磁共振冠状位T2 DIXON TSE序列评价DMD患儿双侧臀部和大腿肌肉脂肪替代数量和等级的应用研究

白万晶，李学胜，李真林，宁刚，郭应坤，许华燕，伏川

1.四川大学华西第二医院 放射科，四川 成都 610041；2.四川大学 出生缺陷与相关妇儿疾病教育部重点实验室，四川 成都 610041；3.四川大学华西医院 放射科，四川 成都 610041

引言

杜氏肌营养不良（Duchenne Muscular Dystrophy，DMD）是儿童常见的神经肌肉疾病[1-2]，属于X染色体连锁遗传，由于基因突变导致脂肪替代[1,3-4]。DMD的肌萎缩从臀肌向肢体蔓延[1,3,5]，确诊需要肌肉活检或基因分析[1,5]。MRI软组织分辨率高、无电离辐射，是评价脂肪替代的无创方法[3]，最初运用T2加权压脂序列[3-4,6-7]，后来被mDIXON序列代替[8]。除了脂肪替代，DMD病人还存在肌肉炎症和水肿[4,6]。磁共振波谱（Magnetic Resonance Spectroscopy，MRS）能定量评价脂肪替代：1H-MRS基于水峰和脂峰计算脂肪分数（Fat Fraction，FF）[8-10]，31P-MRS通过Pi 峰和PCr峰计算细胞内组织pH[11-12]。然而MRS扫描时间长，肌肉水肿是混杂因素[10]。DIXON是水脂分离序列，一次扫描能得到4种影像：反相位、同相位、脂相、水相；通过脂相和水相的信号能计算FF[13-16]。与MRS相比，DIXON扫描时间短，不受水肿干扰[13-14]。最近兴起的T2 mapping是另一种评价脂肪替代的方法，T2弛豫时间与FF呈正相关[5,17]，但是受肌肉炎症影响[17]。因此，DIXON得到的数据比MRS和T2 mapping更准确，不受炎症和水肿影响。

前期相关研究中，兴趣区（Region of Interest，ROI）仅置于部分单侧肌肉的2～3个有限区域[5-6,10,17]，由此计算得到的FF不能代表臀部和大腿所有肌肉，因此不能反映DMD的范围和严重程度；尚无相关标准包含臀部和大腿所有肌肉。本研究包含了双侧臀部和大腿所有对称性22块肌肉，采用了脂肪替代的数量和等级来代替勾画ROI，并且运用与肌肉走行基本平行的冠状位来代替传统轴位扫描，以显示肌肉全貌。本研究旨在通过冠状位T2 DIXON TSE序列，综合评价DMD患儿臀部和大腿双侧所有对称性22块肌肉脂肪替代的数量和等级，确定疾病的范围和严重程度，为临床评估提供影像学支持。

1 材料与方法

1.1 临床资料

搜集来我院行MRI检查的66例DMD患儿，均为男性，年龄5～15岁，平均年龄（9.12±2.71）岁，检查前均签署了知情同意书。纳入标准：① 肌营养不良；② 血清肌酸激酶显著升高；③ 由肌肉活检或基因分析确诊。排除标准：① MRI检查禁忌症；② 不能配合完成检查者；③ 严重伪影或图像质量极差；④ 有其他神经肌肉病史或系统性疾病相关的骨骼肌肉脂肪替代。由于DMD患儿3～6岁开始出现临床症状，10～12岁丧失独立行走能力[1-2]，据此将66例患儿分为以下3组：A组（5～6岁）9例，B组（7～10岁）36例，C组（11～15岁）21例。本研究以患儿臀部和大腿正常肌肉为对照，因此没有设置正常志愿者作为专门的对照。

1.2 仪器与方法

采用Siemens skyra 3.0T磁共振成像仪（德国）、32通道体线圈，对66例患儿双侧臀部和大腿进行冠状位T2 DIXON TSE序列扫描。成像参数如下：TR= 2730 ms，TE=66 ms，turbo factor=15，echo trains per slice=13，echo spacing=11 ms，flip angle=150°，slice thickness=4 mm，dist.Factor=20%，voxel size=1.1 × 1.1 × 4.0 mm，field of view=360× 360 mm，matrix size=256 mm× 169 mm，bandwidth=256 Hz/Px，accel.factor PE=2，averages=1，采集时间约2 min 27 s。

1.3 图像分析

两名放射科医师采用5分法盲法评价66例患儿臀部和大腿所有22块对称性肌肉的脂肪替代情况，评分标准[5,7,12]如下：0分：正常；1分：轻微，脂肪替代<10%；2分：轻度，脂肪替代在10% 到 30%之间；3分：中度，脂肪替代在30% 到 60%之间；4分：重度，脂肪替代>60%。记录每两块对称性肌肉的平均分。对每例患儿，计算22块肌肉总分S1，根据评分标准[5-6,10]构建公式计算脂肪替代平均比例R1：R1 = S1/(22×4)，得到综合等级G1；计算A、B、C组受累肌肉的数量和G1每个等级的数量分布。对每块肌肉，计算66例患儿总分S2，根据评分标准[5,7,12]构建公式计算脂肪替代平均比例R2：R2 = S2/(66×4)，得到综合等级G2；计算每块肌肉不同评分累及患儿的数量和G2每个等级的数量分布。

1.4 统计学分析

使用SPSS 16.0软件对所有数据进行统计学分析。计算两名医生盲法评分的Kappa值并进行一致性检验；对每两块对称性肌肉的评分进行配对t检验。对S1和年龄进行Spearman等级相关分析，得到回归方程。对A、B、C组受累肌肉的数量进行正态性检验和Kruskal-Wallis 秩和检验。对不同年龄组G1的分布情况进行Spearman等级相关分析。对22块肌肉的S2绘制条形图，对每块肌肉的原始评分绘制箱式图并进行Kruskal-Wallis 秩和检验。对22块肌肉不同评分累及的病例数，以0～4共5个分值为处理组，以22块肌肉为区组，进行正态性检验和Kruskal-Wallis 秩和检验，P< 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

两名医生盲法评分具有中等一致性（Kappa=0.76，P<0.001），每两块对称性肌肉的评分差异无统计学意义（P>0.05）。S1和年龄之间存在正相关（r2=0.49，P<0.001），见图1，二者之间的回归方程为y=3.50x+3.15。3组患儿受累肌肉的数量差异无统计学意义（P>0.05）；A组数据服从正态分布（P>0.05），B、C组不服从正态分布（P<0.05）。G1在不同年龄组之间的分布见表1，呈正相关（r2=0.45，P<0.001）。66例患儿中，综合等级G1为1级的数量最少，2级的数量最多，3级和4级的数量居中且相似。A组1级和2级的数量多于3级和4级，B组2级和3级的数量多于1级和4级，C组3级和4级的数量多于1级和2级。1级患儿的双侧臀部和大腿肌肉脂肪替代非常少，见图2；2级的脂肪替代多一些，尤其是脂相图，见图3；4级大部分肌肉被脂肪替代，见图4。

图1 S1和年龄之间的关系

表1 66例DMD患儿综合等级G1在不同年龄组之间的分布

图2 1级DMD患儿双侧臀部和大腿冠状位MRI影像

图3 2级DMD患儿双侧臀部和大腿冠状位MRI影像

图4 4级DMD患儿双侧臀部和大腿冠状位MRI影像

22块肌肉的S2，见图5。臀大肌分值最高（173分），位居第二和第三的分别是臀中肌（159分）和股外侧肌（144分）；股薄肌和梨状肌的S2最低，均为74分。每块肌肉不同原始评分累及的病例数不同，见表2。累及病例数由多到少排前三位的依然是臀大肌（66例）、臀中肌（62例）、股外侧肌（60例），最少的是梨状肌（35例）。原始评分为0分和4分两个处理组，22块肌肉累及的病例数服从正态分布（P>0.05）；1分、2分、3分三个处理组的数据不服从正态分布（P<0.05）；以上5组之间差异有统计学意义（P<0.001）。每块肌肉中，66例患儿的原始评分分布，见图6～8，差异有统计学意义（P<0.001）。22块肌肉的综合等级G2 为2 级4块，3级16块，4级2块，主要集中在3级；与2级相比，更多的肌肉被脂肪替代，见图9。3级包含的16块肌肉如下：臀小肌、股直肌、股外侧肌、股中间肌、股内侧肌、股二头肌、半腱肌、半膜肌、大收肌、长收肌、短收肌、阔筋膜张肌、髂腰肌、竖脊肌、闭空内肌、耻骨肌。4级包含的2块肌肉为臀大肌和臀中肌；2级包含的4块肌肉为：股薄肌、缝匠肌、闭孔外肌、梨状肌。

图5 22块肌肉的S2条形图

图6 第1～7块肌肉原始评分分布的箱式图

图7 第8～14块肌肉原始评分分布的箱式图

图8 第15～22块肌肉原始评分分布的箱式图

图9 3级DMD患儿双侧臀部和大腿冠状位MRI影像

表2 每块肌肉不同原始评分累及的病例数

3 讨论

本研究所有病例均为男性，和许多相关研究报道一致[1-12,17]；Forbs等[18]报道了一例47岁的女性DMD患者。由于X染色体连锁遗传，DMD通常累及男孩。

本研究中，S1和年龄之间、G1在不同年龄组之间都存在正相关。Kim等[10]报道了FF和年龄之间呈正相关，Yin等[17]报道了T2弛豫时间和年龄之间呈正相关；FF和T2弛豫时间仍然呈正相关[10,17]。S1、G1、FF、T2弛豫时间都能反应脂肪替代的严重程度，因此对于DMD患儿，脂肪替代和年龄呈正相关。本研究中，随着年龄的增长，脂肪替代的等级在增加；说明病人越大，病情越严重。这也解释了为什么A组1级和2级的数量更多，B组2级和3级的数量更多，C组3级和4级的数量更多；因为A组年龄最小，B组次之，C组最大。本研究结果与前期研究[10,17]类似。DMD的临床症状始于3～6岁，10～12岁失去独立行走能力[1-2]。本研究年龄范围从5岁到15岁，和以往研究[3-12,17]相似，符合DMD的病程。A组仅9例患儿，C组21例；另外36例在B组，具有中等程度脂肪替代。因此本研究脂肪替代等级为2级和3级的数量多于1级和4级。

本研究的亮点之一在于，对双侧臀部和大腿每两块对称性肌肉进行评价。Kim等[5]只在右侧放置ROI，Yin等[17]只在左侧放置ROI。行走依赖于左右协调，本研究22块对称性肌肉的评分差异无统计学意义，说明随DMD的病程同步进展。

本研究运用了两个因素来评价肌肉脂肪替代：累及数量和综合等级，前者代表疾病范围，后者反应疾病的严重程度。66例患儿中，A、B、C组受累肌肉的数量不同，但差异无统计学意义；而G1在3个组的分布差异有统计学意义。综合这两个因素能更全面地评价DMD的损害，比如：一些病例单块肌肉的评分很低，但几乎22块肌肉都受累，因此G1位于中等；另一些病例只有少数肌肉受累，但评分很高，G1依然属于中等。

一些前期相关研究[3,5-6,10,12,17]只分析了部分肌肉，Kim等[6]只分析了臀部肌肉，而Yin等[17]只分析了大腿肌肉。本研究分析了双侧臀部和大腿的所有22块对称性肌肉，G1代表每例病人的严重程度，G2代表每块肌肉的严重程度。我们把病人按DMD的进程分为了3个年龄组，以往研究中只有Forbes等[9]将病人分成了4个年龄组。

本研究22块肌肉中，臀大肌受累最严重，和以往报道[5,10]一致，第二和第三严重的是臀中肌和股外侧肌；股薄肌和梨状肌受累最轻。然而，Kim等[5]得到了不一样的结果：第一和第二严重的依然是臀大肌和臀中肌，第三严重的是短收肌；股薄肌受累最轻。这是因为样本量和纳入分析的肌肉数目和本研究不同；本研究纳入了66例患儿的22块肌肉，Kim等[5]仅纳入了34例患儿的18块肌肉。因此本研究获得的总分偏高，但分数变化趋势二者相似。另外，扫描序列和成像方位的不同也是造成二者结果差异的原因。本研究采用冠状位T2 DIXON TSE序列，而Kim等[5]采用轴位T1WI。DIXON是水脂分离序列，能更准确地识别脂肪，而冠状位能显示肌肉的全貌，所以本研究的结果更准确。同样因为样本量的差异，每块肌肉不同评分累及病例数的分布，在本研究和Kim等[5]之间也存在不同。本研究1分累及的病例数最多（531例），2分最少（127例），3分和4分累及的病例数相似；Kim等[5]的研究中，0级和1级最多，2级和3级最少，4级只出现在臀大肌。本研究66例患儿的臀大肌都受累，13例得1分，16例得2分，20例得3分，17例得4分；Kim等[5]的研究中，臀大肌16例评1级，12例评2级，4例评3级，2例评4级。本研究累及病例数最少的梨状肌，31例得0分，19例得1分，2例得2分，5例得3分，9例得4分；Kim等[5]的研究中，股薄肌累及病例数最少，评级仅有0～2级。

本研究采用了T2 DIXON TSE序列。DIXON最早由Dixon[19]在1984年提出，运用两回波梯度回波序列，因此叫两点法DIXON；后来，三点法、六点法DIXON问世[17,20-21]。DIXON 在 Philips设 备 叫 mDIXON[13-14,20]，在GE设备叫IDEAL-IQ[17]，在Siemens设备叫DIXON。由于水脂分离，DIXON能抑制脂肪信号并替代传统的压脂序列[20,22]。DIXON能与自旋回波序列[8,16,20,23-24]、梯度回波序列[13-14,17,19,24-25]组合；也能和不同权重结合，包括T1加权[13,22,25]、T2加权[17,20,23]、质子密度加权[15,26]；可以用2D[17,20,23,25]、3D[13-14]成像。DIXON已经用于肝脏[13]、脊柱[8,14,16,22-23,26]、四肢[8,15,17,20,25]的研究中。除了脂肪替代，水肿也存在于DMD患儿肌肉中，水在T2WI上呈高信号，因此本研究采用T2加权。臀部和大腿是静止器官，所以用TSE序列来获得更好的图像质量。

本研究存在以下不足之处：① 累及数量和等级是评价脂肪替代的定性方法，现有的定量评价方法（FF、T2弛豫时间）存在缺点，希望未来人工智能解决；② 本研究缺乏影像学评价和临床评价的相关性研究。接下来的研究，我们将完善以上两点。

4 结论

多块肌肉被脂肪替代，其中臀大肌受累最严重。T2 DIXON TSE序列能够综合评价DMD患儿臀部和大腿肌肉的脂肪替代情况；累及范围和每块肌肉的受累严重程度，是评价该疾病的两个因素。