眼眶MR脂肪定量分析对Graves眼病的临床价值

李若程，黄夏华，伏文皓，邹梦莎，武迪德，洪澍彬，朱洪章，杨艳红

（中山大学附属第一医院1.放射科；2.内分泌科，广东广州 510080）

Graves 眼病（Graves ophthalmopathy，GO）是一种甲状腺相关性且累及眼眶组织的自身免疫性疾病，也是临床上常见的突眼原因之一。GO 的发病机制尚未十分明确，可在甲状腺功能亢进症状出现前、中或后出现。在GO 发展过程中，成纤维细胞（orbital fibroblast，OF）被认为是眶内结构体积增大的主要效应细胞，其在急性活动期时引起眼外肌和眼眶结缔组织水肿，同时慢性非活动期时导致眼外肌的纤维增生、脂肪沉积以及球后脂肪细胞增殖、脂肪堆积［1-2］。目前已有研究证实了GO 患者的眼外肌脂肪沉积这种现象的存在，但是其脂肪定量分析却尚未见有报道。水-脂分离成像（Dixon）技术是一种可定量分析脂肪含量的MR成像技术，常应用于体内组织与器官的脂肪含量精准测定［3-4］。本研究拟采用Dixon 技术定量测量并比较GO 患者及正常志愿者眼眶结构的脂肪含量，探讨MR 脂肪定量分析在GO 病人诊疗中的临床价值。

1 材料与方法

1.1 一般临床资料

前瞻性收集2017 年2 月至2019 年2 月期间由中山大学附属第一医院内分泌内科确诊的甲亢眼病患者40 例共80 侧眼眶（实验组）的临床资料。其中男12 例，女28 例，平均年龄23～70（45.5±6.4）岁。纳入标准：①所有GO 患者均为我院首诊或经外院确诊但尚未接受激素冲击治疗、免疫抑制治疗或放疗，GO 病程诊断标准参照2016 年EUGOGO 指南推荐；②有甲状腺功能亢进病史；③眼科检查提示突眼。排除标准：①患有颅内病变及其他眼疾；②接受激素冲击治疗、免疫抑制治疗或放疗的GO 患者；③体内含有铁磁性置入物、有幽闭恐惧症以及MRI 增强对比剂过敏史的患者。

同时招募20 例共40 侧眼眶的健康志愿者为对照组。其中男7 例，女13 例，平均年龄21～72（41.4±8.2）岁。所有正常志愿者均无甲状腺功能亢进及甲状腺疾病史，眼科检查未发现任何眼部症状及突眼，体内含有铁磁性置入物、有幽闭恐惧症以及MRI 增强对比剂过敏史的患者不能入选。

所有GO 患者及志愿者检查前均签署知情同意书，本研究方案经中山大学附属第一医院医院伦理委员会审查并批准。

1.2 仪器与方法

所有GO 患者及健康志愿者均使用德国西门子3.0T 超导型磁共振扫描仪（Magnetom Verio Dot 3.0T，Siemens Medical Solutions，Erlangen，Germany）以及32 通道相控阵头颅线圈进行眼眶扫描。扫描序列采用与左右视神经垂直的斜冠状T2WI FSE 加两点法Dixon 压脂序列。扫描参数：TR4500 ms，TE 79 ms，翻转角160°，层厚2.5 mm，层间距0 mm，FOV 160 mm×160 mm，矩阵384×384，相位过采样百分比30%，重复采集次数2 次，分次采集次数2 次，并行采集次数2 次，并且眼眶扫描范围内增加匀场块。扫描结束时，机器自动产生脂相图与水相图。

图像分析及后处理：将双侧斜冠状T2WI_TSE_Dixon 序列图像传至副台后处理工作站，由一位有多年五官影像诊断经验的的主治医师分别在脂相图与水相图上的内直肌、外直肌、上直肌、下直肌、泪腺及同侧颞肌连续3 个层面上，手动绘制感兴趣区（region of interest，ROI）测量信号强度值，然后计算其3 次测量结果的平均数，并代入脂肪分数（fat fraction，FF）计算公式：FF=［Mfat/（Mfat+Mwater）］×100%及计算FF（式中Mfat、Mwater分别指脂像及水像感兴趣区信号强度值）。各眼外肌沿边缘以下手动绘画ROI 并覆盖整个眼肌轮廓，而同侧泪腺及颞肌则固定为20 个像素圆形ROI并置于器官中心，绘画ROI 时注意规避器官边缘、血管、气体、脑脊液、骨质等，避免产生干扰。

在检查当日清晨，由护士空腹抽取受试者的浅静脉血液送本院检验科进行促甲状腺素受体抗体（thyrotropin receptor antibody，TRAb）测试。扫描开始前，由一名有多年GO 诊疗经验的内分泌内科主治医师按Mouritis 7 分法对两组所有受试者进行临床活动性评分（clinical activity score，CAS），并询问和记录GO 病程的时间。CAS 细则包括：①眼球或球后疼痛或压迫感：②眼球运动时疼痛；③眼睑红斑；④结膜充血；⑤眼睑水肿；⑥球结膜水肿：⑦泪阜肿胀。CAS≥3 诊断为活动性GO。

1.3 统计学分析

应用Mann-WhitneyU检验统计方法对两组受试者进行双侧眼外肌以及泪腺、颞肌FF 进行检验。应用Spearman 秩相关分析检验GO 患者双侧眼外肌FF 与TRAb、CAS 评分、GO 病程之间的相关性。

2 结果

2.1 TRAb、CAS 及病程

两组的TRAb 分别为0.2（0～8.1）及0 U/L（低于正常标准值记为0 U/L），CAS 分别为3.46±1.02 和0 分，GO 病程分别为8（3～12）和0 个月。

2.2 脂肪分数

实验组的与对照组的双侧眼外肌以及泪腺的FF 测量结果见表1。两组受试者中都是下直肌的脂肪分数最大，其中实验组为17.72%，对照组为13.32%；内直肌的脂肪分数最小，实验组为13.68%，对照组为9.31%；四条眼肌FF 相比较由大到小的顺序为下直肌＞上直肌＞外直肌＞内直肌。结果表明，实验组上、下、内、外直肌、眼外肌FF 中位数均大于对比组（图1，表1），在α=0.05 的检验水准下，两组的眼外肌FF 差异均具有统计学意义，但两组的泪腺的FF 无统计学差异（表1）。

图1 正常志愿者与GO 患者眼外肌的FF 对比Fig.1 The comparison of fat fraction in normal volunteer and GO patient

表1 两组眼眶结构FF 的比较Table 1 Comparison of the orbital structure FF mean value in two groups ［M（P25～P75）］

2.3 脂肪含量与TRAb、CAS 及病程的相关性

本研究考察了GO 患者的眼外肌FF 与TRAb、CAS 评分、GO 病程的相关关系，结果如表2 所示，眼外肌FF与TRAb、CAS及GO病程均存在一定程度的正相关关系，其中以与GO病程的相关程度为著，提示了随着GO病程增长，眼外肌脂肪含量增高。

表2 GO 患者眼外肌FF 与TRAb、CAS、GO 病程的相关性分析Table 2 Correlation between the extraocular muscles FF mean value and TRAb，CAS，clinical parameters of GO patients

3 讨论

3.1 脂肪组织在GO 发病机制中的作用

GO 是一种甲状腺相关性且累及眼眶组织的自身免疫性疾病，其病理生理机制目前尚不十分明确，目前一般认为其主要和甲状腺与球后组织交叉抗原反应以及组织特异性自身抗体有关。在GO发生过程中，OF被认为是眶内结构体积增大的靶细胞和主要效应细胞［1］。OF 具有多型性，目前最常依据OF 的表面是否表达Thy-1，分为Thy-1+和Thy-1-两个亚型。眼外肌来源的OF 以Thy-1+细胞为主，在TGF-β 的作用下产生IL-6 和IL-8及细胞外基质成分促进炎症反应和眼眶的纤维化；而眼眶脂肪或结缔组织来源的OF 以Thy-1-细胞为主，在一定的诱导剂作用下分化为前脂肪细胞［2］。Gerding 等［5］已证实眼外肌纤维及间质内的脂肪细胞核内均含有甲状腺刺激激素受体（thyroid stimulating hormone receptor，TSHR）mRNA，使细胞表面表达TSHR，在各种细胞因子的作用下，位于肌纤维间质内的OF 被激活。在GO 的急性活动期，被激活的眼外肌肌纤维内的OF 会大量合成具有高度亲水性的糖胺聚糖（glycosaminglycan，GAG），从而引起眼外肌和眼眶结缔组织组织水肿，出现眼压增高，眼球突出等临床症状，但此时眼眶结构的脂肪增殖现象并不明显。而在慢性非活动期，除了球后脂肪细胞增殖、脂肪堆积外，眼外肌中数量最多的Thy-1+OF 增殖引起眼外肌纤维增生，同时，眼外肌中数量较少的Thy-1-OF在一定的诱导剂作用下可分化为前脂肪细胞，引起眼外肌脂肪沉积。眼外肌的脂肪沉积具有重要意义，它间接反映了疾病的长期慢性过程［6］。

3.2 GO 眼眶脂肪MRI 定量分析

Ozgen 等［7］发现在87 例经临床和实验室检查诊断为GO 患者中，除了10 例由于牙齿金属伪影影响而导致未取得理想的眼外肌的CT 值外，51 例（66%）GO 患者至少一条眼外肌的密度有改变，其中43 例（84%）双侧均有密度改变。密度降低的眼外肌表现为斑点、斑片状低密度灶，这与眼外肌水肿、淋巴细胞和巨噬细胞等炎性细胞浸润、脂肪细胞增多等病理改变相符。相对于CT 对眼外肌的炎症水肿和脂肪浸润较难区分，MR 则对上述成分的信号变化非常敏感，炎症水肿通常表现为T1WI 低信号、T2WI 高信号、压脂T2WI 高信号，而脂肪则表现为T1WI 及T2WI 均为高信号，压脂T2WI低信号。王德广等［8］亦发现GO 病人部分眼外肌T1WI 及T2WI 均为略高信号，提示眼外肌发生了脂肪变性。目前的研究证实了GO 病人眼外肌能发生脂肪浸润，但是仅仅为定性诊断，均未能做到定量分析。

目前国内外常用于组织和器官的MR 脂肪定量分析技术主要包括波普成像（1H-MRS）和水-脂分离成像（Dixon）技术，而后者又包括两点式、三点式或改良三点式Dixon 技术等技术。MRS 技术是目前能够检测器官组织内特殊代谢物质的唯一无创性方法，其对脂肪具有高度敏感性和特异性，但是MRS 分辨率低、信噪比差、要求扫描范围较均质等缺点，使MRS 难以在结构精细复杂的颅底应用。常飞霞等［9］的研究表明了Dixon 技术通过测定腰椎信号强度并计算FF，可以反映椎体脂肪含量的变化。朱进等［10］采用Dixon 技术评价脊旁肌脂肪浸润，认为其可以用于监测脊旁肌随年龄增长发生的退行性变，并且具有较高的可靠性。本研究采用Dixon 技术来评价GO 患者及健康志愿者眼眶结构（眼外肌、泪腺）的脂肪含量，发现两组受试者中眼外肌的FF 差异有统计学意义，这也证实了在GO 发生与发展过程中，眼外肌具有脂肪浸润的特点。此外，黑砚等［11］发现GO 病人泪腺病理主要表现为泪腺组织中淋巴细胞多灶性浸润及脂肪组织增生。但是，泪腺的脂肪组织增生是眶脂肪增生后侵入泪腺组织还是泪腺组织中的原始间质细胞分化成脂肪细胞，则尚未得知。本研究发现GO 患者及健康志愿者泪腺的FF 无统计学差异，笔者认为这可能与本研究病例数量较小或者测量误差有关。

已有学者从分子基因及细胞层面上证实了GO 患者的脂肪从头合成显著增加［12］，蒋薇等［13］亦发现，球后脂肪体积与GO 病程、突眼度存在正相关关系，而眼外肌的最高信号值与脑白质比值（SIR 值）亦与CAS 评分有正相关关系，但SIR 值与其余各项临床指标如TRAb 均无相关性。本研究发现GO 患者眼外肌的脂肪含量是高于正常志愿者，但随着GO 的逐步进展，眼外肌的脂肪浸润是否会越来越显著，其与TRAB、CAS 评分、GO 病程是否存在相关关系，则未得而知。据此，笔者分析了眼外肌FF 与TRAB、CAS 评分、GO 病程的相关程度，结果表明眼外肌FF 与TRAb、CAS 评分、GO 病程均存在一定的正相关关系，尤其是GO 病程，随着病程的延长，眼外肌FF 增高，提示眼外肌的脂肪含量增大。脂肪组织是一种既具有炎性特征又具有内分泌特征的组织，可分泌多种炎性因子、细胞因子参与GO 的发生与发展过程。因此，精准测量眼外肌的脂肪含量，可能对GO 病人活动性分期及疗效评估有较为重要的参考作用。

本研究具有以下局限性：由于临床上诊断和治疗GO，并不需要病理学的支持，因此无法取得病理学的进一步印证；有关眼外肌MR 脂肪含量与疗效的关系，由于缺乏治疗前后对比的病例，尚需以后进一步研究；此外，本研究所使用的Dixon技术为两点法，当扫描时存在磁场B0 场不均匀或有显著磁化率差异时会导致产生水-脂错换，即使我们参考文献后增加了扫描区域匀场块和重复采集次数［14］，但还是存在产生水-脂错换的可能，从而导致误差的产生。

综上所述，对于GO 的主要的病理变化如眼外肌炎性水肿、胶原纤维增生及脂肪浸润等，MR 目前是最好的影像评估手段，其无创、诊断信息丰富的优势，更为GO 的病理生理机制研究、临床分期及疗效评估等方面提供了客观依据。眼眶的MR脂肪定量分析，有望作为一个重要依据来指导临床医师对GO 的诊疗。