磁共振IVIM-DWI評估脊柱結核的價值觀察

王峰,孔德海

(1.陽谷縣人民醫(yī)院骨外科，山東陽谷 252300；2.濱州醫(yī)學院附屬醫(yī)院骨科，山東濱州 256600)

體素內不相干運動擴散加權成像(intravoxel incoherent motion diffusion weightedimaging,IVIM-DWI)是采用雙指數(shù)模型設計，對機體組織的單純擴散參數(shù)和灌注相關參數(shù)分別進行單獨測定，已廣泛用于診斷強直性脊柱炎等疾病，但用于脊柱結核的報道較少。本研究旨在探討IVIM-DWI在脊柱結核評估和診斷中的應用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

采集2018年1月～2020年1月在我院經(jīng)臨床病理學診斷確診的脊柱結核患者36例(男26例，女10例)作為實驗組，年齡20～80歲，平均(40.39±14.84)歲；36例均進行了ESR、CRP、結核菌素等檢查，并簽署知情同意書。納入標準：①具有腰背或者下腰部僵硬疼痛，伴或不伴下肢放射痛；②既往體健，無脊柱外傷及手術史；③既往無脊柱骨質破壞及后凸畸形。排除標準：①既往有強直性脊柱炎、脊柱腫瘤、風濕等脊柱疾病；②有MRI檢查禁忌證；③未簽署知情同意書。

隨機選取同時期檢查正常的36名志愿者(男26例，女10例)作為對照組，年齡20～79歲，平均(41.83±15.97)歲。兩組研究對象的性別、年齡比較，差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。

1.2 研究方法

1.2.1 MRI檢查

采用西門子Signa 3.0 T掃描儀，采用8通道相控線圈掃描。脊柱MRI常規(guī)掃描序列：矢狀面：T1WI序列、T2WI序列；冠狀面T2WI序列。IVIM-DWI掃描序列：b值分別為：0、50、150、200、400、600 s/mm2，掃描時間約6 min。見表1。

表1 脊柱MRI常規(guī)掃描及IVIM-DWI掃描序列

1.2.2 數(shù)據(jù)處理及分析

IVIM-DWI圖像分析使用Siemens syngo.via工作站，采用MITK-Diffusion軟件進行自動計算處理，生成單純彌散系數(shù)(D)、偽彌散系數(shù)(D*)、灌注分數(shù)(f)，對每個層面的所有數(shù)據(jù)統(tǒng)一測量3次后取均值，生成standardADC圖及D、D*、f偽彩圖。選取實驗組病灶部位和對照組正常椎體、椎間盤或者骨髓圖像清晰度高并且均勻的層面，以及其上、下兩個層面，手動選取圓形興趣區(qū)(region of interest, ROI)，ROI部分面積約26 mm2，將興趣區(qū)復制粘貼到同一病變位置。所有圖像及參數(shù)均由2名5年以上影像診斷經(jīng)驗的醫(yī)師進行圖像觀察及參數(shù)測定，多次測量，取平均值，并達成一致意見。

參數(shù)計算采用IVIM-DWI雙指數(shù)模型，計算公式：

Sb/S0=(1-f)×exp(-b*D)+

f×exp[-b(D*+D)]

注：Sb為高b值的信號強度，S0為b=0 s/mm2時DWI信號強度，f為灌注分數(shù)，D為單純水擴散系數(shù)，D*為灌注相關擴散系數(shù)

1.3 統(tǒng)計學分析

使用SPSS 21.0統(tǒng)計軟件，兩組f值、D值、D*值不滿足正態(tài)性和方差齊性檢驗，故采用秩和檢驗，用中位數(shù)表示。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

實驗組病變椎體D值、D*值顯著高于對照組，f值顯著低于對照組，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，見表1；實驗組病變椎體與自身跳躍2個椎體間，經(jīng)秩和檢驗，f值、D值差異均具有顯著統(tǒng)計學意義(P<0.05)，D*值差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05，見表2)。

表1 兩組IVIM參數(shù)比較

表2 實驗組病變椎體與自身跳躍2個椎體間IVIM參數(shù)比較

實驗組病變椎間盤的f值、D值顯著高于對照組(P<0.05)，兩組的椎間盤D*值差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05，見表3)。

表3 實驗組病變椎間盤與對照組正常椎間盤的IVIM參數(shù)比較

對實驗組36例患者脊柱結核的病變椎體采用ROC曲線進行分析，計算其病變椎體f、D、D*值的最大曲線下面積，D值的診斷閾值為0.62×10-3mm2/s，AUC最大為0.950，敏感度為94.74%，特異度為86.56%；D*值的診斷閾值為0.48×10-3mm2/s，AUC最大為0.725，敏感度為74.53%，特異度為80.91%；f值的診斷閾值為0.072×10-3mm2/s，通過計算比較敏感度和特異度總和的最大值，得出D值的診斷效能最高。

3 討論

目前，臨床診斷脊柱結核普遍使用的方法有X線、CT、MRI、超聲等常規(guī)方式。但以上方法的臨床診斷效能不高。IVIM-DWI能夠定量評估分子的運動，采用多個b值進行掃描成像，使用雙指數(shù)模型對所有數(shù)據(jù)進行擬合[1]，該模型參數(shù)包括：D值、D*值和f值，可以獲得病灶的生物學信息。該方法在很大程度上彌補了常規(guī)影像學檢查只能通過形態(tài)學評估和診斷疾病的不足[2]。目前，采用IVIM-DW技術評估、診斷脊柱結核的可行性尚缺乏充分報道。

本研究中，實驗組病變椎體D值、D*值顯著高于對照組，f值顯著低于對照組，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，該結果與班超等[3]的結論一致。D值之所以升高，主要是由于椎體骨質被破壞，破骨細胞增多，骨小梁減少，病變椎體出現(xiàn)充血、水腫，從而導致細胞外間隙增加，水分子自由擴散度增加，因此D值明顯增大[4]。本研究椎體D值高于既往研究中椎體腫瘤D值，D*值高于既往報道中椎體腫瘤D*值[5]，可能與椎體腫瘤患者腫瘤細胞取代正常骨髓細胞，水分子擴散受限，從而導致D值降低有關；同時，因腫瘤血供豐富，血管灌注增加，使D*值增加。本研究中，病變椎體D值高于既往研究中布魯桿菌感染結果，D*值則基本與既往報道一致[4]，這可能是因為脊柱結核對椎體的破壞較布魯桿菌感染更為嚴重。實驗組病變椎間盤D值顯著高于對照組正常椎間盤(P<0.05)，其原因主要是椎體感染結核分枝桿菌后，椎間盤得不到充足的營養(yǎng)供應，從而使正常椎間盤的“夾心面包”特征被破壞，導致椎間隙狹窄，邊界不清，出現(xiàn)高信號，因此D值明顯增高[6]。本研究采用ROC曲線來判斷D值對于脊柱結核病變的診斷效能，其最佳診斷閾值為0.62×10-3mm2/s，其敏感度為94.74%，特異度為86.56%，AUC最大為0.950。這些數(shù)據(jù)表明，通過IVIM-DWI技術測得的D值對于診斷脊柱結核具有很高的準確性和敏感性，診斷價值較高。