DCE-MRI 诊断急性单纯性阑尾炎的动物实验研究

张迪鸣 刘 文 强金伟

急性阑尾炎是最常见的外科急腹症之一，人群患病率高达6%～12%[1-2]，通过典型的临床体征以及术前影像检查，中晚期典型病例的诊断并不困难。多项研究[3-5]表明在急性阑尾炎的术前诊断中，CT 及MRI 检查均具有较高诊断价值。

急性单纯性阑尾炎早期诊断后可以采取及时的治疗，减少并发症。但是急性单纯性阑尾炎临床表现常不典型，与正常阑尾影像学表现有重叠，早期诊断困难。刘锦红[6]的研究表明，急性单纯性阑尾炎病例的病理显示阑尾壁黏膜下层、肌层中性粒细胞浸润，阑尾全层轻度充血、水肿，浆膜层外侧无明显渗出物。该病理变化在常规CT 及MRI 不能明确显示，导致部分病例无法及时、准确地诊断。而动态对比增强磁共振成像（dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging，DCE-MRI）作为功能磁共振成像检查技术之一， 可提供病变的血流动力学定量信息。但是，目前无研究报道DCE-MRI 检查在急性单纯性阑尾炎诊断中的应用价值。本实验通过构建急性单纯性阑尾炎兔模型，与兔正常阑尾的DCE-MRI检查结果进行对比研究，分析DCE-MRI 诊断急性单纯性阑尾炎的可行性。

方 法

1.动物选择、造模方法及实验分组

本研究为前瞻性研究。实验动物：新西兰大白兔，36 只；体重：2kg；兔龄：6 个月；购买于上海杰思捷实验动物有限公司。采取数字表法随机化分组，分为实验组和对照组，每组各18 只，每组雌雄各半。手术操作前耳缘静脉注射戊巴比妥钠30mg/kg 全身麻醉，实验组（急性单纯性阑尾炎组）在麻醉下手术开腹，用4 号手术线进行阑尾根部结扎，不损伤阑尾动静脉，结扎阑尾根部，本研究造模方法参考了黄晶的动物造模方法[7]。手术操作8 小时后形成急性单纯性阑尾炎。对照组（正常阑尾组）施行同样的手术操作但不结扎阑尾，目的是避免开腹手术操作导致的偏倚。手术后8 小时两组均用3.0T 磁共振进行常规MRI、DCE-MRI 扫描。MRI 检查扫描结束后立即切除阑尾用福尔马林固定后送病理，用于结果分析时将病理结果作为金标准进行对照。经手术和病理证实，正常组18 例均为正常阑尾作为对照组，实验组急性单纯性阑尾炎16 例，2 例进展期急性阑尾炎被排除本研究；在DCE-MRI 研究中，2 例进展期阑尾炎被排除本研究，2 例正常组及1 例实验组病例因套管针脱落未能进行DCE-MRI 检查被排除出本DCE-MRI相关研究。用于DCE-MRI 研究的正常阑尾组16 例，急性单纯性阑尾炎组15 例。

2.磁共振扫描方法

采用Siemens 3.0T MRI 扫描仪（MAGNETOM Verio，Siemens，Erlangen，Germany）， 使 用 兔专用体部相控阵线圈。所有兔均行常规MRI 平扫及DCE-MRI 扫描。扫描范围为膈顶至盆腔。扫描序列采用横断面T1WI（TR：572ms；TE：3ms；层厚：2mm；层间距：0.9mm；激励次数：2）， 横断面T2WI（TR：2710ms；TE：78ms；层厚：2mm；层间距：0.9mm；激励次数：1）和冠状面T2WI（TR：2400ms；TE：95ms；层厚：4mm；层间距：0.4mm；激励次数为1）。定量DCE-MRI 行轴位扫描，重复时间（TR）6.18ms，回波时间（TE）1.98ms，两个翻转角分别选用5°和15°，层厚：3mm， 层间距0.9mm，激励次数：1。每次扫描时间5 秒，重复连续扫描31 次，总时间约155 秒。MRI 增强扫描对比剂为Gd-DTPA（钆喷替酸葡甲胺，北陆药业，北京），剂量0.5ml/kg 体重，采用自动压力注射器于平扫扫描结束后开始注药，流率1ml/s，注射完对比剂后注射10ml 生理盐水冲洗导管。

3.MRI 图像分析及后处理

在常规MRI T2WI 图像上用冠状位及横断位相结合的方法确认阑尾。将DCE-MRI 图像应用MRI设备自带后处理软件Tissue 4D 进行分析， 定量分析模型为Tofts 模型。测量者参考常规磁共振T1WI、T2WI 图像在DCE-MRI 图像上确认阑尾，在强化程度最明显的部位选取ROI，将ROI（面积1 ～5mm2）置于病变最大层面。通过DCE-MRI 后处理软件分析得到相应伪彩图、定量参数及时间信号曲线，本研究主要评估Ktrans、Kep以及Ve 这三个定量参数。一位工作4 年和一位工作14 年的影像诊断医师独立进行DCE-MRI 图像的后处理及参数测量，两测量者所测数据的平均值作为最终数据。

4.统计学方法

部分数据的统计分析使用专业统计软件SPSS 22.0。急性单纯性阑尾炎组与正常阑尾组Kep值和Ve 值的比较采用独立样本t 检验。Ktrans值比较采用秩和检验。P＜0.05 表示差异具有统计学意义。测量者间信度和复测信度检验采用组内相关系数（intraclass correlation coefficient，ICC）。DCEMRI 功能参数在急性单纯性阑尾炎诊断中诊断效能的比较采用受试者工作特征曲线（receiver operating characteristic， ROC）分析，并得出各功能参数ROC 曲线下面积以及作为诊断指标时最佳阈值及相应的灵敏度、特异度、准确度，该统计分析采用Medcalc 软件。Ktrans值和Ve 值诊断急性单纯性阑尾炎的准确度比较采用卡方检验。

结 果

本研究经手术和病理证实、并获得完整DCEMRI 扫描数据的正常阑尾组16 例，急性单纯性阑尾炎组15 例。

急性单纯性阑尾组Ktrans值中位数为0.152/min（0.150 ～0.156/min），正常组中位数为0.098/min（0.089 ～0.128/min），急性单纯性阑尾炎时阑尾壁Ktrans值较正常阑尾壁升高，且差异有统计学意义（Z=-2.79，P=0.001）；急性单纯性阑尾炎组Kep值为(0.34±0.18)/min，正常阑尾组为(0.33±0.13)/min，差异无统计学意义（t=-0.10，P=0.93）；Ve值急性单纯性阑尾炎组为(0.57±0.21)/min，正常阑尾组为(0.41±0.17)/min，急性单纯性阑尾炎时阑尾壁Ve 值较正常阑尾升高，差异有统计学意义（t=-2.29，P=0.03），急性单纯性阑尾炎和正常对照组DCE-MRI 参数见表1。

表1 急性单纯性阑尾炎组与正常阑尾组DCE-MRI 参数比较

表2 急性单纯性阑尾炎组与正常阑尾组DCE-MRI 参数诊断效能比较

图1 A.Ktrans 值的ROC 曲线下面积为0.794。当Ktrans 值＞0.127 作为诊断指标时，诊断急性单纯性阑尾炎的灵敏度93.3%（14/15），特异度81.3%（13/16），准确度为87.1%（27/31）。B.Ve 值的ROC 曲线下面积为0.733。当Ve值截断值为0.537 时，诊断急性单纯性阑尾炎的灵敏度60.0%（9/15），特异度87.5%（14/16），准确度74.2%（23/31）。C.Ktrans 值诊断急性单纯性阑尾炎的准确度高于Ve 值，但无统计学差异。

各参数ROC 曲线下面积结果如下：Ktrans值的ROC 曲线下面积（0.794）大于Ve 值的ROC 曲线下面积（0.733），但差异无统计学意义（P=0.060）。当Ktrans值＞ 0.127 作为诊断指标时，诊断急性单纯性阑尾炎的灵敏度为93.3%（14/15），特异度为81.3%（13/16），准确度 为87.1%（27/31）；当Ve 值截断值为0.537 时，诊断急性单纯性阑尾炎的灵敏度为60.0%（9/15），特异度为87.5%（14/16），准确度为74.2%（23/31）。具体数据见表2 及图1A ～C。

Ktrans值诊断急性单纯性阑尾炎的准确度高于Ve值，但无统计学差异（χ2=1.653，P=0.20）。具体病例的测量方法和数据见图2、3。急性单纯性阑尾炎病理见图4。联合Ktrans值和Ve 值正确鉴别诊断急性单纯性阑尾炎和正常阑尾的例数为30 例，准确度为96.8%（30/31）。

两位观测者间DCE-MRI 定量参数Ktrans值的组内相关系数ICC为0.998（95%CI：0.995～0.999）；Kep值的组内相关系数ICC 为0.946（95%CI：0.891 ～0.974）；Ve 值的组内相关系数ICC 为0.977（95%CI：0.954 ～0.989）。

图2 正常阑尾图像。A.为冠状位T1WI 压脂增强图像，可显示阑尾腔及其盲端；B.为定量DCE-MRI 所选取感兴趣区，阑尾壁（ROI1）和髂腰肌（ROI2）；C.为定量DCE-MRI 的相应参数图。

图3 急性单纯性阑尾炎图像。A.为冠状位T1WI 压脂增强图像，可显示阑尾腔及阑尾盲端；B.为定量DCE-MRI 所选取感兴趣区，阑尾壁（ROI 1）和髂腰肌（ROI 2）；C.为定量DCE-MRI 的相应参数图。

图4 急性单纯性阑尾炎患者的病理图，显示阑尾壁中性粒细胞浸润，浆膜层外侧无明显渗出物，符合急性单纯性阑尾炎诊断的病理标准（HE×100）。

讨 论

两名测量者对急性单纯性阑尾炎组和正常组DCE-MRI 三个定量参数测量的组内相关系数在0.946 ～0.998 之间，＞0.75，说明本研究中数据测量的信度及复信度较高，测量结果可信。

本次研究结果显示：急性单纯性阑尾炎组的Ktrans值和Ve 值较正常组高，该结果与炎症的病理变化有关，血管丰富，毛细血管充血扩张、部分毛细血管壁不完整且通透性增高，Ktrans值和Ve 值亦增高[8-9]。我们的结果与多项关于功能磁共振成像在克罗恩病中应用研究[10-11]的结果相仿，其研究表明克罗恩病患者的Ktrans值明显高于正常对照组，且克罗恩病患者的Kep值和Ve 值也高于正常对照组，三个定量参数中Ktrans值诊断准确度最高。但本研究结果显示Kep值在急性单纯性阑尾炎与正常对照阑尾间差异无统计学意义，推测其原因，可能为急性单纯性阑尾炎血管通透性改变还不明显，与正常阑尾差异较小，以及样本量稍小有关，需进一步做大样本研究。本研究结果表明使用DCE-MRI 的方法能得到反映病变阑尾壁血液供应、血管的通透性增高等微循环信息的定量参数指标。综上所述，定量DCE-MRI 参数Ktrans值和Ve 值在急性单纯性阑尾炎的诊断中具有一定的价值，分析其原因，Ktrans值代表对比剂从血管内扩散到血管外的速度，主要反映血管数量、血流速度和通透性；可以更客观地判断病变血供，Ktrans值、Ve值可以反映病变组织内微血管密度[12]。

本研究还将DCE-MRI 检查各功能参数的诊断效能进行了比较，ROC 曲线分析显示：Ktrans值的ROC 曲线下面积大于Ve 值的ROC 曲线下面积，但差异无统计学意义。Ktrans的准确度87.1%（27/31）高于Ve 值的准确度74.2%（23/31），差异亦无统计学意义。该研究结果表明DCE-MRI 的Ktrans值对急性单纯性阑尾炎的诊断价值高于Ve 值，虽然差异无统计学意义，但Ktrans值是DCE-MRI 量化诊断急性单纯性阑尾炎价值最高的参数。

联合Ktrans值和Ve 值可以将鉴别诊断急性单纯性阑尾炎和正常阑尾的准确度从87.1%进一步提高到96.8%，因此Ve 值也是Ktrans值诊断急性单纯性阑尾炎很好的辅助诊断指标。

本研究存在一些局限性：本研究样本量略小。本研究中Ktrans值对急性单纯性阑尾炎的诊断准确度高于Ve 值，但统计学上无明显差异，尽管这并不影响将Ktrans值作为DCE-MRI 量化诊断急性单纯性阑尾炎的首选参数，仍需要更大样本的研究来验证这种差异。另外，本研究实验对象为动物，相应功能参数的诊断阈值与人有所不同。但是本研究旨在探究DCEMRI 在急性单纯性阑尾炎诊断中的价值，其结果对于怀疑早期急性阑尾炎不能确诊的病例选择哪种影像检查更合适仍有一定的指导意义。

总之，DCE-MRI 定量参数能一定程度上反映急性单纯性阑尾炎时血流动力学的变化特点，从而通过定量参数早期准确诊断急性单纯性阑尾炎。对于一些早期急性阑尾炎诊断困难的病例，DCE-MRI 检查是一个很好的补充。