0 引言

       甲状腺相关性眼病（thyroid-associated ophthalmopathy, TAO），又称为Graves眼病，与自身免疫性甲状腺疾病密切相关^{[1, 2]}。TAO发病率居成人眼病首位，也是弥漫性毒性甲状腺肿（Graves' disease, GD）最常见的甲状腺外表现^[3]，流行病学调查数据显示近50% GD患者合并Graves眼病，40~60岁患病率最高，女性较为多见^[4]。TAO可导致患者复视、限制性斜视、暴露性角膜炎等，部分患者疾病进展可致失明，严重影响生活质量^[1]。TAO的自然病程分为活动性炎症期和非活动性纤维化期。活动期TAO的病理改变以眼眶组织单核细胞浸润和组织水肿为主，首选糖皮质激素冲击治疗。而非活动期TAO则以间质纤维化、胶原和脂肪浸润为特征，主要采用手术减压治疗^{[5, 6, 7]}。因此，准确评估TAO分期有助于临床医生及时、精确地制订治疗方案，降低疾病进展（如出现TAO视神经病变）风险，改善患者预后。

       活动性炎症期表现出眼睑肿胀、结膜水肿、眼球突出、疼痛、红肿、泪液增多和视力下降。而非活动期症状相对稳定，疼痛和红肿减少，常表现出因眼外肌纤维化和眼球突出导致的眼部症状。但依据临床症状进行分期高度依赖临床医生的诊疗经验。此外，血液标志物也有助于TAO分期。活动期TAO患者常出现C反应蛋白（C-reactive protein, CRP）和红细胞沉降率（erythrocyte sedimentation rate, ESR）升高，而非活动期TAO患者上述标志物通常无显著升高。但血液标志物容易受年龄、性别和伴发疾病的影响，特异性不高。近年来，MRI已被广泛应用于评估TAO活动性。既往研究证实脂肪抑制T2WI、高分辨率扩散加权成像和T1 mapping等技术可用于TAO分期^{[8, 9, 10, 11]}。然而，上述技术主要评估眼外肌炎症水肿和纤维化这两类病理学特征，忽略了眼外肌微循环灌注特征。针对眼外肌微循环灌注特征的探索有望进一步揭示TAO的病理生理机制。动态对比增强磁共振成像（dynamic contrast-enhanced MRI, DCE-MRI）是在静脉团注钆对比剂后，通过多时相扫描获取动态图像，利用后处理技术计算半定量及定量参数，评估组织血流灌注和微血管通透性^{[12, 13, 14]}。目前，DCE-MRI已被应用于各系统肿瘤、克罗恩病及类风湿关节炎等的评估^{[15, 16, 17]}。少数研究^{[18, 19, 20]}尝试使用DCE-MRI评估TAO，霍蕾等^[20]研究发现DCE-MRI定量分析有助于评估慢性期TAO眼外肌受累情况，JIANG等^[18]、吴桐等^[19]研究发现DCE-MRI半定量分析可以辅助TAO临床活动性分期。半定量分析简单易行，根据时间-信号强度曲线对组织的强化特点进行客观描述^[21]。而定量分析拟合药物动力学模型，可以直接反映微循环流入、组织间隙分布和流出信息^[22]。目前国内外均未见采用DCE-MRI定量分析评估TAO患者眼外肌微循环改变、并用于疾病活动性分期的研究。

       因此，本研究旨在采用DCE-MRI评估眼外肌微循环改变，并探讨其半定量及定量参数在TAO活动性分期中的价值。旨在寻找可用于TAO活动性分期的新影像标志物，进而提高疾病活动性分期效能，助力TAO个体化和精准诊疗。

1 材料与方法

1.1 一般资料

       2022年5月至2023年6月于南京医科大学第一附属医院内分泌科招募TAO患者。TAO的临床诊断基于Bartley诊断标准^[23]。纳入标准：（1）年龄≥18岁；（2）双眼累及；（3）无眼眶手术减压史；（4）无其他眼眶疾病。排除标准：（1）MRI扫描禁忌证；（2）MRI图像质量不佳，无法满足分析需求。本研究遵守《赫尔辛基宣言》，经南京医科大学第一附属医院伦理委员会批准，批准文号：2021-SRFA-024，全体受试者均签署了知情同意书。

1.2 临床评估

       采用改良七分制临床活动性评分（Clinical Active Score, CAS）评估临床活动性。根据CAS评分，将患者分为活动期组（CAS≥3分）和非活动期组（CAS<3分）。最终纳入了56例患者，其中活动期组37例，男19例，女18例；非活动期组19例，男8例，女11例。

1.3 检查方法

       采用3.0 T MR扫描仪（Skyra，西门子，德国）及20通道头颈联合线圈扫描。采用3D-VIBE序列进行冠状位DCE-MRI扫描。采集DCE-MRI之前，采用相同序列采集基于5°、10°和15°三个翻转角度的未增强T1WI。使用高压注射器（MR注射器，拜耳，Spectris Solaris EP）经静脉注射钆喷替酸葡甲胺（马根维显，拜耳），流率为3.0 mL/s，剂量为0.1 mmol/kg，然后以相同的流率注射10 mL生理盐水。冠状位DCE-MRI共采集50期，时间分辨率为6.36 s，总采集时间为5 min18 s。成像参数：TR 3.89 ms，TE 1.31 ms；翻转角15°；信号平均次数 1；视野203.3 mm×230.0 mm；矩阵143×224；层厚4.0 mm；层数24。

1.4 图像分析

       采用Omni-Kinetics软件（V2.1.0版，GE）进行DCE-MRI数据后处理。在邻近眼眶层面的上矢状窦手动勾画感兴趣区（region of interest, ROI）（图1A），获取血管输入函数（vascular input function, VIF）^[24]。基于时间-信号强度曲线，获得半定量[达峰时间（time to peak, TTP）、时间-信号强度曲线下面积（area under the time-signal intensity curve, AUC）、时间-信号强度曲线最大斜率值（maximum enhancement slope, Slopemax）]；基于改良Tofts双室模型，定量[容积转运常数（volume transfer constant, K^trans）、反流速率常数（the rate constant, Kep）和血管外细胞外间隙容积分数（fractional volume of the extravascular-extracellular space, Ve）]参数图^{[25, 26]}。以单眼为单位，选取球后眼外肌最大的层面，分别在内、外、下直肌及上睑提肌复合体手动勾画多边形ROI。勾画ROI时尽量避开眼外肌边缘和周围脂肪组织（图1B）。ROI勾画完成后，自动获得眼外肌半定量及定量参数的最小值、平均值和最大值。所有参数测量均由两名不知晓患者临床信息和实验设计且具有5年以上工作经验的头颈影像诊断主治医师独立完成，将两名医师测量数据的平均值用于后续统计学分析。

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图1  ROI勾画示意图。1A：在邻近眼眶层面的上矢状窦手动勾画ROI（红色圆圈），获取VIF；1B：以单眼为单位，选取球后眼外肌最大的层面，手动勾画内、外、下直肌及上睑提肌复合体多边形ROI（右眼：红色ROI；左眼：蓝色ROI）。ROI：感兴趣区；VIF：血管输入函数。
Fig. 1  Schematic diagram of region of interest (ROI) delineation. 1A: Set a ROI (red circular) in the superior sagittal sinus, proximal to the orbit, to extract the VIF. 1B: In the unit of each eye, polygonal ROIs are manually delineated on the inferior, medial and lateral EOMs and the superior rectus-levator complex to locate the maximum cross-section behind the globe (right eye: red ROI; left eye: blue ROI). ROI: region of interest; VIF: vascular input function.

1.5 统计学分析

       应用SPSS 26.0和MedCalc 20.0软件进行统计分析，P<0.05为差异有统计学意义。对于符合正态分布的连续变量，用均数±标准差表示，通过两独立样本t检验进行组间比较；不符合正态分布的连续变量，用中位数（四分位数间距）表示，通过Mann-Whitney U秩和检验进行组间比较。对于分类变量，采用卡方检验进行比较。将单因素分析差异具有统计学意义的变量纳入二元logistic回归确定TAO活动性分期的独立影响因素。采用受试者工作特征（receiver operating characteristic, ROC）曲线分析参数及其联合模型在TAO分期中的效能。采用组内相关系数（intra-class correlation coefficient, ICC）分析两名医师测量的一致性。ICC在0~1.00之间：≤0.400为一致性差；>0.400~0.600为一致性中等；>0.600~0.800为一致性良；>0.800为一致性优^[27]。

2 结果

2.1 活动期组与非活动期组临床及影像参数比较

       活动期组与非活动期组年龄及性别构成比差异均无统计学意义（P>0.05）。活动期组CAS显著高于非活动期组（Z=-8.840，P<0.001）（表1）。

       两名医师测量DCE-MRI眼外肌定量及半定量参数的一致性均为良或优（ICC：0.677~0.971）。活动期组眼外肌的TTP均值、AUC最大值、AUC均值、Ve最大值和Ve均值均高于非活动期组（P均<0.05）（表1）。图2和图3分别示活动期与非活动期代表性TAO患者各一例。

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图2  女，53岁，TAO活动期。2A：脂肪抑制T2WI示左侧上睑提肌复合体、双侧下直肌、外直肌及内直肌肌腹明显增粗，信号增高（绿箭）；2B：时间-信号强度曲线为平台型；2C：DCE-MRI定量参数Ve伪彩图，左/右侧眼外肌Ve均值分别为0.994/0.959；2D：DCE-MRI半定量参数AUC伪彩图，左/右侧眼外肌AUC最大值为4.847/3.362。TAO：甲状腺相关性眼病；DCE-MRI：动态对比增强磁共振成像；Ve：血管外细胞外间隙容积分数；AUC：时间-信号强度曲线下面积。
Fig. 2  A 53-year-old female with active TAO. 2A: FS-T2WI shows enlarged left superior rectus-levator complex, bilateral inferior rectus, bilateral lateral rectus and bilateral medial rectus with increased signal intensity (green arrow); 2B: A plateau-type time-signal intensity curve pattern; 2C: DCE-MRI-derived quantitative parameters Ve map. The mean Ve are 0.994/0.959 on the left/right orbit; 2D: DCE-MRI-derived semi-quantitative parameters AUC map. The maximum AUC are 4.847/3.362 on the left/right orbit. TAO: thyroid-associated ophthalmopathy; FS: fat suppression; DCE-MRI: dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging; Ve: fractional volume of the extravascular-extracellular space; AUC: area under the time-signal intensity curve.

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图3  女，56岁，TAO非活动期。3A：脂肪抑制T2WI示右眼上睑提肌复合体、内直肌及双侧下直肌稍增粗，双侧下直肌信号稍增高（绿箭）；3B：时间-信号强度曲线为平台型；3C：DCE-MRI定量参数Ve伪彩图，左/右侧眼外肌Ve均值分别为0.708/0.587；3D：DCE-MRI半定量参数AUC伪彩图，左/右侧眼外肌AUC最大值为2.276/1.863。TAO：甲状腺相关性眼病；DCE-MRI：动态对比增强磁共振成像；Ve：血管外细胞外间隙容积分数；AUC：时间-信号强度曲线下面积。
Fig. 3  A 56-year-old female with inactive TAO. 3A: FS-T2WI shows enlarged right superior rectus-levator complex, right medial rectus and bilateral inferior rectus without obviously increased signal intensity (green arrow); 3B: A plateau-type time-signal intensity curve pattern; 3C: DCE-MRI-derived quantitative parameters Ve map. The mean Ve are 0.708/0.587 on the left/right orbit; 3D: DCE-MRI-derived semi-quantitative parameters AUC map. The maximum AUC are 2.276/1.863 on the left/right orbit. TAO: thyroid-associated ophthalmopathy; FS: fat suppression; DCE-MRI: dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging; Ve: fractional volume of the extravascular-extracellular space; AUC: area under the time-signal intensity curve.

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表1  活动期组与非活动期组TAO患者临床及眼外肌DCE-MRI参数对比分析
Tab. 1  Comparison of clinical parameters and DCE-MRI-derived parameters of extraocular muscles between the active and inactive TAO patients

2.2 TAO活动性分期的独立影响因素

       多因素logistic回归分析结果显示，AUC最大值（P=0.030）和Ve均值（P=0.014）是TAO活动性分期的独立影响因素（表2）。

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表2  TAO活动性分期的独立影响因素
Tab. 2  Independent imaging predictors for TAO activity

2.3 独立因素及联合模型对TAO临床活动性的诊断效能

       ROC曲线分析显示，以AUC最大值≥2.374判断TAO处于活动期，其效能最优（ROC曲线下面积0.689，敏感度62.2%，特异度73.7%）；以Ve均值≥0.525判断TAO处于活动期，其效能最优（ROC曲线下面积0.673，敏感度89.2%，特异度44.7%）；联合AUC最大值及Ve均值，可进一步提高对TAO临床活动性的诊断效能（ROC曲线下面积0.731，敏感度73.0%，特异度68.4%）（图4）。

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图4  AUC最大值、Ve均值及其联合模型评估TAO活动性的ROC曲线。AUC：时间-信号强度曲线下面积；Ve：血管外细胞外间隙容积分数；TAO：甲状腺相关性眼病；ROC：受试者工作特征。
Fig. 4  Receiver-operating characteristic curves of maximum AUC, mean Ve and combined model (maximum AUC+mean Ve) for discriminating the disease activity of TAO. AUC: area under the the time-signal intensity curve；Ve: fractional volume of the extravascular-extracellular space; TAO: thyroid-associated ophthalmopathy.

3 讨论

       本研究基于DCE-MRI对TAO患者眼外肌进行半定量及定量分析，结果表明半定量参数（TTP均值、AUC最大值、AUC均值）和定量参数（Ve最大值、Ve均值）在TAO活动期组和非活动期组之间差异均具有统计学意义。其中，Ve均值和AUC最大值是TAO活动性分期的独立影响因素。联合Ve均值和AUC最大值对TAO患者活动性分期诊断效能较高。相较于既往采用其他功能磁共振技术研究TAO临床活动性^{[28, 29]}，本文创新性地应用DCE-MRI评估TAO患者眼外肌微循环灌注改变，为TAO分期提供新依据。

3.1 TAO患者眼外肌半定量分析

       本研究结果显示活动期TAO患者眼外肌AUC均值及最大值高于非活动期TAO患者。AUC代表组织中对比剂钆的累积总量，反映组织的增强程度^[30]。POLITI等^[31]基于常规增强MRI发现活动期TAO患者眼外肌增强信号强度比高于非活动期，与本研究结果类似。同时本研究发现活动期眼外肌TTP均值高于非活动期。TTP指组织信号强度达到峰值时所需的时间，反映血管阻力^{[32, 33]}。笔者认为活动期TAO眼外肌TTP增高与其炎症反应诱导微血管生成，血管阻力增加，进而导致眼外肌信号强度达峰所需时间延长有关。

3.2 TAO患者眼外肌定量分析

       定量参数K^trans、Kep与微血管生成及血管通透性有关^{[34, 35]}。MAIJER等^[17]研究发现，K^trans是类风湿性关节炎滑膜血管增生的生物标志物，与炎症活动性程度相关。LEE等^[16]发现活动期克罗恩病K^trans值高于非活动期。本研究结果显示活动期TAO眼外肌K^trans最大值、均值及最小值均有高于非活动期的趋势，然而两组间差异无统计学意义，可能与本研究样本相对偏少有关。定量参数Ve反映单位组织内细胞外间隙的体积^{[36, 37]}。本研究发现活动期眼外肌Ve均值和最大值大于非活动期。笔者认为TAO活动期Ve增高可能与炎症改变导致间质水肿从而间质体积增加有关，而非活动期Ve减低则可能与纤维化浸润致间质体积减小有关。

3.3 TAO患者活动性分期的影响因素分析及临床意义

       本研究进一步发现定量参数Ve均值和半定量参数AUC最大值是TAO活动性分期的独立影响因素。联合Ve均值和AUC最大值建立模型对TAO分期进行评估，获得较为优异的诊断效能（ROC曲线下面积0.731）。本研究与其他既往采用单序列评估TAO活动性的诊断效能相仿，例如，LI等^[38]指出基于T2 mapping获得眼外肌的T2弛豫时间（T2 relaxation time, T2RT）与TAO活动性独立相关，其诊断效能较佳（ROC曲线下面积为0.736）。吴桐等^[19]基于DCE-MRI对TAO活动性分期的研究，其诊断效能略优于本研究，笔者认为这可能与研究样本量及患者选择有关。既往研究^{[8, 9, 10, 11, 28, 29, 38]}聚焦于TAO患者眼外肌炎性水肿和组织纤维化等病理改变进行分期，本研究利用DCE-MRI技术揭示不同分期TAO眼外肌微循环灌注差异。基于此，笔者建议将DCE-MRI纳入TAO眼眶MRI扫描组套，构建包括微循环灌注特征在内的多参数MRI体系，旨在进一步提高TAO活动性分期效能。

3.4 局限性

       本研究存在一定的局限性：（1）本研究样本量相对较少，可能造成本研究获得的阈值无法在外中心直接应用，未来仍需要大样本队列验证本研究结果；（2）本研究仅分析了DCE-MRI序列，未能研究DCE-MRI与其他序列的联合诊断效能，导致分期效能并不十分理想。未来借助人工智能方法整合多参数MRI序列信息有望进一步提高诊断效能。

4 结论

       综上，DCE-MRI可反映TAO患者眼外肌的微循环灌注差异。DCE-MRI半定量和定量参数可用于TAO活动性分期，为制订治疗方案提供新思路。