3.0 T多模态肠道MRI在溃疡性结肠炎定量评估中的应用

庄晓曌，李建军，符莉莉，李长清，邢增宝，蔡亲磊

（海南省人民医院放射科，海南海口570311）

溃疡性结肠炎（ulcerative colitis，UC）属于炎症性肠病（inflammatory bowel disease，IBD），是一种病因尚不明确的以结肠黏膜连续性、弥漫性炎症改变为特点的肠道的慢性非特异性炎症性疾病，临床上以腹痛、腹泻、黏液脓血便、里急后重等为主要表现。IBD是北美和欧洲的常见病，但近十多年来该病在我国就诊人数呈逐步增加趋势，已成为我国国民消化系统常见病［1-2］。UC病情评估主要包括临床类型、病变范围、疾病活动度和并发症，其中病情活动度和癌变评估监测是其中重要环节，目前主要依赖内镜检查［3］，尚缺乏较理想的影像及实验室评价标准。CT检查有电离辐射，会增加随诊患者发生恶性肿瘤的风险。MRI检查具有无创性、无辐射、良好的软组织对比、多平面成像等优点，能较好显示透壁或壁外的病变，其中动态增强 MRI（dynamic contrast enhanced MRI，DCE-MRI）和弥散加权成像（diffusion weigh imaging，DWI）不但诊断灵敏度和特异度高，而且可得到具体参数用于定量分析。近年来，上述两种功能磁共振联合的多模态检查方法多集中应用于全身多系统的肿瘤研究，对于UC的研究鲜见报道。本研究联合使用DCE-MRI和DWI，并参照C反应蛋白（C-reactive protein，CRP）血清浓度和红细胞沉降率（erythrocyte sedimentation rate，ESR）结果，对比分析活动期和缓解期UC患者的MRI表现，评价两者的差异。

1 材料与方法

1.1 一般资料

本研究经过海南省人民医院医学伦理委员会同意，所有受检者均签署知情同意自愿接受MRI检查。前瞻性收集本院2015年11月至2017年6月期间经肠镜活检证实的UC患者25例（男13，女12），年龄18～66（37.2±14.7）岁。活动组、缓解组患者于检查一周内行结肠镜检查及活检。根据中华医学会消化病学分会炎症性肠病学组2012年共识［1］推荐的改良 Truelove-Witt′s疾病严重程度分级标准，又将活动组患者分为轻度、中度、重度3组。

1.2 MRI检查方法

肠道准备：检查前一晚口服泻药清洁肠道或者行清洁灌肠，扫描前1 h开始口服体积分数为2.5%甘露醇溶液2 000 mL，分4次服完（500 mL/15 min）。扫描前10～15 min所有患者肌注盐酸山莨菪碱20 mg，以抑制肠道蠕动，减少运动伪影（注射前询问病史以排除青光眼、前列腺肥大等禁忌证）。采用SIEMENS MAGNETOM Verio 3.0 T磁共振成像仪及2个18通道腹部表面线圈及24通道Tim脊柱线圈采集图像。扫描序列包括：①TrueFISP冠状位成像，以快速观察肠道充盈情况，若充盈不良，嘱患者继续口服甘露醇溶液，待肠道充盈后开始扫描；②HASTE T2WI序列横断位及冠状位成像；③横断位DWI，选取3个弥散梯度因子（b值），分别为50、400和 800 s/mm2；④使用冠状位及横断位三维容积插入屏气检查（three dimensional volume-interpolated body examination，3D-VIBE）行多期动态增强扫描。在常规MRI及DWI扫描之后，以高压注射器经肘静脉团注对比剂钆喷酸葡胺（gadopentetate dimeglumine，Gd-DTPA），注射剂量为0.2 mL/kg，注射速率为2.5 mL/s，注射对比剂后以同样速率注射生理盐水20 mL，延迟20 s启动动脉连续五期扫描（每期4 s，共20 s），延迟75 s启动静脉连续二期扫描（每期10 s，共20 s）。除DWI序列采用自由呼吸模式扫描，其他序列均屏气扫描（表1）。

1.3 图像分析

所有图像由2名有10年以上工作经验的腹部MRI诊断医师在图像工作站上进行主观分析及定量测量，并对各观察结果进行Kappa一致性检验。定性参数包括肠壁水肿分层、肠旁淋巴结增大（短径≥5 mm）、梳齿征；定量参数包括病变肠段的最大肠壁厚度（mm）、肠壁的ADC值。由2名医师对病变肠管同一部位行3次测量，结果取平均值。感兴趣区（region of interest，ROI）的选取：选取系膜侧肠壁最厚区域；取圆形，其直径尽可能接近肠壁全层；避免包括肠腔内容物及肠壁外邻近组织结构。

表1 肠道多序列MRI扫描参数Table 1 Parameters of multiple intestinal MRI sequences

1.4 实验室检查

所有患者均于肠道MRI检查前3 d内，空腹取静脉血3 mL，检测CRP血清浓度和ESR。

1.5 统计学分析

应用SPSS 20.0软件进行统计分析。正态分布的计量资料用表示，偏态分布的计量资料用中位数和四分位数间距表示。偏态分布或方差不齐的两组计量资料的比较用Mann-WhitneyU秩和检验。多组计数资料的比较用Fisher确切概率法检验。正态分布且方差齐的多组计量资料的比较用单因素方差分析（one-way ANOVA）。绘制ROC曲线分析ADC值对鉴别活动组与缓解组的诊断效能并确定诊断阈值。以Kappa一致性检验评估2名医师对图像评价的一致性，Kappa≤0.40为一致性较差，0.40＜Kappa≤0.75为一致性较好，Kappa＞0.75为一致性好。P＜0.05表示差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 临床资料

25例患者均经肠镜活检及病理证实为UC，并参照临床活动指数（clinical activity index，CAI）确诊活动期19例，缓解期6例。25例患者中累及全结肠型10例，左半结肠型7例，直乙结肠型8例，其中3例累及回肠末端，符合UC的分布特征（多从直肠开始，逆行向近端结肠发展，呈连续性、弥漫性分布）。根据改良Truelove-Witt′s疾病严重程度分级标准，19例活动期患者又分为轻度4例，中度6例，重度9例。

2.2 血清学指标在各组病变中分布的比较

研究中选取常用的2种血清标志物对缓解组与活动组病变进行差异性比较，结果所示：活动组患者CRP、ESR水平均高于缓解组患者，且差异具有统计学意义（P＜0.05，表2）。以CRP、ESR为标准诊断UC活动性的准确性分别为：78.3%、76.1%，但灵敏度和特异度均不高（低于60%）。

表2 活动组与缓解组血清ESR、CRP的比较Table 2 Comparison of ESR and CRP between the active group and the remission group

2.3 MRI表现及分析

图1 UC患者降结肠的多序列MR图像Fig.1 Multi-sequence MR images of descending colon lesions in UC patients

图2 UC患者乙状结肠的多序列MR图像Fig.2 Multi-sequence MR images of sigmoid lesions in UC patients

两名医师在独立评价每例患者病变征象及病灶测量上均具有良好的一致性（Kappa＞0.70，P＜0.001；图1、2）。19例活动组患者病变肠壁不同程度增厚，黏膜面呈锯齿状，凹凸不平，8例肠壁分层强化，8例全层强化。10例系膜侧血管增粗，呈“梳齿征”。2例见肠壁增厚及多发性深溃疡（图2）。2例伴有腹腔少量积液。6例肠管周围淋巴结增大（图1），横断位（图1B）及冠状位（图1E）T2WI图像能较好显示肠壁增厚情况。活动组19例肠壁厚度5.85～17.54（12.2±3.3）mm。所有病变肠段在DWI上信号不同程度增高。对比轻度、中度及重度UC 3组间的MRI征象，显示肠壁水肿分层改变、梳齿征、肠壁厚度、ADC值差异有统计学意义（P＜0.05）。而肠旁淋巴结肿大在3组间差异无统计学意义（表3）。

2.4 ADC值鉴别活动组、非活动组的诊断效能

ROC曲线下面积值为0.748，表明ADC值对鉴别活动组与缓解组具有较高的诊断效能，当选取ADC值（1.52±0.16）×10-3mm2/s为最佳阈值时，灵敏度及特异度分别为70.8%和79.8%（图3）。

3 讨论

由于饮食习惯和生活环境的改变，我国炎症性肠病的发病率明显增高，年轻化趋势明显，儿童的炎症性肠病也日趋增多。UC是最常见的大肠特发性炎症性病变，本病多数起病缓慢，病程可为持续或活动期与缓解期交替的慢性过程。结肠镜下活检及病理结果是判断UC炎症活动性及是否癌变的金标准。但结肠镜属于有创性检查，患者不易耐受，且重症患者检查容易造成肠穿孔风险。CT检查虽然已经应用非常成熟，但是由于其有电离辐射，而UC患者大多比较年轻且需要反复检查，不宜作为首选［4］。MRI检查具有无电离辐射、可以反复多次、软组织分辨力高、可多个体位层面成像，还可行定量参数研究等优势，对于UC的病情评估及疗效评价具有巨大价值［5］。MRI还可用于评估炎症性肠病的疾病活动性，帮助区分可逆性炎症与不可逆性纤维狭窄［6］，以及对肠外并发症如脓肿有很高的敏感性。MRI与肠镜和组织病理学分析的联合使用可以帮助临床医生对大多数患者进行准确诊断和指导疾病的治疗［7］。Patel等［8］在对比肠镜、CT、MRI后得出，UC患者检查随访首选MRI。因此，本研究针对UC，运用多模态MRI对活动期和缓解期UC患者的MRI表现进行评估及定量分析。

表3 UC患者不同活动程度病变肠段的MRI相关表现比较Table 3 Comparison of MRI manifestations of different active degree bowel lesions in patients with UC ［n（%）or］

表3 UC患者不同活动程度病变肠段的MRI相关表现比较Table 3 Comparison of MRI manifestations of different active degree bowel lesions in patients with UC ［n（%）or］

MRI：magnetic resonance imaging；ADC：apparent diffusion coefficient.Fisher′s exact test was used for the comparison of the first three MRI features，and one-way ANOVA was used for the comparison of the last two MRI features.

MRImanifestations Active group（n=19）P Laminated enhancement of intestinal wall Comb sign Mesenteric lymph nodes enlargement Maximum thickness of intestinal wall/mm ADC value/（10-3mm2/s）Remission group（n=6）0（0.0）0（0.0）0（0.0）4.22±0.54 1.98±0.46 Mild（n=4）0（0.0）0（0.0）0（0.0）6.51±0.78 1.67±0.45 Moderate（n=6）2（33.3）3（50.0）1（16.7）9.33±1.73 1.23±0.26 Severe（n=9）6（66.7）7（77.8）5（55.6）14.72±1.93 0.87±0.18 F ---57.197 38.872 0.024 0.029 0.163＜0.001＜0.001

图3 ADC值鉴别活动组、缓解组UC的ROC曲线Fig.3 The ROC curve of ADC value for identifying UC in activity group and remission group

CRP血清浓度和ESR是临床最常用的测定急性期蛋白的实验室检查指标，其中CRP对IBD患者病变活动程度的诊断灵敏度最高。刘文斌等［9］对76例UC患者的研究证实，CRP对重度、中度UC的诊断灵敏度较高，分别约为88%、78.6%，而对轻度患者的诊断灵敏度只有18.75%。但是CRP对肠道病变的特异度较差，在急性心肌梗死、细菌性感染、急性风湿热、肿瘤广泛转移、创伤、手术等多种情况下，均会迅速显著地增高，影响UC患者病情的准确判断。ESR反映红细胞在一定条件下沉降的速度，ESR测定反映了各种急性期蛋白的变化，能简单、快速地评价IBD患者血浆蛋白急性期反应的改变。而活动组患者血清中血管生成素会出现高表达，从而造成ESR加快。然而，ESR还受红细胞大小、形状、数量及患者年龄、性别、贫血、妊娠等其他因素的影响，因此，ESR在UC患者病情评估方面的价值也有限。本研究结果显示以上述血清学指标诊断UC的活动性准确性较高，但灵敏度和特异度均不高，故需从影像上获取更多的信息。

近年来，以MRI为代表的多模态影像技术快速发展和相应多种数据分析方法的出现，除了为影像诊断提供更丰富的信息外，还可以达到结果互补、避免不同技术单独应用时的偏差，进一步提高影像诊断的准确性、并促进对影像结果更加合理深入的解释，总体产生“1+1＞2”的效果［10］。在肠道检查中，常规高分辨率MRI既能测量病变段肠壁厚度，也可观察肠壁水肿及肠旁淋巴结增大情况。近几年来，不少研究对UC肠壁增厚进行了对比，发现在轻度、中度、重度患者间肠壁厚度差异无统计学意义［11-12］，且肠壁厚度受肠道扩张程度、病程长短等影响，故一直未将肠壁增厚作为独立的评价指标来评估UC的严重程度。3D-VIBE序列动态增强扫描能够进行多期、快速、薄层动态增强扫描，实时地显示肠壁的动态强化特点及肠系膜血管的强化情况。Rimola等［13］，运用磁共振增强检查技术可以在炎症性肠病中发现更多的影像学特征，更加清晰显示各种肠外并发症，以减少漏诊率。UC肠壁黏膜表面溃疡形成、黏膜下水肿、肠壁强化程度增高及系膜淋巴结肿大并明显强化等均提示病变处于活动期；而肠壁增厚、结肠袋消失及肠腔节段性狭窄等提示病变处于缓解期。本研究活动组UC中肠壁水肿分层强化及系膜侧梳齿征为最常见的征象，缓解组及活动组轻、中、重度各组间比较，差异均具有统计学意义，因此肠壁水肿分层强化及系膜侧梳齿征对活动性及非活动性UC的鉴别是具有一定价值的。肠旁淋巴结肿大在各组之间的差异无统计学意义，笔者认为可能与个体反应差异有关，每位患者免疫应答强烈程度不一，也可能与本研究的样本量较小有关，还需加大样本量进一步研究。

Savoye-Collet等［14］的研究结果表明黏膜强化明显和DWI高信号是UC的最基本MRI表现，MRI对UC的阳性预测值达到100%。已有学者采用DWI对炎症性肠病病变肠管进行测量以获得定量参数来研究病变肠壁的ADC值和炎性活动的相关性。Oto等［15］测量患者病变肠管ADC值来判断炎性病变的程度，认为相对于正常肠管，病变肠管的DWI信号会增高、ADC值下降。Kiryu等［16］认为病变活动期时，肠管的ADC值会下降，其存在的病理机制可能为：UC活动期细胞水肿和细胞密集导致细胞外间隙减小，将限制组织内的水分子运动，因此ADC值降低，DWI上信号增高。引起细胞肿胀的原因则包括细胞构成的改变、微小脓肿形成、灌注增加。引起细胞密度改变的原因则是黏膜层和黏膜下层集合淋巴结细胞、膨胀扩大的淋巴管、过度增殖的神经元和炎性反应形成的肉芽组织。本研究对UC的病变肠壁进行DWI扫描，发现活动期肠壁信号明显增高，测量ADC值，得到ADC值取（1.52±0.16）×10-3mm2/s时对鉴别活动组与缓解组具有较高的诊断效能，本研究结论与上述学者基本一致。本组病例病变肠段在DWI上均呈高信号与其他研究结果比较接近［12，17］，而且ADC值在UC的严重分级评估中有统计学意义。

本研究的不足：①部分患者肠管扩张效果欠佳，肠壁厚度及ADC值测量的准确性受到一定影响；②纳入的患者例数相对较少，有待于更大样本的研究结果。

综上所述，多模态肠道MRI可以提供UC患者肠腔内外的影像学信息，是结肠镜和组织病理学检查最有益的补充。通过对不同MRI征象的分析和对病变肠管的定量分析，可以为临床提供对UC病变的活动性及严重程度的判断，从而协助制定治疗方案、进行患者随访及疗效的评估，具有较高的临床实用价值。