Radiology：χ-分离成像在多发性硬化症与神经脊髓炎诊断中的应用

多发性硬化症（MS）是中枢神经系统（CNS）中最重要和最常见的炎症性综合征之一。目前，多发性硬化症的确切病理生理学还不清楚，其诊断是基于临床和放射学表现。另一种神经炎性疾病，神经性视网膜炎谱系障碍（NMOSD），由于其临床和影像学的相似性，是MS的重要鉴别诊断。最近的研究显示MS和NMOSD之间有不同的组织病理学背景，引入血清抗阿卡波林-4免疫球蛋白G对NMOSD的诊断意义重大。然而，这些疾病之间仍有重叠的临床放射学特征。此外，由于多发性硬化症的治疗可以使个别NMOSD患者的临床过程恶化；因此，在制定治疗策略时，这两种疾病的区分十分重要。

现阶段，MRI是用于诊断多发性硬化症并将其与其他疾病相区别的主要工具。多发性硬化症病变的许多特征性MRI结果都有其自身的组织病理学背景。由于脱髓鞘是多发性硬化斑块的标志以及髓鞘和髓鞘水的独特MRI特性，许多MRI技术都集中在髓鞘损失上。最近，基于易感性对比的MRI技术，如定量易感性图谱（QSM），已经引起了人们对这一目的的兴趣。这种流行与铁和髓鞘这两种在多发性硬化症病变中含量变化的主要物质有关，其磁感应强度与脑组织的磁感应强度明显不同。有一点需要注意的是，顺磁性铁的沉积和二磁性髓鞘的丧失可能同时发生在多发性硬化症的病变部位。由于这两种变化都会增加磁感应强度，目前的方法如QSM可能无法区分或分离这些异常变化--铁的沉积和脱髓鞘--这可能是鉴别诊断的一个重要线索。

最近，Shin等学者提出了一种方法，能够估计正负磁感应源对MRI信号的单独贡献，即使这两个磁感应源在一个体素中共存也是如此。这种技术被称为χ-分离（或chi-分离）成像，分别绘制正负磁感应源的分布图，而正负磁感应图可以分别提供铁（即准磁）和髓鞘（即二磁）分布的代用指标。此外，这种技术有可能克服以前提出的基于相位的方法的挑战。

近日，发表在Radiology杂志的一项研究评估了MS和NMOSD的χ-分离图上MS和NMOSD脑部病变的表现，并探讨了其在区分这两种疾病的诊断价值。

本项前瞻性研究包括2017年10月至2020年10月接受χ-分离成像的MS或NMOSD患者。通过使用局部频率偏移和计算R2'（R2'=R2*-R2），分别估计正向（χ_pos）和负向（χ_neg）易感性。R2的绘制是用机器学习的方法进行的。对于每个病变，评估并比较中央静脉征（CVS）和顺磁性边缘征（PRS）的存在以及χ_neg和χ_pos图的信号特征，并对每个参与者计算出有CVS、PRS和低二重磁性的病变比例。使用接收器操作特征（ROC）曲线分析评估诊断性能。

研究共评估了32名MS患者（平均年龄34岁±10[SD]；25名女性，7名男性）和15名NMOSD患者（平均年龄52岁±17；14名女性，1名男性），共有611个MS和225个NMOSD脑病变。在χ_neg图上，80.2%（611例中的490例）的MS病变被归类为低二重性，而13.8%（225例中的31例）的NMOSD病变被归类为低二重性（P<.001）。χ_pos图上的病变表现没有证据表明这两种疾病之间存在差异。在每个参与者的分析中，多发性硬化症患者的低二重性病变比例（83%；IQR，72-93）高于NMOSD患者（6%；IQR，0-14；P < .001）。低二重磁性病变的比例达到了很好的诊断效果（ROC曲线下的面积，0.96；95%CI：0.91，1.00）。

图 神经脊髓炎谱系障碍（NMOSD）的特征性病变及其在χ-分离图上的表现。(A) 一名56岁女性NMOSD患者的图像。T2流体增强反转恢复（FLAIR）图像显示几个不规则形状的白质病变（开放箭头）。定量易感性图（QSM）图像显示病变是顺磁性的。χ-分离图显示病变只是顺磁性的（开放性箭头，在正向易感性[χ_pos]图像上为高信号），但在负向易感性（χ_neg）图像上没有变化。这反映了这些病变中铁的沉积和髓鞘的少量丢失。白框是左侧顶叶病变（黄框）的放大图。(B) 一名43岁的女性NMOSD患者的图像。T2 FLAIR图像显示两个高强化病变（实心箭头，黄色方框）。敏感性加权图像（SWI）显示这些病变没有信号强度变化。病变在χ-pos和χ-neg图上均为等信号，表明与邻近白质相比，铁和髓鞘水平变化不大。白框是右颞室周围病变的放大图

研究发现χ-分离图上的低二重磁性可以反映多发性硬化症病变与神经性视网膜炎谱系障碍病变的组织学特征，而且低二重磁性病变的比例可以作为鉴别诊断这两种疾病的标志。

原文出处：

Woojun Kim,Hyeong-Geol Shin,Hyebin Lee,et al.χ-Separation Imaging for Diagnosis of Multiple Sclerosis versus Neuromyelitis Optica Spectrum Disorder.DOI:10.1148/radiol.220941