肝豆狀核變性顱腦MRI體素內不相干運動成像

安徽中醫藥大學第一附屬醫院影像中心(安徽 合肥 230031)

張蘭慧* 王安琴 黃建軍

肝豆狀核變性，又稱“Wilson病”(wilson's disease，WD)，是一種由銅代謝障礙從引起的肝硬化和腦變性等表現的常染色體隱性遺傳病。灌注成像(diffusion weighted imaging，DWI)在WD疾病的診斷及研究中的應用較廣，國內外已有諸多報道。目前臨床最常用的DWI技術是基于單指數模型，即腦組織的擴散信號強度與b值呈直線性衰減，此模型假設基礎為水分子運動環境是均勻介質、僅反映水分子的自由擴散運動。當組織內非均質時，組織的擴散信號強度與b值關系不再符合單指數模型。Le Bihan等[1]在1986年首次提出基于雙指數模型的體素內不相干運動成像(intravoxel incoherent motion，IVIM) ，使用多b值計算，可同時獲得水分子自由擴散運動和微循環灌注信息[2]。有文獻報道，相較于單指數模型，IVIM 應用的雙指數模型可以更好地描述生物體內這種復雜的信號衰減方式[3]。IVIM目前已逐漸應用于部分腫瘤的診斷、分級及療效評估以及腦梗塞、中毒性腦病等疾病的研究中。基于此，本研究收集21例臨床確診的WD患者及21例健康志愿者的IVIM圖像資料，旨在探討WD患者IVIM表現并分析WD患者顱腦病變的發生機制。

1 資料與方法

1.1 研究對象收集2018年9月至12月我院收治并符合WD診斷標準[4]的WD患者21例( WD組) 。其中男7例，女14例，年齡14年～55歲，病史1～41年。同時征集21名健康志愿者作為對照組，其中男8名，女13名，年齡20～53歲。

1.2 儀器與檢查方法使用GE Discovery MR750 3.0T超導型磁共振成像儀及8通道相控陣標準頭顱線圈；掃描范圍從后顱凹底至顱頂，顱腦MRI常規掃描：層厚5mm，層間距1.5mm，掃描20層；IVIM序列：SE-EPI序列，TR 3000ms，TE 80.1，矩陣128×128，視野240mm×240mm，激勵次數1次，層厚5mm，層間距1.5mm，掃描20層，b 值選取11個，分別為30、50、100、200、300、500、800、1000、1500、2000、3000s/mm2，掃描時間3min15s。

1.3 圖像分析采用AW 4.6工作站進行圖像后處理，以Functool軟件中的MADC軟件處理圖像，獲得ADC、D*、D、f(標準ADC值、快擴散ADC值、慢擴散ADC值、灌注分數)。由2名具有10年以上MRI診斷經驗的醫師采用盲法對數據及圖像進行分析，測量兩側豆狀核及丘腦的ADC值、D值、D*值及f值(附圖1-8)。如常規檢查發現異常信號區域，則取病灶最大層面選取ROI，對側鏡像區ROI可根據需要適當微調，避開血管及腦脊液；如常規檢查未發現異常信號，則選取豆狀核或丘腦最大解剖層面，各數值均測量3次，然后取平均值。

1.4 統計學方法應用SPSS 19.0統計學軟件進行分析，實驗數據用(±s)表示，WD組與健康對照組采用獨立樣本t檢驗進行分析，比較WD組與健康對照組的各參數值，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

通過對WD組與健康對照組各參數的比較，WD組豆狀核的D*減低、f值增高，且有統計學差異(P＜0.001)(表1)；WD組丘腦的ADC值增加、D*值減低、D值增高，且有統計學差異(其中ADC值和D值P＜0.05，D*值P＜0.001)(表2)。

表1 WD組與健康對照組豆狀核部位ROI各參數值

表2 WD組與健康對照組丘腦部位ROI各參數值

3 討 論

3.1 WD腦部病理改變及磁共振表現WD是一種常染色體隱性遺傳病，銅藍蛋白合成障礙，腸道對銅吸收增加，過量的銅沉積在肝、腦、腎、角膜等部位而引起一系列損傷。WD腦內病變常對稱分布，多集中于兩側基底節區、丘腦、腦橋、中腦，也可累及大腦半球。WD在顱腦磁共振上典型表現為雙側基底節區對稱性T1WI低信號影，T2WI高信號影，俗稱“熊貓眼征”[5-6]，可能與銅沉積在基底節區導致細胞水腫和壞死、脫髓鞘改變和膠質增生等有關[7]。因此，本研究選取兩側豆狀核及丘腦作為感興趣區，進行數據分析研究。WD患者病理階段不同，DWI上圖像信號亦有較大變化。當WD腦組織病變早期，此時處于細胞毒性水腫階段，水分子擴散受限，因此DWI上呈高信號、ADC值降低; 當WD進一步發展，至中后期時組織處于血管源性水腫階段，水分子擴散不受限，DWI上呈低信號、ADC值升高; 當腦組織病變處在兩種階段過渡時，DWI信號因水分子運動復雜而呈等或高信號影，ADC值正常或輕度升高[8]。WD早期病變即細胞毒性水腫階段，驅銅治療效果明顯優于中后期(血管源性水腫階段)，因此用量化的ADC值可以評估WD的臨床治療效果及判斷預后[9]。

圖1 A-H WD患者典型影像圖。圖1A T2WI序列見兩側豆狀核及丘腦對稱性高信號影；圖1B T1WI序列見兩側豆狀核及丘腦對稱性低信號影；圖1C FLAIR序列見兩側豆狀核及丘腦高信號或混雜信號；圖1D 圖示選擇兩側豆狀核及丘腦為ROI，避開血管及腦脊液；圖1E IVIM序列標準ADC圖；圖1F IVIM序列快擴散ADC(D*)；圖1G IVIM序列慢擴散ADC(D)；圖1H IVIM序列灌注分數(f)圖。

3.2 IVIM原理在IVIM研究中，人體內水分子被區分為血管內水和血管外水(后者包括細胞內水和細胞間液)[10]：血管內水因其流動較快，它可以反映組織的灌注信息；血管外水因其流動較為緩慢、因此擴散較慢，它可以反映組織的擴散信息。Le Bihan等[1]提出的IVIM技術是基于雙指數模型，它采用多個b值，b＜200s/mm2時反映灌注信息，而b＞200s/mm2時反映組織的真實擴散情況[11]。IVIM技術可以得到組織的灌注及擴散信息，并進行定量分析，得到如下參數：D*值為快擴散ADC值，反映灌注信息，即血液在毛細血管內流動情況；D值為慢擴散ADC值，反映擴散信息，代表真實水分子擴散情況；f值為灌注分數，代表灌注因素在擴散信號中的貢獻比例，它受水分子擴散及灌注的雙重影響，一定程度上反映組織毛細血管的豐富情況，f值越大表明毛細血管越豐富。

3.3 WD患者IVIM數據分析本實驗中WD組豆狀核的D*值減低，說明WD組豆狀核灌注減低，豆狀核f值增加，豆狀核組織內毛細血管分布更豐富、密集；WD組丘腦的ADC值增加、D*值減低、D值增加，說明WD組單指數模型及雙指數模型下丘腦彌散均受限，灌注減低。此外，本研究中，WD組及健康對照組豆狀核及丘腦的ADC值均高于D值(P＜0.001)，原因在于IVIM序列獲取的D值代表真實水分子的擴散，排除了組織灌注的影響。此外，WD組豆狀核及丘腦灌注均較健康對照組減低，可能是WD患者銅在腦組織異常沉積, 導致局部缺血、水腫，神經細胞變性、減少及神經纖維脫髓鞘，最終導致血管分布異常、局部灌注減低，這也與以往文獻報道結論一致[12-13]。而WD組豆狀核彌散受限不明顯，丘腦彌散受限，這可能是由于本實驗病例數量有限，未能按傳統彌散序列上ROI信號高低進行再次分組，再進行亞組內分析比較所致。

綜上，基于雙指數模型的IVIM使用多b值計算，可同時獲得WD患者豆狀核及丘腦的彌散及灌注信息，有助于進一步闡明WD顱腦病變的發生機制。