MR非增强成像技术在克罗恩病诊断中的应用

孙珮雯 赵炳辉*

克罗恩病（Crohn’s disease,CD）是一种与腹泻、腹痛、血便及肠瘘等相关的非特异性胃肠道慢性炎症性疾病，可累及整个胃肠道，但以回盲肠部区域为主，其次为回肠和结肠。受累肠段呈慢性透壁炎症，节段性或跳跃性分布，活动期与缓解期反复交替发作是其主要典型特征。CD反复交替发作容易引起肠壁增厚、肠腔狭窄、肠粘连、肠梗阻，严重者可引起肠穿孔、腹腔脓肿及各种类型的肠瘘或肛瘘等，病程不可预测，因此CD病人常需要定期管理和随诊。近年来，随着扩散加权成像（DWI）、扩散峰度成像 (DKI)、磁化传递成像 （magnetization transfer imaging，MTI）及MR小肠动力学成像等MR非增强成像技术的开展及应用，为准确评估炎症性肠病（inflammatory bowel disease，IBD）的范围、炎症活动度及严重并发症的存在提供了更多的客观依据，尤其在评估IBD的活动程度方面具有较大优势[1]。本文对MR非增强成像技术的进展及在CD诊断中的应用价值进行综述，以期为不同时期CD病人选择适当的无创MR检查技术提供理论依据。

1 MR非增强成像技术的原理

1.1 DWI 扩散是一种基本的生理活动，自由水分子的扩散为不规则随机运动（即布朗运动），在一定时间内某一特定水分子从一个位点运动到另一个位点的概率分布呈高斯（即正态）分布形式。DWI以水分子扩散呈高斯分布为理论基础，在自旋回波序列中的180°脉冲前后各施加1个对扩散敏感的梯度脉冲，以检测水分子的扩散。在活体中，DWI与分子所处的空间几何结构有关，不但对扩散敏感，也对呼吸、脉搏搏动、脑脊液搏动等生理活动敏感，因而用表观扩散系数（ADC）来反映活体中测到的扩散[2]。DWI观察活体水分子的微观运动，从分子水平上反映了人体组织的空间组成信息和病理生理状态下各组织成分水分子的功能变化，能够检测出与组织的含水量改变有关的形态学和生理学的早期改变[3]。

1.2 DKIDWI和扩散张量成像（DTI）都是以水分子扩散呈高斯分布为理论基础。b＜1 000 s/mm2时，随着b值的增高，水分子扩散信号的衰减呈单指数形式；b＞1 000 s/mm2时，几十毫秒的时间间隔下，水分子的扩散因受到生物组织复杂结构，如细胞器、细胞膜、细胞间隙等限制[4]，其扩散位移及分布将偏离高斯分布模式，称为非高斯分布。DKI是DWI和DTI技术的延伸，是近年出现的用于探查非高斯分布的水分子扩散特性的一种新兴MRI技术，该模型不存在腔室化假设，引入峰度的概念来量化真实水分子扩散位移与理想的高斯分布水分子扩散位移间的偏离，以此来表示水分子扩散受限程度以及扩散的不均质性。在特定b值下，其描述扩散信号的衰减采用表观扩散（apparent diffusivity,Dapp）和表观峰度（apparent kurtosis,Kapp）的双指数方式。DKI与传统的DWI采用同一类型的脉冲系列，但需要的b值更高。此外，DKI扩散敏感梯度场施加的方向至少为15个，b值至少为3个[5]。与标准DWI相比，DKI能更准确地反映人体水分子的各向异性扩散[6]。有研究[7]表明，在肝脏、前列腺、肾脏和乳腺疾病中，DKI改善了病变检测和疾病评分。

1.3 MTI MTI技术于1989年由Wolff等[8]提出，其基本原理是选用连续偏移共振的辐射脉冲，该脉冲的中心频率偏离水共振频率数百至数千赫兹，使被大分子限制活动的结合池质子受到激励而饱和，而自由水中的自由池质子不被该脉冲所激励，大分子限制运动的氢质子受激励后可以通过偶极-偶极交联和化学交换互相作用，将饱和性传递到邻近的自由水使其出现部分饱和达到新的平衡，从而产生新的图像对比，这种磁化交换过程称作磁化传递或磁化转移[9-10]，主要降低来自富含大分子的固体组织信号，而含大分子少的组织，被饱和的氢质子较少，信号改变不明显。因此，MTI可以间接或半定量地反映组织中的大分子蛋白含量变化。常用的指标是磁化传递率（magnetization transfer ratio,MTR）。

1.4 MR小肠动力学成像 MR小肠动力学成像是在屏气条件下，对相同位置的肠段进行重复扫描，测量并记录不同时间相应的肠腔直径，随着时间绘制肠腔直径的测量结果，分析肠腔直径随时间的变化，由此分析肠道运动[11]。

2 MR非增强成像技术的应用与诊断进展

2.1 检测CD病灶 CD可累及全胃肠道，节段性或跳跃性分布是其特征之一，准确检测病灶对确定治疗方案具有重要意义。DWI常用于检测CD活动性肠段。活动性肠段中水分子的限制性扩散，在高b值DWI序列上呈高信号，在ADC图上呈相应的低信号，组织病理学研究发现，这可能是由于活动性肠段中炎性细胞广泛浸润，细胞密度和黏度的显著增加使得水分子限制性扩散所致。Imširovic′等[12]研究显示 MR 小肠成像（MR enterography，MRE）对炎性肠段的诊断敏感度为97.7%、特异度为70%，而DWI对炎性肠段的诊断敏感度为84%，特异度为100%。Buisson等[13]就MRE和DWI对CD病人的诊断重要性进行研究，发现DWI与MRE联合应用是检测和评估小肠炎症的精确方法。DWI与MRE联合应用适用于重复性、控制性治疗，有助于监测CD活动性肠段。

近年来，人们越来越关注评估肠道运动，无论是节段性还是广泛性的运动障碍[14]，因为与正常肠段相比，炎症性肠段通常表现为蠕动减少或消失[15]。蠕动的异常减少或增加可能是活动性CD的早期征兆。先前用于评估肠动力的技术或是有创性的（如测压和张力测量），或是有电离辐射（如传统X线透视），而MRE多相电影成像可以在无创且无辐射的条件下提供有关肠动力的功能信息，是另一种可能确定小肠是否处于活动期的方法。2013年欧洲克罗恩病和结肠炎组织 （European Crohn’s and Colitis Organisation，ECCO）/欧洲胃肠和腹部放射学学会（European Society of Gastrointestinal and Abdominal Radiology，ESGAR）指南指出，与静态 MRE 相比，小肠动力评估可能会提高CD的病灶检出率[16]。Froehlich等[17]发现增加电影MRE可以发现更多潜在的CD病变，这是由于电影成像上动力的改变突出了异常炎性肠段，使得炎性肠段显示更加清晰。Guglielmo等[18]研究发现，单独使用电影序列诊断CD的敏感度为70%~100%，特异度为87%~100%。CD在电影MRE上的异常运动与炎性标志物、活检结果和临床疾病活动评分相关。由于这些原因，电影MRE上的异常运动被纳入CD活动评分系统，总体敏感度为93.1%，特异度为87.5%[19]。

2.2 区分CD活动性与非活动性病灶 近些年，有研究应用DWI区分活动性CD和非活动性CD。Oto等[20]认为，DWI是检测CD病变的可靠方法，DCEMRI和DWI可对小肠炎症进行半定量或定量测量，进而区分炎性肠段与正常肠段。与DCE-MRI相比，DWI具有更好的敏感性。Oto等[20]利用DWI检测11例炎性肠病病人的研究发现，炎性和正常肠段之间的DWI及ADC值存在显著差异。Li等[21]使用经过验证的简化内镜评分对CD活动性进行评估，发现ADC阈值为1.59×10-3mm2/s，对于区分活动性CD和非活动性CD诊断敏感度为97.2%，特异度为84.3%。Bhatnagar等[22]研究发现，在抗肿瘤坏死因子-α治疗后，CD病人肠壁的ADC值显著增加，可以推断随着药物治疗，CD病人肠段炎症减轻，肠壁水分子扩散限制随着ADC值的增加而改善，表明ADC阈值可能有助于CD病人的监测和管理决策。Huh等[23]研究提出相似的观点，认为DWI是监测CD病人药物治疗后肠壁炎症的可行工具。

CD活动过程中，肠壁炎症导致微环境的改变，可能会使水分子扩散特性由高斯分布变为非高斯分布。有研究[24-25]显示，随着CD活动性增加，活动性肠段炎症中的核异质性和细胞复杂性导致Dapp和ADC值降低，而Kapp增加，且Kapp对无活动-轻度和中-重度CD的鉴别诊断准确性高于ADC值和Dapp，表明DKI衍生的Kapp可能比常规DWI能更好地反映CD活动性，特别对于中度-重度炎症[24]。Huang等[24]使用MR活动指数评分作为参考标准，发现Kapp阈值为0.803，对于区分非活动性-轻度和中-重度CD具有较高的诊断准确性，敏感度为89%，特异度为95%，提出Kapp阈值水平可能有助于监测CD病人的治疗效果。

2.3 鉴别CD炎性和纤维性狭窄 CD是一种以透壁肠壁炎症为特征的慢性炎症性肠病，因其活动期与缓解期反复交替发作的病程特点，肠壁的慢性炎症可以逐渐发展为肠壁纤维化，并可能导致肠道狭窄或肠梗阻。肠壁纤维化是慢性炎症的后果，其特征在于细胞外基质蛋白的过度沉积[26]。在临床上，炎性狭窄可通过抗炎治疗缓解，纤维化狭窄则需要内镜或手术治疗[27]。因此，CD鉴别诊断中最重要的问题之一是如何区分可能对药物治疗有效的活动性炎性狭窄和可能需要手术干预的纤维化狭窄。精确定义CD狭窄的类型和定量检测肠纤维化对CD病人选择适当治疗方式至关重要。组织病理学分析显示，在CD病人的同一段肠壁中，炎性狭窄和纤维化狭窄可同时存在[28]，两者在成像上也存在重叠，尽管已经研究了多种成像方法，但目前仍然没有一种方法可以准确区分纤维化狭窄和炎性狭窄。

MTI技术能检测到肠壁胶原蛋白沉积，有潜力成为检测CD肠纤维化的MR成像技术。Dillman等[29]通过大鼠模型实验研究发现，纤维化肠壁与正常肠壁相比具有更高的MTR，其T2信号强度与MTR之比也较低，且炎性狭窄与纤维性狭窄之间的最佳鉴别指标是受累肠壁T2信号强度（衡量炎症活动）和MTR（检测纤维化）之间的比率，受试者操作特征（ROC）曲线下面积为0.97。有关CD病人的一项小样本研究[30]得出了类似的结果，即高MTR的小肠段有纤维化。Li等[31]研究发现MTR与纤维化分数具有相关性，与炎症分数没有相关性，表明MTI成像对肠纤维化的变化敏感，对炎症的变化不敏感。此外，该研究还发现MTR不受炎症严重程度的影响。江等[32]对CD病人行平扫及增强MRI、MTI和DWI检查，发现MTI有助于检测CD肠壁纤维化，慢性纤维化组MTI值高于炎症＋纤维化组，且均高于急性炎症组，认为MTI可用于评估CD肠壁性质，并可鉴别急性炎症与纤维化。这些结果证实了MTI可用于描述肠纤维化存在和严重程度的稳定性和可靠性。值得注意的是，与ADC相比，MTR不仅与肠纤维化的相关性更强，而且对区分不同等级的肠纤维化也有更高的准确性。Rieder等[28]研究发现，ADC能够区分纤维化和非纤维化肠壁，但不能进一步区分不同级别的肠纤维化。MTI作为一种无创性检查序列，可以对肠纤维化的存在和程度进行准确评估，可能更适合于在临床实践中监测CD病人的肠纤维化程度。

3 小结与展望

常规MRI有助于临床确诊CD，而多种MR非增强成像技术的综合应用对于发现CD病灶、区分CD活动性与非活动性病灶以及鉴别CD炎性与纤维性狭窄等具有较大的价值。对于CD病程中的异常病理状态，MR非增强成像技术能够更加精准地检测疾病进展，有助于指导临床医生在病程的不同阶段采取最佳的治疗方式以延缓疾病进展，并通过适当的治疗减少肠穿孔等各种并发症的发生，更好地指导临床进行个性化治疗。目前这些新技术的研究尚存在一些不足，还需要更大样本精确定量的影像学分析，以便全面揭示CD演变机制，为疾病诊疗、预后判断提供科学的理论基础。