磁共振擴(kuò)散張量成像在糖尿病周圍神經(jīng)病變中的應(yīng)用研究.pdf

1、第一部分磁共振擴(kuò)散張量成像在正常志愿者脛神經(jīng)和腓總神經(jīng)成像中的應(yīng)用
　　研究目的
　　磁共振擴(kuò)散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)是在擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種無(wú)創(chuàng)性顯示組織細(xì)微結(jié)構(gòu)的功能磁共振成像新技術(shù)。本研究主要通過(guò)纖維束示蹤技術(shù)和各向異性（fractional anisotropy，F(xiàn)A）及表觀擴(kuò)散系數(shù)(appar

2、ent diffusion coefficient，ADC)值的測(cè)量來(lái)反映脛神經(jīng)和腓總神經(jīng)組織中水分子的擴(kuò)散特征，并探討成像中的理想b值。
　　材料與方法
　　1.研究對(duì)象:ss
　　從2015年5月至2015年12月收集成人健康志愿者12名，其中男性4名，女性8名;平均年齡49歲，年齡范圍28-65歲。入組標(biāo)準(zhǔn):無(wú)磁共振檢查禁忌癥，非孕婦，無(wú)下肢或膝關(guān)節(jié)手術(shù)史，無(wú)神經(jīng)毒素接觸史，無(wú)心血管、肺部、內(nèi)分泌、神經(jīng)、肌肉或膝

3、關(guān)節(jié)相關(guān)疾病史。無(wú)其他慢性疾病史。
　　2.MR掃描:
　　所有志愿者均進(jìn)行雙側(cè)膝部3.0T磁共振(Achieva，Philips Healthcare，Best，Netherlands)掃描，應(yīng)用8通道膝關(guān)節(jié)線圈，仰臥位，足先進(jìn)，兩側(cè)膝部分別成像（先右后左），共獲得24例膝部圖像。掃描序列包括2D(two dimension)軸位T1加權(quán)成像（Tl-weighted imaging，T1WI），2D軸位頻率選擇反轉(zhuǎn)恢復(fù)脂肪

4、抑制T2加權(quán)成像(spectral attenuated inversion recovery T2-weighted imaging，SPAIR T2WI)以及DTI序列。掃描參數(shù)如下: T1 WI: TR(repetion time)/TE(echo time)550/20 ms，層厚3.0mm，間距0.3mm，F(xiàn)OV(field of view)130x130 mm2，層數(shù)45，敏感編碼因子1.4，激勵(lì)次數(shù)(number of e

5、xcitations，NEX)2，采集矩陣312×260，采集時(shí)間3 min34 s;SPAIRT2WI: TR/TE3000/55 ms，層厚3.0mm，間距0.3mm，F(xiàn)OV130x130 mm2，層數(shù)45，采集矩陣236×169，采集時(shí)間3 min36 s。DTI序列采用兩個(gè)b值，共掃描三次，每次成像低b值均為0，高b值分別為600、800、1000 s/mm2。其余參數(shù)如下:TR/TE14034/94 ms，矩陣128×125，

6、FOV160×160 mm2，間距0，層厚3.0mm，，翻轉(zhuǎn)角90°，敏感編碼因子2.5，激勵(lì)次數(shù)2，層數(shù)100，梯度方向15，采集方向:軸位，采集時(shí)間8 min15 s。
　　3.DTI圖像后處理及圖像質(zhì)量評(píng)分:
　　12名健康志愿者不同b值的雙側(cè)脛神經(jīng)和腓總神經(jīng)DTI圖像由兩名高年資放射科醫(yī)師采用雙盲法進(jìn)行評(píng)分，兩名觀察者對(duì)每一組DTI圖像掃描時(shí)所采用的b值均未知。將圖像傳輸至獨(dú)立的工作站(Extended MR Wor

7、kspace，version2.6.3.2，Philips Healthcare)，將T1WI圖像與DTI原始圖像進(jìn)行融合，應(yīng)用Fiber track軟件包對(duì)融合后的圖像進(jìn)行脛神經(jīng)和腓總神經(jīng)纖維束的追蹤。圖像評(píng)分依據(jù)神經(jīng)纖維束的顯示情況和圖像偽影的大小。神經(jīng)纖維束連續(xù)、完整、邊緣光滑和偽影不明顯的圖像評(píng)為3分;神經(jīng)纖維束不連續(xù)、邊緣不光滑和偽影重的圖像評(píng)為1分;圖像質(zhì)量介于兩者之間的評(píng)為2分。將評(píng)分高的一組DTI圖像中所采用的b值應(yīng)用于

8、下一步研究。
　　4.ROI放置及DTI參數(shù)測(cè)定:
　　將上一步研究中評(píng)分最高的一組DTI圖像在工作站進(jìn)行后處理，圖像由兩名放射科醫(yī)師采用雙盲法進(jìn)行分析。通過(guò)軸位T1WI和SPAIR T2WI圖像對(duì)脛神經(jīng)和腓總神經(jīng)進(jìn)行定位，將T1WI圖像與DTI圖像進(jìn)行融合，在融合后的圖像上進(jìn)行感興趣區(qū)(region of interest，ROI)的放置，分別選取膝關(guān)節(jié)腔中央以及上下各10mm作為ROI放置的層面，將兩名觀察者分別測(cè)得的脛

9、神經(jīng)和腓總神經(jīng)各ROI的FA值和ADC值記錄下來(lái)，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
　　5.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析:
　　DTI圖像的評(píng)分以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差((x)±s)表示，兩名觀察者對(duì)DTI圖像質(zhì)量評(píng)分的一致性采用Kappa檢驗(yàn)進(jìn)行分析。Kappa值為0-0.20，一致性差;0.21-0.40，一致性一般;0.41-0.60，中等程度一致性;0.61-0.80，一致性良;0.81-1.00，一致性優(yōu)。對(duì)三組不同b值的DTI圖像采用Kruskal-Wal

10、lis和Nemenyi秩和檢驗(yàn)進(jìn)行比較分析。應(yīng)用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　結(jié)果
　　兩名觀察者對(duì)三組DTI圖像質(zhì)量評(píng)分的Kappa值分別為0.793、0.699、0.788，一致性良。兩名觀察者對(duì)于高b值為600、800、1000s/mm2的三組DTI圖像質(zhì)量評(píng)分的平均值分別為2.146±0.667、2.688±0.528、2.229±0.642。三組不同b值的DTI圖像質(zhì)量評(píng)分

11、間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(x2=10.672，P=0.005)，其中，高b值為800s/mm2的DTI圖像質(zhì)量評(píng)分高于高b值為600s/mm2(x2=8.86，P=0.01)和1000s/mm2(x2=6.96，P=0.03)的DTI圖像，高b值為600s/mm2和1000s/mm2的圖像質(zhì)量評(píng)分之間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（x2=0.11，P=0.94）。高b值為800s/mm2圖像質(zhì)量評(píng)分最高（P＜0.05）。
　　兩名觀察者測(cè)得正常志愿者

12、脛神經(jīng)的平均FA值為0.593±0.064，平均ADC值為1.080±0.075×10-3mm2/s。兩名觀察者測(cè)得腓總神經(jīng)的平均FA值為0.623±0.059，平均ADC值為0.993±0.141×10-3mm2/s。
　　結(jié)論
　　1.DTI可清晰示蹤脛神經(jīng)和腓總神經(jīng)纖維束。
　　2.本研究中正常志愿者脛神經(jīng)和腓總神經(jīng)DTI圖像以高b值為800s/mm2的一組圖像質(zhì)量為佳。
　　第二部分磁共振擴(kuò)散張量成像在糖

13、尿病周圍神經(jīng)病變患者脛神經(jīng)和腓總神經(jīng)診斷中的應(yīng)用
　　研究目的
　　糖尿病周圍神經(jīng)病變(diabetic peripheral neuropath，DPN)是糖尿病最常見(jiàn)的并發(fā)癥之一，發(fā)病率從10％上升至90％。DPN可侵及感覺(jué)神經(jīng)、運(yùn)動(dòng)神經(jīng)以及自主神經(jīng)，造成肢體感覺(jué)缺失、疼痛以及膀胱直腸病變。病變多從下肢遠(yuǎn)端開始，逐漸向近端發(fā)展。本研究的目的為探討DTI各參數(shù)在DPN診斷中的價(jià)值及其與神經(jīng)電生理檢查的相關(guān)性。
　　材

14、料與方法
　　1.研究對(duì)象:
　　對(duì)照組:為第一部分中的正常志愿者12名（雙側(cè)成像，共24例下肢圖像）。其中男性4名，女性8名;平均年齡49歲，年齡范圍28-65歲。
　　病例組:收集2015年5月至2015年12月來(lái)我院就診的DPN患者10名（雙側(cè)成像，共20例下肢圖像），男性3名，女性7名，平均年齡51歲，年齡范圍37-65歲。均有糖尿病病史，并且均經(jīng)神經(jīng)電生理檢查確診為DPN，其他入組標(biāo)準(zhǔn)同第一部分。
　　

15、2.神經(jīng)電生理檢查:
　　病例組的每一位受試者事先均在本院肌電圖室進(jìn)行神經(jīng)電生理檢查，將反映DPN中脛神經(jīng)和腓總神經(jīng)病變的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)傳導(dǎo)速度(motor nerve conductionvelocity, MCV)和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)傳導(dǎo)波幅記錄下來(lái)并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。神經(jīng)電生理參數(shù)正常值范圍如下:MCV≥41m/s，波幅≥4mV（脛神經(jīng)）和2mV（腓總神經(jīng)）。
　　3.MR檢查:
　　所有患者均采用3.0 T磁共振成像儀(Achie

16、va，Philips Healthcare， Best，Netherlands)進(jìn)行掃描，應(yīng)用8通道膝關(guān)節(jié)相控陣線圈對(duì)受試者的兩側(cè)膝部分別成像（先右后左），仰臥位，足先進(jìn)。研究序列包括:T1WI、SPAIR T2WI以及DTI。掃描參數(shù):DTI序列b值為0和800s/mm2，其余掃描參數(shù)同第一部分。
　　4.圖像后處理:
　　將所得病例組圖像在工作站進(jìn)行后處理，圖像由兩名高年資放射科醫(yī)師進(jìn)行分析。將T1WI圖像與DTI圖像進(jìn)

17、行融合，在融合后的圖像上進(jìn)行ROI的放置，放置層面與對(duì)照組相同。將兩名觀察者分別測(cè)得的病例組脛神經(jīng)和腓總神經(jīng)各ROI的FA和ADC值記錄下來(lái)，與第一部分中測(cè)得的對(duì)照組的相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。
　　5.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析:
　　數(shù)值變量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差((x)±s)表示。以神經(jīng)電生理學(xué)檢查結(jié)果為參考標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)兩名觀察者FA和ADC值測(cè)量結(jié)果的一致性采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intraclass correlation coefficient，

18、ICC)檢驗(yàn)。ICC＜0.4一致性差;0.4≤ICC＜0.75一致性一般到好;0.75≤ICC一致性非常好。對(duì)于脛神經(jīng)和腓總神經(jīng)，病例組與對(duì)照組之間FA與ADC值之間的差異采用Levene檢驗(yàn)和獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。通過(guò)受試者工作特征曲線(Receiver operation characteristic，ROC)來(lái)評(píng)價(jià)DTI參數(shù)對(duì)于DPN的診斷效能，記錄曲線下面積(area under theROC curve，AUC)，診斷的

19、靈敏度，特異度以及診斷截點(diǎn)。通過(guò)Pearson等級(jí)相關(guān)檢驗(yàn)來(lái)分析病例組DTI與神經(jīng)電生理檢查參數(shù)間的關(guān)系，r=0-0.20非常弱;r=0.21-0.40弱;r=0.41-0.60中度;r=0.61-0.80強(qiáng);r=0.81-1.00非常強(qiáng)。采用SPSS(version17,SPSS Inc., Chicago, IL)和MedCalc(version16.2.4; MedCalcSoftware，Mariakerke，Belgium)軟

20、件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　結(jié)果
　　兩名觀察者測(cè)量脛神經(jīng)FA和ADC值的組內(nèi)相關(guān)系數(shù)分別為0.895(95％置信區(qū)間(confidence interval，CI)為0.807-0.943)和0.850(95％ CI為0.714-0.920)。兩名觀察者測(cè)量腓總神經(jīng)FA和ADC值的組內(nèi)相關(guān)系數(shù)分別為0.902(95％ CI為0.809-0.948)和0.914(95％ CI,0.842-0.95

21、3)。
　　病例組脛神經(jīng)的FA值為0.534±0.052，腓總神經(jīng)的FA值為0.553±0.068。對(duì)照組脛神經(jīng)的FA值為0.593±0.064，腓總神經(jīng)的FA值為0.623±0.059。病例組脛神經(jīng)和腓總神經(jīng)的FA值均明顯低于對(duì)照組(F=1.095/0.398，t=3.345/3.660,P＜0.05)。
　　病例組脛神經(jīng)的ADC值為1.173±0.088×10-3mm2/s，腓總神經(jīng)的ADC值為1.128±0.184×1

22、0-3mm2/s。對(duì)照組脛神經(jīng)的ADC值為1.080±0.075×10-3mm2/s，腓總神經(jīng)的ADC值為0.993±0.141×10-3mm2/s。病例組脛神經(jīng)和腓總神經(jīng)的ADC值均明顯高于對(duì)照組(F=0.118/3.752，t=3.771/2.741，P＜0.05)。
　　ROC曲線示，在脛神經(jīng)中，F(xiàn)A值診斷DPN的截點(diǎn)為0.58，靈敏度為80％，特異度為58.3％，AUC為0.755; ADC值診斷DPN的截點(diǎn)為1.15×1

23、0-3mmm2/s，靈敏度為70％，特異度為83.3％，AUC為0.806。在腓總神經(jīng)中，F(xiàn)A值診斷DPN的截點(diǎn)為0.59，靈敏度為80％，特異度為70.8％，AUC為0.771; ADC值診斷DPN的截點(diǎn)為1.15×10-3mm2/s，靈敏度為50％，特異度為87.5％，AUC為0.711。
　　在病例組脛神經(jīng)和腓總神經(jīng)中，F(xiàn)A值與MCV之間均存在中等程度的正相關(guān)(r=0.487/0.460，P＜0.05)，而ADC值與MCV之

24、間存在中等程度的負(fù)相關(guān)(r=-0.592/-0.479，P＜0.05)。本組病例運(yùn)動(dòng)神經(jīng)傳導(dǎo)波幅與DTI參數(shù)間不存在相關(guān)關(guān)系(P＞0.05)。
　　結(jié)論
　　1.DPN患者脛神經(jīng)和腓總神經(jīng)的FA值明顯低于正常對(duì)照組，ADC值明顯高于正常對(duì)照組。
　　2.DTI序列在脛神經(jīng)和腓總神經(jīng)參數(shù)的測(cè)量中有非常好的組間一致性。
　　3.DTI參數(shù)對(duì)于DPN患者脛神經(jīng)和腓總神經(jīng)病變有中等程度的診斷效能。
　　4.DPN患