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        常規(guī)MRI和DKI技術(shù)診斷肝豆?fàn)詈俗冃约膊〉膶Ρ妊芯?/h1>
        2018-05-04 05:36:51盧琦王安琴張春蕓武紅利徐春生
        放射學(xué)實踐 2018年4期
        關(guān)鍵詞:尾狀核豆?fàn)?/a>峰度

        盧琦, 王安琴, 張春蕓, 武紅利, 徐春生

        肝豆?fàn)詈俗冃?hepatolenticular degeneration,HLD)又稱Wilson病,是一種常染色體隱性遺傳病,系銅轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白障礙而導(dǎo)致過量銅在體內(nèi)聚集,繼而導(dǎo)致大腦和肝臟等組織損傷,患者的主要臨床表現(xiàn)為神經(jīng)精神癥狀[1-2]。擴(kuò)散峰度成像(diffusion kurtosis imaging,DKI)是一種新的磁共振成像技術(shù),其采用非高斯擴(kuò)散模型的方法來觀察大腦組織中微觀結(jié)構(gòu)的變化,尤其適合于對灰質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的觀察[3]。本研究中利用DKI技術(shù)來分析肝豆?fàn)詈俗冃曰颊叽竽X微觀結(jié)構(gòu)的變化情況,旨在提高對肝豆?fàn)詈俗冃缘挠跋裨\斷水平。

        材料與方法

        1.研究對象

        搜集本院35例WD患者的病例資料,其中男21例,女14例,年齡18~45歲,平均(26.9±7.0)歲;無其它神經(jīng)精神系統(tǒng)疾病。此外,選取性別和年齡與患者組相匹配的健康志愿者30例作為對照組,其中男15例,女15例,年齡19~48歲,平均(26.2±5.6)歲。所有受試者簽署了知情同意書。

        2.數(shù)據(jù)采集

        使用GE Discovery MR750 3.0T超導(dǎo)型磁共振成像儀及8通道相控陣標(biāo)準(zhǔn)頭顱線圈。掃描范圍自顱頂至枕骨大孔水平,檢查序列包括常規(guī)T2WI和DKI序列。常規(guī)T2WI參數(shù):TR 9000 ms,TE 124 ms,翻轉(zhuǎn)角111°,矩陣256×256,視野250 mm×250 mm,層厚5 mm,無層間距,掃描20層;DKI序列參數(shù):SS-EPI序列,TR 4800 ms,TE Minimum,翻轉(zhuǎn)角12°,矩陣128×128,視野240 mm×240 mm,層厚3 mm,無層間距,掃描45層,采用3個b值(0、1000 和2000 s/mm2),其中b=0 s/mm2時采集6幀圖像、共15個方向。

        3.數(shù)據(jù)分析

        將受試者DKI序列的圖像傳輸至GE ADW4.6工作站,利用Functool軟件包里的DKI軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,計算DKI參數(shù)值:平均擴(kuò)散峰度(mean kurtosis,MK)、徑向擴(kuò)散峰度(radial kurtosis,RK)、軸向擴(kuò)散峰度(axial kurtosis,AK)。在雙側(cè)豆?fàn)詈?bilateral lenticular nucleus,LN)和雙側(cè)尾狀核頭(bilateral head of caudate nucleus,HCN)的最大截面上勾畫感興趣區(qū)(圖1、2),測量各參數(shù)值,每個部位測量3次、取平均值。再以同樣的方法測量常規(guī)T2WI上雙側(cè)LN、HCN和側(cè)腦室的T2信號值,以側(cè)腦室為基準(zhǔn)計算LN和HCN的T2信號變化率。測量時盡量避開血管、腦脊液等結(jié)構(gòu)以降低誤差。

        使用SPSS 19.0軟件包進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。采用校正t檢驗比較雙側(cè)豆?fàn)詈恕㈦p側(cè)尾狀核頭部的DKI參數(shù)值和T2信號變化率在WD組與對照組之間的差異,以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。再繪制受試者工作特征(receiver operating characteristic curve,ROC)曲線,計算約登指數(shù),判定各個參數(shù)值的診斷敏感性和特異性,并計算ROC曲線下面積(area under ROC curve,AUC)。

        結(jié) 果

        在經(jīng)過圖像偽影及頭動等因素的篩選后,最終有26例WD患者及25例健康志愿者納入本研究。所有受試者的基本臨床資料見表1。WD組與健康對照組間性別和年齡的差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。

        兩組患者尾狀核和豆?fàn)詈说腄KI參數(shù)和T2信號變化率見表2~3。與健康對照組相比,WD組雙側(cè)豆?fàn)詈说腗K值及T2信號變化率升高且差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),KA值及KR值的差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05);ROC曲線分析結(jié)果見表4和圖3,其中MK值及T2信號變化率的ROC曲線下面積分別為0.825、0.708,95%置信區(qū)間分別為0.710~0.939、0.551~0.864。雙側(cè)尾狀核頭的MK、KA和KR值及T2信號變化率均升高,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05);ROC曲線分析結(jié)果見表5、圖4,其中MK值、KA值、KR值及T2信號變化率的ROC曲線下面積分別為0.814、0.822、0.670和0.686,95%置信區(qū)間分別為0.684~0.943、0.700~0.944、0.515~0.825和0.533~0.839。

        表1 兩組的基本臨床資料

        圖1 在T2WI上在雙側(cè)豆?fàn)詈斯催x感興趣區(qū),以確定DKI參數(shù)測量的ROI。 圖2 在T2WI上于雙側(cè)尾狀核頭部選感興趣區(qū),以確定DKI參數(shù)測量的ROI。

        表2 兩組中雙側(cè)豆?fàn)詈瞬课籖OI各參數(shù)值及比較

        表3 兩組中雙側(cè)尾狀核頭部各參數(shù)值及比較

        表4 雙側(cè)豆?fàn)詈烁鲄?shù)的診斷效能

        表5 雙側(cè)尾狀核頭部的診斷效能

        討 論

        1.肝豆?fàn)詈俗冃约捌涑R?guī)影像學(xué)表現(xiàn)

        WD是一種常染色體隱形遺傳性疾病,銅藍(lán)蛋白合成障礙是本病的主要病理機(jī)制,肝臟銅藍(lán)蛋白合成減少,排泄減少,腸道對銅吸收增加,導(dǎo)致過量的銅析出并沉積在肝臟、腦組織及角膜等部位而引起損傷。有研究表明WD患者中樞神經(jīng)系統(tǒng)的損傷主要累及豆?fàn)詈?、尾狀核、丘腦及小腦齒狀核。因此,本研究中選取雙側(cè)豆?fàn)詈思拔矤詈祟^部作為感興趣區(qū),分析其DKI信號及微觀結(jié)構(gòu)的變化[1]。目前,對WD的診斷主要依靠臨床表現(xiàn)、銅生化檢測、角膜色素環(huán)和影像學(xué)等輔助檢查手段。本項研究中的WD患者主要根據(jù)其臨床表現(xiàn)及生化檢驗結(jié)果而明確診斷,35例患者均有神經(jīng)系統(tǒng)癥狀,包括震顫、肌張力增高、吞咽困難及口齒不清,24h尿銅及銅藍(lán)蛋白檢測異常。

        WD在常規(guī)MRI上的主要表現(xiàn)為雙側(cè)基底節(jié)區(qū)豆?fàn)詈藢ΨQ性長T1、長T2信號,俗稱“熊貓眼征”[4-5],可能與銅沉積在基底節(jié)區(qū)導(dǎo)致細(xì)胞水腫和壞死、脫髓鞘改變和膠質(zhì)增生等有關(guān)[1]。顏立群等[6]對16例WD患者進(jìn)行回訪性分析,10例患者表現(xiàn)為明顯的雙側(cè)基底節(jié)區(qū)長T1長T2信號影,其中3例呈現(xiàn)典型的“熊貓眼”征。劉勇等[7]對52例WD患者進(jìn)行回顧性分析,發(fā)現(xiàn)38例患者表現(xiàn)基底節(jié)區(qū)不同程度的信號異常,可見常規(guī)MRI對WD具有良好的診斷價值。在本項研究中,WD患者出現(xiàn)不同程度的雙側(cè)豆?fàn)詈?、丘腦及腦干的信號異常,部分患者有腦萎縮改變。

        2.DKI技術(shù)的基本原理

        DKI技術(shù)是在DTI技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的[8],與其不同的是采集的方向更多、b值更高和更多。DTI技術(shù)采用二階擴(kuò)散張量模型,而DKI技術(shù)將二階張量轉(zhuǎn)換為四階張量,能夠更好地顯示扇形纖維及交叉纖維。另外,DTI技術(shù)是假定水分子在人體內(nèi)的擴(kuò)散信號呈線性衰減,即呈高斯分布模型。在對人體大腦組織進(jìn)行成像和分析時,通常將b值設(shè)定為1000s/mm2,當(dāng)b值高于1000s/mm2時,水分子擴(kuò)散信號的衰減偏離線性,并且在復(fù)雜組織中因細(xì)胞器、細(xì)胞膜及間隔等諸多因素的影響,使得水分子擴(kuò)散不呈高斯分布,此時采用DTI技術(shù)的水分子擴(kuò)散模型來描述水分子的擴(kuò)散衰減時將存在較大的誤差。在這種情況下,研究水分子擴(kuò)散不均質(zhì)性的DKI技術(shù)能夠更加有效地探測組織微觀結(jié)構(gòu)的變化[9]。已有較多學(xué)者將DKI技術(shù)應(yīng)用于臨床,如腫瘤的良惡性及惡性程度的鑒別診斷[10-11]。

        由于采用的水分子擴(kuò)散模型與DTI不同,DKI技術(shù)的評價指標(biāo)也有所不同。平均峰度值(MK)是最常用的評價指標(biāo),通過探測水分子在組織內(nèi)擴(kuò)散受限的程度,來衡量感興趣區(qū)組織的復(fù)雜程度,組織結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,水分子在組織內(nèi)的擴(kuò)散越偏離高斯分布,MK值越大。MK的絕對值在0~3的范圍內(nèi),具有正負(fù)之分,由于MK值是各b值在各擴(kuò)散梯度場施加方向上的平均值,當(dāng)施加的擴(kuò)散梯度場方向與水分子擴(kuò)散方向的夾角在90°之內(nèi)時,MK值為正值,反之,為負(fù)值。徑向峰度(KR)和軸向峰度(KA)分別反映垂直于軸突方向及平行于軸突方向的水分子擴(kuò)散信息。在本研究中,雙側(cè)豆?fàn)詈说腗K值與對照組間的差異有統(tǒng)計學(xué)意義,雙側(cè)尾狀核頭部的MK、KA及KR值與對照組間的差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。有研究表明這些值的改變能夠更敏感地反映細(xì)胞骨架崩解、線粒體腫脹所導(dǎo)致的細(xì)胞粘度及曲度的改變,可能反映了更加顯著的組織結(jié)構(gòu)改變[8,12]。

        圖3 雙側(cè)豆?fàn)詈薓K、KA、KR及T2變化率的ROC曲線。 圖4 雙側(cè)尾狀核頭MK、KA、KR及T2變化率ROC曲線。

        3.常規(guī)磁共振與DKI技術(shù)的對比分析

        有學(xué)者曾利用常規(guī)MRI技術(shù)和DTI技術(shù)對WD疾病進(jìn)行對照研究,如Lawrence等[13]和Jadav等[14]分別采用基于白質(zhì)骨架的擴(kuò)散統(tǒng)計分析(Tract-Based Spatial Statistics,TBSS)方法及手工勾畫感興趣區(qū)的方法進(jìn)行分析,Lawrence等發(fā)現(xiàn)雙側(cè)額枕葉白質(zhì)、內(nèi)囊及腦橋FA降低,而這些區(qū)域在常規(guī)影像學(xué)上無明顯變化;Jadav等發(fā)現(xiàn)部分患者在常規(guī)T2加權(quán)像上腦白質(zhì)信號增高,而FA值和MD值的異常不僅出現(xiàn)在腦白質(zhì),在雙側(cè)內(nèi)囊及腦橋等部位也可見。

        肝豆?fàn)詈俗冃允且环N可治療的遺傳性疾病,因此早診斷早治療對疾病的預(yù)后具有重要意義。本研究中通過ROC曲線分析發(fā)現(xiàn),雙側(cè)豆?fàn)詈说腗K值的曲線下面積明顯大于T2信號變化率,雙側(cè)尾狀核頭部的MK值和KA值的曲線下面積均大于T2信號變化率。說明DKI技術(shù)在檢測肝豆?fàn)詈俗冃曰颊叽竽X結(jié)構(gòu)變化方面較常規(guī)MRI序列具有更高的敏感性及特異性,量化參數(shù)值能夠更敏感地反映肝豆?fàn)詈俗冃曰颊叽竽X組織微觀結(jié)構(gòu)的改變,為進(jìn)一步探討肝豆?fàn)詈俗冃约膊∧X組織結(jié)構(gòu)的異常提供影像學(xué)依據(jù)。

        本研究存在很多不足:首先,納入研究的患者病程較長且均出現(xiàn)錐體外系的癥狀,分級在Ⅱ級以上,未能對疾病早期的大腦改變進(jìn)行研究;另外,本組WD患者的病情嚴(yán)重程度差異較大、年齡和病程的跨度較大,因此研究結(jié)果的可重復(fù)性和穩(wěn)定性尚需進(jìn)一步研究和驗證。在以后的研究中,我們將擴(kuò)大樣本量及搜集更多處于病程早期的患者進(jìn)行更深入地研究,旨在對本病的診斷提供更加可靠的依據(jù)。

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