T1 mapping和細胞外容積分數在診斷急性胰腺炎及復發性急性胰腺炎的應用價值初探

路鳴，王晨，余靜，程申濠，徐青

急性胰腺炎(acute pancreatitis，AP)是臨床常見的急腹癥之一，是由于各種原因引起胰酶的異常激活，炎癥因子釋放及級聯效應導致胰腺炎癥的發生[1-2]。其中約2/3的患者為輕型AP，多為短病程，易于治愈[3]。研究表明，約22%的患者在初次急性胰腺炎(single acute pancreatitis，SAP)發病治愈后會再次發作，稱為復發性急性胰腺炎(recurrent acute pancreatitis，RAP)，而小部分患者最終會發展成為慢性胰腺炎(chronic pancreatitis，CP)[4-5]。相對比CP的典型影像學表現(胰腺實質鈣化，胰管擴張扭曲伴或不伴胰管結石等)[6]，RAP的影像改變不明顯，較難做出明確診斷。

T1 mapping作為一種新興的磁共振定量技術，通過測量增強掃描前后的T1縱向弛豫時間及細胞外容積分數(extracellular volume fraction，ECV)可對組織特性做出定量評估及定性診斷[7]。目前常見應用于心肌、肝臟及慢性胰腺炎等的纖維化評估中[8-10]，對于診斷AP的研究較少。因此，本研究旨在探討T1 mapping技術在AP及RAP的診斷價值。

1 材料與方法

1.1 研究對象及分組

本研究為回顧性研究，經過南京醫科大學第一附屬醫院醫學倫理委員會批準，免除受試者知情同意?；仡櫺苑治?018年12月至2020年6月于我院行常規胰腺MRI平掃及增強、T1 mapping檢查的急性胰腺炎患者資料，納入符合AP標準的病例40例。所有影像學檢查均在胰腺炎發作一周內獲得[檢查時間中位數為發病后5 d(四分位距為4～6 d)]。AP組患者的隨訪時間為1.0～48.0(11.3±9.7)個月。通過病史詢問、門診隨訪等方式根據胰腺炎發作次數，將其分為SAP組(20例)和RAP組(20例)。另外根據有無胰腺炎發作將SAP組和RAP組合并為AP組(40例)，納入同時期檢查的正常組(22例)作為對照。

AP的診斷標準按照2012年亞特蘭大修訂版，符合以下三個條件中的兩個或兩個以上：(1)急性的持續性上腹痛，可放射到后背；(2)血清淀粉酶或脂肪酶濃度高于正常上限值3倍以上；(3)典型的胰腺炎影像學改變。SAP的入組條件需同時滿足以下兩點：(1)達到AP診斷標準；(2)為首次AP發作。RAP的診斷標準參考國內外文獻[11]，需同時滿足以下四點：(1)至少2次AP發作；(2)兩次AP發作時間間隔大于3個月；(3)初次發作AP后已經完全緩解或治愈(即臨床體征緩解、實驗室相關指標恢復至正常水平)；(4)排除慢性胰腺炎。正常組納入標準：(1)胰腺形態、大小正常；(2)無胰腺病變的臨床癥狀及病史。同時三組病例均采用以下排除標準：(1)圖像存在呼吸運動偽影；(2)胰腺腫瘤性病變；(3)腹部手術病史。并且收集患者的年齡、性別、胰腺炎病因、MRI檢查前的紅細胞比容(haematocrit，HCT)參數等資料。

1.2 圖像采集

所有患者均在同一臺機器上(德國Siemens Skyra 3.0 T MR)進行掃描，采用18通道體部線圈。檢查前禁食4～6 h，訓練患者呼吸及合理屏氣，取仰臥位。掃描范圍自膈肌頂部至髂骨翼上緣水平。

患者均行常規掃描序列：(1)梯度回波T1WI正反相位序列；(2)快速自旋回波T2WI序列；(3)脂肪抑制T1WI平掃；(4)增強多期掃描。使用高壓注射器靜脈注射，對比劑采用馬根維顯(Gd-DTPA，拜耳保健醫藥公司)，劑量為0.2 mmol/kg，速率3.0 mL/s。T1 mapping掃描采用Look-Locker序列，分別于增強前和增強后6 min進行采集，相關參數為TR 3.0 ms，TE 1.32 ms，翻轉角8°，層厚5 mm，信號采集次數1，FOV 38 cm×30 cm，矩陣174×288。

1.3 圖像分析

T1 mapping圖像掃描后傳輸至西門子Syngo Via后處理工作站，生成偽彩圖。利用橢圓測量工具繪制感興趣區(region of interest，ROI)。通過參考常規T1W1及T2WI軸位圖像，避開主胰管、胰腺周圍的血管、脂肪、壞死成分等結構，將相同大小的ROI(大小控制在50 mm2左右)放置在信號均勻的胰腺實質內。在增強前及增強后的T1 mapping圖像中，ROI分別放置于胰頭、胰體、胰尾部(圖1)及同層面的主動脈內測量T1弛豫時間值，獲取增強前后胰腺頭體尾部三處的平均測量值作為胰腺實質的測量值，記為 T1prepancreas、T1postpancreas；獲取增強前后主動脈內的平均測量值記為T1preblood及T1postblood。增強前及增強后ROI放置的位置保持一致。所有的測量工作由2名具有3年以上診斷經驗的放射學醫師在未知臨床資料的條件下獨立測量，當2名醫師測量結果的一致性較高時[組內相關系數(intraclass correlation coefficient，ICC)值＞0.75]，取二者測量結果的平均值作為最終結果；若二者測量結果一致性較差(ICC值＜0.75)，則由另一名高年資醫師(具有23年診斷經驗)進行測量作為最終結果。

圖1 測量示意圖?；颊吲?2歲，正常對照組。A～C：為增強前ROI分別放置于胰頭、胰體及胰尾部的示意圖；T1pre pancreas分別為861.4 ms，842.4 ms和854.6 ms。D～F：為增強后ROI分別放置于胰頭、胰體及胰尾部的示意圖，T1post pancreas分別為445.6 ms，448.9 ms和436.1 msFig.1 Diagram of measurements of T1 mapping imaging parameters.A 42-year-old woman in normal control group,A—C showed ROIs were respectively put in the head,body and tail of pancreas on non-enhanced T1 mapping images.The values of T1prepancreaswere 861.4 ms,842.4 ms and 854.6 ms.D—F showed ROIs were respectively put in the head,body and tail of pancreas on enhanced T1 mapping images.The values of T1post pancreaswere 445.6 ms,448.9 ms and 436.1 ms.

胰腺ECV的數值通過以下公式進行計算：

1.4 統計學分析

使用SPSS 25.0軟件及R語言軟件(版本4.0.2)進行統計學分析。連續性數據表示為均數±標準差(±s)，分類型數據表示為百分比。由于樣本量較小，采用Shapiro-Wilk方法檢驗數據是否符合正態分布。應用獨立樣本t檢驗和Mann-WhitneyU檢驗進行SAP組及RAP組、AP組及正常組組間T1弛豫時間及ECV的比較。分別繪制差異具有統計學意義的T1 mapping參數的ROC曲線，計算出最佳閾值。采用箱式圖展示不同分組間T1 mapping參數的分布情況。兩位醫師測量結果的一致性采用組內相關系數來評價。當P＜0.05時，其差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 患者資料

SAP組20例患者中男10例，女10例，年齡24～77(51.7±16.2)歲；RAP組 20例患者中男9例，女11例，年齡25～74(53.4±13.2)歲；正常組22例中男10例，女12例，年齡29～77(53.4±14.8)歲。SAP組中病因構成為：膽源性7例，酒精性2例，高脂血癥4例，無明顯誘因7例；RAP組中病因構成：膽源性10例，高脂血癥3例，無明顯誘因7例。具體見表1。

表1 SAP組及RAP組患者臨床資料Tab.1 Clinical characteristics of patients in SAP group and RAP group

2.2 T1 mapping參數

2名放射科醫師評價之間的一致性較高，ICC值為0.92。如表2所示，SAP組與RAP組間的平均T1prepancreas、T1postpancreas及PER參數的差異均不具有統計學意義。RAP組的ECV值(0.41±0.10)高于SAP組(0.35±0.20)(圖2)，且其差異具有統計學意義。當ECV值大于0.38時，診斷RAP的準確度為0.72(圖3)。與正常組相比，AP組的T1prepancreas、T1postpancreas、PER及ECV值均明顯升高(P＜0.05)(圖4)。當利用T1prepancreas＞915.8 ms、PER＞0.518及ECV＞0.327指標分別獨立診斷AP時，其受試者工作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲線下面積分別為 0.96、0.94及0.89(表3)。

圖2 細胞外容積分數(ECV)在單次急性胰腺炎發病(SAP)組及復發性急性胰腺炎(RAP)組間的箱式圖(**代表0.001＜P值≤0.01) 圖3 ECV鑒別SAP及RAP的ROC曲線 圖4 T1pre pancreas(A)、T1post pancreas(B)、胰腺實質強化率(PER)(C)及細胞外容積分數(ECV)(D)值在急性胰腺炎(AP)組及復發性急性胰腺炎(RAP)組間的箱式圖(*表示0.01＜P值≤0.05；****表示P值≤0.001)Fig.2 The box plot of ECV parameters between SAP group and RAP group(**represented the P value was greater than 0.001 and not more than 0.01).Fig.3 ROC curves for differentiating SAP and RAP using ECV parameter.Fig.4 The box plot of parameters of T1pre pancreas(A),T1post pancreas(B),PER(C)and ECV(D)between AP group and normal control group(*represented the P value was greater than 0.01 and not more than 0.05；****represented the P value was not more than 0.001).

表2 AP組及正常對照組、RAP組及SAP組間T1 mapping參數(±s)Tab.2 T1 mapping parameters in AP group,normal control group,RAP group and SAP group(±s)

表2 AP組及正常對照組、RAP組及SAP組間T1 mapping參數(±s)Tab.2 T1 mapping parameters in AP group,normal control group,RAP group and SAP group(±s)

注：PER：胰腺實質強化率；ECV：細胞外容積分數；AP：急性胰腺炎；SAP：單次急性胰腺炎發作；RAP：復發性急性胰腺炎。

組別T1pre pancreas(ms)T1post pancreas(ms)PER ECV SAP組1114.10±38.90 481.00±17.00 0.65±0.10 0.35±0.20 RAP組1179.30±32.90 464.70±21.00 0.66±0.00 0.41±0.10 AP組1145.20±25.90 473.50±13.20 0.65±0.00 0.39±0.00正常對照組802.20±12.20 434.60±8.40 0.38±0.00 0.28±0.00

表3 T1 mapping參數鑒別AP及RAP的效能Tab.3 The diagnostic performance of T1 mapping parameters for identifying AP and RAP

3 討論

“復發性胰腺炎”的術語最初是在1948年的一篇文獻中進行報道[12]，迄今已經使用了70余年。近年來通過對胰腺炎癥的機制進一步研究，有學者提出“初次AP發作-復發性胰腺炎-慢性胰腺炎”之間存在著連續性過程[13-14]。當胰腺發生不可逆轉地纖維化、腺泡細胞丟失等細胞水平的改變時，CP逐步確立。通過隨訪發現，CP患者胰腺癌的患病風險明顯升高[15]。同時，RAP及CP患者由于反復發作性腹痛及腹痛相關癥狀導致生活質量明顯減低，而胰腺炎癥及胰腺內外分泌功能不全等也會導致各種并發癥的出現，如消化吸收障礙、血糖水平異常、胰管結石等，增加了患者的住院率及精神經濟負擔[11,16]。因此，作為CP形成的前期環節，臨床應給予RAP患者高度關注，在疾病早期診斷RAP并采取積極措施干預是十分有意義的。

3.1 T1 mapping參數在診斷AP及RAP中的應用價值

MRI定量技術可以通過T1、T2弛豫時間的測量反映組織內部改變的信息，目前在胰腺的纖維化方面有較多研究。本研究通過分析SAP組及RAP組、AP組及RAP組間的T1 mapping參數，初步總結T1 mapping參數可用來鑒別AP及RAP。相對于正常胰腺實質，AP組的T1prepancreas、T1postpancreas、PER及ECV值均為顯著性升高。這一結果證實胰腺炎癥或水腫能夠增加胰腺組織的T1弛豫時間，與Zhu等[17]在自身免疫性胰腺炎中的發現一致。正常的胰腺實質相對其他腹部器官(如脾臟)在T1WI序列中表現為較高信號，是由于腺泡細胞中存在著大量的腺泡蛋白和粗面內質網，能夠縮短T1弛豫時間[18]。當急性炎癥發生時，大量的炎癥細胞(淋巴細胞、漿細胞等)浸潤實質，延長T1弛豫時間，信號減低[19]。當以T1prepancreas＞915.8 ms作為閾值診斷AP時，其準確度高達0.96。另外筆者認為，T1prepancreas這一參數，對于鑒別小部分血清淀粉酶、脂肪酶指標升高未達到正常值三倍以上且影像學表現不典型的AP患者具有潛在應用價值[20-21]，有待于進一步的研究驗證。

3.2 細胞外容積分數在RAP中的診斷價值及病理學聯系

ECV作為另一重要的定量參數，通過注射細胞外對比劑前后的T1值計算獲得。在以往研究中證實與心肌、肝臟及胰腺的纖維化具有良好的相關性[22-23]。在本研究中，增強掃描前T1prepancreas值在SAP組與RAP組間的差異不具有統計學意義，組間的增強掃描后T1postpancreas及PER值差異也不具有統計學意義；僅ECV參數可用來區分SAP與RAP(P＜0.05)。

這種結果可能與RAP的病理學改變相關?！袄w維化-壞死”假說認為在RAP反復發作過程中炎癥和壞死促進了纖維化的形成，導致最終不可避免地發展為CP[14]。當纖維化組織取代了正常的腺泡組織，細胞外間隙中沉積的纖維組織增多，對比劑進入細胞外間隙的速度減慢，濃度減低，因此其縮短T1弛豫時間的效應減小[24-25]。通過Tirkes等[25]的研究，ECV值可以反映胰腺纖維化及腺泡細胞丟失的發生及嚴重程度，這進一步支持本研究的結果。由于RAP建立在多次發作AP的基礎上，其胰腺的形態大小并未發生明顯變化，但內部間質成分隨著炎癥的累及、吸收等發生變化，體現在細胞水平。因此ECV值在SAP與RAP組間的差異具有統計學意義。

3.3 本研究局限性

本研究尚存在幾點局限性。第一，本研究是小樣本量研究，SAP組及RAP組納入病例數均較少，因此可能受納入病例的年齡、發病時間及發病因素影響存在選擇偏倚；第二，ECV參數對于鑒別SAP及RAP的效能為0.72，這可能與病例的選擇、掃描時間的選擇等有關，在下一步研究中我們將擴大病例數，進行驗證。

綜上所述，AP患者胰腺的T1 mapping參數較正常對照顯著升高，其診斷效能較高；ECV參數可有效鑒別RAP與SAP。因此，利用T1 mapping成像可以提高RAP的早期診斷，進行早期干預，減低發病率。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。