石林， 鄭小華， 黃小華， 劉翠蘭， 劉夢(mèng)苓， 徐紅霞

隨著高場(chǎng)MRI的普及和并行采集、快速梯度回波等新技術(shù)的進(jìn)步，MRI在診斷急性胰腺炎(acute pancreatitis,AP)及其并發(fā)癥方面已得到廣泛應(yīng)用[1-3]，單指數(shù)模型DWI在AP中的應(yīng)用價(jià)值已得到認(rèn)可[4]。近年來，基于體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)(intravoxel incoherent motion,IVIM)[5]理論的雙指數(shù)模型在AP中的應(yīng)用取得了一定成果，而基于水通道蛋白(aquaporin，AQP)[6]的拉伸指數(shù)模型擴(kuò)散加權(quán)成像(DWI)尚處于研究階段[4,7]，臨床應(yīng)用較少，在AP方面的應(yīng)用尚未見臨床報(bào)道。因此，本文采用14個(gè)b值(0～2000 s/mm2)的多指數(shù)模型DWI對(duì)AP進(jìn)行深入研究，擬探討多b值DWI單指數(shù)、雙指數(shù)、拉伸指數(shù)模型定量參數(shù)在AP臨床嚴(yán)重程度分級(jí)中的價(jià)值。

材料與方法

1.臨床資料

隨機(jī)收集我院2016年8月-2017年3月經(jīng)臨床確診的AP患者58例，根據(jù)納入標(biāo)準(zhǔn)、排除標(biāo)準(zhǔn)篩選出53例(AP組)，所有患者均行內(nèi)科保守治療，其中42例經(jīng)治療后痊愈。53例AP患者中，男28例，女25例，年齡18～78歲，平均年齡(48±17)歲。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①住院48 h內(nèi)行MRI檢查；②表現(xiàn)為與AP相符的腹痛；③血清淀粉酶和(或)脂肪酶活性高于正常值3倍以上；④腹部MRI表現(xiàn)符合AP的影像學(xué)改變；⑤無MRI檢查禁忌癥；⑥胰腺DWI圖像符合診斷標(biāo)準(zhǔn)。排除標(biāo)準(zhǔn)：①有金屬異物干擾上腹部MRI檢查；②臨床癥狀較重難以配合檢查或圖像質(zhì)量較差難以進(jìn)行測(cè)量者；③臨床資料不全；④合并失代償期肝硬化或低白蛋白血癥(<30 g/L)；⑤合并腹腔、腹膜后間隙其他感染性、腫瘤性或出血性疾病。

隨機(jī)選取我院同期正常志愿者20例作為對(duì)照組(normal patient，NP)，其中男12例，女8例，年齡25～69歲，平均年齡(53±13)歲。

所有受試者的臨床及相關(guān)實(shí)驗(yàn)室檢查均在入院第1～3 d內(nèi)采集。本研究經(jīng)本院倫理委員會(huì)同意批準(zhǔn)執(zhí)行，MRI掃描前受試者均簽訂MRI檢查知情同意書。

2.檢查方法

采用GE Discovery MR 750 3.0T超導(dǎo)磁共振掃描儀，32通道相控陣列線圈。檢查前禁飲禁食6 h，并訓(xùn)練受試者均勻呼吸。檢查時(shí)取仰臥位，雙臂上舉，足先進(jìn)。經(jīng)三平面定位后，行上腹部常規(guī)T1WI、T2WI、肝臟快速容積采集(liver acceleration volume acquisition，LAVA)多期動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描(對(duì)比劑為Gd-DTPA)，然后行橫軸面自由呼吸多b值DWI序列掃描。DWI采用平面回波成像(EPI)，呼吸門控觸發(fā)掃描后行校準(zhǔn)掃描。相關(guān)參數(shù)：視野為34 cm×27 cm，頻率編碼方向?yàn)樽笥遥瑢雍?.0 mm，回波時(shí)間取最小值，激勵(lì)次數(shù)為1～4次，矩陣為192×192；14個(gè)b值取0、25、50、75、100、150、200、400、600、800、1000、1200、1500、2000 s/mm2。

3.數(shù)據(jù)處理

測(cè)量DWI參數(shù)值:將原始圖像數(shù)據(jù)傳輸至MR工作站(GE Advantage Windows 4.4 Workstation)。選取Function Tool 2軟件包中的 MADC軟件進(jìn)行后處理，用閾值法去除周圍脂肪、骨、氣體等組織的影像，獲得 DWI圖、標(biāo)準(zhǔn)ADC(standard ADC)圖、慢速擴(kuò)散ADC(slow ADC mono)圖、快速擴(kuò)散ADC(fast ADC mono)圖、快速擴(kuò)散ADC值分?jǐn)?shù)(Ff ADC mono)圖、慢速擴(kuò)散ADC值(slow ADC Bi)圖、快速擴(kuò)散ADC值(fast ADC Bi)圖、快速擴(kuò)散ADC值分?jǐn)?shù)(Ff ADC Bi)圖、水分子擴(kuò)散異質(zhì)性指數(shù)(α)圖及擴(kuò)散分布系數(shù)(distributed diffusion coefficient，DDC)圖。由兩名經(jīng)驗(yàn)豐富的放射科醫(yī)師(具有五年以上工作經(jīng)驗(yàn))分別對(duì)AP組和NP組單指數(shù)、雙指數(shù)、拉伸指數(shù)各參數(shù)圖進(jìn)行參數(shù)值測(cè)量：分別在胰頭、體、尾三區(qū)最佳顯示層面的DWI參數(shù)圖上放置ROI，每一部位均測(cè)3次，并取平均值。在測(cè)量過程中，ROI盡量避開血管、胰管及囊變壞死區(qū)，ROI大小(39±1) mm2。

AP的嚴(yán)重程度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn):本研究根據(jù)《急性胰腺炎診治指南(2014)》中的磁共振嚴(yán)重指數(shù)(magnetic resonance severity index,MRSI)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)(表1)對(duì)AP組進(jìn)行嚴(yán)重程度分級(jí)：<3.0分為輕度，4.0～6.0分為中重度，≥7.0分為重度。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。AP組與NP組間單指數(shù)、雙指數(shù)、拉伸指數(shù)模型各參數(shù)值的比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；輕度、中重度、重度AP間各參數(shù)的比較采用方差分析，不同嚴(yán)重程度AP間進(jìn)行LSD兩兩比較。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

圖1 男，23歲，AP患者。a) DWI示時(shí)胰腺彌漫性腫大，正常胰腺花邊樣切跡消失，信號(hào)呈不均勻增高，可見條片狀高信號(hào)； b) ADC standard偽彩圖； c) slow ADC mono偽彩圖； d) fast ADC mono偽彩圖； e) Ff ADC mono偽彩圖； f) slow ADC Bi偽彩圖； g) fast ADC Bi偽彩圖； h) Ff ADC Bi偽彩圖； i) DDC偽彩圖； j) α偽彩圖。

表2 AP組與NP組的DWI多指數(shù)模型參數(shù)值的比較

表3 部分參數(shù)在不同嚴(yán)重程度AP間的單因素方差分析

表1 AP的MRSI評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

結(jié) 果

根據(jù)MRSI的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，本組53例AP中，輕度21例，中重度26例，重度6例。AP組和NP組單指數(shù)、雙指數(shù)、拉伸指數(shù)模型各參數(shù)偽彩圖見圖1、2。

單指數(shù)模型參數(shù)standard ADC，雙指數(shù)模型參數(shù)Ff ADC-mono，拉伸指數(shù)模型參數(shù)DDC、α值在AP組和NP組間具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P均<0.01)；其余參數(shù)在兩組間均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P均>0.05，表2)。

對(duì)輕度、中重度、重度AP間的standard ADC、Ff ADC mono、DDC和α值進(jìn)行單因素方差分析，結(jié)果顯示不同嚴(yán)重程度AP之間的standard ADC、Ff ADC mono、DDC和α值均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=7.064，10.669，5.571，4.455，P均<0.05，表3)。LSD兩兩比較結(jié)果顯示：Ff ADC mono、α值對(duì)區(qū)分輕度與中重度AP具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)；standard ADC、Ff ADC mono、DDC值對(duì)區(qū)分輕度與重度AP具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.01)，α值對(duì)區(qū)分輕度與重度AP有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；standard ADC、Ff ADC mono、DDC值對(duì)區(qū)分中重度與重度AP具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05，表4)。

圖2 男，30歲，正常志愿者。a) DWI示胰腺組織呈均勻稍低信號(hào)，與肝臟信號(hào)類似，低于脾臟及腎臟信號(hào)強(qiáng)度； b) ADC standard偽彩圖； c) slow ADC mono偽彩圖； d) fast ADC mono偽彩圖； e) Ff ADC mono偽彩圖； f) slow ADC Bi偽彩圖； g) fast ADC Bi偽彩圖； h) Ff ADC Bi偽彩圖； i) DDC偽彩圖； j) α偽彩圖。

表4 不同嚴(yán)重程度AP間的LSD兩兩比較(P值)

討 論

AP按嚴(yán)重程度可分為輕度、中重度和重度。輕度AP僅需對(duì)癥支持治療，而病情較重者可發(fā)生多種并發(fā)癥，并伴發(fā)嚴(yán)重的代謝紊亂，有潛在的致死性，早期治療將直接決定其預(yù)后，因此，準(zhǔn)確評(píng)估AP的臨床嚴(yán)重程度尤為重要。

影像學(xué)評(píng)估AP嚴(yán)重程度的標(biāo)準(zhǔn)有Balthazar分級(jí)、CT嚴(yán)重指數(shù)(computed tomography severity index，CTSI,CTSI)和MRSI。目前CT仍為診斷AP的金標(biāo)準(zhǔn)，而MRI在AP診斷中的價(jià)值已得到廣泛認(rèn)可。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，DWI可描述體素水平組織內(nèi)水分子擴(kuò)散，不用對(duì)比劑即可顯示輕癥胰腺炎，較CT更敏感，且能更清楚的顯示其并發(fā)癥，有望逐漸取代CT作為首選確診檢查方法[1,2]。

既往有關(guān)胰腺DWI的研究多采用單指數(shù)模型。隨著研究的不斷深入，部分多b值DWI研究發(fā)現(xiàn)，DWI信號(hào)隨b值增大并不遵循單指數(shù)遞減規(guī)律[4]。單指數(shù)模型受質(zhì)子密度、T2效應(yīng)和水分子擴(kuò)散等混合因素的影響，不能完全真實(shí)的反映組織的擴(kuò)散狀態(tài)，不能很好的描述AP的生物學(xué)行為，為此，學(xué)者們提出了新的多b值擬合方式。

與單指數(shù)模型DWI相比，基于IVIM理論的雙指數(shù)模型[5]可分別定量組織的微循環(huán)灌注與水分子的自由擴(kuò)散，能更真實(shí)的描述水分子的擴(kuò)散信息。而AQP的發(fā)現(xiàn)，將研究引入了代謝領(lǐng)域。研究表明，病理狀態(tài)下水分子的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)可發(fā)揮更大的作用。在Agre等[7]的研究基礎(chǔ)上，Bennett等[6]提出了反映組織結(jié)構(gòu)和功能代謝復(fù)雜程度的拉伸指數(shù)模型DWI，并獲得水分子擴(kuò)散異質(zhì)性指數(shù)(α)和擴(kuò)散分布系數(shù)(DDC)；α的變化范圍為0～1，代表體素內(nèi)水分子擴(kuò)散的不均質(zhì)性，DDC代表體素內(nèi)平均擴(kuò)散速率。

已有許多學(xué)者采用傳統(tǒng)單指數(shù)模型DWI對(duì)AP進(jìn)行研究。Thomas等[4]對(duì)27例AP和38例正常胰腺的對(duì)比研究(b=0、800 s/mm2)發(fā)現(xiàn)，AP的ADC值明顯低于正常胰腺。本研究中，AP組的standard ADC值明顯低于NP組(t=3.095,P=0.003)，與既往文獻(xiàn)相符。Yencilek等[8]對(duì)50例AP進(jìn)行單指數(shù)DWI研究發(fā)現(xiàn)，AP組的ADC值較正常組明顯降低，且越嚴(yán)重AP的ADC值越低。本研究結(jié)果顯示，單指數(shù)模型參數(shù)standard ADC對(duì)區(qū)分輕度與中重度AP無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.074)，對(duì)區(qū)分中重度與重度AP有統(tǒng)計(jì)意義(P<0.05)，對(duì)區(qū)分輕度與重度AP有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)，與既往研究基本相符。

Kim等[9]用10個(gè)b值進(jìn)行1.5T的基于IVIM的雙指數(shù)DWI研究表明，AP的D*值明顯低于正常胰腺。本研究中，AP組的fast ADC Bi為(0.018±0.014)×10-3mm2/s，NP組的fast ADC Bi為(0.021±0.019)×10-3mm2/s，AP組的fast ADC Bi低于NP組，這可能是由于AP狀態(tài)下胰腺間質(zhì)炎性水腫，胰腺細(xì)胞增大、細(xì)胞間隙縮小導(dǎo)致擴(kuò)散受限；同時(shí)，AP病變組織也可能侵犯周圍血管，并發(fā)假性動(dòng)脈瘤，其滲出胰液可侵蝕周圍微血管，導(dǎo)致灌注減低。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)f ADC mono對(duì)區(qū)分輕度與中重度AP有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，對(duì)區(qū)分中重度與重度AP、輕度與重度AP均有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.01)。本研究中，AP組的雙指數(shù)模型參數(shù)slow ADC mono、fast ADC mono、Ff ADC mono、slow ADC Bi、fast ADC Bi值均小于NP組，而Ff ADC Bi值稍大于NP組(該參數(shù)值的離散度最大，AP組、NP組中的標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.113和0.15)，可能是因?yàn)楸狙芯渴占腁P病例較少，樣本的局限性導(dǎo)致Ff ADC Bi數(shù)值的偏差。

拉伸指數(shù)模型可通過AQP的轉(zhuǎn)運(yùn)狀態(tài)反映組織的功能代謝信息，有利于組織良惡性的判斷[10]。目前，拉伸指數(shù)DWI在AP方面的研究尚未見報(bào)道。本研究發(fā)現(xiàn)DDC和α值具有良好的可重復(fù)性，AP組和NP組間的DDC值和α值均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，AP組的α值明顯大于NP組(P<0.01)，而DDC值明顯小于NP組(P<0.01)。α和DDC分別反映組織的復(fù)雜程度和體素內(nèi)平均擴(kuò)散速率，表明AP組織成分較正常胰腺復(fù)雜得多，體素內(nèi)水分子擴(kuò)散呈高度不均質(zhì)性，且體素內(nèi)平均擴(kuò)散速率較正常胰腺明顯降低。本研究結(jié)果顯示，DDC無法區(qū)分輕度與中重度AP(P=0.059)，但能區(qū)分中重度與重度AP(P=0.046)，以及輕度與重度AP(P=0.002)；α值無法區(qū)分中重度與重度AP(P=0.253)，但可區(qū)分輕度與中重度AP(P=0.026)、以及輕度與重度AP(P=0.013)。

多指數(shù)模態(tài)DWI可在細(xì)胞和分子水平探索組織的生理學(xué)特點(diǎn)。基于IVIM理論的雙指數(shù)模型能更準(zhǔn)確地量化水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，揭示組織的異質(zhì)性；拉伸指數(shù)模型可描述體素水平的病理生理學(xué)變化?？傊?，多指數(shù)模態(tài)DWI的綜合應(yīng)用有利于AP的診斷及嚴(yán)重程度分級(jí)。