动态增强磁共振定量分析对布氏杆菌性脊柱炎分期的价值

乔鹏飞，牛广明

布氏杆菌病是一种传染-变态反应性的人畜共患传染病，在世界170多个国家和地区存在和流行。我国布氏杆菌病发病形势非常严峻，有1200多个县是该病疫区县。随着布氏杆菌病从一种主要职业相关性疾病变成越来越多由食物引起的食源性疾病，其发病率逐年增高[1]。此病常侵袭骨关节，尤以脊柱受侵最常见，引起布氏杆菌性脊柱炎(brucellar spondylitis，BS)。脊柱是人体的中轴骨及重要的承重关节，加之布氏杆菌病临床表现多样不特异，BS容易误诊，转为慢性而迁延不愈，遗留严重的后遗症。因此尽早准确区分BS的分期，及时恰当地诊治具有重要的现实意义[2-3]。本文分析BS的常规磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)表现及动态增强磁共振(dynamic contrast-enhanced MRI，DCE-MRI)定量检查各参数值，探讨DCE-MRI定量分析对其分期的价值。

1 材料与方法

1.1 一般资料

回顾性分析我院2015年8月至2016年12月收治的28例BS患者，临床表现均为腰背部间断或持续性疼痛、运动受限等症状伴或不伴低热、盗汗。所有患者均经生化检验，如细菌学检查阳性；免疫学检验如虎红平板实验(red bengal plate agglutination test，RBPT)、试管凝集实验(serum agglutination test，SAT)、酶联免疫吸附测定(enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA)特异性抗体IgM、IgG阳性。手术及病理证实(2例患者由于腰痛严重，已影响正常生活，故行手术治疗,缓解症状)且均已签署MRI检查知情同意书，通过详细询问病史分为急性期组(发病时间2个月内)、非急性期组(发病时间超过2个月)，在我院行常规MRI及DCE-MRI检查。

1.2 检查设备及扫描

所有检查均在我院磁共振室的美国GE公司Discovery MR 750 3.0 T超导型磁共振扫描仪上进行。首先使用全脊柱相控阵表面线圈行常规MRI检查，包括矢状位快速恢复快速自旋回波(fast recovery fast spin echo，FRFSE)-T2WI：TR=3942 ms，TE=122 ms，回波链长(echo train length，ETL)=21；快速自旋回波(fast spin echo，FSE)-T1WI：TR=608 ms，TE=8 ms，ETL=5；快速恢复快速自旋回波-短时间反转恢复(fast recovery fast spin echo short TI inversion recovery，FRFSE-STIR)：TR=3627 ms，TE=105 ms，ETL=17，层厚4.0 mm，层间距0.5 mm，扫描FOV=320 mm×320 mm；轴位FSE-T2WI：TR=4830 ms，TE=129 ms，ETL=21，层厚3.5 mm，层间距0.5 mm，扫描FOV=200 mm×200 mm。

采用三维容积内插快速扰相梯度回波序列(3D gradient echo T1WI-LAVA，3D GRE T1WILAVA) T1WI-DCE-MRI扫描，动态增强前先行多翻转角扫描，共4个多翻转角序列，每个序列均扫描1个时相，翻转角分别为5º、8º、10º、15º，扫描参数：层厚5.0 mm，TR=3.0 ms，TE=1.3 ms，扫描FOV=380 mm×380 mm，扫描矩阵256 mm×170 mm。多翻转角序列扫完后进行动态增强扫描，扫描参数：层厚5.0 mm，TR=3.0 ms，TE=1.3 ms，翻转角15º，扫描FOV=380 mm×380 mm，矩阵256 mm×170 mm。使用磁共振压力注射器(MEDRAD，Spectris Solaris EP，U.S.A)经肘静脉套管针(20 G)注射欧乃影(GE药业)，剂量按照0.2 mmol/kg，流率3 ml/s，注射完毕后立即用20 ml生理盐水以相同流率冲洗连接管。开始注射对比剂时启动LAVA-XV动态增强扫描序列，对椎体行多期(总共38期)动态连续性扫描，每期扫描持续8 s。

1.3 DCE-MRI定量参数计算

所得图像用GE药业提供的Omini Kinetics软件进行后处理，勾画椎体病变区域的类圆形感兴趣区(region of interest，ROI)，大小为2.0～3.0 cm2，分别测量病变椎体与自身非病变椎体的每个ROI的灌注参数容积转运常数(Ktrans)、血管外细胞外容积分数(Ve)、血管内容积(Vp)、对比剂从血管外细胞外间隙(extravascular extracellular space，EES)返回至血浆速率常数Kep(Kep=Ktrans/Ve)值。然后计算出每组各个参数的均值，并进行受试者工作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲线分析。

1.4 统计学方法

灌注参数Ktrans、Kep、Ve、Vp值均用均数±标准差(x±s)表示，采用SPSS 17.0软件进行统计学处理。采用t检验观察各参数组间差异，以P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

BS患者的DCE-MRI定量分析结果见表1、2。急性期、非急性期BS组的Ktrans及Kep图见图1，成组t检验结果见表3。

3 讨论

近年来BS影像学检查普遍受到重视，已经过渡到从临床确诊后的辅助性检查，变为先影像学发现且疑似诊断，再行临床确诊性检查从中发现问题[4-5]。影像检查主要包括X线、CT、MRI。X线简便易行，但提供的信息少。CT可以发现X线显影较差或不能显影的病变，如骨质破坏、增生、受累间盘、脓肿等[6-7]。MRI对发现早期骨髓异常信号、椎旁、椎管内脓肿/肉芽肿，脊髓或马尾神经根受压等较CT更具明显优势，对于多节段受累尤其是跳跃性分布者，MRI可以全景式清晰显示病变范围[8]。然而，在实际工作中常遇到不典型病例，并且形态学改变常常迟于生物学行为的改变，难免造成误诊误治，有些甚至与肿瘤混淆，这需要探索新方法、新技术解决以上难题[9-10]。随着MRI技术的快速发展，越来越多的功能成像应用于临床。定量DCE-MRI就是近两年的研究热点，它通过药代动力学模型计算得出对比剂相关的微循环参数，目前在脊柱病变的应用较少，感染性病变更少，尚未见在BS的应用报道[4，11]。

现阶段国内外对BS的影像分期明显不统一，主要是综合临床、病理，以时间为界，发病时间在2个月内为急性期，超过2个月的为非急性期。这样的分期主要从临床实用角度出发，对临床诊治策略的制订及临床评价提供重要的参考价值及指导：急性期无严重并发症需2～3个疗程，6周为1疗程；非急性期尤其有并发症的，治疗更强调联合、足量、足疗程用药，需要在一线药物(多西环素+利福平/链霉素)基础上联合三代头孢菌素类或喹诺酮类，甚至四联用药，并延长用药时间[12]。

图1 急性期与非急性期BS的Ktrans、Kep伪彩图。A：磁共振增强原始图像，红色区域为测量区；B：急性期BS病例的Ktrans伪彩图；C：急性期BS病例的Kep伪彩图；D：非急性期BS病例的Ktrans伪彩图；E：非急性期BS病例的Kep伪彩图Fig.1 The Ktrans, Kep pseudo-color map of the BS acute groups and non-acute groups. A: MRI contrast image;B: The Ktrans pseudo-color map of the BS acute groups; C: The Kep pseudo-color map of the BS acute groups;D: The Ktrans pseudo-color map of the BS non-acute groups; E: The Kep pseudo-color map of the BS non-acute groups.

表1 BS病变椎体组、非病变椎体组Ktrans、Kep、Ve、Vp 值成组t检验结果Tab.1 The t-test results of Ktrans, Kep, Ve and Vp value between the BS vertebral lesion groups and non- vertebral lesions

表2 Ktrans、Kep、Ve、Vp参数的ROC曲线下面积Tab.2 The ROC curve area of Ktrans, Kep, Ve, Vp parameters

表3 急性期BS组及非急性期BS组的Ktrans及Kep成组t检验结果Tab.3 The t-test results of Ktrans, Kep value between the BS acute groups and nonacute groups

但是由于BS的临床症状复杂多样不特异，早期颇似重感冒，故最初发病时间易被忽略，使非急性期的患者误诊为急性期，造成误治，延误病情。常规MRI不易区分BS的急性期与非急性期表现，急性期MRI表现既可是局限性，又可是弥漫性，局限性主要累及椎体终板前上部，因为此处的血供较丰富。弥漫性侵犯椎体、间盘、椎旁、椎管硬膜外等。非急性期均是弥漫性[13]。常规增强MRI只反映固定时间点病变强化的形态学特征，而定量DCE-MRI是在微循环水平上通过血液中对比剂分布的时间变化规律及血管内外对比剂交换过程中建立灌注模型并重建参数图，在细胞水平认识疾病的发展演变过程中，计算出病变的组织灌注、微循环渗透性的血流动力学定量参数，更为客观地反映病变的强化特征，在显示病变解剖结构的同时对感兴趣区病理生理特性有着更为丰富全面的信息[14]。故DCE-MRI为BS分期提供了重要信息。

本研究中BS病例的Ktrans、Kep值急性期大于非急性期，差异具有统计学意义。说明病变区血管在急性期较非急性期扩张充血显著，开放的毛细血管数量增多，血流灌注增多。布氏杆菌分泌的内毒素、炎性介质等物质对血管内皮细胞刺激损伤在急性期达到高峰，血管间隙增大。后期炎性充血减轻，内毒素、炎性介质等物质减少，血管壁、血管内皮细胞有所修复，扩大血管内皮细胞间隙渐减轻。

总之，脊柱病变解剖病理复杂，影像学表现多种多样，国内外对脊柱炎症分期明显不统一，早期的时间界定仍需进一步探讨。另外，BS发病以中老年居多，或多或少伴有退行性变，应与自身椎体作内对照，减少系统误差。笔者认为，DCEMRI可作为BS治疗监测及评估手段进行深入研究。

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