基于IDEAL-IQ 技术定量评估特发性炎症性肌病下肢肌肉脂肪浸润的研究

田兆荣，田博，王玉琪，贾晶，陈兵，王志军，龚瑞*

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，宁夏 银川 750001；*通信作者 龚瑞ruigong918@163.com

特发性炎症性肌病（idiopathic inflammatory myopathies，IIM）是一组以骨骼肌炎症为特征并导致进行性肌无力的异质性疾病[1]，其肌肉的典型病理特征是炎症和脂肪浸润，肌肉脂肪浸润与肌力、疾病严重程度、进展及治疗方式的选择密切相关。在IIM治疗过程中，了解疾病的病理生理改变尤为重要，当IIM患者处于慢性进展期时，肌肉组织被脂肪替代发生不可逆性肌肉损害，严重影响患者的生活质量。因此，及早、准确地定量评估肌肉脂肪浸润程度，对于IIM的临床诊疗有重要意义。

目前用于脂肪定量的方法较多，以磁共振波谱、T2 mapping技术居多。但上述方法在实际应用中易受环境及观察者经验等因素影响，无法准确地反映肌肉的细微变化[2]。最小二乘法估计和不对称回波迭代分解水和脂肪成像（iterative decomposition of water and fat with asymmetry and least squares estimation quantitative fat imaging，IDEAL-IQ）是一种新型的脂肪定量技术，采用小角度激发及非对称采集技术，一次扫描采集6个具有不同TE的回波信号，重建后产生水相图、脂相图、同相图、反相图、脂肪分数（fat fraction，FF）图像和R2*弛豫率图像，其中FF图像可以直接计算感兴趣区（ROI）的FF值，反映组织的脂肪含量，已在肝脏、胰腺、骨髓、脊椎疾病等脂肪测量中应用[3-7]。然而，目前国内鲜有利用IDEAL-IQ技术评估IIM肌肉脂肪浸润的研究。因此，本研究采用IDEALIQ技术定量评估IIM患者大腿肌肉脂肪浸润，以及脂肪浸润程度与临床指标的相关性，为IIM的临床诊断、治疗及疗效评估提供客观依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性收集2020年1月—2022年8月宁夏医科大学总医院IIM患者32例。纳入标准：①所有IIM均经临床诊断和（或）病理确诊；②影像和临床资料完整；③进行手工肌肉测试；④MRI检查前未行激素治疗。排除标准：①MRI检查禁忌证；②下肢手术及外伤史；③近半年有激素治疗史。另外收集32名年龄、性别相匹配的健康志愿者作为对照组，排除标准同IIM组。32例IIM患者中，男14例，女18例，年龄28～71岁，平均（43.9±16.8）岁；病程0.1～4.0年，平均（0.8±1.7）年；平均体重指数（body mass index，BMI）（21.13±1.54）kg/m2。32例健康志愿者中，男14例，女18例，年龄24～65岁，平均（36.1±15.1）岁；平均BMI（22.05±1.94）kg/m2。本研究经宁夏医科大学总医院医学科研伦理审查委员会批准（2020-657），所有受试者均签署知情同意书。

1.2 临床评估 由2名具有5年以上临床工作经验的风湿科医师对IIM患者的临床资料进行双盲评估，并对患者进行手动肌肉测试[8-9]，将测试结果制成表格，其中包括大腿肌肉。

1.3 检查方法 采用GE SignaTMArchitect 3.0T扫描仪和16通道躯干线圈，行双侧大腿肌肉MRI扫描，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、T2WI、T2 Flex及IDEAL-IQ序列。扫描参数见表1。

表1 MRI扫描主要序列和参数

1.4 图像后处理 扫描完成后，将IDEAL-IQ扫描图像传入GE ADW 4.7工作站。由2名具有5年以上骨骼肌肉系统影像诊断经验的放射科医师独立阅片。根据肌肉的轮廓于IDEAL-IQ序列生成的FF图像上勾画ROI，沿肌肉边缘手动勾画，避开骨皮质和血管，由工作站自动计算相应ROI的FF值。ROI的勾画及测量分别由2名放射科医师独立完成，以2名医师测量结果的平均值作为最终分析数据。由于IIM患者双下肢肌肉对称受累，且大部分研究选择右侧进行测量[10]，因此本研究参照既往研究选择右侧大腿进行ROI勾画，分别测量大腿前外侧肌群（股直肌、股中间肌、股内侧肌、股外侧肌、缝匠肌）、内侧肌群（股薄肌、长收肌、大收肌）及后侧肌群（半腱肌、半膜肌、股二头肌）的FF值。

1.5 统计学方法 采用SPSS 22.0软件，采用组内相关系数（ICC）比较2名医师测量大腿肌肉FF值的一致性。符合正态分布的计量资料以±s表示，组间比较采用独立样本t检验，采用Spearman相关评价大腿肌肉FF值与年龄、BMI、病程、肌力的相关性。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 IIM组与对照组一般资料比较 IIM组与对照组年龄、性别、BMI差异均无统计学意义（t=1.41、0.922、-1.017，P＞0.05），具有可比性。

2.2 观察者间测量FF值的一致性 2名观察者分别测量IIM患者大腿前外侧肌群、后侧肌群及内侧肌群各肌肉FF值，结果显示测量结果的一致性很好[ICC=0.932（0.904～0.967）、0.901（0.884～0.921）、0.925（0.823～0.963）]。

2.3 IIM组与对照组大腿前外侧肌群、内侧肌群及后侧肌群肌肉FF值比较 IIM组大腿各肌群肌肉FF值均大于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）。IIM患者大腿肌肉中，后侧肌群（股二头肌、半腱肌及半膜肌）FF值最高（17.32±4.01），前外侧肌群（股直肌、股中间肌、股内侧肌、股外侧肌、缝匠肌）FF值次之（16.60±3.67），内侧肌群（股薄肌、长收肌、大收肌）FF值最低（6.77±4.92），见图1；对照组后侧肌群、前外侧肌群、内侧肌群FF值分别为1.57±0.19、2.58±2.57、1.40±0.64。两组各肌群FF值比较，差异有统计学意义（t=-7.29、-6.91、-4.85，P＜0.05）。

图1 男，52岁，多发性肌炎，双侧大腿各肌肉脂肪浸润明显，以后侧肌群为著。A.T1WI示双侧大腿肌肉弥漫性高信号；B.T2WI示双侧大腿肌肉高信号，与皮下脂肪信号相近；C.T2 Flex示双侧大腿肌肉呈等低信号；D.IDEAL-IQ示双侧大腿肌肉明显萎缩，被脂肪替代（箭）

2.4 IIM组大腿前外侧肌群、后侧肌群、内侧肌群肌肉FF值与临床指标的相关性 IIM患者大腿肌肉平均FF值与年龄、性别及BMI无明显相关性（P均＞0.001）。大腿肌肉平均FF值与病程呈正相关（r=0.587，P＜0.001）。大腿前外侧肌群、后侧肌群、内侧肌群肌肉FF值均与肌力呈负相关（r=-0.885、-0.761、-0.594，P＜0.001）。

3 讨论

本研究采用IDEAL-IQ技术对IIM下肢肌肉的脂肪浸润进行定量分析，结果显示IIM组大腿肌肉脂肪浸润较对照组明显升高，以后侧肌群脂肪浸润最明显；IIM组前外侧肌群、内侧肌群及后侧肌群FF值与病程和肌力存在相关性，与年龄、性别、BMI无明显相关性。

Matsuda等[11]采用常规MRI的STIR序列半定量评估IIM患者下肢肌肉的形态、结构和功能改变。然而通过常规MRI量化肌肉疾病具有挑战性，不仅评分过程具有主观性，还可能受到变化的MRI扫描参数影响，无法定量评估IIM肌肉脂肪浸润程度。IDEAL-IQ技术采用小角度激发及非对称采集，在保证足够信号强度的同时彻底使水脂分离，极大地提高了可重复性，能客观、定量地评估肌肉脂肪浸润程度[12]。IIM的组织病理学特征以肌肉组织中炎症细胞浸润和脂肪浸润（脂肪化）为主，肌肉脂肪浸润是肌肉病变严重程度及导致活动能力受损的关键标志之一[13]。因此，本研究首次提出并验证应用IDEAL-IQ技术定量评估IIM患者大腿肌肉脂肪浸润的可行性，对监测病程演变和指导临床制订个体化治疗方案至关重要。

3.1 IIM组与对照组大腿前外侧肌群、内侧肌群、后侧肌群FF值比较 目前，定量评估IIM下肢肌肉脂肪浸润的研究较少。本研究基于IDEAL-IQ技术定量评估IIM患者大腿肌肉脂肪浸润程度，结果显示IIM患者大腿肌肉脂肪浸润较对照组明显升高，而且IIM患者大腿肌肉脂肪浸润程度存在差异，后侧肌群（半腱肌、半膜肌及股二头肌）受累最严重，其次是前外侧肌群（股外侧肌、股直肌、股中间肌、股内侧肌、缝匠肌），而内侧肌群（大收肌、长收肌、股薄肌）受累相对较轻，这种脂肪浸润的分布规律与Wang等[14]的研究结果相近。IIM脂肪浸润的分布可能与肌群分配规律及肌群纤维差异有关，不同肌群脂肪浸润（脂肪化）改变的特点、先后出现脂肪化改变的模式，对于诊断IIM有极高的价值[15]；不同肌群肌肉脂肪化造成肌肉不可逆性损伤，直接影响下肢运动功能。然而目前对于IIM大腿肌肉脂肪浸润分布规律的研究较少，未来还需要更多的研究进行验证。

3.2 IIM组大腿前外侧肌群、内侧肌群、后侧肌群FF值与病程及肌力的相关性 本研究结果显示，IIM患者大腿肌肉FF值与年龄、性别、BMI无相关性，与病程呈正相关，即脂肪浸润严重程度随着病程进展而加重。肌肉脂肪浸润（脂肪化）反映IIM慢性肌肉损伤的过程，其病理改变表现为间质改变突出，肌内膜增厚、胶原组织增生或脂肪浸润，可见再生的肌纤维[16]。病程较长的IIM患者行肌活检时，无论肌细胞再生情况如何，均可见一定数量的萎缩肌细胞，以肌内膜、肌束膜纤维化和脂肪组织替代为主，且随着病程进展，IIM患者大腿肌肉脂肪化加重[17]，而这种脂肪化改变不可逆转[16]。因此，当患者大部分肌肉均出现非常严重的脂肪化改变时，进行过度治疗可能意义不大。脂肪化改变可以是IIM终末期的改变，严重影响IIM患者的生活质量。

此外，本研究显示IIM患者大腿肌肉平均FF值与肌力呈负相关，前外侧肌群、后组肌群及内侧肌群FF值均与肌力呈负相关，与朱红丽等[5]的研究结果相近。随着肌肉脂肪浸润程度加重，正常骨骼肌被脂肪组织替代，导致IIM患者肌力下降。肌肉脂肪组织散布于骨骼肌中，积聚在肌筋膜下方、肌群间和单个肌肉内。由于靠近肌肉，肌肉脂肪组织与肌肉代谢有关[18]。肌肉脂肪组织增加会改变肌肉结构，导致弹性能量储存增加，肌腱单元刚度降低，这两种效应引起肌肉反应和活动增强，导致肌肉收缩所需能量减少[19-20]，引起IIM患者肌肉质量损失和肌肉力量减弱。Wada等[21]和Yurdakul等[22]研究显示，肌肉内脂肪增加引起肌肉功能障碍与低级别炎症和抑制中枢激活有关，肌肉内脂肪组织堆积产生炎症介质（IL-6、TNF-α等）可引起肌肉的低级别炎症并抑制中枢激活，降低肌丝对钙的反应性，导致肌肉功能障碍。综上，IIM大腿肌肉FF能反映疾病严重程度及监测病情演变。因此，早期发现和监测IIM患者大腿肌肉生物力学功能的改变有助于早期实施个体化干预，为其治疗及疗效评估提供可视化依据。

3.3 本研究的局限性 ①纳入样本量较少，未将IIM按照各亚型分组，下一步将扩大样本量，分析不同亚型IIM大腿肌肉脂肪浸润分布规律及浸润程度；②本研究仅限于治疗前脂肪浸润，未开展激素治疗前后对比分析，下一步将纳入研究进行疗效评估；③本研究采用的手动肌肉测试法主观性较强，今后将采用客观的肌力定量测试法进行研究。

总之，IDEAL-IQ序列可以量化评估IIM患者大腿肌肉的脂肪浸润程度，能够准确地反映疾病的严重程度及监测病程演变，有望为监测IIM患者大腿肌肉功能障碍提供可靠的影像学标志物，为临床选择治疗方法和治疗时机、评估疗效提供客观依据。

利益冲突 全体作者均声明无利益冲突