IVIM對急性胰腺炎狀態下脾臟功能的評估價值

劉翠蘭， 黃小華， 吳杰， 徐紅霞， 劉夢苓， 劉念

急性胰腺炎(acute pancreatitis，AP)時，大量的胰酶被腹膜吸收，血液中淀粉酶和脂肪酶迅速升高。胰酶升高，勢必導致多器官損害甚至功能不全[1-3]。目前，評價多臟器損害的方法多局限于影像形態學和生化指標的變化，一旦評定，治療效果較差，因此早期評估AP狀態下多臟器功能代謝的變化尤為重要。隨著影像技術的進展，多b值多模態擴散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)已廣泛應用于活體組織內生理、病理及代謝信息變化的評估，但文獻多報道器官疾病本身或基于高斯分布模型的研究，少有疾患臟器外的非高斯分布研究。為此，本文采用非高斯分布的雙指數擴散加權模型體素內不相干運動(intravoxel incoherent motion，IVIM)評估AP狀態下脾臟功能代謝的早期變化，并探討其參數值的診斷效能。

材料與方法

1.一般資料

前瞻性按納入和排除標準隨機搜集本院2015年11月-2016年9月AP患者(實驗組)57例，男30例，女27例，年齡23～78歲，平均(48±16)歲；正常胰腺組(對照組)19例，男11例，女8例，年齡18～69歲，平均(48±14)歲。根據MRSI評分標準，AP患者中輕癥胰腺炎17例，中癥胰腺炎32例，重癥胰腺炎8例。

AP診斷標準：①典型上腹部疼痛，伴有惡心、嘔吐及發熱等；②血清淀粉酶和脂肪酶水平值升高正常值3倍以上，排除其它原因引起酶的升高；③相關影像學檢查提示胰腺有或無形態學改變；④排除其它的急腹癥。

納入標準：①初次發病；②無MRI掃描禁忌證，發病與MRI檢查間隔時間在72 h之內；③脾臟DWI圖像顯示清晰，無明顯呼吸偽影及噪聲干擾，可用于診斷。排除標準：①金屬異物等干擾上腹部成像者；②臨床癥狀較重難以配合檢查者、圖像質量較差難以進行測量者、臨床資料不全者；③合并肝硬化門靜脈高壓者；④脾臟增大、脾臟腫瘤、血液系統疾患等脾臟疾病史。

2.檢查方法

采用GE Discovery 750 3.0T掃描儀(最大梯度場強度為50 mT/m，最大梯度場切換率為200 mT/m/s)及32通道體部專用相控陣線圈。受試者掃描前禁食6 h，掃描時取仰臥位，囑受試者做平靜呼吸并盡量保持呼吸頻率及幅度一致。檢查前簽署知情同意書。

行常規MRI序列：T1WI、T2WI、LAVA三期動態增強掃描。DWI采用橫軸面單次激發自旋平面回波擴散加權成像(SS、EPI、DWI)，采取14個b值設定(0、25、50、75、100、150、200、400、600、800、1000、1200、1500、2000 s/mm2)；TE選擇Min TE 61～64.9 ms；TR 3333～5000 ms；帶寬+250 kH；在三個方向上施加擴散梯度；b值為25～100 s/mm2，激勵次數4；b值為150～800 s/mm2，激勵次數1；b值為1000～1200 s/mm2，激勵次數3；b=1500～2000，激勵次數4；視野36 cm×36 cm～40 cm×40 cm，PHASE 視野0.8～0.9；矩陣192×192，重建矩陣256×256；層厚5 mm；間距1 mm；掃描層數24層；掃描方式為呼吸觸發連續掃描。掃描范圍為上腹部。

3.圖像后處理和數據測量

將多b值DWI掃描圖像上傳至GE Advantage Workstation 4.5工作站，選擇Function Tool中MADC軟件對其進行圖像后處理，用閾值法去除周圍的脂肪、骨、氣體等組織影像，自動生成相應的slowADCmono(單側慢速水分子擴散ADC)、fastADCmono(單側快速相關血流灌注ADC)、FfADCmono(單側快速相關血流灌注ADC分數)、slowADCbi(雙側慢速水分子擴散ADC)、fastADCbi(雙側快速相關血流灌注ADC)、FfADCbi(雙側快速相關血流灌注ADC分數)。選取脾臟的最大觀察層面圖像進行多點測量，脾臟的上、下極以及中間區域各放置大小一致的興趣區(ROI)。ROI設置時需避開邊緣、鄰近血管、胃腸道蠕動偽影。ROI放置由甲、乙兩名從事腹部MRI診斷五年以上的醫師完成，并分別多點測量2次，最后結果取平均值。

4.統計學方法

采用SPSS 13.0和Medcalc軟件進行統計學分析。偏態分布以中位數±四分位間距(M±Q)表示。數據的正態性檢驗用Kolmogorov-Smirnov方法檢驗；采用組內相關系數(intraclass correlation coefficient，ICC)對兩名觀察者間數據的一致性進行檢驗。數據符合正態分布的資料采用獨立樣本t檢驗，不符合正態分布的資料采用秩和檢驗。本實驗的數據符合偏態分布，脾臟的各參數值slowADCmono、fastADCmono、FfADCmono、slowADCbi、fastADCbi、FfADCbi的比較采用Wilcoxon兩樣本秩和檢驗。有統計學差異的參數值繪制受試者操作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲線并分析其診斷效能以及診斷效能的差異，計算曲線下面積(area under curve，AUC)，分析各參數指標的診斷閾值、敏感度和特異度。

分組slowADCmonofastADCmonoFfADCmonoslowADCbifastADCbiFfADCbi對照組 ICC0.7830.5610.9340.9520.5570.825 95%CI0.533～0.9100.056～0.8170.859～0.9730.874～0.9810.047～0.8160.624～0.927實驗組 ICC0.7580.6210.9210.9510.6510.849 95%CI0.588～0.8570.411～0.7640.878～0.9510.916～0.9710.459～0.7830.766～0.906

表2 兩組雙指數模型脾臟各參數ADC值比較

結 果

兩名醫師測量實驗組和對照組脾臟雙指數模型各參數值(slowADCmono、fastADCmono、FfADCmono、slowADCbi、fastADCbi、FfADCbi)的ICC分析結果見表1。

實驗組和對照組脾臟雙指數模型DWI及偽彩圖見圖1、2。兩組雙指數模型脾臟的參數slowADCmono、slowADCbi、fastADCbi、fastADCmono、FfADCmono、FfADCbi值均呈偏態分布，采用秩和檢驗分析，以中位數±四分位間距(M±Q)表示，平均秩次T/N比較大小(表2)。兩組間slowADCmono、slowADCbi、fastADCbi值差異均具有統計學意義(P<0.05)，實驗組脾臟的slowADCmono、slowADCbi、fastADCbi的平均秩次較對照組均略小，因此實驗組三個參數ADC值均比正常對照組有所降低；實驗組fastADCmono值較對照組偏小，而FfADCmono、FfADCbi值較對照組偏大，但兩組fastADCmono、FfADCmono、FfADCbi值差異均不具有統計學意義(P>0.05)。

圖2 對照組脾臟雙指數模型DWI及偽彩圖。女，54歲，正常健康志愿者。a) DWI圖; b) 脾臟的DWI圖; c) slowADCmono偽彩圖; d) fastADCmono偽彩圖; e) FfADCmono偽彩圖; f) slowADCbi偽彩圖; g) fastADCbi偽彩圖; h) FfADCbi偽彩圖。

圖3 雙指數參數slowADCmono、slowADCbi、fastADCbi 的ROC曲線。

參數AUCSE95%CIZP診斷閾值(×10-3mm2/s)slowADCmono0.6840.0750.537～0.8312.4610.01390.596slowADCbi0.6560.0770.505～0.8082.0180.04360.537fastADCbi0.6550.0770.505～0.8052.0190.043520.4

表4 slowADCmono、slowADCbi、fastADCbi診斷效能比較

對slowADCmono、slowADCbi、fastADCbi分別繪制ROC曲線(圖3)，計算AUC、診斷最佳閾值、敏感度及特異度(表3)。slowADCmono、slowADCbi、fastADCbi的AUC分別為0.684、0.656和0.655 mm2，診斷最佳閾值分別為0.596×10-3、0.537×10-3和20.4×10-3mm2/s，敏感度分別為92.98%、70.18%和47.37%；特異度分別為42.11%、63.16%和84.21%(表4)。

slowADCmono、slowADCbi、fastADCbi間診斷效能差異無統計學意義(P>0.05)。

討 論

脾臟作為胰周臟器之一，其血管和胰腺的解剖關系決定了胰腺發生炎癥時，脾臟不可避免地會受到影響，特別是胰腺體部和尾部發生炎癥時。胰腺的炎癥導致脾臟功能的變化，脾臟功能的變化反過來又影響胰腺炎病情的進展。文獻報道[4-6]，對脾臟采取干預治療措施，對胰腺炎的病情進展有一定的影響。因此研究胰腺炎狀態下脾臟功能的改變，對指導和評估胰腺炎的治療有著極為重要的臨床意義。

目前，評價胰腺炎狀態下脾臟功能的方法主要依賴于CT、MRI和生化指標，但CT多基于形態學變化，且輻射劑量偏大；生化指標有一定價值，但其敏感性和特異性較差；MRI相對來說是評價臟器功能變化較為有效的方法之一，但以往評價的方式多局限于高斯分布為前提的臟器損傷進展到晚期的度量，其結果有其不確定性。實際上病理狀態下臟器組織水分子的分布多為非高斯分布，因此尋求合適的MRI檢查方法和早期評估AP狀態下多臟器功能代謝的變化尤為重要。IVIM作為MR擴散加權的雙指數模型，能在非高斯分布的狀態下反映組織水分子的運動狀態，反映臟器功能代謝變化。已有文獻報道[7-10]IVIM在腹部肝臟、胰腺、腎臟、前列腺等臟器的研究，并提示IVIM對臟器病變的診斷及臨床評估較單指數模型DWI更有優勢。

IVIM基于人體內水分子在空間上的隨機分布、各向同性及血液中的水分子擴散速率快于組織內水分子擴散的假設，將血液中的水分子和組織內的水分子的擴散區分開來[11]。通常采用三個參數來描述機體內灌注和擴散，分別為Dfast(快速擴散系數)、Dslow(慢速擴散系數)、f(灌注分數)，其雙指數模型公式：Sb/S0=ffastexp(-boDfast)+fslowexp(-boDslow)。

本研究通過上述數學模型衍生出單邊卡方檢驗的參數slowADCmono、fastADCmono、FfADCmono和雙邊卡方檢驗的參數slowADCbi、fastADCbi、FfADCbi，分別與公式中的Dfast、Dslow、f對應。結果顯示，胰腺炎狀態下脾臟的slowADCmono、slowADCbi、fastADCbi均有所降低，與正常組相應參數值差異有統計學意義(P=0.017、0.043、0.045)，各參數診斷閾值分別0.596×10-3、0.537×10-3和20.4×10-3mm2/s，而fastADCmono、FfADCmono和FfADCbi差異無統計學意義。IVIM技術可以診斷并量化AP狀態下脾臟功能的生理、病理改變。此外，單邊slowADCmono和雙邊slowADCbi診斷效能差異無統計學意義(P>0.05)。

1.單邊slowADCmono和雙邊slowADCbi

有研究[4]結果表明，在AP發生發展過程中，脾臟有促進炎性介質增多的趨勢，炎癥介質的釋放阻礙了脾臟內水分子的運動，因此導致其擴散受限，單邊slowADCmono和雙邊的slowADCbi同時降低。這與本次實驗結果相符。

2.fastADCmono和fastADCbi

AP釋放的炎癥介質，刺激脾臟的血管，導致脾血管不同程度的收縮[12-13]，胰腺炎引起門脈高壓[14]等因素致使脾臟內的血流瘀滯，脾臟毛細血管中的微循環障礙，擴散受限。因此fastADCmono、fastADCbi值會降低。這與本次研究脾臟fastADCbi在胰腺炎情況下降低相吻合，但兩組fastADCmono差異無統計學。王麗雯等[15]研究發現，單邊的slowADCmono、fastADCmono、FfADCmono較雙邊的slowADCbi、fastADCbi、FfADCbi變異度小。本實驗中fastADCbi差異有統計學意義，fastADCmono差異無統計學意義，其一可能是前者的變異度較大的原因；其二可能是反映血流灌注的fastADC參數原本就比反應水分子擴散的slowADC穩定性差[16]。

3.FfADCmono和FfADCbi

脾臟由大小不等的血竇組成，血流灌注所占的成份遠多于水分子擴散，AP時，因微循環阻力增加，導致脾血管內血流回流受阻，儲存在脾臟的血流量增多，從而FfADCmono和FfADCbi均有所增高，但與對照組相比，差異無統計學意義(P>0.05)，可能因為以下兩點：①胰腺炎釋放的炎癥介質刺激脾動脈收縮，導致脾臟供血量的減少與脾靜脈擴張和門脈高壓導致血流瘀滯；②本次研究搜集的樣本數量偏少、病情輕，輕癥或中癥AP所引起的脾臟微循環改變不顯著。

4.單邊和雙邊診斷效能

本研究中slowADCmono、slowADCbi、fastADCbi有診斷效能，其AUC分別為0.684、0.656和0.655 mm2，三個參數值slowADCmono、slowADCbi、fastADCbi間診斷效能差異無統計學意義(P>0.05)。雙指數模型參數slowADCmono較slowADCbi對AP狀態下脾臟的水分子擴散診斷效能較高，但差異無統計學意義；這與石林等[17]研究的AP的FfADCmono較FfADCbi診斷效能高并不完全吻合，即單邊參數的診斷效能較雙邊的診斷效能高。從數學模型算法分析，雙指數模型的單邊參數的獲得是按照b值在200以下和200以上分別擬合計算而得出，而其雙邊參數是把上述兩部分綜合在一起擬合計算而求得的參數值。理論上，應該雙指數模型的單邊參數比其雙邊參數的擬合算法更精確，但本實驗與理論不完全一致的原因可能與病例較少、參數測量的穩定性、位置匹配等因素有關，有待于進一步研究。

本研究不足：①IVIM多b值、高b值成像，圖像低保真，SNR降低，測量影像數據是否有偏差，有待進一步研究；②本研究樣本量較小，未對不同類型和不同嚴重程度的胰腺炎狀態下的脾臟進行分類比較。

AP狀態下，炎性介質的釋放將導致脾臟功能的變化，脾臟功能變化的評估對指導胰腺炎治療方案的選擇和預后具有重要的臨床意義。IVIM是基于非高斯分布的雙指數擴散加權成像，能較好地反映脾臟功能的變化，其參數slowADCmono、slowADCbi、fastADCbi值有助于變化的早期定量分析，并具有一定的診斷效能。但也有學者[18]認為IVIM的灌注參數穩定性稍欠佳，水分子擴散基于高斯分布，精準的定量分析需結合其它功能成像DSC、ASL、MRE等[19-21]，基于此，有待擴大樣本，與上述功能成像進行對比研究，旨在進一步多模態探討AP狀態下脾臟功能的變化。總之，IVIM為臨床對AP狀態下胰周臟器功能變化的診斷、治療和預后評估提供更可靠信息。