基于分段读出平面回波成像的扩散张量成像泪腺定量测量评估甲状腺相关眼病活动性

曹一杨，胡昊，吴倩，陈露，陈文，许晓泉，吴飞云*

1.丹阳市人民医院放射科，江苏 丹阳 212300；2.南京医科大学第一附属医院放射科，江苏 南京 210029；*通信作者 吴飞云 wfydd_njmu@163.com

甲状腺相关眼病（thyroid-associated ophthalmopathy，TAO）是眼眶自身免疫性炎性疾病，通常发生于Grave病患者[1]。TAO患者常存在干眼、畏光、流泪等眼表受累症状[2]，与突眼度及睑裂宽度增加导致泪液蒸发加速有关[1-2]，泪腺受累导致泪液分泌减少也是重要原因之一[1,3]。研究表明甲状腺抗体水平与泪腺功能存在明显相关性，证实泪腺可在TAO发病过程中受累[4-5]。

随着眼眶磁共振应用越来越多，部分研究采用常规MRI检测TAO患者泪腺结构和信号改变。泪腺突出度和信号强度比与TAO的活动性相关，可以辅助临床分期[6-7]。然而，既往研究仅聚焦形态学和半定量分析，分期效能仍然有限。扩散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）及所得表观扩散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）和部分各向异性分数（fractional anisotropy，FA）可以定量反映水分子扩散的幅度及方向，可以评估病变组织的微观结构改变[8]。应用DTI研究泪腺目前鲜有报道。本研究将DTI应用于TAO患者的泪腺评估，探讨其相关指标在TAO活动期与非活动期间是否存在差异，为临床活动性评估及制订治疗计划提供更精准的证据。

1 资料与方法

1.1 研究对象 收集2017年2—11月于南京医科大学第一附属医院临床诊断为TAO的30例患者的临床及影像资料，年龄18～77岁，平均（45.5±14.9）岁；男10例，女20例。纳入标准：①符合Bartley诊断标准；②治疗前行眼眶DTI检查；③图像质量满足进一步分析要求。排除标准：①有免疫抑制治疗、球后放射治疗史；②有眼眶减压术等眼部手术史；③有其他自身免疫性眼眶病变，如IgG4相关眼病、炎性假瘤等。采用改良7分制临床活动度评分（clinical activity score，CAS）[9]评估疾病活动性，主要观察指标：①自发性眼球后疼痛；②眼球运动时伴有疼痛；③眼睑充血；④眼睑水肿；⑤球结膜充血；⑥球结膜水肿；⑦眼阜水肿。本研究以单眼为单位进行CAS评分，患眼临床表现符合以上任一指标记1分，定义CAS≥3分为TAO活动期。本研究经医院伦理委员会批准（批号：2018-SRFA-095），豁免患者知情同意。

1.2 检查方法 使用3.0T MR（Skyra，西门子）扫描仪及20通道头颈联合线圈。常规MR扫描序列及参数：脂肪抑制T2WI，常规行眼眶横断位、冠状位和斜矢状位扫描（TR 4 000 ms，TE 75～117 ms）；T1WI，常规行眼眶横断位扫描（TR 635 ms，TE 6.7 ms）。横断位DTI扫描采用分段读出平面回波成像（readoutsegmented echo-planar imaging，rsEPI）序列，扫描参数：TR 2 000 ms，TE 83 ms，b值为0和1 000 s/mm2，读出分段数5，编码方向30，扫描层厚3 mm，层数10，视野22 cm×22 cm，矩阵190×171。

1.3 图像分析 采用西门子后处理工作站进行ADC图及FA图测量。由2位从事头颈部影像诊断的主治医师独立分析。以单眼为测量单位，参考T2WI图像，在ADC图及FA图上选择泪腺显示最大的相邻2个层面，手动勾画多边形感兴趣区获得泪腺的平均ADC值及FA值（图1）。所有测值均取2位医师测量的平均值。

图1 TAO的MRI图像分析。以T2WI图像（A）为参考，分别在ADC图（B）和FA图（C）上选择泪腺显示最大的相邻2个层面（此处仅展示1个层面），手动勾画多边形感兴趣区，用于测算泪腺的平均ADC值及FA值

1.4 统计学方法 采用SPSS 22.0软件，正态分布的定量资料以±s表示，两组间比较采用独立样本t检验。计数资料用例（%）表示，采用χ2检验。采用受试者工作特征（ROC）曲线评估ADC、FA及两者联合区分活动期及非活动期TAO的效能。根据约登指数（约登指数=敏感度+特异度−1）最大时所对应的数值计算敏感度和特异度[10]。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组一般情况、泪腺ADC及FA比较 30例患者共60眼，其中活动期34眼，CAS（4.4±0.9）分；非活动期26眼，CAS（1.3±0.8）分。活动期与非活动期TAO患者年龄和性别构成比差异均无统计学意义（P>0.05）。活动期组泪腺FA值明显小于非活动期组（P<0.001），ADC值大于非活动期组（P=0.013），见表1。

表1 TAO活动期组与非活动期组患者年龄、性别、泪腺ADC及FA值比较

2.2 rsEPI-DTI各参数鉴别TAO活动性的效能 ROC曲线分析显示，以FA≤0.316联合ADC≥1.626判断TAO处于活动期的曲线下面积及敏感度均大于单独使用FA、ADC，单独使用ADC的特异度最高（表2，图2）。

表2 rsEPI-DTI各参数鉴别TAO活动性的效能

图2 泪腺FA、ADC及两者联合评估TAO活动性的ROC曲线

3 讨论

3.1 rsEPI-DTI在泪腺评估中的技术优势 目前针对泪腺的影像评估方法较为局限，以常规MRI为主。本研究采用DTI探索泪腺微观结构的变化，并应用于TAO，以期更全面地分析眼眶组织受累情况，从而辅助更为精准的临床诊疗。既往DTI多使用单次激发平面回波成像序列，尤其在眼眶，更容易产生磁敏感伪影及图像变形，降低测量的准确性[11]。本研究采用rsEPI-DTI序列[12]，通过沿读出方向将k空间分成多个部分，分段采样，结合并行采集技术，有效减少图像变形和伪影，大大提高了图像质量，增加图像评估的准确性[11,13]。

3.2 泪腺ADC及FA值在活动期与非活动期的差异本研究中，活动期TAO泪腺ADC值大于非活动期组，与Razek等[14]的研究结果一致，其原因可能是活动期泪腺炎症细胞浸润，间质水肿，水分子扩散加快；而非活动期水肿消失，代之以纤维化和脂肪沉积，水分子扩散减慢[15-16]。另外，本研究发现活动期组泪腺FA显著低于非活动期组。FA反映水分子扩散的方向性，可用于评估病变组织微观结构的完整性。既往基于神经系统及骨骼肌的研究多将FA降低归因于细胞溶解、纤维破坏或易位[17]，推测活动期组FA较低也可能与受累泪腺组织结构紊乱、正常腺泡结构破坏更显著有关。既往研究表明，细胞较为致密的恶性肿瘤FA大于良性病变，可能与细胞外间隙受限继而水分子扩散方向性增加有关[18-19]。活动期TAO泪腺组织主要表现为细胞间质水肿及细胞外间隙増加，从而导致水分子扩散方向性降低，可能与活动期组FA较低也有关。

3.3 泪腺ADC及FA值区分TAO活动性的效能 ROC曲线分析显示，联合FA和ADC可以获得区分活动性的最佳效能及敏感度，而单独使用ADC值可以获得最佳特异度，与胡昊等[6]基于常规MRI泪腺结构的测量区分活动性的效能、敏感度及特异度相比均得到明显提高。由此推测DTI可以提高鉴别TAO活动性的准确性，辅助临床更精准地筛选活动期和非活动期患者，进行对症有效治疗，从而提高TAO患者的整体生活质量。

3.4 本研究的局限性 ①本研究纳入样本量有限；②手动勾画感兴趣区可能存在取样偏倚；③本研究仅分析了TAO患者泪腺DTI参数的变化，未探讨参数变化与泪腺分泌功能和泪液成分变化的相关性。

综上所述，泪腺rsEPI-DTI可以反映TAO患者泪腺组织的扩散特性，泪腺ADC及FA可以辅助TAO的临床活动性评估，为临床制订治疗计划提供依据。