郭威，楊凡，孫斯琴，王瀟

1.武漢市第三醫(yī)院（武漢大學(xué)附屬同仁醫(yī)院）放射科， 湖北 武漢 430063；2.中國人民解放軍中部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院 急診科，湖北 武漢 430070

引言

高壓電擊傷會造成接觸點(diǎn)和深部組織的損傷，由于電流的產(chǎn)熱性，電擊出入口常呈現(xiàn)碳樣化[1]。電擊傷造成的損傷范圍深而廣，能夠?qū)∪?、肌腱、血管、骨骼以及神?jīng)等造成損傷[2]?，F(xiàn)階段電擊傷治療的方式為焦痂、筋膜切開減張術(shù)，對傷口的及時清創(chuàng)是電擊傷治療效果的核心影響因素，若清創(chuàng)過早不能確定壞死界限，清創(chuàng)過晚壞死范圍增加[3]。對肢體軟組織壞死情況的及時判斷，是確認(rèn)機(jī)體是否可以開始清創(chuàng)手術(shù)的關(guān)鍵。目前，臨床上常用彩色多普勒超聲、數(shù)字減影技術(shù)、放射性血池顯像法、MRI等技術(shù)進(jìn)行高壓電擊傷軟組織壞死范圍的影像學(xué)檢查[4]。MRI具備參數(shù)靈活、多層面掃描、分辨力高等優(yōu)勢，MRI常規(guī)序列可一次性提供判斷電擊傷肢體肌肉、韌帶、肌腱、骨骼的影像學(xué)信息，配合增強(qiáng)掃描、磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像（Diffusion Weighted Imaging，DWI），根據(jù)肢體軟組織損傷的信號特點(diǎn)和強(qiáng)化程度，可以反映損傷組織的缺血、出血、水腫、壞死等一系列病理變化，為臨床清創(chuàng)提供解剖、病理依據(jù)[5]。據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)報道，b值的選擇是DWI中的關(guān)鍵技術(shù)，b值增大時DWI成像的擴(kuò)散權(quán)重隨之增大；當(dāng)b值較小時，DWI信號強(qiáng)度受血流灌注的影響增大[6]。因此研究探討了不同b值作用下，DWI成像效果，并創(chuàng)新性地聯(lián)合MRI常規(guī)，分析不同b值下，家兔肢體高壓電擊傷的實(shí)際診斷情況。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 主要儀器與試劑

戊巴比妥鈉溶液（國藥集團(tuán)，中國），歐乃影（釓雙胺，GEHealthcare，上海），0.9%生理鹽水（武漢市第三醫(yī)院放射科，中國），HE染色相關(guān)試劑（武漢貝茵萊生物科技有限公司，中國）。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)動物

空腹?fàn)顟B(tài)下體重為2.0～3.0 kg的清潔級大白兔30只（華中科技大學(xué)動物實(shí)驗(yàn)室，中國），雌雄不限，適應(yīng)性飼養(yǎng)7 d。

1.2 方法

1.2.1 動物及分組

當(dāng)b值過高時，將會對實(shí)驗(yàn)兔相應(yīng)位置的神經(jīng)產(chǎn)生一定的刺激作用，造成周圍細(xì)胞、組織形態(tài)的變化，進(jìn)而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀察。為避免該種影響，研究過程中將30只實(shí)驗(yàn)兔隨機(jī)分為病例組（16只）與影像組（14只），病例組中的大白兔于電擊后2、24、48、72 h，分別處死1只兔子，取膝關(guān)節(jié)以上2 cm和膝關(guān)節(jié)以下2 cm處的組織做病理切片，行HE染色，觀察視野內(nèi)細(xì)胞損傷/壞死的情況；對影像組的14只家兔，電擊后2、24、48、72 h，行MRI平掃聯(lián)合多b值DWI及增強(qiáng)掃描，分別測量了膝關(guān)節(jié)以上2 cm和膝關(guān)節(jié)以下2 cm處肌肉損傷區(qū)的中心（深層）/淺層/邊緣（損傷區(qū)邊緣）不同b值（b=400、600、800、1000、1200 s/mm2）的表觀擴(kuò)散系數(shù)（Apparent Diffusion Coeffecient，ADC）值，同一b值同一位置均測量3次。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒?/p>

① 所有實(shí)驗(yàn)兔按體重1 mL/kg于耳緣靜脈注射30 g/L的戊巴比妥鈉溶液進(jìn)行麻醉后，進(jìn)行MRI相關(guān)序列掃描；② 繼續(xù)飼養(yǎng)2 d直至確認(rèn)造影劑完全排出；③ 按體重1 mL/kg于實(shí)驗(yàn)兔的耳緣靜脈注射30 g/L的戊巴比妥鈉溶液進(jìn)行麻醉；④ 采用自制電擊設(shè)備（電擊電壓：2000 V，電擊時間：0.2 s）構(gòu)建電擊模型。將電擊設(shè)備的小電極置于實(shí)驗(yàn)兔左側(cè)膝關(guān)節(jié)以下5 cm小腿內(nèi)側(cè)肌肉處，構(gòu)成電擊入口；將電擊設(shè)備的大電極置于對應(yīng)實(shí)驗(yàn)兔左側(cè)膝關(guān)節(jié)以上5 cm大腿內(nèi)側(cè)肌肉處，構(gòu)成電擊出口。

1.2.3 指標(biāo)檢測

按體重1 mL/kg于實(shí)驗(yàn)兔的耳緣靜脈注射30 g/L的戊巴比妥鈉溶液進(jìn)行麻醉，麻醉后將兔仰臥位，頭固定于16通道頭頸專用相控陣線圈，通過1.5 T MR機(jī)（GE）行左腿掃描，常規(guī)矢狀位：T1WI壓脂/T2WI、冠狀位：T1WI、軸位 T2WI+FS、 多 b值 DWI（b=400、600、800、1000、1200 s/mm2）和左側(cè)腿增強(qiáng)掃描。通過雙筒高壓注射器經(jīng)兔耳緣靜脈團(tuán)注射歐乃影，注射劑量為0.2 mmol/kg，流率為1.0 mL/s，隨后同樣流率注射0.9%生理鹽水5 mL沖管。在后處理軟件上測量ADC值。選擇股骨中段層面的圖像，手動勾畫感興趣區(qū)（Region of Interest，ROI），ROI=2.5，避開皮下脂肪層、筋膜、血管，每個ROI測量3次，取平均值。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

軟件SPSS 20.0進(jìn)行實(shí)驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理，計量資料以“均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，通過t檢驗(yàn)；計數(shù)資料以χ2檢驗(yàn)，P＜0.05差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 高壓電擊后兔肢體軟組織損傷情況

根據(jù)家兔肢體軟組織的MRI掃描結(jié)果可知，高壓電擊燒傷后24 h家兔肢體可見腫脹，損傷處軟組織信號表現(xiàn)出彌漫性稍長T2信號，同時信號不均勻；高壓電擊燒傷后48 h，可見家兔電擊損傷位置的軟組織中，彌漫性稍長T2信號范圍呈現(xiàn)逐漸增長的狀態(tài)。高壓電擊燒傷后，家兔肢體出現(xiàn)皮下軟組織腫脹、皮下積液、肌間隙內(nèi)液性滲出，損傷處呈現(xiàn)不均勻的高信號，且高低信號夾雜，見圖1～2。

圖1 高壓電擊后兔肢體軟組織損傷情況（影像圖）

圖2 高壓電擊后兔肢體成像表現(xiàn)

由病例組中家兔的HE染色結(jié)果可知，接受高壓電擊燒傷后的軟組織主要分為三種情況（圖3）： ① 完全壞死的軟組織，其中肌肉組織的橫紋肌組織凝固，組織間質(zhì)出現(xiàn)水腫，充血伴片狀出血；② 正常細(xì)胞與壞死細(xì)胞混雜，血管外滲紅細(xì)胞、小血管周圍出現(xiàn)炎性細(xì)胞（如圖3黑色箭頭所示）；③ 軟組織發(fā)生水腫，橫紋肌間質(zhì)水腫，同時有大量炎性細(xì)胞浸潤。

圖3 高壓電擊后48 h兔肢體軟組織病理變化

2.2 高壓電擊后兔肢體軟組織ADC值變化情況

高壓電擊燒傷后24 h時，檢測電擊損傷不同位置中的ADC值。隨著擴(kuò)散敏感梯度場參數(shù)（b值）的增加，同一位置下的ADC值呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢。在家兔膝關(guān)節(jié)肌肉損傷區(qū)的中心（深層）處，相比于b=400 s/mm2時對應(yīng)的 ADC值（1.86±0.30），b=1200 s/mm2時對應(yīng)的ADC值（1.13±0.45）出現(xiàn)一定幅度的降低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（t=3.019，P=0.024）。兔膝關(guān)節(jié)肌肉損傷區(qū)的淺層處，相比于b=400 s/mm2時對應(yīng)的ADC值（1.40±0.20），b=800、1000、1200 s/mm2時對應(yīng)的ADC值降低（P=0.021、0.019、0.004）。兔膝關(guān)節(jié)肌肉損傷區(qū)的邊緣處，相比于 b=400 s/mm2時對應(yīng)的ADC值（1.17±0.31），b=800、1000、1200 s/mm2時對應(yīng)的ADC值降低（t=2.449、3.506、4.507，P=0.044、0.013、0.006）。b=400 s/mm2時，兔膝關(guān)節(jié)肌肉損傷區(qū)的中心（深層）處對應(yīng)的ADC值高于淺層與邊緣（t=2.853、3.577，P=0.029、0.009）。上述結(jié)果反映，同一b值下，損傷區(qū)的中心（深層）處對應(yīng)的ADC值最高，其次為淺層、邊緣；同一位置隨著b值的增大，ADC值不斷減小，見圖4。

圖4 高壓電擊后24 h不同b值下家兔不同位置的ADC值

高壓電擊燒傷后48 h時，檢測電擊損傷不同位置中的ADC值。隨著b值的增加，同一位置下的ADC值逐漸減小。無論從膝關(guān)節(jié)肌肉損傷區(qū)的深層、淺層還是邊緣等范圍上看，相較于b=400 s/mm2時的ADC值，b=600、800、1000、1200 s/mm2時對應(yīng)的ADC值均減少，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。b值相同時，膝關(guān)節(jié)肌肉損傷區(qū)深層的ADC值最高，其次為淺層，最后為邊緣。b值為400 s/mm2時，膝關(guān)節(jié)肌肉損傷區(qū)淺層、邊緣的ADC值均小于深層，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（t=5.340、5.711，P=0.001、＜0.001）。b值為600、800、1000、1200 s/mm2時，膝關(guān)節(jié)肌肉損傷區(qū)淺層、邊緣的ADC值均小于深層，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），見圖5。

圖5 高壓電擊后48 h不同b值下家兔不同位置的ADC值

高壓電擊燒傷后72 h時，檢測電擊損傷不同位置中的ADC值。隨著b值的增加，同一位置下的ADC值逐漸減小。相較于b=400 s/mm2時的ADC值，同一位置下，b=600、800、1000、1200 s/mm2時對應(yīng)的ADC值均減少，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。膝關(guān)節(jié)肌肉損傷區(qū)深層，相較于b=600 s/mm2時的ADC值，b=800、1000、1200 s/mm2時對應(yīng)的ADC值均較低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），說明高壓電擊傷后72 h時，膝關(guān)節(jié)肌肉損傷區(qū)深層組織內(nèi)的水分子運(yùn)動受限增大，提示肢體軟組織壞死情況加重。b值相同時，膝關(guān)節(jié)肌肉損傷區(qū)深層的ADC值最高，其次為淺層，最后為邊緣。b值為400s/mm2時，膝關(guān)節(jié)肌肉損傷區(qū)淺層、邊緣的ADC值均小于深層，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.01）。b值為 600、800、1000、1200 s/mm2時，膝關(guān)節(jié)肌肉損傷區(qū)淺層、邊緣的ADC值均小于深層，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），見圖6。

圖6 高壓電擊后72 h不同b值下家兔不同位置的ADC值

當(dāng)高壓電擊燒傷后時間相同時，隨著b值的增加，家兔膝關(guān)節(jié)損傷處ADC值逐漸降低。與b=400 s/mm2的ADC值相比，b值取1000 s/mm2、1200 s/mm2的ADC值呈現(xiàn)一定幅度的減少，且高壓電擊燒傷后24 h的P值依次為0.040、0.015，高壓電擊燒傷后48 h的P值依次為0.031、0.017，高壓電擊燒傷后72 h的P值依次為0.035、0.019。相同b值下，高壓電擊燒傷后24 h的ADC值最高，其次為高壓電機(jī)燒傷后48 h的ADC值，高壓電擊燒傷后72 h的ADC值，說明隨著高壓電擊燒傷時間的延長，兔膝關(guān)節(jié)肌肉組織的損傷程度大幅度加重，提示燒傷范圍內(nèi)的組織、細(xì)胞已基本壞死，見圖7。

圖7 高壓電擊后不同時間、不同b值下家兔的ADC值

3 討論

DWI可用于檢測活體組織內(nèi)的水分子擴(kuò)散情況，其以測量同一組織在施加擴(kuò)散敏感梯度場前后的信號強(qiáng)度變化，實(shí)現(xiàn)對組織中水分子擴(kuò)散狀態(tài)的檢測，進(jìn)而反映出組織微觀結(jié)構(gòu)的變化[7-8]。其中施加的擴(kuò)散敏感梯度場參數(shù)即為b值，隨著b值的增加，病變組織與正常組織的對比度增大，但圖像的信噪比降低[9]。鑒于血流灌等形式的水分子運(yùn)動均會對DWI檢測到的擴(kuò)散系數(shù)造成影響，因此DWI檢測到的擴(kuò)散系數(shù)為ADC。有文獻(xiàn)表明，利用DWI進(jìn)行超早期腦缺血的診斷時，若DWI上表現(xiàn)為高信號，則說明機(jī)體有可能出現(xiàn)細(xì)胞毒性水腫，該水腫是由于急性腦缺血缺氧導(dǎo)致的，即DWI可以盡早發(fā)現(xiàn)梗塞區(qū)的異常信號[10]。

相關(guān)文獻(xiàn)報道，利用MRI技術(shù)對高壓電燒傷軟組織損傷程度進(jìn)行臨床診斷時，當(dāng)掃描結(jié)果顯示軟組織出現(xiàn)不均勻異常強(qiáng)化信號、不均勻異常減弱信號時，提示軟組織發(fā)生肌肉水腫以及肌肉壞死[11-12]。術(shù)中對高壓電擊燒傷后不同時間段的兔子損傷組織作病理切片，切片結(jié)果顯示，高壓電擊燒傷后燒傷處軟組織呈現(xiàn)完全壞死、部分壞死、軟組織水腫等三種程度不同的損傷表現(xiàn)。完全壞死處的肌肉組織的橫紋肌組織凝固，組織間質(zhì)出現(xiàn)水腫，充血伴片狀出血；部分壞死處的組織中，正常細(xì)胞與壞死細(xì)胞混雜，并伴有血管外滲紅細(xì)胞、炎細(xì)胞出現(xiàn)；發(fā)生水腫的軟組織中，橫紋肌間質(zhì)水腫，并存在大量炎性細(xì)胞。磁共振常規(guī)掃描結(jié)果顯示，高壓電擊燒傷后24 h家兔肢體可見腫脹，損傷處軟組織信號表現(xiàn)出彌漫性稍長T2信號；高壓電擊燒傷后48 h，T2信號范圍逐漸增長；家兔肢體出現(xiàn)皮下軟組織腫脹、皮下積液、肌間隙內(nèi)液性滲出，損傷處出現(xiàn)不均勻的高低信號，這與文獻(xiàn)結(jié)果相符。

電擊傷的病理機(jī)制較為復(fù)雜，細(xì)胞膜直接電通透性越高，組織受損程度越重，同時焦耳熱作用、非熱作用的發(fā)生與電壓強(qiáng)弱、電流持續(xù)時間、電流通路上細(xì)胞所處位置均存在關(guān)系[13]。肌肉活力的判斷在電擊傷治療中至關(guān)重要，DWI成像可現(xiàn)實(shí)組織內(nèi)所含水分子的運(yùn)動狀態(tài)，活體組織中水分子運(yùn)動受到限制，病變組織內(nèi)水分子運(yùn)動受限程度高于正常組織內(nèi)，水分子運(yùn)動受限越大，所檢測的ADC值下降趨勢明顯[14-16]。高壓電擊燒傷后，ADC值隨擴(kuò)散敏感梯度場參數(shù)（b值）的增加而降低；膝關(guān)節(jié)肌肉損傷區(qū)的深層、淺層、邊緣的ADC值呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢，如高壓電擊傷后24 h、b=400 s/mm2時，兔膝關(guān)節(jié)肌肉損傷區(qū)的中心（深層）處對應(yīng)的ADC值高于淺層與邊緣（t=2.853、3.577，P=0.029、0.009）。這主要是因?yàn)楦邏弘姄魝麜r，可在損傷組織內(nèi)形成強(qiáng)低頻電場，增加細(xì)胞膜電通透性，進(jìn)而導(dǎo)致跳躍性損傷或者“夾心樣”壞死。高壓電擊燒傷后48 h時，相較于b=400 s/mm2時的ADC值，b=600、800、1000、1200 s/mm2時對應(yīng)的ADC值均減少，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；高壓電擊燒傷后72 h時，相較于b=400 s/mm2時的ADC值，同一位置下，b=600、800、1000、1200 s/mm2時對應(yīng)的ADC值均減少，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。當(dāng)高壓電擊燒傷后時間相同時，隨著b值的增加，家兔膝關(guān)節(jié)損傷處ADC值逐漸降低，即損傷組織的ADC值隨施加的擴(kuò)散敏感梯度場參數(shù)的增加而降低；相同b值下，高壓電擊燒傷后家兔膝關(guān)節(jié)軟組織ADC值由高到低對應(yīng)的電擊后時間依次為24、48、72 h，提示隨著高壓電擊燒傷時間的延長，兔膝關(guān)節(jié)的肌肉組織、細(xì)胞已基本壞死。

綜上所述，磁共振常規(guī)聯(lián)合多b值DWI序列能夠進(jìn)行家兔高壓電擊傷軟組織損傷情況的診斷，且定位準(zhǔn)確，可輔助進(jìn)行高壓電擊傷傷口清創(chuàng)時間的選擇，避免多次手術(shù)，降低膿毒癥發(fā)生概率。