T2及T2*mapping在健康志愿者和下肢动脉硬化闭塞症患者小腿肌肉成像研究

唐 辉 所世腾 路 青 许建荣 俞 璐 沃 雁

下肢动脉硬化闭塞症（lower extremity atherosclerotic occlusive disease，LEAOD）是由于下肢动脉粥样硬化斑块形成，引起下肢动脉狭窄、闭塞，进而导致肢体慢性缺血的一类疾病。随着年龄的增长，其发病率呈上升趋势，70岁以上人群的发病率在15%～20%，全球患病人数超过2亿人[1]。目前临床上常采用彩色多普勒超声、CT血管成像(CTA)和磁共振血管成像(MRA)来显示LEAOD患者的血管病变部位、程度和范围，而数字减影血管造影(DSA)作为诊断LEAOD的金标准，不仅可以显示病变情况，而且也可以对病变血管进行腔内治疗。上述影像学方法均能确切地从形态学上显示病变部位、范围、程度及侧支循环情况，而LEAOD大血管与微血管病变常同时存在，血管微循环的改变会影响周围肌肉组织的变化，治疗前了解下肢肌肉微观特性对治疗方式的选择及预后评估有重要意义[2]。磁共振可以无创地观察下肢肌肉微观特性情况，之前已有不少学者对下肢肌肉血流灌注、代谢进行磁共振成像研究[3-5]，本文旨在利用T2及T2*mapping研究LEAOD患者和健康志愿者在静息状态下小腿肌肉微观特性情况。

方 法

1.研究对象

本次实验收集了16名LEAOD的患者，年龄66.2±10.7 岁，平均踝肱指数（ABI）0.5±0.2。另外收集了26名健康志愿者作为对照组，其中16名年轻志愿者，年龄23.7±2.3岁；10名年长志愿者，年龄 59.1±5.5岁。所有志愿者 ABI＞1。患者和志愿者的具体情况详见表1。

2.成像方案

扫描时受试者平躺于检查床上，使用美国GE Signa HDXT 3.0T MR扫描仪对双小腿成像，采用8通道心脏线圈接收射频信号。先行冠状位T2WI扫描，随后以冠状面为参考，在小腿中部扫描12层横断面进行T2及T2*mapping成像，T2及T2*mapping序列的具体参数详见表2。

3.图像分析

所有数据由2名8年以上经验的放射技师分别单独测量，采用GE AW4.4工作站Functool软件中T2mapping、R2Star软件包分别对每组T2及T2*mapping图像进行测量，在图像上手动勾画出胫骨前肌、腓骨长肌、比目鱼肌、腓肠肌四块肌肉的轮廓（尽量避开骨与大血管），分别测得T2值与T2*值（图1、图2）。

4.统计分析

统计分析均采用SPSS 20 完成。采用Wilcoxon符号秩或Mann-Whitney U检验比较健康志愿者的T2值及T2*值在不同肌群、性别及年龄段中的差异，采用Spearman等级相关检验比较健康志愿者的T2值及T2*值与身体质量指数(BMI)的相关性，采用Mann-Whitney U检验比较LEAOD患者和年长志愿者的T2值及T2*值的差异。P值＜0.05认为有显著性差异。鉴于在同一个样本中同时分析了四组肌群，采用Bonferroni法对检验水准进行校正，校正后的检验水准为 0.0125（0.05/4）。

结 果

所有的受试者都完成了检查。年轻/年长志愿者和LEAOD患者的小腿各肌肉的T2/T2*值统计结果详见表3和表4。在健康志愿者中，胫骨前肌的T2值比其他肌肉显著偏低（P＜0.0001）。对健康志愿者不同性别进行比较，T2值无统计学意义（P＞0.05）。对年轻和年长志愿者的各小腿肌群T2值进行两两比较，发现除了腓肠肌外（P=0.036），其余各肌群均具有统计学意义（P＜0.0125）。小腿肌肉T2值随着年龄的增长而增加。在健康志愿者中，比较各肌群T2值与BMI的相关性，发现腓肠肌T2值与BMI呈显著正相关（r＝0.497，P＝0.010），其余肌群无显著相关性（P＞0.05）。比较LEAOD患者和年长志愿者各肌群的T2值，发现患者的比目鱼肌和腓肠肌显著高于对照组（均P=0.006）。

比较健康志愿者各肌群的T2*值，发现虽然腓肠肌的T2*值要稍高于其他肌群，但所有肌群均无统计

学意义（P＞0.05）。在健康志愿者中，T2*值与性别和BMI均无相关性（P＞0.05），除此之外，年轻和年长志愿者各肌群进行两两比较，T2*值同样无统计学意义（均P＞0.05）。但是，比较LEAOD患者和年长志愿者各肌群的T2*值，我们发现患者各肌群的T2*值显著低于对照组（均P＜0.0125）。

表1 志愿者和患者的基本情况

表2 T2和T2* mapping序列参数

表3 健康志愿者下肢各肌肉T2及T2*值比较

表4 健康志愿者和患者T2及T2*值比较

图1 T2 mapping功能图像。A.年轻志愿者；B.年长志愿者；C.LEAOD患者。从图中可以看到LEAOD患者在每个肌肉组中显示出最高的T2值。

图2 T2*mapping功能图像。A.年轻志愿者；B.年长志愿者；C.LEAOD患者。从图中可以看到LEAOD患者在每个肌肉组中显示出最低的T2 *值。

讨 论

磁共振T2 mapping成像采用多个回波，通过测量T2衰减曲线定量分析小腿肌肉组织成分的变化。以往有学者采用运动刺激模式研究肌肉组织T2值的变化[6-7]，研究发现运动后肌肉组织的信号强度增强。这一现象主要是因为运动后肌肉组织细胞外、细胞间的自由水进入肌纤维引起肌肉组织T2值增加。本实验采用静息状态模式，比较年龄因素及疾病状况对小腿T2值的影响。通过对健康志愿者的对比研究，我们发现小腿肌肉组织T2值随着年龄的增长而增加，这可能与年龄的增长导致肌肉功能和新陈代谢的衰退，肌萎缩、肌纤维化及肌肉易疲劳有关[8]。肌肉中的脂质成分会对组织T2值产生影响，胫骨前肌较其他肌肉脂质成分含量低，这也就解释了胫骨前肌T2值比其他肌肉偏低。本次实验我们发现健康志愿者中腓肠肌的T2值与BMI呈正相关，这在以往的研究中未曾报道的。这可能是由于BMI升高带来脂质成分在下肢肌肉的沉积，从而引起T2信号升高。已有研究报道，腓肠肌较其他小腿肌群更易受脂质沉积的影响[8]。下肢动脉硬化闭塞症会导致患者产生静息痛、下肢肿胀引起行走不便，此次研究发现患者组的比目鱼肌和腓肠肌的T2值显著高于对照年长组，这可能是由于疾病所引起液体和脂质水平在下肢肌肉组织中的积聚。

本实验采用另一个能反映肌肉组织功能状态的是T2*mapping成像技术。T2*值反映了肌肉组织中氧合血红蛋白的含量。以往有不少学者致力于这方面的研究，Lebon等的研究发现T2*值在骨骼肌缺血状态下的信号改变与氧血红蛋白饱和度下降有关[9]。本次实验研究我们同样发现了LEAOD患者的小腿肌肉T2*值显著低于年长对照组。这可能主要因为是下肢血管闭塞导致血流不畅引起血含氧血红蛋白减低，同时引起了周围肌肉组织缺血、缺氧。而年轻和年长健康志愿者的小腿肌肉T2*值经统计分析无统计学意义，证明了T2*值与疾病状况有关而与年龄因素不相关。本次实验采用静息状态法简捷易行，有助于为临床在LEAOD患者下肢肌肉微观特性评价方面提供有价值信息。

本次实验研究主要存在以下几方面的不足：首先磁共振功能成像技术在临床下肢动脉闭塞症的检查中应用并不广泛，大部分还处于基础实验研究阶段。本次实验采用T2 mapping及T2*mapping成像技术，只是初步探讨其在LEAOD中应用的可行性。其次样本数量较少，本次实验收集了42位被试者，在将来的实验中尽量加大样本量和纳入不同年龄层次的人群进行研究。最后本次实验所得的实验结果没有与临床LEAOD其他影像学检查及Rutherford分级结果相结合，在未来的研究中我们希望能够与其他检查结果相结合，为临床在LEAOD的诊疗中提供有价值和互为补充的信息。

通过本次实验研究，我们发现采用T2 mapping及T2*mapping成像技术对LEAOD的检查应用是可行的、安全无创的，可以为临床对LEAOD的诊疗提供有价值的小腿肌肉功能信息。未来功能影像信息结合其他临床检查，有望为LEAOD的个性化诊治开辟一条新的途径。