磁共振擴散加權成像對評估腸道克羅恩病及其活動性的臨床價值

藍星， 魏娟， 周帆， 王朋， 盧光明， 黃偉

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磁共振擴散加權成像對評估腸道克羅恩病及其活動性的臨床價值

藍星， 魏娟， 周帆， 王朋， 盧光明， 黃偉

目的：探討MR擴散加權成像對腸道克羅恩病(CD)及其活動性的診斷價值。方法：回顧性分析52例經組織病理學證實的克羅恩病患者的磁共振小腸成像(MRE)資料，重點觀察末段回腸、升結腸及降結腸的DWI及ADC圖像，測量及比較病變腸壁與正常腸壁的ADC值，計算DWI檢出病變腸段的敏感性和特異性。以克羅恩活動指數(CDAI)為疾病活動性的參考標準，分析ADC值與CD活動性的關系，及ADC值與簡易內鏡評分(SES-CD)的相關性。結果：52例中CD活動期(CDAI≥150)30例，緩解期(CDAI<150)22例。內鏡及病理證實為炎癥改變的腸段共63段，未見異常者93段；DWI診斷結果：真陽性60段，真陰性79段；診斷敏感度95.2%，特異度84.9%。病變段和正常腸壁的ADC值分別為(1.40±0.27)×10-3和(2.57±0.31)×10-3mm2/s，兩者間差異有統計學意義(t=21.184，P<0.001)；活動期腸壁的ADC值低于緩解期[分別為(1.24±0.15)×10-3和(1.61±0.24)×10-3mm2/s]，差異有統計學意義(t'=6.637，P<0.01)。病變腸壁的ADC值與SES-CD評分之間呈負相關(r=-0.688，P<0.001)。結論：磁共振擴散加權成像有助于明確腸道克羅恩病的活動性及嚴重程度。

腸疾病； 克羅恩病； 擴散加權成像； 表觀擴散系數

克羅恩病(Crohn's disease，CD)為青少年好發的慢性炎性消化道疾病，主要累及末端回腸及右半結腸。克羅恩病常反復發作，對腸道造成不可逆性損害，因而準確判斷病變腸段范圍和評估活動性尤為重要[1]。磁共振小腸成像(MR enterography，MRE)檢查因其具有無輻射、高軟組織分辨率、能同時顯示腸壁和腸壁外病變的特點，已廣泛應用于CD的臨床診斷中。磁共振擴散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)能反映組織內水分子的擴散運動狀態及組織結構的微觀改變[2]，還可通過計算表觀擴散系數(apparent diffusion coefficient，ADC)值進行定量分析。DWI在大腦缺血性疾病、神經損傷和腫瘤性病變等方面已經得到廣泛應用[3]，在腹部實質臟器及胃腸道疾病如肝臟、腎臟和直腸等疾病的診斷中的應用也越來越多[4]。目前DWI在炎性腸病中的應用國內文獻報道相對較少，故本研究旨在探討DWI診斷病變腸壁及評估克羅恩病活動性的臨床應用價值。

材料與方法

1.研究對象

搜集本院2014年5月-2016年2月經臨床、腸鏡及組織病理證實的52例克羅恩病患者的病例資料，其中男29例、女23例，年齡15～70歲，平均(35.62±14.69)歲。患者均有完整的MRE影像資料，且均行結腸鏡檢查并進行簡易內鏡評分(Simple Endoscopic Score for Crohn's Disease，SES-CD)和CD活動性臨床評分(CD activity index，CDAI)。排除有腸道切除史的病例。臨床上CDAI<150分為緩解期，CDAI≥150分為活動期。SES-CD評分方法中把腸管劃分為5段，包括末端回腸、右半結腸、橫結腸、左半結腸及直腸，然后根據腸段內鏡下觀察到的潰瘍大小和表面情況、病變表面情況和管腔狹窄情況等對每個腸段進行評分，最后將所有病變腸段的評分相加得到總評分[5]。

2.MRI檢查

患者檢查前禁食、禁飲6 h并做腸道準備(口服緩瀉藥或清潔灌腸)，檢查前1 h囑患者分4次口服2.5%等滲甘露醇溶液2000 mL充盈腸道(每次500 mL，間隔15 min)。檢查前5 min臀部肌注山莨菪堿10 mg(需要排除相關禁忌證)。使用GE Discovery MR750 3.0T磁共振儀和32通道體線圈，患者采用仰臥位。掃描序列及參數如下。單次激發FSE脂肪抑制及非脂肪抑制冠狀面T2WI：層厚4 mm，間距1 mm，TR 1480 ms，TE 68 ms；脂肪抑制序列FSE橫軸面T2WI：層厚4 mm，間距1 mm，TR 16667 ms，TE 69 ms，呼吸觸發；DWI序列：層厚4 mm，間距1 mm，TR 8000 ms，TE 48 ms，矩陣96×128，視野30 cm×24 cm，b值=0、800 s/mm2，激勵次數6；多期動態增強掃描：三維容積快速T1WI序列，層厚4 mm，間距0 mm，TR 4.5 ms，TE 1.7 ms，屏氣采集。對比劑使用釓噴酸葡胺注射液，劑量0.1 mmol/kg，注射流率3.0 mL/s。

3.圖像分析及數據處理

將DWI序列原始數據傳至GE AW4.6工作站，利用Funtool軟件進行后處理獲得ADC圖。為了準確地與腸鏡結果進行對照分析，患者的影像資料選擇比較好定位的腸段進行分析[6]，主要包括末端回腸、升結腸和降結腸。由兩位具有豐富腹部影像診斷經驗的醫師分別采用盲法閱片，分析各段腸管壁的DWI表現并測量腸壁的ADC值，意見不一致時通過討論達成共識，并將最終結果與內鏡結果進行對照。

DWI視覺評估方法：將DWI上每段腸壁的信號強度分為3個等級，1～3級分別對應于等、稍高及顯著高于周邊正常腸壁的信號[7]。將1級定為陰性，2～3級定為陽性。視覺分析DWI圖像(b=800 s/mm2)。腸壁ADC值測量方法：選取病變最顯著腸段(腸壁增厚及DWI上信號增高最明顯的部位)，將ROI放置在DWI高信號且ADC圖低信號的區域進行測量。每段腸壁重復測量3次取平均值；以相同方法測量同一層面正常腸壁ADC值。

在常規MRI上評估并記錄病變腸段的情況，主要觀察內容：腸壁增厚(≥4 mm)、T2WI腸壁信號增高、腸壁異常強化、腸壁分層、相應引流區淋巴結腫大(≥5 mm)以及其它病變(瘺道、膿腫、蜂窩織炎)等[8]。

4.統計學分析

統計學分析采用SPSS 23.0軟件，計量資料以均值±標準差形式表示。以內鏡和組織病理學結果作為參考標準，計算DWI視覺評價的敏感性和特異性；定量資料的對比采用兩獨立樣本t檢驗或校正t檢驗；ADC值和腸段SES-CD采用Pearson相關性分析。P<0.05為差異有統計學意義。以CDAI作為參照標準，采用ROC曲線分析病變腸壁ADC值對CD活動性的診斷效能。

結 果

CDAI評分結果顯示，52例中活動期30例，平均評分185.65±66.33；緩解期22例，平均評分68.41±27.15。所有患者分析了末端回腸、升結腸及降結腸，共156個腸段，其中內鏡及病理證實有炎癥改變者63段，未見異常者93段。病變腸壁在DWI上呈高信號，ADC圖上呈低信號(圖1)。DWI檢出炎癥病變腸管60段，檢出非病變腸段79段，其檢出病變腸壁的敏感度95.2%，特異度84.9%。本研究測得病變腸壁ADC值為(1.40±0.27)×10-3mm2/s，正常腸壁ADC值為(2.57±0.31)×10-3mm2/s，病變腸壁ADC值低于正常腸壁(圖2)，差異有統計學意義(t=21.184，P<0.001)；活動期腸壁ADC值為(1.24±0.15)×10-3mm2/s，緩解期腸壁ADC值為(1.61±0.24)×10-3mm2/s，活動期腸壁ADC值低于緩解期腸壁(圖2)，差異有統計學意義(t'=6.637，P<0.01)。病變腸壁ADC值與腸段SES-CD值呈負相關(r=-0.688，P<0.001；圖3)。

以CDAI評分作為活動性參考標準，應用ROC曲線分析ADC值診斷CD活動性的診斷效能(圖4)：ROC曲線下最大面積為0.885，95%的置信區間為0.788～0.981，當ADC閾值為1.29×10-3mm2/s時，診斷效能最大，其診斷CD活動性的敏感度及特異度分別為86.4%和81.0%。

應層面對比增強T1WI，可見病變腸壁分層強化(箭)； e) DWI示病變腸壁呈高信號(箭)； f) ADC圖示病變腸壁呈低信號(箭)； g) 內鏡下見末端回腸腸壁水腫、出血及巨大縱行潰瘍，潰瘍大小、潰瘍表面及病變范圍均達3級，腸腔狹窄但可通過評為2級，其SES-CD評分為11分。

圖1 活動性CD患者。a) 冠狀面壓脂序列T2WI，顯示末端回腸腸壁明顯增厚、信號增高(箭)； b) 與圖a對應層面對比增強T1WI，可見病變腸壁分層強化(箭)； c) 橫軸面壓脂序列T2WI，顯示末端回腸腸壁明顯增厚、信號增高(箭)； d) 與圖c對

本組52例患者的主要MRI征象：49例可見病變腸管增厚(圖1)； T2WI上腸壁信號升高32例，主要系腸壁炎性反應和水腫所致，其中可見腸壁分層表現29例；腸壁異常強化47例，其中35例出現明顯梳齒征，表現為病變腸周脂肪間隙內末梢直小血管增多、增粗；引流區淋巴結稍增大27例；另見腸瘺2例，腹腔或腸周膿腫3例。

討 論

克羅恩病是一種反復發作的原因尚未完全明確的慢性炎癥性消化道疾病，近年來在國內發病率呈逐年增長的趨勢[9]。患者的主要臨床表現為腹痛、腹瀉和體重減輕等，好發于青少年，發病年齡多為18～35歲[10]。對克羅恩病活動性的影像學評估是目前研究的熱點。MRI具有無電離輻射、軟組織對比度良好等優點，在臨床應用越來越廣泛。目前常規MRE主要評估CD患者腸壁厚度、T2WI上腸壁信號和強化程度[8]。常規MRI檢查前常常需要患者進行充分的腸道準備，并且需要靜脈注射對比劑行增強掃描，這些都給患者帶來一定的痛苦。DWI作為一種無創的磁共振功能成像技術，它從分子層面分析病變組織結構、組織成分的微觀變化來反映組織器官的病變，是目前進行活體定性研究、定量分析水分子擴散運動的最佳成像技術。近年來，隨著磁共振各種成像技術的發展，尤其是平面回波技術的發展，其快速成像的優勢明顯減弱了人體各種生理運動(如呼吸、胃腸蠕動及大血管搏動等)偽影，促進了DWI在腹部各臟器的臨床應用。DWI不僅能對病變進行定性診斷，而且通過表觀擴散系數(ADC)的測量可對病變進行定量分析。這在腸道炎性病變的檢測、活動性評估和檢測治療效果方面有極大的臨床價值。

本研究中在視覺評估上，DWI檢出病變腸壁的敏感度為95.2%，特異度為84.9%。其他學者的研究中獲得了類似結果，DWI評估CD活動性的敏感度達86%～94%，而特異性達81%～87%[11-12]。DWI檢出病變的敏感度較高，尤其對一些輕微病變，如紅斑、水腫、小潰瘍或無明顯潰瘍的腸壁。一般而言，組織器官的代謝和功能的變化往往先于形態學改變，這也是DWI可提高臨床診斷信心的原因。以往研究也提示DWI能提高病變腸段的檢出，因為其能提高輕微炎癥病變的識別率，包括小潰瘍、紅斑或水腫等腸段的檢出[6]。

本研究顯示病變腸壁DWI信號高于正常腸壁，活動期腸壁DWI信號評分高于緩解期，而ADC值卻呈現相反的趨勢，這提示了炎癥腸壁表現為水分子擴散受限。炎性腸壁內結合水擴散受限的發生機制目前尚未完全了解。可能的病理機制是活動期CD患者腸壁固有層與黏膜下層炎性細胞浸潤，使得炎性腸壁內細胞密度和粘性增高、淋巴管擴張和肉芽腫形成導致細胞外水分子擴散受限有關[13]。本研究中病變腸壁ADC值與非病變腸壁ADC值的差異有統計學意義，而且活動期與緩解期腸壁ADC值的差異亦有統計學意義，活動期腸壁ADC值低于緩解期。當ADC閾值為1.29×10-3mm2/s時，判斷活動期腸壁的敏感度和特異度分別為86.4%和81.0%。因為受限于樣本選取、掃描機器及掃描技術和參數的不同，目前尚沒有任何ADC閾值區間作為活動性分期的統一標準。

SES-CD是目前較系統、全面的內鏡評分體系，其有效性及重復性比較好，評分能反映CD病變腸段的嚴重程度。本組研究結果顯示，病變腸壁ADC值與腸段SES-CD呈負相關(r=-0.688)。提示ADC值的變化和病變嚴重程度有一定相關性，SES-CD高的腸壁ADC值相對更低。相關研究也提示了結腸腸壁ADC值在病程不同時期間差異有統計學意義，活動期時ADC值明顯減低[14-15]。表明ADC值在評估腸段炎性病變的嚴重程度方面能提供一定證據。SES-CD是目前內鏡評估CD腸道炎癥嚴重程度較常用的系統評分體系，有效性和可重復性較好。目前為止，很少有研究將DWI序列與內鏡評分進行相關性分析。本次研究考慮到影像定位與腸鏡定位很難完全相符，橫結腸和乙狀結腸長度及走行變化比較大，因此僅選取了末端回腸、升結腸及降結腸三段來進行重點對比研究。近期類似的研究中亦顯示腸段ADC值與克羅恩病內鏡嚴重指數評分(r=-0.48，P<0.001)和腸段SES-CD(r=-0.44，P<0.001)均具有相關關系[16]，但其相關性一般。因此，我們期待能有更多相關研究來驗證CD病變腸段ADC值與內鏡嚴重指數的相關性。

DWI除了檢出CD的敏感性高，還具有其它一些優勢。最近有學者對比研究不同閱片方案(常規MRE、常規MRE+DWI)檢出病變腸段的敏感性，結果顯示DWI能提高檢出率，且有助于鑒別活動期及緩解期的腸道病變[6]。SEO等[17]通過對比研究發現，DW-MRI在評估小腸克羅恩病炎癥反應方面的效并不亞于對比增強MRI。Kiryu等[11]報道在不行增強掃描或腸道準備的情況下，DWI檢測炎癥腸段的敏感度、特異度和符合率分別為86.0%、81.4%和82.4%，同樣可獲得可靠的診斷結果。因此，DWI使得檢查過程更加簡化，患者也更容易接受，可能更適用于無法耐受口服或靜脈注射對比劑的患者。但是DWI也有缺點，如空間分辨率較低，對解剖結構及細節顯示欠佳，測量ADC值時也容易受腸道內容物的影響，尤其是當腸管內含有不同粘液成分或腸腔充盈不佳時，測量誤差偏大。綜上所述，筆者認為DWI序列應該列入MRE常規檢查。而患者檢查前適度口服陰性對比劑以充盈腸道及在診斷時DWI應結合常規T1WI、T2WI圖像，能更加準確地判斷病變的部位和范圍。

本研究存在一定的不足之處：樣本例數較少，而且僅考察三段腸壁的DWI圖像；未能按照CDAI或SES-CD對疾病嚴重程度進行分級。在以后研究中應增加病例數，完整地評估各段腸管，并且如果能考慮到患者疾病嚴重程度分級情況，那么研究結果將更有說服力。

總之，DWI對于檢測克羅恩病患者炎癥性腸管具有較高的敏感性及特異性，能進一步明確病變范圍；DWI信號及ADC值對評估患者病情的活動性及腸壁的炎癥程度有一定幫助。

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Clinical role of MR diffusion-weighted imaging in the evaluation of intestinal Crohn′s disease and its inflammation activity

LAN Xing,WEI Juan,ZHOU Fan,et al.

Department of Radiology,School of Medical Imaging,Xuzhou Medical University,Jiangsu 221004,China.

Objective:To assess the value of DWI in the diagnosis of intestinal Crohn′s disease (CD) and to evaluate its activity.Methods：The MR enterography (MRE) data of fifty-two patients with histo-pathology proven CD were retrospectively analyzed,mainly concentrated on the DWI and ADC values of terminal ileum,ascending and descending colon.The ADC values of CD invaded as well as normal intestinal wall were measured and compared.The sensitivity and specificity of DWI in detecting the invaded intestinal segment were calculated.Taking CD Activity Index (CDAI) as the reference of activity of the disease,the relation between DWI findings and CD activity was analyzed,as well as the correlation of ADC value and simplified endoscope scoring of CD (SES-CD).Results：Of the 52 patients with CD,there were 30 patients having active CD (CDAI≥150) and 22 cases with CD in paracmasis (CDAI<150).Altogether,156 segments including 63 segments with inflammation,93 normal segments confirmed by endoscopic and pathology were enrolled.The true positive and true negative segments diagnosed by DWI were 60 segments and 79 segments,respectively,with the sensitivity as 95.2% and specificity as 84.9%.The ADC values of CD invaded segments and normal segments were (1.40±0.27)×10-3and (2.57±0.31)×10-3mm2/s,with significant statistical difference (t=21.184,P<0.001).The ADC value of CD in active phase was significantly lower than that of CD in paracmasis [(1.24±0.15)×10-3mm2/s vs (1.61±0.24)×10-3mm2/s],with significant statistical difference (t'=6.637,P<0.01).The ADC value of inflammation invaded intestinal wall was inversely correlated with SES-CD (r=-0.688,P<0.001).Conclusion：DWI sequence provided helpful information in the diagnosis of the extent of CD.Quantitative analysis of ADC value was also helpful in assessing the activity and severity of the disease.

Intestinal disease； Crohn's disease； Diffusion weighted imaging； Apparent diffusion coefficient

210000 南京，徐州醫科大學醫學影像學院、南京軍區南京總醫院影像科(藍星、王朋、盧光明、黃偉)，消化內科(魏娟)；210000 南京，南京大學醫學院附屬鼓樓醫院(周帆)

藍星(1989-)，男，廣東高州人，碩士研究生，主要從事腸道病變的影像學診斷和研究工作。

黃偉，E-mail：radiology@126.com

國家自然科學基金項目(81671672)

R445.2； R574.5

A

1000-0313(2017)04-0350-05

10.13609/j.cnki.1000-0313.2017.04.012

2016-12-31

2017-03-01)