動態增強磁共振定量分析對布氏桿菌性脊柱炎分期的價值

喬鵬飛，牛廣明

布氏桿菌病是一種傳染-變態反應性的人畜共患傳染病，在世界170多個國家和地區存在和流行。我國布氏桿菌病發病形勢非常嚴峻，有1200多個縣是該病疫區縣。隨著布氏桿菌病從一種主要職業相關性疾病變成越來越多由食物引起的食源性疾病，其發病率逐年增高[1]。此病常侵襲骨關節，尤以脊柱受侵最常見，引起布氏桿菌性脊柱炎(brucellar spondylitis，BS)。脊柱是人體的中軸骨及重要的承重關節，加之布氏桿菌病臨床表現多樣不特異，BS容易誤診，轉為慢性而遷延不愈，遺留嚴重的后遺癥。因此盡早準確區分BS的分期，及時恰當地診治具有重要的現實意義[2-3]。本文分析BS的常規磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)表現及動態增強磁共振(dynamic contrast-enhanced MRI，DCE-MRI)定量檢查各參數值，探討DCE-MRI定量分析對其分期的價值。

1 材料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析我院2015年8月至2016年12月收治的28例BS患者，臨床表現均為腰背部間斷或持續性疼痛、運動受限等癥狀伴或不伴低熱、盜汗。所有患者均經生化檢驗，如細菌學檢查陽性；免疫學檢驗如虎紅平板實驗(red bengal plate agglutination test，RBPT)、試管凝集實驗(serum agglutination test，SAT)、酶聯免疫吸附測定(enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA)特異性抗體IgM、IgG陽性。手術及病理證實(2例患者由于腰痛嚴重，已影響正常生活，故行手術治療,緩解癥狀)且均已簽署MRI檢查知情同意書，通過詳細詢問病史分為急性期組(發病時間2個月內)、非急性期組(發病時間超過2個月)，在我院行常規MRI及DCE-MRI檢查。

1.2 檢查設備及掃描

所有檢查均在我院磁共振室的美國GE公司Discovery MR 750 3.0 T超導型磁共振掃描儀上進行。首先使用全脊柱相控陣表面線圈行常規MRI檢查，包括矢狀位快速恢復快速自旋回波(fast recovery fast spin echo，FRFSE)-T2WI：TR=3942 ms，TE=122 ms，回波鏈長(echo train length，ETL)=21；快速自旋回波(fast spin echo，FSE)-T1WI：TR=608 ms，TE=8 ms，ETL=5；快速恢復快速自旋回波-短時間反轉恢復(fast recovery fast spin echo short TI inversion recovery，FRFSE-STIR)：TR=3627 ms，TE=105 ms，ETL=17，層厚4.0 mm，層間距0.5 mm，掃描FOV=320 mm×320 mm；軸位FSE-T2WI：TR=4830 ms，TE=129 ms，ETL=21，層厚3.5 mm，層間距0.5 mm，掃描FOV=200 mm×200 mm。

采用三維容積內插快速擾相梯度回波序列(3D gradient echo T1WI-LAVA，3D GRE T1WILAVA) T1WI-DCE-MRI掃描，動態增強前先行多翻轉角掃描，共4個多翻轉角序列，每個序列均掃描1個時相，翻轉角分別為5o、8o、10o、15o，掃描參數：層厚5.0 mm，TR=3.0 ms，TE=1.3 ms，掃描FOV=380 mm×380 mm，掃描矩陣256 mm×170 mm。多翻轉角序列掃完后進行動態增強掃描，掃描參數：層厚5.0 mm，TR=3.0 ms，TE=1.3 ms，翻轉角15o，掃描FOV=380 mm×380 mm，矩陣256 mm×170 mm。使用磁共振壓力注射器(MEDRAD，Spectris Solaris EP，U.S.A)經肘靜脈套管針(20 G)注射歐乃影(GE藥業)，劑量按照0.2 mmol/kg，流率3 ml/s，注射完畢后立即用20 ml生理鹽水以相同流率沖洗連接管。開始注射對比劑時啟動LAVA-XV動態增強掃描序列，對椎體行多期(總共38期)動態連續性掃描，每期掃描持續8 s。

1.3 DCE-MRI定量參數計算

所得圖像用GE藥業提供的Omini Kinetics軟件進行后處理，勾畫椎體病變區域的類圓形感興趣區(region of interest，ROI)，大小為2.0～3.0 cm2，分別測量病變椎體與自身非病變椎體的每個ROI的灌注參數容積轉運常數(Ktrans)、血管外細胞外容積分數(Ve)、血管內容積(Vp)、對比劑從血管外細胞外間隙(extravascular extracellular space，EES)返回至血漿速率常數Kep(Kep=Ktrans/Ve)值。然后計算出每組各個參數的均值，并進行受試者工作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲線分析。

1.4 統計學方法

灌注參數Ktrans、Kep、Ve、Vp值均用均數±標準差(x±s)表示，采用SPSS 17.0軟件進行統計學處理。采用t檢驗觀察各參數組間差異，以P＜0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

BS患者的DCE-MRI定量分析結果見表1、2。急性期、非急性期BS組的Ktrans及Kep圖見圖1，成組t檢驗結果見表3。

3 討論

近年來BS影像學檢查普遍受到重視，已經過渡到從臨床確診后的輔助性檢查，變為先影像學發現且疑似診斷，再行臨床確診性檢查從中發現問題[4-5]。影像檢查主要包括X線、CT、MRI。X線簡便易行，但提供的信息少。CT可以發現X線顯影較差或不能顯影的病變，如骨質破壞、增生、受累間盤、膿腫等[6-7]。MRI對發現早期骨髓異常信號、椎旁、椎管內膿腫/肉芽腫，脊髓或馬尾神經根受壓等較CT更具明顯優勢，對于多節段受累尤其是跳躍性分布者，MRI可以全景式清晰顯示病變范圍[8]。然而，在實際工作中常遇到不典型病例，并且形態學改變常常遲于生物學行為的改變，難免造成誤診誤治，有些甚至與腫瘤混淆，這需要探索新方法、新技術解決以上難題[9-10]。隨著MRI技術的快速發展，越來越多的功能成像應用于臨床。定量DCE-MRI就是近兩年的研究熱點，它通過藥代動力學模型計算得出對比劑相關的微循環參數，目前在脊柱病變的應用較少，感染性病變更少，尚未見在BS的應用報道[4，11]。

現階段國內外對BS的影像分期明顯不統一，主要是綜合臨床、病理，以時間為界，發病時間在2個月內為急性期，超過2個月的為非急性期。這樣的分期主要從臨床實用角度出發，對臨床診治策略的制訂及臨床評價提供重要的參考價值及指導：急性期無嚴重并發癥需2～3個療程，6周為1療程；非急性期尤其有并發癥的，治療更強調聯合、足量、足療程用藥，需要在一線藥物(多西環素+利福平/鏈霉素)基礎上聯合三代頭孢菌素類或喹諾酮類，甚至四聯用藥，并延長用藥時間[12]。

圖1 急性期與非急性期BS的Ktrans、Kep偽彩圖。A：磁共振增強原始圖像，紅色區域為測量區；B：急性期BS病例的Ktrans偽彩圖；C：急性期BS病例的Kep偽彩圖；D：非急性期BS病例的Ktrans偽彩圖；E：非急性期BS病例的Kep偽彩圖Fig.1 The Ktrans, Kep pseudo-color map of the BS acute groups and non-acute groups. A: MRI contrast image;B: The Ktrans pseudo-color map of the BS acute groups; C: The Kep pseudo-color map of the BS acute groups;D: The Ktrans pseudo-color map of the BS non-acute groups; E: The Kep pseudo-color map of the BS non-acute groups.

表1 BS病變椎體組、非病變椎體組Ktrans、Kep、Ve、Vp 值成組t檢驗結果Tab.1 The t-test results of Ktrans, Kep, Ve and Vp value between the BS vertebral lesion groups and non- vertebral lesions

表2 Ktrans、Kep、Ve、Vp參數的ROC曲線下面積Tab.2 The ROC curve area of Ktrans, Kep, Ve, Vp parameters

表3 急性期BS組及非急性期BS組的Ktrans及Kep成組t檢驗結果Tab.3 The t-test results of Ktrans, Kep value between the BS acute groups and nonacute groups

但是由于BS的臨床癥狀復雜多樣不特異，早期頗似重感冒，故最初發病時間易被忽略，使非急性期的患者誤診為急性期，造成誤治，延誤病情。常規MRI不易區分BS的急性期與非急性期表現，急性期MRI表現既可是局限性，又可是彌漫性，局限性主要累及椎體終板前上部，因為此處的血供較豐富。彌漫性侵犯椎體、間盤、椎旁、椎管硬膜外等。非急性期均是彌漫性[13]。常規增強MRI只反映固定時間點病變強化的形態學特征，而定量DCE-MRI是在微循環水平上通過血液中對比劑分布的時間變化規律及血管內外對比劑交換過程中建立灌注模型并重建參數圖，在細胞水平認識疾病的發展演變過程中，計算出病變的組織灌注、微循環滲透性的血流動力學定量參數，更為客觀地反映病變的強化特征，在顯示病變解剖結構的同時對感興趣區病理生理特性有著更為豐富全面的信息[14]。故DCE-MRI為BS分期提供了重要信息。

本研究中BS病例的Ktrans、Kep值急性期大于非急性期，差異具有統計學意義。說明病變區血管在急性期較非急性期擴張充血顯著，開放的毛細血管數量增多，血流灌注增多。布氏桿菌分泌的內毒素、炎性介質等物質對血管內皮細胞刺激損傷在急性期達到高峰，血管間隙增大。后期炎性充血減輕，內毒素、炎性介質等物質減少，血管壁、血管內皮細胞有所修復，擴大血管內皮細胞間隙漸減輕。

總之，脊柱病變解剖病理復雜，影像學表現多種多樣，國內外對脊柱炎癥分期明顯不統一，早期的時間界定仍需進一步探討。另外，BS發病以中老年居多，或多或少伴有退行性變，應與自身椎體作內對照，減少系統誤差。筆者認為，DCEMRI可作為BS治療監測及評估手段進行深入研究。

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