數(shù)為0.787，見(jiàn)圖3。

圖3 T1值與T2值鑒別IIM患者水腫肌肉與未水腫肌肉的ROC曲線

3 討論

IIM是一組原因不明的自身免疫性疾病，臨床上主要累及橫紋肌，呈對(duì)稱性分布，以頸前屈肌和肢帶肌受累最明顯，其對(duì)應(yīng)的臨床表現(xiàn)為吞咽困難、上舉下蹲困難及關(guān)節(jié)痛等，也可累及皮膚、呼吸肌及心肌等組織器官[2]。本病預(yù)后不佳，早期準(zhǔn)確診斷及早期治療可以降低病死率。MRI是評(píng)估炎性肌病的一種有效檢查方法，在診斷IIM、監(jiān)測(cè)療效、確定最佳活檢部位方面均起重要作用[3]。GE公司新研發(fā)的MAGiC序列是基于多個(gè)回波多個(gè)延遲序列的一種新型MRI集成序列，具有快速掃描、多組成像等特點(diǎn)[4-5]，MAGiC序列可以實(shí)現(xiàn)“一站式”掃描，一次性計(jì)算出T1、T2值、質(zhì)子密度及射頻場(chǎng)B1值，通過(guò)調(diào)整TE及TR生成不同的圖像對(duì)比，可以獲得組織的特征性弛豫值，理論上可以得到“純正”的T1或T2對(duì)比的圖像[6]。

MAGiC 序列中的定量圖譜T1 Mapping、T2 Mapping提供了每個(gè)肌肉不同T1、T2弛豫時(shí)間的像素圖。本研究中，IIM患者的水腫肌肉、未水腫肌肉和對(duì)照組正常肌肉的T1值、T2值有顯著差異，提示T1 Mapping、T2 Mapping中的定量T1、T2值可以作為IIM炎性肌肉活動(dòng)度的標(biāo)志物。常規(guī)MRI圖像上肌肉水腫是由于細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外游離水增加所致，當(dāng)游離水增加到一定程度時(shí)，常規(guī)T2WI才能顯示肌肉水腫高信號(hào)，而MAGiC序列中的定量圖譜T2 Mapping的T2值間接定量肌肉游離水的多少，并檢測(cè)肌肉水腫的程度。既往研究[7]證明炎癥或水腫肌肉的T2橫向弛豫時(shí)間比正常肌肉長(zhǎng)。IIM的組織學(xué)特征是炎癥細(xì)胞包圍和侵襲非壞死肌纖維。這種病理狀態(tài)可以增加肌膜通透性，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)游離水增加，炎性肌肉組織游離水增加，T2弛豫時(shí)間也增加[8]。早期炎性肌病的肌肉活檢結(jié)果顯示，肌內(nèi)膜毛細(xì)血管上的膜攻擊復(fù)合物沉積，隨后毛細(xì)血管密度降低，導(dǎo)致附近肌肉組織缺血。由此產(chǎn)生的低ATP水平首先導(dǎo)致鈉/鉀泵功能障礙，隨之水從間質(zhì)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞內(nèi)空間，增加肌肉纖維內(nèi)的自由水含量[9]。組織的T2弛豫時(shí)間也和水和其他大分子結(jié)合的緊密程度有關(guān)，細(xì)胞內(nèi)的水可能與胞漿蛋白結(jié)合，形成凝膠狀狀態(tài)，改變水腫肌肉組織的T2弛豫時(shí)間。

本研究發(fā)現(xiàn)，IIM患者中T2Flex上未水腫的肌肉T2值高于對(duì)照組，T2值表示橫向弛豫速率，T2值越高，表示自由水的數(shù)量越多。既往研究[10]表明，IIM患者在常規(guī)MRI檢查未水腫的大腿肌肉活檢時(shí)檢測(cè)到炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)，但只有當(dāng)炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)發(fā)生顯著變化時(shí)，才能在常規(guī)MRI圖像上發(fā)現(xiàn)高信號(hào)水腫區(qū)，肌肉水腫代表活躍的肌肉炎癥，這是可治療和可逆的，而MAGiC序列的T2 Mapping通過(guò)定量參數(shù)T2值即可反映炎性肌肉的微觀變化。因此，通過(guò)MAGiC序列的定量圖譜T2 Mapping能實(shí)現(xiàn)早期定量診斷，對(duì)于IIM患者的早期治療及預(yù)后有極大的指導(dǎo)價(jià)值。此外，幾乎所有的肌肉病理生理變化均會(huì)改變T2弛豫時(shí)間[11]，而MAGiC序列的T2 Mapping不僅可以用于評(píng)估肌肉炎癥，還可以用于評(píng)估潛在的脂肪浸潤(rùn)和纖維壞死[12]。在肌病進(jìn)展過(guò)程中，水腫和炎癥可能與脂肪浸潤(rùn)共存，也導(dǎo)致T2弛豫時(shí)間延長(zhǎng)，定量參數(shù)T2值在某種程度上可以檢測(cè)肌病的嚴(yán)重程度及其演變。本研究中IIM患者M(jìn)AGiC序列T2 Mapping的ROC曲線分析表明，該序列可用于鑒別IIM，而且得出鑒別IIM的T1、T2閾值，與Ran等[12]的研究結(jié)果相近。本研究結(jié)果表明，MAGiC定量圖譜技術(shù)堪比MRI中的“能譜”，尤其是T2 Mapping能實(shí)現(xiàn)定量差異化組織成分測(cè)量，獲得基于人體組織成分的定量化信息，T2 Mapping可以檢測(cè)到炎性肌病早期的變化。因此，MAGiC序列可以發(fā)現(xiàn)IIM肌肉的早期病變，對(duì)于早期診斷至關(guān)重要。

本研究的局限性是樣本量小，以后將納入更多受試者進(jìn)行研究，有助于提高AUC分析的準(zhǔn)確性。其次，未對(duì)MAGiC序列中的其他定量圖譜進(jìn)行研究，后期將會(huì)逐一研究分析，以驗(yàn)證MAGiC定量圖譜技術(shù)作為治療監(jiān)測(cè)工具的有效性。

總之，MAGiC定量圖譜技術(shù)不僅定量地用于IIM的亞臨床肌肉受累，可以檢測(cè)出常規(guī)MRI未受累的肌肉群異常，還可以顯示IIM肌肉受損的嚴(yán)重程度。