一氧化碳中毒患者MRI特點及DKI參數(shù)變化對病灶預(yù)后預(yù)判的價值

邱強，韓鑫，許欣，全志成

漢中市中心醫(yī)院影像科，陜西 漢中 723000

一氧化碳(carbon monoxide，CO)中毒是較常見的中毒，多發(fā)于冬春之際，中毒后患者因缺氧而造成各器官受損，以腦部最為明顯[1]。盡管大多患者均能治愈，但仍有部分CO中毒患者會留下后遺癥，極少數(shù)患者出現(xiàn)持續(xù)昏迷甚至導(dǎo)致死亡，同時急性CO中毒在我國仍是中毒死亡的一大主要原因[2-3]。因此，早期評估CO中毒患者的病灶，對臨床救治的指導(dǎo)和減少致殘致死率，都有重要意義。擴散峰度成像(diffusion kurtosis imaging，DKI)是近些年備受矚目的一種新的擴散成像技術(shù)[4]，相比傳統(tǒng)磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)的評估方式，DKI可對復(fù)雜細微的組織結(jié)構(gòu)量化?；诖?，本研究旨在分析CO中毒患者MRI特點及DKI參數(shù)變化對病灶預(yù)后預(yù)判的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料選取2018年3月至2021年3月于漢中市中心醫(yī)院收治的80例CO中毒患者作為病例組。納入標(biāo)準：符合CO中毒的診斷標(biāo)準[5]；入選患者對本研究了解知情。排除標(biāo)準：非CO的其他氣體中毒；既往有顱腦損傷、腦血管疾病及腫瘤等病史；癲癇或精神類疾病。病例組中男性49例，女性31例；年齡28～75歲，平均(43.21±9.58)歲；中毒原因：煤爐取暖不當(dāng)33例，燃氣熱水器使用不當(dāng)27例，職業(yè)接觸12例，其他8例；中毒程度：輕、中度29例，重度51例。根據(jù)不同預(yù)后將患者分為預(yù)后良好組(n=48)和預(yù)后不佳組(n=32)。另選取同期30例在我院體檢的健康者作為正常組。兩組受檢者的性別、年齡、體質(zhì)指數(shù)比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)，具有可比性，見表1。本研究經(jīng)醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準。

表1 兩組受檢者的一般資料比較

1.2 MRI檢查所有納入研究對象均行MRI檢查。具體方法：使用飛利浦公司3.0T核磁共振掃描儀，檢查開始前患者取仰臥位，患者均行常規(guī)MRI平掃、擴散加權(quán)磁共振(diffusion weighted MR imaging，DWI)、DKI掃描。(1)常規(guī)平掃序列：橫軸T1WI序列(TR 1 530 ms，TE 9 ms)、T2WI序列(TR 3 700 ms，TE 96 ms)、矢狀位T2WI序列(TR 3 630 ms，TE 92 ms)，層厚6 mm，層間距2 mm，F(xiàn)OV=24 cm×24 cm，矩陣320×224；(2)增強掃描序列：TR 4 000 ms，TE 92 ms，層厚6 mm，層間距2 mm，F(xiàn)OV=24 cm×24 cm，矩陣320×224，對比劑釓貝葡胺注射液(529 mg/mL×15 mL，上海博萊科信誼藥業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn)，國藥準字H20054702)；(3)DKI序列：(TR 10 000 ms，TE92 ms)，層厚6 mm，層間距2 mm，F(xiàn)OV=24 cm×24 cm，矩陣128×128，擴散方向25個。

1.3 圖像處理與觀察指標(biāo)由本院兩名有5年以上影像診斷經(jīng)驗的放射科醫(yī)師，在未知任何病理結(jié)果情況下，對圖像進行審閱并分析。數(shù)據(jù)處理：將原始圖像上傳至飛利浦工作站IntelliSpace Portal，使用軟件FSL去除因采集數(shù)據(jù)過程中渦流產(chǎn)生的偽影和畸變，再對DKI、T1WI、T2WI進行分割重建，使三者處于同一層面，由兩位放射科醫(yī)師分別選擇ROI(包括蒼白球、半卵圓中心和胼胝體)，得到興趣區(qū)域的定量值，使用MRI軟件對峰度參數(shù)值進行測量，每組數(shù)據(jù)均測量3次，取其中平均值。處理患者的DKI峰度參數(shù)值，包括各異向性分數(shù)(fractional anisotropy，F(xiàn)A)、平均峰度(mean kurtosis，MK)、平均擴散率(mean diffusion，MD)。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法本文所有數(shù)據(jù)均采取雙人不交流錄入EXCEl表格，采取SPSS24.0統(tǒng)計學(xué)軟件分析數(shù)據(jù)。計量資料符合正態(tài)分布，以均數(shù)±標(biāo)準差(±s)表示，組間比較采取t檢驗；計數(shù)資料比較采用χ2檢驗；利用受試者工作曲線(receiver operating characteristic curve，ROC)分析DKI參數(shù)對CO中毒患者預(yù)后的預(yù)判效能。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 病例組患者的MRI影像學(xué)表現(xiàn)80例CO中毒患者MRI影像學(xué)顯示，最主要受累部位為基底節(jié)區(qū)(45.00%)，表現(xiàn)為T1、T2長信號，DWI高信號，其次是多區(qū)域受累，腦白質(zhì)，大腦皮層單區(qū)域受累例數(shù)均少于多區(qū)域受累，見表2。

表2 病例組患者的MRI影像學(xué)表現(xiàn)

2.2 兩組受檢者不同ROI區(qū)的DKI參數(shù)比較病例組患者不同ROI區(qū)的FA值、MD值低于正常組，MK值均高于正常組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)，見表3。

表3 兩組受檢者不同ROI區(qū)的DKI參數(shù)比較(±s)

表3 兩組受檢者不同ROI區(qū)的DKI參數(shù)比較(±s)

部位半卵圓中心胼胝體蒼白球參數(shù)FA MD MK FA MD MK FA MD MK病例組(n=80)0.39±0.10 0.76±0.06 1.24±0.08 0.61±0.06 0.89±0.08 1.76±0.14 0.25±0.06 0.77±0.09 1.57±0.12正常組(n=30)0.46±0.12 0.88±0.07 1.10±0.09 0.92±0.05 1.15±0.07 1.35±0.10 0.28±0.04 0.95±0.11 1.08±0.10 t值3.092 8.920 7.897 25.189 15.682 14.679 2.532 8.778 19.907 P值0.003 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.013 0.001 0.001

2.3 不同預(yù)后患者不同ROI區(qū)的DKI參數(shù)比較預(yù)后不佳組患者不同ROI區(qū)的FA值、MD值低于預(yù)后良好組，MK值高于預(yù)后良好組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)，見表4。

表4 不同預(yù)后患者不同ROI區(qū)的DKI參數(shù)比較(±s)

表4 不同預(yù)后患者不同ROI區(qū)的DKI參數(shù)比較(±s)

部位半卵圓中心胼胝體蒼白球參數(shù)FA MD MK FA MD MK FA MD MK預(yù)后不佳組(n=32)0.33±0.07 0.70±0.04 1.30±0.10 0.46±0.08 0.83±0.10 1.88±0.17 0.23±0.07 0.71±0.08 1.72±0.14預(yù)后良好組(n=48)0.43±0.12 0.80±0.07 1.20±0.07 0.71±0.05 0.93±0.07 1.68±0.13 0.26±0.05 0.81±0.10 1.47±0.11 t值4.251 7.315 5.265 17.213 5.265 5.953 2.237 4.733 8.920 P值0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.028 0.001 0.001

2.4 不同ROI區(qū)DKI參數(shù)對CO中毒患者預(yù)后的預(yù)判價值經(jīng)ROC分析結(jié)果顯示，半卵圓中心FA值、MD值、MK值對CO中毒患者預(yù)后的預(yù)判AUC分別為0.614、0.707、0.745；胼胝體FA值、MD值、MK值對CO中毒患者預(yù)后的預(yù)判AUC分別為0.716、0.680、0.662；蒼白球FA值、MD值、MK值對CO中毒患者預(yù)后的預(yù)判AUC分別為0.747、0.703、0.685，見表5。

表5 不同ROI區(qū)DKI參數(shù)對CO中毒患者預(yù)后的預(yù)判價值

2.5 典型病例

2.5.1 病例一女性患者，60歲，5 h前家屬發(fā)現(xiàn)患者昏迷不醒，家中門窗緊閉，室內(nèi)有一煤爐，爐內(nèi)煤火已熄滅，昏迷5 h來院。急診CT提示：雙側(cè)蒼白球區(qū)對稱性低密度影，符合一氧化碳中毒性腦病改變。復(fù)診MRI提示：右側(cè)海馬、雙側(cè)蒼白球、雙側(cè)腦室體后旁、胼胝體壓部及體后部見斑片狀T1WI低，T2WI高信號，F(xiàn)LAIR及DWI均呈高信號，ADC圖呈內(nèi)低外高信號，見圖1～圖5。

圖1 CT平掃圖像

圖3 FLAIR圖

圖4 DWI圖

圖5 ADC圖

2.5.2 病例二男性患者，22歲，17 h前家屬發(fā)現(xiàn)患者房屋門窗緊閉，呼叫無人應(yīng)答，電話無人接聽，誤以為熟睡，未引起重視。5 h前家人發(fā)現(xiàn)患者仍未起床，打開房門發(fā)現(xiàn)其躺在沙發(fā)上，呼之不應(yīng)，口角有白色泡沫，室內(nèi)可見燃盡的煤炭火盆，室內(nèi)煤氣味明顯，未見嘔吐物，無呼吸困難，無肢體抽搐及大小便失禁。家人立即將患者移出室外，脫離煤氣環(huán)境后意識仍未恢復(fù)，為求進一步診治遂來我院，急診以“急性一氧化碳中毒”收入院，見圖6。

圖6 病例二初次MRI平掃(約發(fā)病后48 h)，包含T2WI，T1WI，F(xiàn)LAIR，DWI

3 討論

CO中毒是急診較常見的一種可致死的中毒方式，致殘率高、預(yù)后較差。CO中毒后不但引起大腦、心肌等組織器官受損，并且可能在中毒癥狀緩解、消失后的一段時間，又產(chǎn)生癡呆、錐體外癥狀的腦功能障礙，即遲發(fā)型腦病[6-7]。關(guān)于CO中毒對患者腦損傷的機制尚未達成統(tǒng)一意見[8-9]。有學(xué)者認為高濃度CO和長時間接觸造成碳氧血紅蛋白含量上升，進而導(dǎo)致重度中毒[10]。早期及時評估患者的中毒和受損情況，對臨床的診治工作意義非凡。然而中毒患者腦組織受損程度缺乏可量化的生化、血清學(xué)指標(biāo)，因此給患者的病灶及預(yù)后評估帶來較大難度。既往的影像學(xué)評估方式有CT、MRI等，其中MRI雖能無創(chuàng)、直觀地評價腦損傷，可常規(guī)MRI缺乏準確的定量參數(shù)，因而本研究分析DKI對CO中毒患者預(yù)后的預(yù)判價值。

本研究結(jié)果顯示，病例組和正常組的一般資料并無明顯差異，但病例組的中毒原因主要是煤爐取暖和燃氣熱水器使用不當(dāng)，這與既往研究關(guān)于CO中毒的主要原因大體上一致[11]。提示臨床應(yīng)叮囑患者在通風(fēng)的環(huán)境下正確使用燃氣、煤爐，避免在封閉的環(huán)境下接觸高濃度的CO。同時研究還發(fā)現(xiàn)，病例組患者的MRI表現(xiàn)中，大部分患者受累部位為基底節(jié)區(qū)，MRI特征為T1、T2長信號，DWI高信號；另外有12例腦白質(zhì)、10例大腦皮層受累，T1、T2稍長信號，DWI稍高信號，而多部位受累多于兩者，劉俊華[12]在對786例急性CO中毒患者的研究中指出，多數(shù)患者表現(xiàn)為基底節(jié)區(qū)核團受累，與本研究結(jié)論一致。推測是該部位的側(cè)支循環(huán)欠缺豐富，血流運作不暢，易導(dǎo)致缺血、缺氧現(xiàn)象產(chǎn)生。一項較早研究認為，急性CO中毒患者雙側(cè)基底節(jié)區(qū)及皮層同時受累，DWI高信號[13]，可能提示中毒程度較嚴重，有較高遲發(fā)性腦病的風(fēng)險，這些都說明CO中毒患者的MRI特征較明顯。

另一方面，不同ROI區(qū)DKI參數(shù)的比較中，病例組的半卵圓中心、胼胝體和蒼白球的FA、MD值低于正常組，MK值高于正常組，提示DKI參數(shù)能有效診斷CO中毒，張艷利等[14]的研究中亦發(fā)現(xiàn)對比正常人，CO中毒的患者均存在蒼白球FA降低、MK值升高的情況。此外，針對不同預(yù)后情況的患者，結(jié)果表明預(yù)后不佳組的FA、MD值低于預(yù)后良好組，MK值高于預(yù)后良好組，提示不同ROI區(qū)DKI參數(shù)均能有效預(yù)判CO中毒患者病灶預(yù)后情況。最近臨床研究提出，CO中毒后遲發(fā)性腦病患者的MK值高于非遲發(fā)性腦病患者[15]，與本研究結(jié)果大致上接近，追其原因，主要是腦組織水腫導(dǎo)致細胞間隙減小，水分子彌散受限，進而MD值下降，而白質(zhì)區(qū)的進行性脫髓鞘、細胞凋亡以及應(yīng)激反應(yīng)，激發(fā)機體的免疫反應(yīng)，導(dǎo)致細胞環(huán)境更復(fù)雜，MK值進而增高[16-17]。最后，使用ROC進一步分析DKI參數(shù)對CO中毒患者預(yù)后的預(yù)判價值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同ROI區(qū)域的DKI參數(shù)對CO中毒患者預(yù)后狀態(tài)具有一定的評估價值。

綜上所述，CO中毒患者具有較明顯的MRI特點，主要表現(xiàn)為基底節(jié)區(qū)受累，T1、T2長信號、DWI高信號，并且DKI參數(shù)可有效預(yù)判患者預(yù)后。但研究尚存一定局限性，未對患者不同時期進行動態(tài)分析，DKI參數(shù)與病灶病變程度的相關(guān)性亦未有效探討，后續(xù)的工作應(yīng)著重對該部分內(nèi)容深入研究，以明確其臨床價值。