MR体素内不相干运动成像对复发-缓解型多发性硬化微循环的研究

2016-02-08周津如韩永良王静杰李咏梅

中国医学影像学杂志 2016年12期

尹平周津如韩永良罗琦曾春王静杰李咏梅

尹平周津如韩永良罗琦曾春王静杰李咏梅

目的 MR体素内不相干运动（IVIM）成像是一种无创、定量评估组织微环境的扩散及灌注特点的成像方法。本研究旨在探讨IVIM在复发-缓解型多发性硬化（RRMS）诊断中的应用价值。资料与方法回顾性分析2015年6月－2016年1月重庆医科大学附属第一医院确诊的27例RRMS患者的临床资料。所有患者均行常规MRI和IVIM扫描，取多个b值（10、20、30、40、50、100、150、200、350、500、650、800、1000 s/mm2），获取反映RRMS病灶及白质（NAWM）区组织扩散特点的表观扩散系数（ADC）、ADCslow、ADCfast及组织微血管灌注分数（f）。结果非强化病灶区、病灶旁NAWM区与远离病灶的NAWM区两两比较，非强化病灶区ADC、ADCslow、ADCfast、f值明显高于病灶旁及远离病灶的NAWM区，差异均有统计学意义（P＆lt;0.05）。但病灶旁NAWM区与远离病灶的NAWM区比较，差异均无统计学意义（P＆gt;0.05）。结论 MR IVIM成像可定量分析RRMS病灶与NAWM区组织的扩散及灌注特点，有助于推测病灶的病理改变，为损伤分类及鉴别提供帮助。

多发性硬化；磁共振成像；扩散加权成像；体素内不相干运动

多发性硬化（multiple sclerosis，MS）是一种常见的中枢神经系统慢性脱髓鞘疾病，具有病灶多发、病程反复发作的特征，是青少年致残的主要原因[1]。目前其发病机制仍存在争议，Kipp等[2]认为此类疾病属于自身免疫性疾病，临床表现多样，较多患者表现为复发-缓解型。MR体素内不相干运动（intravoxel incoherent motion，IVIM）成像是近年来发展的一种无创、定量评估人体内体素规模运动的成像方法，可准确反映组织微环境的扩散及灌注特点。目前该方法已得到广泛应用，而对MS扩散及灌注特点的研究较少[3-5]。本研究旨在探讨运用IVIM定量分析MS病灶微血管灌注及分子扩散状态的可行性。

1 资料与方法

1.1 研究对象收集2015年6月－2016年1月重庆医科大学附属第一医院确诊的复发-缓解型MS（relapsing-remitting MS，RRMS）患者27例，其中男10例，女17例；年龄19～78岁，平均（42.8±14.4）岁。在接受MRI检查时处于缓解期21例，临床症状复发6例。所有患者检查前3个月内均未接受激素治疗。所有患者均符合2010年McDonald临床诊断标准[6]；并于检查前签署知情同意书。

1.2 仪器与方法采用GE Signa HDxt 3.0T MR扫描仪，采用头部8通道相控阵线圈。平扫轴位T1WI FLAIR：TR 1750 ms，TE 24 ms，矩阵320×224，激励次数1；轴位T2WI FLAIR：TR 3900 ms，TE 98 ms，矩阵 288×224，激励次数1；扫描范围由颅顶至枕骨大孔，层厚 5.0 mm，层间距 0 mm，视野240 mm×240 mm。常规扫描后进行IVIM扩散成像扫描，取b值（10、20、30、40、50、100、150、200、350、500、650、800、1000 s/mm2），扫描参数：TR 5000 ms，TE 72.5 ms，层厚 4.0 mm，层间距0 mm，矩阵128×128，视野240 mm×240 mm，激励次数1。病灶数量由T2WI FLAIR像高信号病灶决定，病灶＆gt;5 mm纳入研究对象。

1.3 图像分析将原始图像数据传输至GE AW4.5工作站，采用FuncTool软件包中的MADC软件进行后处理。本研究将离病灶≤5 mm确定为病灶旁看似正常的白质（normal-appearing white matter，NAWM）区[7]，在b值为0的IVIM扩散图像上手动定位，分别选取脑内非增强病灶、病灶旁NAWM及远离病灶NAWM区最大中心层面勾画多个感兴趣区（ROI），尽量避开大血管，多点、多次测量。后处理软件自动复制ROI至其他b值不为0的IVIM扩散图像，获取病变区及NAWM区的表观扩散系数（ADC）、ADCslow、ADCfast及f值图像。ROI由2名放射科主任医师进行勾画，意见不一致时协商统一。选取对侧相应大脑半球无病灶的区域为远离病灶NAWM区，以排除因生理性灌注差异导致的假阳性结果。

1.4 统计学方法采用SPSS 21.0软件，对数据进行正态分布检验及方差齐性分析，结果显示数据不符合正态分布。对ADC、ADCslow、ADCfast及f值采用中位数（四分位间距）形式表示。采用Kruskal-Wallis H秩和检验进行分析，并采用Nememyi法对秩和检验显示有统计学差异的指标行组间的两两比较。P＆lt;0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 RRMS病灶 27例RRMS平扫T2 FLAIR观察共发现＆gt;5 mm的病灶120个，最大者直径约2.5 cm。病灶主要位于额顶颞叶，以侧脑室旁病灶数量最多，部分病灶融合，可见典型“Dawson's fngers”征（图1）。

2.2 各组参数值比较非强化病灶与病灶旁NAWM区及远离病灶的NAWM区两两比较，非强化病灶区ADC、ADCslow、ADCfast、f值均明显高于病灶旁及远离病灶的NAWM区，差异有统计学意义（P＆lt;0.05）；而病灶旁NAWM区与远离病灶的NAWM区各参数比较，差异均无统计学意义（P＆gt;0.05）。见表1、图1。

图1 男，45岁，RRMS。A～D分别为ADC、ADCslow、ADCfast、f值图；右侧脑室旁斑片状病灶；ROI 1位于病灶区，ROI 2位于病灶旁NAWM区，ROI 3位于远离病灶的NAWM区；ADC、ADCslow、ADCfast图显示非强化病灶（绿色）高于病灶旁及远离病灶的NAWM区（蓝色为主）；f值图显示非强化病灶（黑色）明显低于病灶旁及远离病灶的NAWM区（红色为主）

表1 MS患者非强化病灶及NAWM区的各参数值比较[M（P25，P75）]

3 讨论

Le Bihan等[3]最早于20世纪80年代提出运用MR IVIM同时扫描组织内血流灌注及分子扩散状态。传统的扩散加权成像（DWI）采用单指数模型计算ADC值，可反映组织细胞内外的布朗运动；而多b值MR IVIM扩散成像序列扫描，结合双指数衰减模型，可以分离水分子扩散及组织的血流灌注，较单指数模型更接近生物组织实际的ADC值[8]。DWI双指数模型假设认为组织扩散由两部分组成：一是缓慢的扩散成分（ADCslow），代表纯的水分子扩散运动；二是伪扩散运动成分（ADCfast），代表体素内不相干运动或快速扩散的运动成分。根据以下公式可进行灌注分析[8-9]：

Sb和S0分别代表b值为0和不为0的信号强度，f为血流灌注比例。

MS是一种以病灶多发、病程复发-缓解交替发作为特征的中枢神经系统脱髓鞘疾病，其发病机制尚不完全清楚[10-11]。其主要病理过程包括炎性脱髓鞘、轴突消失及胶质细胞再生[2]。MS非活动期病灶的病理改变[2,7]：①胶质细胞增生，胶原纤维增殖而形成血管闭塞；②损伤后炎症活动的重建导致部分血管扩张。有研究报道NAWM区存在病理改变[12-13]。Moll等[7]提出NAWM区的病理改变与离病灶的距离有关。本研究旨在分析MS病灶、病灶周围及远离病灶的NAWM区微血管的扩散系数及灌注异常，以推测MS脑内NAWM区的微循环改变。

本研究结果显示，非强化病灶ADC、ADCslow及ADCfast值均明显高于病灶旁与远离病灶的NAWM区，差异均有统计学意义（P＆lt;0.05）。这可能与病灶区病理改变主要为胶质细胞增生有关。非强化病灶胶质细胞增多，组织细胞外血管外间隙减少，水分子扩散受限程度就会相应增加，ADC值可准确反映出微循环的改变。

f值代表灌注因素在组织扩散中所占比例，可反映组织内血管密集程度。本研究显示非强化病灶f值也明显低于病灶旁与远离病灶的NAWM区，差异均有统计学意义（P＆lt;0.05）。提示非强化病灶内血管较NAWM区稀疏，也进一步反映非强化病灶的病理改变是以胶质细胞增生为主，而不是以血管扩张为主。

尽管Moll等[7]的研究显示病灶旁的NAWM区存在小胶质细胞的增多及炎性细胞浸润，而远离病灶的NAWM区则不会。但本研究显示病灶旁NAWM区的ADC、ADCslow、ADCfast及f值与远离病灶的NAWM区差异均无统计学意义（P＆gt;0.05），可能与本研究纳入的病灶处于非活动期，病灶旁NAWM区胶质细胞增生及炎性细胞浸润不明显有关。

本研究纳入的病灶为非活动期病灶，活动期病灶的扩散值与灌注参数是否与非活动期病灶及NAWM区存在差异将在后续的研究中进行讨论。另外，本研究纳入的样本量较少，可能对结果产生一定影响，今后的研究中将适当加大样本量以使研究数据更加完善。

总之，非强化病灶区的扩散及灌注值明显高于病灶旁及远离病灶的NAWM区，反映了MR IVIM成像能定量分析MS病灶与NAWM区组织的微循环特点，并有助于评估病灶的病理改变，对损伤进行分类及鉴别提供帮助。

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（本文编辑闻浩）

Intravoxel Incoherent Motion MRI in Assessment of Microenvironment in Patients with Relapsing-Remitting Multiple Sclerosis

YIN Ping ZHOU Jinru HAN Yongliang LUO Qi ZENG Chun WANG Jingjie LI Yongmei

Purpose Intravoxel incoherent motion (IVIM) MR is a method developed in recent years which can quantitatively evaluate the diffusion and perfusion characteristics of microenvironment .The aim of this study was to investigate the application value of IVIM in assessing relapsing-remitting multiple sclerosis (RRMS).Materials and Methods A retrospective analysis of the clinical data of 27 patients with RRMS confrmed clinically at the First Affliated Hospital of Chongqing Medical University from Jun.2015 to Jan.2016 was carried out in the study.All the patients underwent the conventional MRI and IVIM MRI based on multi-b-factor (b values of 10, 20, 30, 40, 50, 100, 150, 200, 350, 500, 650, 800, 1000 s/mm2) with 3.0T MR scanner.The apparent diffusion coefficient (ADC), ADCslow, ADCfastand f values were evaluated since they could reflect the diffusion and perfusion status of RRMS lesions and normal-appearing white matter (NAWM) regions.Results The ADC, ADCslow, ADCfastand f values of the non-enhancing (NE) lesions were significantly higher than those in the NAWM regions both near and far from NE lesions (P＆lt;0.05).However, the ADC, ADCslow, ADCfastand f values in the NAWM regions close to the NE lesions had no signifcant differences with those in the NAWM regions far from the lesions (P＆gt;0.05).Conclusion The IVIM MRI can measure the diffusion and perfusion status of the lesions and NAWM in RRMS patients, which, therefore, is helpful in speculation of the pathological changes of RRMS lesions and in its injury classifcation and identifcation.

Multiple sclerosis; Magnetic resonance imaging; Diffusion-weighted imaging; Intravoxel incoherent motion

10.3969/j.issn.1005-5185.2016.12.001

重庆医科大学附属第一医院放射科重庆400016

李咏梅

Department of Radiology, the First Affliated Hospital of Chongqing Medical University, Chongqing 400016, China

Address Correspondence to: LI Yongmei

E-mail: lymzhang70@aliyun.com

国家自然科学基金面上项目（81371523）；国家临床重点专科建设项目（国卫办医函[2013]544号）；重庆市卫生局医学科研重点项目（2011-1-031，2012-1-017）。

R445.2；R744.51

2016-08-31

修回日期： 2016-10-05

中国医学影像学杂志