翟彥昌 國強(qiáng) 康永強(qiáng) 陳強(qiáng) 劉帥

(內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院 1.普外二科；2.影像科核磁共振室，內(nèi)蒙古 包頭 014010)

膽石病(Gallstone disease,GSD)是最常見的膽道疾病，其患病率在全球范圍內(nèi)不等，美國膽結(jié)石發(fā)生率為15%，歐洲為5.9%～21.9%，亞洲為4%～15%，而中國為3%～11%，某些地區(qū)已接近發(fā)達(dá)國家的發(fā)病水平[1-2]。GSD是一種“群體性疾病”，約80%為無癥狀GSD患者，其中約10%的患者5年內(nèi)會出現(xiàn)癥狀，20%的患者20年內(nèi)會出現(xiàn)癥狀[3-6]。由于不同種類的膽囊結(jié)石的成石因素及發(fā)病機(jī)制都有所不同，因此關(guān)于膽囊結(jié)石成分、發(fā)病機(jī)制及成石因素等的研究也不斷在發(fā)展。GSD患者大致可分為三類：無癥狀GSD患者、有癥狀但存在手術(shù)禁忌證無法行手術(shù)治療的GSD患者及有癥狀且可行手術(shù)治療的GSD患者，針對這三類患者臨床上有不同的處理方式，由于目前膽結(jié)石成分檢測多為術(shù)后體外分析，無法對非手術(shù)GSD患者進(jìn)行精準(zhǔn)診療，因此在術(shù)前能夠準(zhǔn)確判斷出膽囊結(jié)石成分具有重要的臨床意義。本文通過患者術(shù)前的MRI檢查及術(shù)后膽囊結(jié)石的紅外光譜分析來判斷MRI能否在術(shù)前預(yù)判膽囊結(jié)石成分，具體研究如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 納入2020 年12月～ 2021年8月我院100例預(yù)行膽囊切除的膽石病患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：臨床上有上腹部不適、隱痛、消化道癥狀或黃疸等全身癥狀可行MRI檢查及擬行膽囊結(jié)石相關(guān)手術(shù)的GSD患者。排除標(biāo)準(zhǔn)：甲、乙、丙、丁、戊型肝炎病毒及人類免疫缺陷病毒感染者；消化道其他疾病患者；惡性腫瘤患者；代謝性疾病患者；各種精神疾患的患者。100例有膽囊結(jié)石者為觀察組，其中男性患者55例，女性患者45例，年齡24～78歲，平均(53.40±14.10)歲；另選取同期無膽囊及肝臟疾病的50患者作為空白對照組，其中男性患者25例，女性患者25例，年齡 30～80歲，平均(55.00±25.00)歲。經(jīng)患者知情同意，術(shù)后取大小適中、形狀成型的結(jié)石[直徑6～30 mm，平均(16.6±4.3)mm]標(biāo)本行傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)分析。

1.2 檢查方法 采用美國GE Medical systems LLC 3.0T超導(dǎo)型MR儀，Torso 通道相控表面線圈對患者上腹部(自劍突層面向下包括肝臟和膽囊)行 MRI 平掃。進(jìn)行上腹部平掃。掃描序列：①T2WI采用呼吸觸發(fā)脂肪抑制序列FRFSE：TR/TE 6667/93.4，矩陣 300×224，層厚6 mm，層間距1 mm,Fov 35 cm×30 cm。②T1WI 采用快速擾相位梯度重聚成像和化學(xué)位移成像：TR/TE 190/2.4～4.7，矩陣 260×180，層厚2.0 mm，層間距1 mm,Fov 35 cm×30 cm。③T2WI采用快速擾相位梯度重聚成像：TR/TE 1267/80，矩陣 252×218，層厚5.0 mm，層間距1.0 mm，F(xiàn)ov 35 cm×30 cm。④FEISTA序列：TR/TE 2.4/1.2，矩陣250×208，層厚2.0 mm，層間距1 mm,Fov 39 cm×39 cm。采用美國 GE 公司 ADC4.4 圖像工作站對T2WI、T2WISPAIR、T1WI、FEISTA序列進(jìn)行分析并測量結(jié)石信號值。結(jié)石用去離子水沖洗后，烘干箱內(nèi)60℃干燥3 h。然后用瑪瑙研缽和杵，將膽結(jié)石磨成粉末。用KBr按1∶500稀釋粉末，在2t的壓力下壓成透明薄膜，隨后用FT-IR分光光度計(jì)(FTS 3000, Bio-Rad, Cambridge, MA, USA)在400～4000 cm-1處進(jìn)行分析，分辨率為4 cm-1。每個樣品經(jīng)過100次掃描，在吸光度模式下得到平均光譜。將各吸收峰值與各類結(jié)石的標(biāo)準(zhǔn)峰值進(jìn)行比較，對膽結(jié)石進(jìn)行分類。

1.3 MRI表現(xiàn)及FT-IR分析結(jié)果 FT-IR(金標(biāo)準(zhǔn))結(jié)果：53例膽結(jié)石與純膽固醇的光譜匹配良好，可歸類為膽固醇結(jié)石(Cholesterol stone CS)(圖1A)。15例膽結(jié)石表現(xiàn)為典型的膽色素鈣吸收帶，被歸類為膽色素鈣結(jié)石(Pigment gallstone PS)(圖1B)。其余32例在光譜曲線中能同時看到膽固醇及膽紅素鈣的特征性峰，此類膽結(jié)石被歸類為膽固醇、膽紅素酸鈣的混合結(jié)石(圖1C)。MRI各序列信號表現(xiàn)與FT-IR對比(表1)。T2WI：低信號或外周低信號中央高信號，T2WI SPAIR：低信號或外周低信號中央高信號，T1WI：低信號，F(xiàn)EISTA：低信號時共55例(圖2、3)；T2WI：外周低信號中央高信號，T2WI SPAIR：外周低信號中央高信號，T1WI：高信號；FEISTA：高信號時共13例(圖4)；T2WI：外周低信號中央高信號，T2WI SPAIR：外周低信號中央高信號，T1WI：外周低信號中央高信號，F(xiàn)EISTA：外周低信號中央高信號時共32例(圖5)；T2WI、T2WI SPAIR：高信號；T1WI、FEISTA：稍低信號，共50例(圖6)。MRI各序列信號值與FT-IR對比(表2)。T2W1:<800；T2WI SPAIR<800；T1WI<400；FEISTA<400 時共52例；T2WI<800；T2WISPAIR<800；T1WI>800；FEISTA>800時共15例；T2W1<800；T2WI SPAIR<800；T1WI<800；FEISTA:<800時共33例；T2WI>800；T2WI SPAIR>800；T1WI:400～800；FEISTA:400～800時共50例。

表1 100例觀察對象中陽性結(jié)石和膽汁空白對照在各序列的信號表現(xiàn)Table 1 signal performance of positive stones and bile blank control in each sequence

表2 100例觀察對象中陽性結(jié)石和膽汁空白對照在各序列的信號值Table 2 Signal values of positive stones and bile blank control in each sequence in 100 subjects

圖1 各類膽結(jié)石的特征性吸收峰值Figure 1 Characteristic absorption peaks of various gallstones注：A.膽固醇結(jié)石(1458、1371、1053 cm-1為膽固醇的特征性吸收峰)；B.膽色素結(jié)石(1668、1662、1631、1246 cm-1為膽色素鈣的特征吸收峰)；C.混合型膽結(jié)石(1454、1047 cm-1的膽固醇特征性吸收峰與1637、1560、1249cm-1的膽色素鈣特征吸收峰同時存在)

圖2 100例陽性病例中45例患者的影像表現(xiàn)及影像值Figure 2 Imaging performance and values of 45 of 100 positive cases注：A.橫斷面T2WI序列；B.橫斷面T2WI SPAIR序列；C.橫斷面T1WI序列；D.橫斷面FEISTA序列(膽囊體積尚可，囊壁增厚，內(nèi)類圓形異常低信號影)

圖3 100例陽性病例中10例患者的影像表現(xiàn)及影像值Figure 3 Imaging performance and values of 10 of 100 positive cases注：A.橫斷面T2WI序列；B.橫斷面T2WI SPAIR序列(膽囊體積尚可，囊壁增厚，其內(nèi)見類圓形異常信號影呈外周低信號中央稍高信號)；C.橫斷面T1WI序列；D.橫斷面FEISTA序列(膽囊體積尚可，囊壁增厚，其內(nèi)見類圓形異常低信號影)

圖4 100例陽性病例中13例患者的影像表現(xiàn)及影像值Figure 4 Imaging performance and values of 13 of 100 positive cases注：A.橫斷面T2WI序列；B.橫斷面T2WI SPAIR序列(膽囊增大，囊壁增厚，囊內(nèi)可見多發(fā)結(jié)節(jié)狀異常信號影呈外周低信號中央稍高信號)；C.橫斷面T1WI序列；D.橫斷面FEISTA序列(膽囊增大，囊壁增厚，囊內(nèi)可見多發(fā)結(jié)節(jié)狀高信號影)

圖5 100例陽性病例中32例患者的影像表現(xiàn)及影像值Figure 5 Imaging performance and values of 32 of 100 positive cases注：A.橫斷面T2WI序列；B.橫斷面T2WI SPAIR序列；C.橫斷面T1WI序列；D.橫斷面FEISTA序列(膽囊體積尚可，膽囊壁未見增厚，囊內(nèi)可見多發(fā)類圓形異常信號影呈外周低信號中央稍高信號)

圖6 50例陰性患者的影像表現(xiàn)及影像值Figure 6 50 Imaging performance and values of negative patients注：A.橫斷面T2WI序列；B.橫斷面T2WI SPAIR序列；C.橫斷面T1WI序列；D.橫斷面FEISTA序列(膽囊體積尚可，膽囊壁未見增厚，囊內(nèi)未見異常信號影)

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用 SPSS 21.0軟件進(jìn)行分析，配對樣本計(jì)數(shù)資料組間比較使用McNemar檢驗(yàn)，使用Kappa檢驗(yàn)評價FT-IR和MRI兩種方法一致性情況；以FT-IR檢測結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)，利用ROC曲線下面積AUC、靈敏度、特異度和準(zhǔn)確度等指標(biāo)對MRI篩查方法效果進(jìn)行評估。以P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 FT-IR與MRI信號表現(xiàn)對不同成分結(jié)石診斷情況 McNemar檢驗(yàn)結(jié)果顯示，F(xiàn)T-IR和MRI兩種結(jié)石診斷方法對比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.135)(表3)，可認(rèn)為兩種方法檢出率無差異。兩組的Kappa值為0.962，Kappa值>0.7(表4)，說明FT-IR和MRI兩種結(jié)石診斷方法一致性很好。經(jīng)ROC曲線分析可知，MRI篩查不同結(jié)石情況的AUC (95%CI)為0.980(0.943～0.996)，準(zhǔn)確度為97.33%，靈敏度為96.00%，特異度為100.00%，約登指數(shù)為0.96(圖7)。說明MRI篩查結(jié)石情況的效果很好。

圖7 評估 MRI信號表現(xiàn)預(yù)判結(jié)石成分準(zhǔn)確性的ROC曲線Figure 7 ROC curve for evaluating the accuracy of MRI signalperformance in predicting stone composition

表3 FT-IR與MRI信號表現(xiàn)對不同成分結(jié)石診斷情況的McNemar分析Table 3 McNemar analysis of FT-IR and MRI signal performance in the diagnosis of stones with different components

表4 FT-IR與MRI信號表現(xiàn)對不同成分結(jié)石診斷情況的Kappa一致性檢驗(yàn)Table 4 Kappa consistency test of FT-IR and MRI signal performance in the diagnosis of stones with different components

2.2 FT-IR與MRI信號值對不同成分結(jié)石診斷情況 McNemar檢驗(yàn)結(jié)果顯示，兩組診斷對比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.655)(表5)，可認(rèn)為兩種方法檢出率無差異。兩組的Kappa值為0.953，Kappa值>0.7(表6)，說明兩種方法診斷結(jié)果一致性很好。經(jīng)ROC曲線分析可知，MRI篩查不同結(jié)石情況的AUC (95%CI)為0.975(0.935～0.994)，準(zhǔn)確度為96.67%，靈敏度為95.00%，特異度為100.00%，約登指數(shù)為0.95(圖8)，說明MRI篩查結(jié)石情況的效果很好。

圖8 評估MRI信號值預(yù)判結(jié)石成分準(zhǔn)確性的ROC曲線Figure 8 ROC curve for evaluating the accuracy of MRI signalvalues in predicting stone composition

表5 FT-IR與MRI信號值對不同成分結(jié)石診斷情況的McNemar分析Table 5 McNemar analysis of FT-IR and MRI signal values in the diagnosis of stones with different components

表6 FT-IR與MRI信號值對不同成分結(jié)石診斷情況的Kappa一致性檢驗(yàn)Table 6 Kappa consistency test of FT-IR and MRI signal values in the diagnosis of stones with different components

2.3 根據(jù)以上分析將MRI判斷膽囊結(jié)石成分的結(jié)果匯總 膽固醇結(jié)石：T2WI、T2WI SPAIR序列呈低信號或外周低信號中央高信號，T1WI、FEISTA序列呈低信號，信號值：T2WI、T2WI SPAIR序列<800，T1WI、FEISTA序列<400。膽色素結(jié)石：T2WI、T2WI SPAIR序列呈外周低信號中央高信號，T1WI、FEISTA序列呈高信號，信號值：T2WI、T2WI SPAIR序列<800，T1WI、FEISTA序列>800。③T2WI、T2WI SPAIR、T1WI、FEISTA序列呈外周低信號中央高信號，信號值均<800。

3 討論

3.1 膽囊結(jié)石的FT-IR分析特點(diǎn) FT-IR被認(rèn)為是分析化合物化學(xué)組成的可靠方法，廣泛應(yīng)用于泌尿系結(jié)石或膽囊結(jié)石分析、不同組織惡性腫瘤的診斷以及血液或體液成分的測量等[7]。膽囊結(jié)石的傳統(tǒng)分類是根據(jù)其化學(xué)組成成分的不同，將膽石分為3類，分別是膽固醇結(jié)石、膽色素結(jié)石和混合性結(jié)石，混合結(jié)石是指含有兩種或兩種以上物質(zhì)組分且各組分含量相近的結(jié)石。Qiao等[2]的研究顯示，膽固醇結(jié)石的FT-IR特征吸收峰為1466、1377、1057 cm-1；膽色素結(jié)石的FT-IR特征吸收峰為1663、1629、1570、1247 cm-1；膽固醇-膽紅素混合結(jié)石的FT-IR特征吸收峰為1666、1570、1246 cm-1、1463、1377、1056 cm-1。本研究中，觀察組100例膽囊結(jié)石標(biāo)本中有53例出現(xiàn)1458、1371、1053 cm-1的特征性吸收峰，將其判定為膽固醇結(jié)石；15例出現(xiàn)1668、1662、1631、1246 cm-1的特征吸收峰，將其判定為膽色素結(jié)石；32例出現(xiàn)1454、1047 cm-1與1637、1560、1249 cm-1同時存在的特征性吸收峰，將其判定為混合型結(jié)石。因?yàn)閷Y(jié)石的分析不是按照逐層分析而是整體分析，可能會出現(xiàn)部分特征性峰值不顯現(xiàn)的情況，但是基于現(xiàn)有的峰值可以將結(jié)石種類加以區(qū)分。

3.2 膽囊結(jié)石的MRI特點(diǎn) MRI被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)的各個領(lǐng)域[8]，其實(shí)用性得到了廣泛的認(rèn)可。1986 年MRI第一次被用于膽道疾病的診斷， 當(dāng)時僅對擴(kuò)大的膽管以及明顯的梗阻部位有較敏感的診斷意義。隨著技術(shù)的進(jìn)步，MRI作為一種非侵入性的檢查方法，以其無創(chuàng)、無輻射、不需造影劑、操作簡便、無并發(fā)癥及可重復(fù)檢查等特點(diǎn)，易于被廣大患者所接受，從而成為膽系結(jié)石一項(xiàng)重要的輔助檢查手段。此外，MRI對軟組織的分辨率高，為多參數(shù)掃描，可為胰膽管形態(tài)學(xué)提供全面的診斷信息[9-10]。膽囊結(jié)石的主要成分包括水、膽固醇、膽色素、鈣等，其中部分金屬離子與膽紅素結(jié)合形成復(fù)合物[2]。然而，在臨床上利用MRI預(yù)判膽囊結(jié)石成分的報(bào)道較少，這可能是由于在固體中分子運(yùn)動受到限制，難以獲得MRI信號，質(zhì)子T2弛豫時間顯著縮短，T1弛豫時間延長[11]。已知Cu、Fe、Mn等金屬離子具有較大的磁矩，表現(xiàn)為順磁離子，縮短了水質(zhì)子的T1弛豫時間，因此含有這些離子的組織在T1WI圖像上呈現(xiàn)高強(qiáng)度信號，Ukaji等[12]、劉廣宇[13]對體外結(jié)石的研究顯示，T1WI上PS的亮信號可能與內(nèi)部金屬含量有關(guān)，高強(qiáng)度區(qū)金屬含量顯著高于低強(qiáng)度區(qū)，Cu含量尤為顯著。Moon等[14]研究指出，T2WI圖像中央高強(qiáng)度顯示的是膽囊結(jié)石內(nèi)充滿液體的裂隙。MRI水成像是利用水的T2權(quán)重效應(yīng)，采用加長TR、TE，重點(diǎn)突出組織中水的成分[15]。本實(shí)驗(yàn)利用膽囊結(jié)石內(nèi)部的金屬元素或者含水等原因會對MRI的信號產(chǎn)生影響，采用4種序列(T2WI、T2WI SPAIR、T1WI、FEISTA)對膽囊結(jié)石進(jìn)行分析。研究[16-17]表明，F(xiàn)EISTA序列運(yùn)用完全平衡的梯度為每個TR間隔的末端橫向磁化重新定相，形成良好的T2對比， 圖像上可以清晰看到緩慢流動的液體呈高信號。該序列的三大特點(diǎn)：①梯度回波序列，對磁敏感及磁化率偽影敏感。②對比度的權(quán)重既不在T1也不在T2，而是T2/T1。③又稱其為三亮序列即脂肪亮、水亮，血液亮，因此可以輔助T2WI序列檢查膽道系統(tǒng)。由于膽色素結(jié)石中含有金屬成分，其中央內(nèi)部含水量較高，因此在T2WI序列上可以看到中央高信號，在T1WI和FEISTA序列中可以看到與周圍膽汁信號強(qiáng)度相似的高信號影。Catalano等[18]在實(shí)驗(yàn)中觀察到膽結(jié)石內(nèi)蛋白質(zhì)大分子的存在有時可能是在T1或T2加權(quán)像上看到中心高信號與周邊低信號(T1弛豫時間較短)的原因。由于膽汁和結(jié)石在不同序列上會產(chǎn)生不同的信號差異，而信號差異會導(dǎo)致影像值的差異，因此利用此特點(diǎn)采用美國GEMedical systems LLC 3.0T超導(dǎo)型MRI測量各結(jié)石在各序列下的影像值，在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)不同成分的膽結(jié)石在不同的序列下測量的值不同，根據(jù)本實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見膽囊結(jié)石內(nèi)部的水成分決定了其在FEISTA序列上表現(xiàn)的高信號，而在T2WI和T2WI SPAIR序列上表現(xiàn)的混雜信號可能是由于內(nèi)部蛋白質(zhì)大分子的存在，也有可能是膽色素結(jié)石及膽固醇結(jié)石形成混合結(jié)石而本身呈現(xiàn)的信號狀態(tài)。如果是內(nèi)部蛋白質(zhì)大分子的緣故則可能在T2WI和T1WI序列上看到混雜信號但是不會在FEISTA序列上看到周圍低中央高的混雜信號或單純高信號影，相應(yīng)的影像值只會在T2WI和T2WI SPAIR序列會超過400，而T1WI和FEISTA序列不會超過400；如果是混合型結(jié)石則在T1WI和FEISTA序列上看到的是周圍低中央高的混雜信號而不是高信號影。因此該序列上相應(yīng)的影像值會出現(xiàn)超過400但最大超不過800，如果是膽色素成分，則其T1WI和FEISTA序列會出現(xiàn)高信號表現(xiàn)，該序列上相應(yīng)的影像值也會超過800。

3.3 MRI預(yù)判膽囊結(jié)石成分為未來膽囊結(jié)石的預(yù)防、診療提供新思路 有癥狀膽石癥和無癥狀膽石癥的處理方式有所不同，具體預(yù)防、診治的方式要根據(jù)結(jié)石成分而定，膽囊結(jié)石成分的不同與膽汁成分改變息息相關(guān)，而相關(guān)研究表明膽汁成分是可以通過各自敏感的作用通路進(jìn)行改變的[19]。因此CS和PS的鑒別診斷有時在臨床上有重要意義。無癥狀膽石癥發(fā)生在大多數(shù)膽石癥患者中，根據(jù)目前的指南[4-5]，應(yīng)期待治療，自然病史研究和大多數(shù)決策分析研究不贊成對其進(jìn)行預(yù)防性膽囊切除術(shù)[6]。相反，對于伴有膽絞痛、急性膽囊炎、急性胰腺炎等并發(fā)癥的患者需要治療，包括用止痛藥緩解疼痛，用熊去氧膽酸進(jìn)行藥物溶石，以及急診或常規(guī)開腹或腹腔鏡膽囊切除術(shù)，其中膽囊切除術(shù)是金標(biāo)準(zhǔn)治療方法[20]。雖然手術(shù)治療膽結(jié)石通常是安全有效的，但術(shù)后可能會發(fā)生一些并發(fā)癥，如膽管損傷、膽漏、出血、腸道損傷、感染和非特異性的術(shù)后胃腸道癥狀，即持續(xù)性腹痛和消化不良，包括膽道或膽道外原因?qū)е碌脑缙诨蛲砥凇澳懩仪谐g(shù)后綜合征”發(fā)生在高達(dá)10%的病例中[21]，這些都與醫(yī)療費(fèi)用的顯著增加有關(guān)，因此膽囊結(jié)石的有效預(yù)防對減少醫(yī)療負(fù)擔(dān)也具有重要的意義。目前CS的預(yù)防治療可分為一級預(yù)防和二級預(yù)防，一級預(yù)防的目標(biāo)是防止CS的形成，無論是在普通人群中的膽結(jié)石高危人群還是在一些流行病學(xué)確定的高危種族。二級預(yù)防的目的是防止溶石治療后膽結(jié)石的復(fù)發(fā)。值得注意的是，雖然有1/3的膽結(jié)石最終會引起癥狀和并發(fā)癥，但許多膽結(jié)石無任何臨床癥狀。因此，二級預(yù)防也可用于防止這類患者出現(xiàn)癥狀和并發(fā)癥[22]。根據(jù)膽囊結(jié)石的發(fā)病機(jī)制其預(yù)防可以分為物理預(yù)防和藥物預(yù)防，其中藥物方面，由于熊去氧膽酸已被證明通過降低膽固醇的腸道吸收和膽汁分泌，以及膽汁酸池的疏水性指數(shù)來促進(jìn)膽結(jié)石的溶解，因此可與他汀類藥物一起用于溶解CS[22]。但是熊去氧膽酸使用局限且復(fù)發(fā)率高，這種治療方法已普遍失勢。此外研究[22-23]顯示依折麥布也被證明能夠顯著降低膽固醇飽和及膽固醇飽和指數(shù)，因此也可能成為一種新的、有潛力的治療或預(yù)防CS的新工具。

4 結(jié)論

MRI可以較準(zhǔn)確的預(yù)判膽囊結(jié)石成分，可為臨床治療膽石病提供新思路，為膽石病的預(yù)防及流行病學(xué)研究提供理論基礎(chǔ)。