磁化传递成像评估克罗恩病肠瘘发生风险的应用价值

林锦江，卢宝兰，王红莉，方壮念，黄斯韵，孙灿辉，冯仕庭，李子平，李雪华

（1.中山大学附属第一医院放射科，广东广州510080；2.中山大学孙逸仙纪念医院乳腺肿瘤中心，广东广州510220）

克罗恩病（Crohn Disease，CD）是一种慢性发展的透壁性炎症性肠病。其反复发作的炎症可不断加重肠管结构和功能损伤，导致肠壁纤维化，进而引起难治性的肠管狭窄或梗阻，使狭窄处近端肠管内压力增大，最终促进肠瘘和或腹腔脓肿等并发症的发生，严重影响患者生活质量。因此，预测CD病变肠段发生肠瘘的风险有助于临床提前制定有效的治疗策略进行干预。但目前尚无有效的临床、内镜、实验室检查或影像指标用以预测肠瘘的发生。近年来，有研究表明磁化传递成像（magnetization transfer imaging，MTI）可检测肠壁纤维化程度［1-3］，亦可用于评估和诊断CD肛瘘的活动性［4］。笔者分析12例因肠瘘等并发症行肠道切除手术治疗的CD患者的肠道MTI资料，探讨MTI预测CD肠瘘发生风险的应用价值。

1 材料与方法

1.1 一般资料

前瞻性纳入2016年1月至2017年6月本院符合以下标准的患者。纳入标准：①年龄≥18岁；②经临床、内镜、影像和实验室检查综合确诊为CD；③因肠瘘、肠梗阻等并发症行择期手术，并获得病理结果；④术前15 d内行常规MR肠道成像（magnetic resonance enterography，MRE）和MTI检查，手术标本与MRE图像可行区域-区域定位。排除标准：①MTI图像质量不佳，无法用于评估；②标本病理切片未包全肠壁全层者。最终，12例CD患者纳入研究，其中男3例，女9例；年龄18～45（32.83± 9.21）岁。手术距MRE检查时间为2～15（6.9 ± 5.3）d。手术方式为回结肠切除术者7例，部分小肠切除者5例。手术切除15个肠段，共获取35个肠壁全层标本。

1.2 仪器与方法

采用德国Siemens Magnetom Trio 3.0 T超导型MR扫描仪，体部阵列线圈和脊柱表面线圈。检查前的胃肠道准备参照文献［3］。扫描时患者取仰卧位，行常规MRE和MTI屏气扫描，扫描序列包括：①冠状位和轴位半傅立叶探测单发射快速自旋回波序列 T2WI：TR 1 200 ms，TE 87 ms，层厚 4 mm，层间距0.8 mm，矩阵320×194；②冠状位脂肪抑制三维容积内插屏气序列T1WI：采用高压注射器以2 mL/s流率注射Gd-DTPA 0.2 mL/kg，分别在注射对比剂前及注射后15 s、50 s、85 s、270 s行多期扫描，TR 4.37 ms，TE 1.37 ms，层厚 2.0 mm，层间距 0.4 mm，矩阵 320×217；③MTI：根据常规MRE图像所显示的病变范围进行定位后采用MTI扫描1～3次，采用快速小角度激发序列T1WI，TR 230 ms，TE 2.81 ms，矩阵 256×205，层厚 4.0 mm，层间距0.8 mm，行轴面屏气2次扫描，分别加和不加预饱和脉冲，偏共振频率为1 200 Hz，持续时间 9 984 μs，有效反转角500°，带宽192 Hz。

1.3 MTI图像分析

首先在常规MRE图像上判断有无肠瘘和或腹腔脓肿。肠瘘定义为病变肠管间互相纠集粘连，呈网状、“花瓣样”或辐状改变；或瘘管穿透肠管与腹盆内其他结构或皮肤粘连；腹腔脓肿定义为肠系膜区的炎性肿块，增强扫描后可见环形强化，中央无强化［5］。扫描获得的MTI图像经Matlab软件后处理获得磁化传递率（magnetization transfer ratio，MTR）。 MTR=［1-（Msat/M0）］×100%，Msat和M0分别为加和不加偏共振频率时的信号强度。然后由1名具有8年肠道MRI阅片经验的放射科医师在不知晓临床、手术及病理结果的情况下，在MTI图上选择发生肠瘘和或腹腔脓肿的病变肠壁、或未发生肠瘘但病变最显著肠壁勾画3个感兴趣区（region of interest，ROI）测量MTR值并取其平均值。ROI大小为（53.18±29.37）mm2。此外，在同一层面上随机选择肌肉组织勾画3个ROI以求肌肉的平均MTR值。病变肠壁标准化MTR=病变肠壁MTR均值/肌肉MTR均值，采用标准化MTR作为进一步统计分析的指标，以最小化个体之间的差异。

1.4 手术标本与MRI图像区域-区域定位

手术标本和MRI图的区域-区域定位由1名具有15年肠道MRI阅片经验的影像科医师和1名具有10年胃肠道病理阅片经验的病理科医师合作进行。选取解剖结构（如回盲瓣、阑尾）或肠道粘连处、瘘道等病变作为手术切除肠段和MRI的共同定位标志。切取病变的肠壁做进一步病理染色。根据切除肠段的数量和病变范围，以4～5 cm为间距，每例取1～3个标本。以手术术中所见及肠管大体标本所示瘘道征象，将所剪取的标本分为有肠瘘者和无肠瘘者。本研究经患者知情同意并经本院伦理委员的批准。

1.5 病理染色和评分

标本经福尔马林液固定和石蜡包埋后，切取厚度为4 μm的切片行Masson三色染色以评估肠壁纤维化。观察时选取病理切片上病变最严重的区域进行半定量评分［3］：0分（正常）、1分（轻度）、2分（中度）、3分（重度）。具体标准见表1。

1.6 统计分析

应用SPSS 20.0统计软件。计量资料采用Kolmogorov-Smirnov法进行正态性检验，符合正态分布的数据用±s表示。采用Wilcoxon秩和检验分别比较有并发症和无并发症两组肠段的标准化MTR和马松染色评分。采用受试者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线评估标准化MTR预测病变肠壁是否发生并发症的效能。采用Spearman相关分析评价肠壁标准化MTR与Masson染色评分的相关性。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 手术和病理结果

12例患者中，5例患者（男∶女=0∶5；年龄18～42岁）并发有肠瘘，其中2例腹腔脓肿；手术切除5个肠段，共获取12个肠壁标本。另外7例患者（男∶女=3∶4；年龄21～45岁）无肠瘘或腹腔脓肿；手术切除10个肠段，共获得23个肠壁标本。以上总共35个肠壁标本的测量结果纳入统计分析。

有肠瘘的肠壁标本纤维化评分平均为（2.53±0.64），范围为2～3分；而无肠瘘的肠壁标本纤维化评分平均为（2.04± 0.67），范围为0～3分；有肠瘘者的肠壁纤维化评分高于无肠瘘者（P=0.012）。

2.2 有和无肠瘘的肠壁标准化MTR比较

有肠瘘的肠壁（图1）标准化MTR平均为（0.85±0.05），范围为（0.78-0.91）；而无肠瘘的肠壁（图2）标准化MTR平均为（0.68±0.13），范围为0.42-0.89；有肠瘘者的肠壁标准化MTR高于无肠瘘者（P=0.045）。

ROC曲线分析显示，标准化MTR预测病变肠壁发生肠瘘风险的曲线下面积为0.674（95%置信区间：0.537-0.811）；以标准化MTR=0.768为诊断阈值时，提示病变肠壁可能将会发生肠瘘的敏感度和特异性分别为93.3%、51.1%。

表1 克罗恩病肠壁纤维化的组织病理学评分Table 1 Histologic scores for inf l ammatory and fibrotic Crohn disease

图1 合并肠瘘的克罗恩病的MRI影像表现Fig.1 MRI features of Crohn’s disease with intestinal bowel fistula

图2 无并发症的克罗恩病的MRI影像表现Fig.2 MRI features of Crohn’s disease without complications

2.3 肠壁标准化MTR与纤维化评分的相关性

肠壁标准化MTR与纤维化评分两者间具有较好的相关性（r=0.708，P＜0.001）。

3 讨论

3.1 MTI用于预测CD患者肠瘘发生风险的理论基础

近年来，MRE在CD诊断及病情评估方面的重要性已得到广泛认可。除了常规MRE序列，一些特殊成像技术如扩散加权成像、MTI等，也逐渐应用于CD的研究中。MTI是一种选择性的组织信号抑制技术，基于生物组织中结合池（包括结合水和生物大分子）与自由池之间质子磁化交叉弛豫和交换的组织特异性对比机制而成像［6］。CD肠道纤维化的本质是肠壁细胞外间隙的大量I型胶原蛋白（生物大分子）沉积。已有动物实验文献报道大鼠纤维化肠壁的MTR高于对照组［1］；混合炎症和纤维化肠壁的标准化MTR高于纯炎症肠壁者［7］。故利用MTI对CD肠道纤维化程度进行定量评估具有可行性。此外，最近的研究［3］显示MTI亦可用于检测和分级CD患者的肠壁纤维化，有助于区别CD炎症和纤维化肠道狭窄。因此，MTI作为一种新应用于CD患者检查的MR成像技术，可有效评估肠壁纤维化的严重程度，具有广阔的临床应用前景。

CD患者的病情迁延反复，部分患者可发展为肠道狭窄甚至肠梗阻，导致狭窄肠管近端肠腔内压增高，从而引起肠瘘等并发症［8］。而CD肠道狭窄分为炎症性和纤维性，其中纤维性肠道狭窄具有难治性的特点，目前尚无有效的药物可缓解或逆转，多需手术切除治疗［9］。并且纤维性肠道狭窄的患者由于病程较长，随着肠壁纤维化不断加重，狭窄更难以缓解，其发生肠瘘的风险会更高［10-11］。这为本研究采用MTI预测CD病变肠段肠瘘的发生风险提供了理论依据。

3.2 MTI在预测CD患者肠瘘发生风险中的应用价值

CD患者合并肠瘘等并发症将增加临床治疗的难度，同时导致患者生活质量急剧下降。研究显示，CD患者合并肠瘘的发病率为17%-50%，并且约1/3的病人会受到复发瘘的影响［12］。常规MRE检查可以同时显示CD病变肠管肠腔内外的形态学改变，准确判断是否存在肠腔狭窄、瘘管和脓肿等并发症。但目前并无有效的临床、内镜、实验室检查或影像指标可用于预测肠瘘的发生风险。因此，笔者尝试从MR特殊成像方面着手，探讨MTI对肠瘘发生风险的预测价值。这对临床及早干预、提高病人预后以及降低医疗成本具有重要意义。

本研究采用手术病理结果作为参考标准评估有并发症与无并发症肠壁的纤维化情况，结果显示发生肠瘘的病变肠壁纤维化程度高于无肠瘘者，间接验证了笔者对肠壁纤维化加重时肠瘘发生风险增高的推测。而且发生肠瘘的病变肠壁标准化MTR亦高于无肠瘘者。由于MTI可准确反映肠壁纤维化的严重程度，因此标准化MTR或许可作为一个无创性的影像指标以预测肠瘘的发生风险。ROC曲线分析显示标准化MTR预测肠瘘风险具有较高的敏感性，但特异性不高。这可能是由于CD病情复杂，肠壁内炎症和纤维化交织共存，其病程又受遗传、经济、环境和治疗等多因素的影响，因此仅凭MTI评估肠壁纤维化这一途径或许难以全面地预测肠瘘的发生风险。因此MTI在预测肠瘘发生风险的应用价值仍有待进一步证实。

本研究具有一定局限性。首先，本研究仅纳入距离手术时间15 d内的有和无肠瘘肠段的术前MTI差异，并无长期随访资料以进一步验证MTI预测肠瘘发生风险的应用价值。第二，因病变肠壁与手术标本难以精确点对点对应，故采用区域与区域定位方法。但在研究中，切除的病变肠段多数合并肠瘘或粘连等并发症而使病灶形态位置相对固定，且手术时间与MR检查时间间隔较短，故采用区域-区域定位方法具有可行性。第三，对于MTR的测量结果未进行观察者间的一致性检验。第四，CD肠瘘的发生也与肠壁炎症有关，透壁性炎症越严重或存在深大溃疡，肠瘘的发生风险越高。但由于MTI对肠壁炎症的改变并不敏感［3］，因此本文未对CD炎症导致的肠瘘发生风险进行深入探讨。最后，因MTI是新应用于CD患者的特殊MRE成像技术，因此目前收集的CD患者数量仍不多，其中有肠瘘的患者更少，故本研究结论需在增加样本量后进一步验证。

综上所述，MTI可有效反映CD患者的肠壁纤维化程度，标准化MTR或许可作为一个无创性的影像指标用于预测肠瘘的发生风险，为临床及早制定有效的治疗策略提供更多有价值的信息。