MR集成序列定量图谱技术在特发性炎性肌病中的应用

田兆荣，龚瑞，孙杰，贾晶，朱凯，陈兵

1.宁夏医科大学总医院放射科，宁夏 银川 750001；2.宁夏医科大学双怡校区，宁夏 银川 750001；*通信作者 陈兵 1351345255@qq.com

特发性炎性肌病（idiopathic inflammatory myopathy，IIM）是一组以横纹肌和皮肤慢性炎症为特征的异质性自身免疫性疾病，常伴有皮肤、肺和关节病变引起的肌外表现。IIM的病因尚不清楚，但具有很高的发病率和死亡率，全球每年每百万人中有5～10例新发病例[1]。IIM以多发性肌炎和皮肌炎最为常见，典型临床表现为四肢近端对称性肌无力，血清肌酸激酶升高，肌活检示单核细胞浸润。IIM患者疾病活动的诊断和评估通常基于临床、血清学、生化和组织学特征。

近年来，MRI已成为研究肌病患者疾病状态的重要非侵入性工具。尤其是MRI的定量技术能进一步评估肌肉炎症程度的变化，并提供疾病活动的详细解剖视图。新出现的MR集成序列（magnetic resonance image compilation，MAGiC）定量图谱技术具有5种定量图谱，包括T1 Mapping、T2 Mapping、PD Mapping、R1 Mapping和R2 Mapping，首次实现定量差异化组织成分测量，获得基于人体组织成分的定量化信息，类比于MRI中的“能谱”技术。可用于测量与生理或病理大分子环境变化相关的水结合改变。本研究利用MAGiC技术中的T1 Mapping、T2 Mapping定量IIM患者大腿肌肉，评估该方法是否能够定量评估IIM的肌肉水肿，分析MAGiC定量图谱技术对IIM临床特征的评估价值，为IIM的影像学诊治提供参考依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象 本研究为前瞻性研究。以2019年12月—2021年5月宁夏医科大学总医院收治的35例活动期IIM患者为研究对象，均经临床及肌肉活检确诊，既往无治疗史。其中男19例，女16例；年龄19～74岁，平均（42.4±8.4）岁。其中，皮肌炎20例，多发性肌炎14例，免疫介导的坏死性肌病1例，病程3周～24个月。另选15例无系统性或肌肉骨骼疾病的健康志愿者为对照组，其中男5例，女10例；年龄23～56岁，平均（32.6±7.1）岁。所有受检者2 d内避免体育锻炼，检查前静坐30 min。本研究通过宁夏医科大学总医院伦理委员会批准（2020-657），所有受检者均签署知情同意书。

1.2 检查方法 采用SIGNATMArchitect 3.0T扫描仪，行双侧大腿常规MRI扫描及MAGiC序列扫描，受试者取仰卧位，16通道躯干线圈覆盖双腿。扫描范围：自髂前上棘至腘窝水平。扫描序列包括常规轴位T1WI、轴位T2WI、轴位T2Flex及轴位MAGiC序列。具体扫描参数见表1。

表1 IIM患者双大腿MRI扫描参数

1.3 图像后处理 由2名具有5年以上相关经验的MRI诊断副主任医师采用双盲法，在GE ADW 4.7工作站进行图像处理，首先在T2Flex图像上将IIM组患者的肌肉分为未水肿肌肉（T2Flex上未显示水肿）和水肿肌肉。然后由2名诊断医师参照T2Flex图像共同确定感兴趣区（ROI），在GE主机MAGiC处理软件包测量每块双大腿肌肉的T1值、T2值。手工绘制ROI，将ROI分别放置在股外侧肌、股中间肌、股内侧肌、股直肌、股薄肌、缝匠肌、半腱肌、半膜肌、股二头肌、大收肌，得到T1、T2值，放置ROI时应避开皮下脂肪、血管和骨骼。

1.4 观察指标 采集IIM组与对照组股外侧肌、股中间肌、股内侧肌、股直肌、股薄肌、缝匠肌、半腱肌、半膜肌、股二头肌、大收肌中水肿肌肉、未受累肌肉、正常肌肉ROI区域的T1、T2值，并获得对应的定量图谱。

1.5 统计学方法 使用SPSS 21.0软件，符合正态分布的计量资料以表示，组间比较采用独立样本t检验；非正态分布的计量资料以M（Q1，Q3）表示，组间比较采用KruskaleWallis检验。绘制受试者工作特征（ROC）曲线，评估大腿肌肉T1、T2值鉴别IIM的诊断效能，用约登指数的最大值获得ROC曲线的截断值。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 MAGiC序列的T1 Mapping、T2 Mapping定量图像MAGiC扫描完成后，得到T1 Mapping、T2 Mapping定量图像及一系列图像，包括T1WI、T2WI。对照组和IIM组获得的T1 Mapping、T2 Mapping图像和T1WI、T2WI图像（图1）。

图1 IIM患者和对照组MAGiC序列生成的T1WI、T2WI图像和大腿肌肉T1 Mapping、T2 Mapping伪彩图

2.2 IIM组与对照组T1、T2值比较 常规T2Flex图像显示，35例IIM双侧大腿700块肌肉中，水肿肌肉436块，未水肿肌肉264块。15例对照组健康肌肉300块。IIM组水肿肌肉的T1值低于未水肿肌肉和对照组（t=-13.568、-17.897，P均<0.05），T2值高于未水肿肌肉和对照组（χ2=119.245、118.858，P均<0.05），见表2。

表2 IIM组与对照组T1、T2值比较（ms）

2.3 IIM组与对照组的诊断效能 T1、T2值用于鉴别IIM患者与对照组的ROC曲线显示，T1值的曲线下面积（AUC）为0.800（P<0.05），敏感度为65.1%，特异度为83.9%，约登指数为0.49。T2值的AUC为0.954（P<0.05），敏感度为93.1%，特异度为82.8%，约登指数为0.759，见图2。

图2 T1值与T2值鉴别IIM患者与对照组的ROC曲线

IIM患者水肿肌肉和非水肿肌肉的ROC曲线显示，T1值的AUC为0.920（P<0.05），敏感度为79.3%，特异度为94.1%，约登指数0.734。T2值的AUC为0.961（P<0.05），敏感度为88.5%，特异度为90.2%，约登指数为0.787，见图3。

图3 T1值与T2值鉴别IIM患者水肿肌肉与未水肿肌肉的ROC曲线

3 讨论

IIM是一组原因不明的自身免疫性疾病，临床上主要累及横纹肌，呈对称性分布，以颈前屈肌和肢带肌受累最明显，其对应的临床表现为吞咽困难、上举下蹲困难及关节痛等，也可累及皮肤、呼吸肌及心肌等组织器官[2]。本病预后不佳，早期准确诊断及早期治疗可以降低病死率。MRI是评估炎性肌病的一种有效检查方法，在诊断IIM、监测疗效、确定最佳活检部位方面均起重要作用[3]。GE公司新研发的MAGiC序列是基于多个回波多个延迟序列的一种新型MRI集成序列，具有快速扫描、多组成像等特点[4-5]，MAGiC序列可以实现“一站式”扫描，一次性计算出T1、T2值、质子密度及射频场B1值，通过调整TE及TR生成不同的图像对比，可以获得组织的特征性弛豫值，理论上可以得到“纯正”的T1或T2对比的图像[6]。

MAGiC 序列中的定量图谱T1 Mapping、T2 Mapping提供了每个肌肉不同T1、T2弛豫时间的像素图。本研究中，IIM患者的水肿肌肉、未水肿肌肉和对照组正常肌肉的T1值、T2值有显著差异，提示T1 Mapping、T2 Mapping中的定量T1、T2值可以作为IIM炎性肌肉活动度的标志物。常规MRI图像上肌肉水肿是由于细胞内或细胞外游离水增加所致，当游离水增加到一定程度时，常规T2WI才能显示肌肉水肿高信号，而MAGiC序列中的定量图谱T2 Mapping的T2值间接定量肌肉游离水的多少，并检测肌肉水肿的程度。既往研究[7]证明炎症或水肿肌肉的T2横向弛豫时间比正常肌肉长。IIM的组织学特征是炎症细胞包围和侵袭非坏死肌纤维。这种病理状态可以增加肌膜通透性，导致细胞内游离水增加，炎性肌肉组织游离水增加，T2弛豫时间也增加[8]。早期炎性肌病的肌肉活检结果显示，肌内膜毛细血管上的膜攻击复合物沉积，随后毛细血管密度降低，导致附近肌肉组织缺血。由此产生的低ATP水平首先导致钠/钾泵功能障碍，随之水从间质转移到细胞内空间，增加肌肉纤维内的自由水含量[9]。组织的T2弛豫时间也和水和其他大分子结合的紧密程度有关，细胞内的水可能与胞浆蛋白结合，形成凝胶状状态，改变水肿肌肉组织的T2弛豫时间。

本研究发现，IIM患者中T2Flex上未水肿的肌肉T2值高于对照组，T2值表示横向弛豫速率，T2值越高，表示自由水的数量越多。既往研究[10]表明，IIM患者在常规MRI检查未水肿的大腿肌肉活检时检测到炎症细胞浸润，但只有当炎症细胞浸润发生显著变化时，才能在常规MRI图像上发现高信号水肿区，肌肉水肿代表活跃的肌肉炎症，这是可治疗和可逆的，而MAGiC序列的T2 Mapping通过定量参数T2值即可反映炎性肌肉的微观变化。因此，通过MAGiC序列的定量图谱T2 Mapping能实现早期定量诊断，对于IIM患者的早期治疗及预后有极大的指导价值。此外，几乎所有的肌肉病理生理变化均会改变T2弛豫时间[11]，而MAGiC序列的T2 Mapping不仅可以用于评估肌肉炎症，还可以用于评估潜在的脂肪浸润和纤维坏死[12]。在肌病进展过程中，水肿和炎症可能与脂肪浸润共存，也导致T2弛豫时间延长，定量参数T2值在某种程度上可以检测肌病的严重程度及其演变。本研究中IIM患者MAGiC序列T2 Mapping的ROC曲线分析表明，该序列可用于鉴别IIM，而且得出鉴别IIM的T1、T2阈值，与Ran等[12]的研究结果相近。本研究结果表明，MAGiC定量图谱技术堪比MRI中的“能谱”，尤其是T2 Mapping能实现定量差异化组织成分测量，获得基于人体组织成分的定量化信息，T2 Mapping可以检测到炎性肌病早期的变化。因此，MAGiC序列可以发现IIM肌肉的早期病变，对于早期诊断至关重要。

本研究的局限性是样本量小，以后将纳入更多受试者进行研究，有助于提高AUC分析的准确性。其次，未对MAGiC序列中的其他定量图谱进行研究，后期将会逐一研究分析，以验证MAGiC定量图谱技术作为治疗监测工具的有效性。

总之，MAGiC定量图谱技术不仅定量地用于IIM的亚临床肌肉受累，可以检测出常规MRI未受累的肌肉群异常，还可以显示IIM肌肉受损的严重程度。