高场磁共振在Graves眼病患者眼外肌定量测量中的应用价值

陈 钰，金征宇，张竹花，徐冬冬，孟 薇，姜 波，房洪营，孙照勇，陈 颖，孙宏毅，冯 逢

中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院放射科，北京 100730

40%～50%毒性弥漫性甲状腺肿 (Graves病)患者具有眼部症状，称为Graves眼病 (Graves’ophthalmopathy，GO)，又称甲状腺相关眼病，甲状腺眼病［1］。眼外肌是主要靶器官之一［2］。上睑退缩是Graves眼病最常见的症状，其次是突眼［3］。计算机体层摄影 (computed tomography，CT)和磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)是评价甲状腺相关眼病患者眼外肌受累的主要影像学方法［4-6］。超声也可以评价眼外肌径线的变化，但是不能直观地显示解剖结构［7］，而且受操作者影响较大。CT或MRI可以显示眼外肌外形改变、密度或信号异常，可用于诊断及随访。CT对眼眶骨性结构的显示优于MRI。相比CT，MRI优势在于，一方面患者无需接受放射辐射［8-9］，另一方面MRI具有较好的软组织分辨率，在眼眶MRI图像上观察眼外肌形态、测量眼外肌径线及横截面积具有较高的可信度［10］。

眼外肌长轴的最大垂直面近似长椭圆形或长方形，具有厚度和宽度。对眼外肌径线的测量是甲状腺相关眼病定量测量的主要内容之一。虽然已有很多关于甲状腺相关眼病的眼外肌厚度改变的研究［6，8-9，11］，但是很少有关于眼外肌宽度改变的研究。本研究采用高场强 (3.0 T)MRI扫描仪，探讨以上睑退缩为主要临床表现的GO患者眼外肌改变的特点，包括厚度、宽度的定量测量及其比值特点的分析，并与眼外肌正常的患者进行对比。

对象和方法

对象 回顾性分析2011年1月至2012年7月北京协和医院确诊为GO并且以上睑退缩为主要症状的患者16例，设为GO组，其中男性3例、女性13例，平均年龄 (37.3±10.3)岁。GO的诊断依据原发病、眼部症状和体征，实验室检查 (游离甲状腺素3、游离甲状腺素4、甲状腺刺激素、促甲状腺素受体抗体、甲状腺球蛋白、甲状腺过氧化物酶抗体)等确诊，排除其他原因引起的眼病患者及曾接受糖皮质激素或球后放射治疗患者。以上所有患者均在北京协和医院放射科进行磁共振眼眶增强检查。同时，同一时期在北京协和医院放射科进行眼眶磁共振增强检查的患者14例，设为对照组:其中男性5例、女性9例，平均年龄 (37.6±14.7)岁，无甲状腺机能亢进、突眼症状及眼肌运动异常。

设备及增强造影剂 所有扫描均采用3.0 T磁共振扫描仪 (GE Signa VH/I EXCITEⅡ3.0T，General，electric medical systems，Milwaukee，WI，USA)，采用头部线圈。患者仰卧于检查床上，嘱患者闭眼，尽量不转动眼球。首先进行眼眶冠状位T1加权像常规扫描。静脉注射对比剂后进行眼眶轴位、冠状位及斜矢状位的T1加权脂肪抑制序列扫描，轴位扫描定位线平行于听眦线，斜矢状位平行于视神经。成像参数为:重复时间2000 ms，回波时间24 ms，视野16 cm，层厚3 mm，间距0.5 mm，矩阵256×256，扫描12～16层，激励次数2。增强造影剂采用钆喷酸葡胺注射液 (磁显葡胺，北京北陆药业股份有限公司，中国)(10 ml:4.69 g)，按体重每次0.2 ml/kg。

影像分析 将所有图像资料传至PACS工作站上，由1位高年资放射科医师在不知道临床诊断的情况下，在增强后T1加权的图像上测量患者各眼外肌的最大厚度和宽度，包括:提上睑肌、下直肌、内直肌、外直肌、上斜肌及下斜肌，由于上直肌肌腹与提上睑肌比较紧密，不易区分，因此将其合并测量，称为上复合体 (图1)。在斜矢状位图像上分别测量提上睑肌、上复合体、下直肌的最大厚度，下斜肌的最大厚度和宽度 (图1)。在轴位图像上分别测量内直肌、外直肌的最大厚度 (图2)。在冠状位图像上分别测量提上睑肌、上复合体、下直肌最大宽度，上斜肌的最大宽度和厚度，内直肌、外直肌的最大宽度 (图3)。每个径线均测量3次，取其平均值。计算各眼外肌的厚度与宽度的比值 (R1值)、宽度与厚度的比值(R2值)。当GO组眼外肌厚度、宽度、R1值或R2值大于对照组均值的2倍标准差时，认为该眼外肌厚度、宽度、R1值或R2值增加。

统计学处理 采用SPSS 17.0统计软件进行统计学分析，数据以均数±标准差表示，并计算95%置信区间。GO组患者与对照组年龄比较采用独立样本t检验;GO组患者与对照组各眼外肌厚度、宽度、R1值、R2值比较也采用独立样本t检验，P＜0.05为差异具有统计学意义。

图1 眼眶核磁增强斜矢状位图像Fig 1 Oblique sagittal images of orbits with enhanced magnetic resonance

图2 眼眶核磁增强轴位图像Fig 2 Axial images of orbits with enhanced magnetic resonance

图3 眼眶核磁增强冠状位图像Fig 3 Coronal images of orbits with enhanced magnetic resonance

结 果

患者一般情况 GO组患者男女比例1:4.3，GO组与对照组患者年龄差异无统计学意义 (P=0.572)。

眼外肌厚度与宽度 GO组16例患者共32只眼，224条眼外肌，其中1例患者冠状位扫描时提上睑肌运动伪影较显著，不能进行提上睑肌宽度的测量。GO组患者提上睑肌、下直肌、内直肌的厚度大于对照组，差异具有统计学意义 (P=0.000，P=0.032，P=0.017)。两组患者其余各眼外肌的厚度差异均无统计学意义 (P＞0.05)。GO组患者上斜肌宽度大于对照组，差异具有统计学意义 (P=0.000);其余GO组患者各眼外肌的宽度与对照组相比，差异均无统计学意义 (P＞0.05)(表1)。

眼外肌厚度与宽度的比值 GO组16例患者共32只眼，224条眼外肌，其中1例患者冠状位扫描时提上睑肌运动伪影较显著，不能进行提上睑肌R1值及R2值测量。GO组患者提上睑肌、下直肌、内直肌、外直肌的R1值大于对照组，差异具有统计学意义 (P=0.000，P=0.037，P=0.019，P=0.032)，两组患者其余各眼外肌R1值的差异均无统计学意义(P＞0.05)(表2)。与对照组相比，16例患者中32条眼外肌厚度增加，其中47%眼外肌R1值也增加(15/32)。14条眼外肌虽然厚度未增加，但是R1值增加。各眼外肌中，R1值增加的眼外肌数目与厚度增加的眼外肌数目的比例分别为:提上睑肌 (10:9)、上复合体 (0:4)、下直肌 (5:6)、内直肌 (5:7)、外直肌 (4:0)、上斜肌 (3:5)、下斜肌 (2:1)。

表1 各眼外肌在GO组及对照组厚度与宽度的测量结果［(95%置信区间)，mm］Table 1 Thickness and width of extraocular muscles of GO group and control group［(95%confidence interval)，mm］

表1 各眼外肌在GO组及对照组厚度与宽度的测量结果［(95%置信区间)，mm］Table 1 Thickness and width of extraocular muscles of GO group and control group［(95%confidence interval)，mm］

眼外肌Extraocular muscle厚度Thickness GO组GO group 对照组Control group P值Pvalue宽度Width GO组GO group 对照组Control group P值P value提上睑肌Levator palpebrae superioris2.2±0.8(1.9-2.6)1.5±0.4(1.3-1.6) 0.000 13.3±2.7(12.3-14.4)13.7±2.7(12.5-14.8) 0.633上复合体Superior complex group 4.5±1.0(4.1-4.9)4.1±0.7(3.8-4.4) 0.094 11.1±1.5(10.5-11.7)10.6±1.6(9.9-11.3) 0.413下直肌Inferior rectus muscle 5.4±1.2(4.9-5.8)4.7±0.7(4.4-4.9) 0.032 9.7±1.9(9.0-10.5) 9.7±1.1(9.2-10.2) 0.846内直肌Medial rectus muscle 4.5±0.9(4.2-4.8)4.0±0.5(3.8-4.2) 0.017 10.0±0.8(9.7-10.3) 9.9±0.9(9.6-10.3) 0.733外直肌Lateral rectus muscle 4.1±0.6(3.9-4.3)3.8±0.9(3.4-4.1) 0.139 10.7±1.1(10.3-11.2)11.3±1.6(10.6-12.0) 0.129上斜肌Superior oblique muscle 3.8±1.0(3.3-4.1)3.5±0.6(3.3-3.8) 0.411 6.7±0.9(6.3-7.0) 5.9±0.7(5.6-6.1) 0.000下斜肌Inferior oblique muscle 3.2±0.7(2.9-3.4)3.0±0.6(2.8-3.3) 0.429 9.6±2.6(8.6-10.5) 8.5±2.2(7.6-9.5)0.129

GO组患者提上睑肌、内直肌、外直肌的R2值小于对照组，差异具有统计学意义 (P=0.000，P=0.029，P=0.013);GO组患者上斜肌的R2值大于对照组 (P=0.027);其余GO组患者各眼外肌R2值与对照组相比差异均无统计学意义 (P＞0.05)(表2)。GO组患者共8条上斜肌宽度增加，其中50%(4/8)R2值也增加。

表2 各眼外肌在GO组及对照组的R1值与R2值的比较［(95%置信区间)］Table 2 R1 and R2 values of extraocular muscles of GO group and control group［(95%confidence interval)］

表2 各眼外肌在GO组及对照组的R1值与R2值的比较［(95%置信区间)］Table 2 R1 and R2 values of extraocular muscles of GO group and control group［(95%confidence interval)］

眼外肌Extraocular muscle R1 GO组GO group 对照组Control group P值Pvalue R2 GO组GO group 对照组Control group P值P value提上睑肌Levator palpebrae superioris 0.17±0.07(0.15-0.20)0.11±0.04(0.09-0.13)0.000 6.68±2.77(5.61-7.76)9.89±2.65(8.77-11.01)0.000上复合体Superior complex group 0.41±0.09(0.37-0.44)0.40±0.10(0.35-0.44)0.514 2.58±0.62(2.34-2.82)2.70±0.72(2.39-3.00)0.422下直肌Inferior rectus muscle 0.56±0.11(0.52-0.60)0.49±0.09(0.45-0.52)0.037 1.88±0.51(1.68-2.08)2.13±0.46(1.93-2.32)0.164内直肌Medial rectus muscle 0.45±0.08(0.42-0.48)0.40±0.06(0.38-0.43)0.019 2.30±0.43(2.14-2.47)2.54±0.43(2.36-2.73)0.029外直肌Lateral rectus muscle 0.39±0.08(0.36-0.42)0.34±0.08(0.31-0.37)0.032 2.68±0.50(2.49-2.88)3.10±0.71(2.80-3.40)0.013上斜肌Superior oblique muscle 0.57±0.14(0.51-0.62)0.60±0.06(0.58-0.63)0.148 1.89±0.52(1.69-2.09)1.68±0.18(1.60-1.75)0.027下斜肌Inferior oblique muscle 0.36±0.13(0.31-0.41)0.37±0.10(0.33-0.42)0.666 3.13±1.02(2.74-3.53)2.87±0.71(2.57-3.17)0.297

讨 论

GO是一种自身免疫性疾病［1-2］，眼外肌是主要靶器官之一。眼眶MRI检查能显示GO患者眼外肌肥厚的特点［6］。文献研究表明GO最常累及的眼外肌是内直肌和下直肌［4，12］。眼外肌肥厚以肌腹为主，肌腱通常不受累，因此眼外肌呈梭形改变。

上睑退缩是GO最常见的症状［3］。尽管GO的大部分症状能用炎性肿胀及眼外肌纤维化解释，但是上睑退缩的病生理基础尚不完全清楚。有学者提出甲状腺素过多分泌导致交感神经系统活性增加刺激提上睑肌和/或Müller肌可能是导致上睑退缩的原因［13-14］。但是甲状腺素水平正常的患者也可存在持续的上睑退缩。也有学者提出提上睑肌活性增加是由于拮抗限制性增加的下直肌［15-16］，但是部分上睑退缩的患者不合并下直肌增厚或限制性增加。Small［12］的研究提出提上睑肌肥大导致功能亢进可能是上睑退缩的原因。众所周知，GO患者存在眼外肌炎症及纤维化。但是Small［12］的研究表明GO患者增厚的提上睑肌无明显的炎症及纤维化改变。提上睑肌最初的改变是肌纤维的增粗及细胞外间隙增大，这一发现可以解释GO患者提上睑肌及其他眼外肌所致的临床症状存在差别的原因。即提上睑肌活性增加导致上睑退缩，而其余眼外肌纤维化导致眼球运动受限［15］。

本研究采用高场磁共振扫描仪，其眼眶矢斜状位图像可以将提上睑肌和上直肌分开，因此对提上睑肌的测量更为准确。Ohnishi等［17］采用MRI斜矢状位图像测量提上睑肌厚度，结果显示对照组、Graves患者及Graves眼病患者提上睑肌的厚度分别为 (1.74±0.25)、(1.72.±0.25)和 (3.08±0.89)mm。并且证实Graves眼病患者提上睑肌厚度大于对照组 (P＜0.01)及Graves患者 (P＜0.01)，而Graves患者提上睑肌厚度与对照组差异无统计学意义。虽然本研究GO组及对照组患者提上睑肌厚度略小于上述研究，但是仍然得到相似的结果，即GO组患者提上睑肌的厚度大于对照组。

本研究除评价以上睑退缩为主的GO患者的提上睑肌改变以外，还对其他眼外肌进行全面评价，除测量眼外肌厚度变化外，还测量了眼外肌宽度的改变。Ohnishi等［17］的研究提示当甲状腺素水平正常时，以上睑退缩为主要表现的GO患者提上睑肌显著增厚，但是其余眼外肌无这一特点。Small［12］的研究提示上睑退缩是GO较早出现的症状，而其他眼外肌的受累往往在疾病进展期出现。本研究表明，以上睑退缩为主要表现的GO患者除提上睑肌厚度显著增加外，下直肌和内直肌的厚度也显著增加。但是本研究未对甲状腺水平分组，因此可能存在本研究GO组的部分患者已进入疾病进展期，从而出现较多合并其他眼外肌受累的表现。

虽然Feldon和Levin［18］的研究显示提上睑肌与上直肌复合体体积的增加与上睑退缩或眼睑闭合不全无相关性。但是Fledon和Levin［18］采用轴位CT图像进行测量，因此不能将提上睑肌与上直肌复合体分开，而该复合体的体积变化也不能完全反应提上睑肌体积的变化。此外，Fledon和 Levin［18］研究中 GO组患者不是特异性具有上睑退缩症状的患者，因此，他们的结果不能全面反映上睑退缩与提上睑肌之间的关系。

关于CT及MRI对眼外肌厚度正常值测量的研究表明，性别及年龄对正常人眼外肌厚度具有一定影响［19-20］。此外，CT或MRI窗宽及窗位的不同设置也可能影响眼外肌径线的测量。为了减少这些影响，Aydin等［21］采用眼外肌厚度与宽度的比值 (R)评价眼外肌形态的变化，结果表明R值与性别、年龄无关。R值增加提示眼外肌厚度增加的程度大于宽度，眼外肌横截面更接近圆形。

本研究显示GO组与对照组相比，眼外肌厚度与R1值 (厚度与宽度的比值)的变化不完全一致。其中GO组提上睑肌、下直肌和内直肌的厚度及R1值的变化一致，差异均具有统计学意义 (P＜0.05)。而GO组外直肌厚度与R1值变化不一致，前者的均值与对照组相比差异无统计学意义，后者的均值与对照组相比差异具有统计学意义 (表2)。分别计算GO组外直肌厚度增加及R1值增加的眼外肌数目也验证了这一点，后者数目多于前者，比例为4:0。这与Aydin等［21］的研究结果一致。

这一结果表明，R1值的变化能较为灵敏地反映眼外肌厚度的改变，在一定程度上受眼外肌宽度影响。但是以宽度显著增加为主要特点的眼外肌，R1值不一定能较好地反映这一变化，因此，本研究尝试引入宽度与厚度的比值 (R2)来反映这一类眼外肌增厚的特点。

目前国内外文献中很少涉及眼外肌宽度的评价。本研究结果表明GO组患者上斜肌的宽度大于对照组，差异具有统计学意义 (P=0.000)，而GO组患者其余眼外肌宽度与对照组相比差异无统计学意义。此外，GO组患者上斜肌的R2值也大于对照组，差异具有统计学意义 (P=0.027)。此外，由于R1值与R2值互为反比，因此当眼外肌R1值显著增加时，其R2值往往相应减小。因此GO组患者提上睑肌、内直肌及外直肌的R2值明显小于对照组。但是也存在R1值显著增加而R2值无显著变化的情况，例如下直肌，由于GO组下直肌宽度未显著增加，出现这一现象的原因可能是GO组下直肌厚度增加的幅度较小或者数目较少。进一步分析GO组厚度显著增加的3组眼外肌显示，提上睑肌、内直肌与下直肌厚度增加的肌肉数目分别为9、7和6，其中下直肌的数目是最少的，这一结果验证了之前的分析。

下斜肌走行很不规则，关于GO患者下斜肌变化的研究报道较少。本研究显示准确测量下斜肌的径线存在一定困难，一方面常规的MRI扫描方向均不与下斜肌最大截面垂直，另一方面，下斜肌比较薄，常规眼眶MRI扫描层厚较厚，在MRI图像上显示下斜肌时有较明显的“部分容积效应”。本研究尝试采用斜矢状位图像对其测量，结果表明下斜肌的厚度、宽度、R1值及R2值与对照组相比，差异均无统计学意义。下斜肌径线测量的准确性及可重复性有待进一步证实。

本研究存在的局限性包括:(1)未根据甲状腺素水平及Graves病活动性对患者进行分层，因此研究结果不能反映不同疾病发展阶段眼外肌变化的特点;(2)冠状位扫描采用的是平行于人体冠状面的层面，如果能采用垂直于视神经的斜冠状位扫描，则更接近眼外肌的冠状面，能得到更接近真实眼外肌径线的测量值;(3)对于较薄且走行不规则的眼外肌，例如下斜肌，现有的眼眶MRI扫描层厚较厚，若采用更薄层厚扫描，将能进一步提高测量的准确性;(4)其他累及眼外肌的疾病可能具有不同特点，本研究仅涉及Graves眼病患者，R1值及R2值的测量不能用于评价其他眼外肌疾病。

眼眶高场磁共振增强扫描能较好地评价GO患者及对照组患者的眼外肌径线的改变。以上睑退缩为主要表现的GO患者，除了提上睑肌增厚外，同时伴有其他眼外肌增厚。此外，GO患者大部分眼外肌肥大以厚度增加为主，而上斜肌肥大以宽度增加为主。R1值与R2值能反映眼外肌厚度与宽度变化的程度及相互关系。

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