Clinical Application of MRI Three-dimensional Visualization Reconstruction in the Evaluation of Complex Anal Fistula
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摘要:
目的 探讨MRI三维可视化（three-dimensional visualization，3DV）重建技术在复杂性肛瘘评估中的临床应用价值。 方法 回顾性收集手术证实为复杂性肛瘘46例患者的术前MRI影像资料。根据影像图像分为2D-MRI组和3DV-MRI组，分别观察内口、瘘管及脓腔的检出数量，以及根据李克特量表评分标准从临床比较关注的4个方面对2组图像进行评分。 结果 2组分别检出内口64个（检出率81.0%）、70个（88.6%），瘘管82条（85.4%）、84条（87.5%），脓腔33个（91.7%）、32个（88.9%）。2组对内口、瘘管及脓腔的检出准确性均较高，差异无统计学意义（P > 0.05），但3DV-MRI组检出内口、瘘管较2D-MRI组的数量分别多6个、2条。3DV-MRI组在临床关注的4个方面评分结果均高于2D-MRI组，2组对比4个方面评分差异均有统计学意义（ P < 0.05）。 结论 2D-MRI图像及3DV-MRI重建图像对复杂性肛瘘的术前诊断均具有较高检出率及准确性；3DV-MRI图像较常规2D-MRI能够为临床医生在复杂性肛瘘的诊治中提供更多有价值的指导信息，增加临床医生对病变程度、范围及邻近结构的认识，对减少术后复发及对肛门括约肌的损伤具有较好的临床应用价值。 Abstract:Objective To explore the clinical value of MRI three-dimensional visualization （3DV） reconstruction technology in the evaluation of complex anal fistula. Methods The preoperative MRI data of 46 patients with complicated anal fistula confirmed by operation were collected retrospectively and divided into 2D-MRI group and 3DV-MRI group according to the image. The number of internal orifice, fistula and pus cavity were observed respectively, and the images of the two groups were scored according to the scoring standard of Likert scale from the four aspects of clinical concern. Results In the two groups, 64 （81.0%） and 70 （88.6%） internal orifices, 82 （85.4%） and 84 （87.5%） fistulas, 33 （91.7%） and 32 （88.9%） pus cavities were detected respectively. Conclusion Both 2D MRI and 3DV MRI reconstruction images have a high detection rate and accuracy in the preoperative diagnosis of complex anal fistula; Compared with conventional 2D-MRI, 3DV-MRI images can provide more valuable guidance information for clinicians in the diagnosis and treatment of complex anal fistula, increase clinicians' understanding of the extent, scope and adjacent structures of the disease, and have better clinical application value in reducing postoperative recurrence and damage to the anal sphincter. -
Key words:
- MRI /
- 2D /
- 3DV /
- Complex anal fistula
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诺氟沙星为第三代喹诺酮类药物，通过影响细菌DNA合成从而导致细菌死亡呈现杀菌作用，具有抗菌谱广抗菌作用强的特性，对革兰阳性和阴性菌、铜绿假单胞菌均有良好抗菌活性[1-5]。临床主要用于敏感菌所致的呼吸道感染，尿路感染、淋病、前列腺炎、肠道感染和伤寒及其他沙门菌感染[6-8]。诺氟沙星葡萄糖注射液为复方制剂，由诺氟沙星和葡萄糖两种成分组成，其中诺氟沙星作为治疗有效成分，葡萄糖则作为渗透压调节剂。除了上述两种成分，在注射剂中常加入乙二胺四乙酸二钠（ethylenediaminetetraacetic acid，EDTA-2Na），作为有效的抗氧化增效剂和稳定剂[9]，其原理为EDTA-2Na与输液中微量的金属离子形成螯合物后，阻止了金属离子对药物自身氧化的催化作用显著改善了输液的配伍稳定性。EDTA-2Na被列为GRAS安全物质，收载于FDA《非活性组分指南》[10]，用于非注射剂和注射给药剂型，但过量的EDTA-2Na会与血液及骨骼中的钙形成水溶性的螯合物，引起低血钙症和骨钙流失，所以药物制剂中EDTA-2Na作为螯合剂的浓度建议在0.005%～0.1%[11]。
目前国家标准中测定EDTA-2Na的含量方法为《中国药典》2010版二部收载的化学滴定法[12]，化学滴定法通常用于测定高中含量的组分，对于注射液中微量的EDTA-2Na测定，且受注射液中主药和辅料的干扰，进行定量分析的重现性和准确度较低。EDTA-2Na在注射液中检测方法研究较少[13-14]，未见报道测定诺氟沙星葡萄糖注射液中EDTA-2Na的含量。本法采用三氯化铁与EDTA-2Na反应后形成稳定螯合物在254 nm处有显著吸收的特点，利用C18柱将其与其他组分分离，用RP-HPLC法进行含量测定，并采用该法对2018年国家药品评价性抽验品种诺氟沙星葡萄糖注射液的1家企业的15批样品进行测定。
1. 材料与方法
1.1 仪器
BP-211D电子天平（赛多利斯）。岛津LC-20AD高效液相色谱仪（日本岛津公司）。
1.2 试剂与试药
乙腈（德国默克公司,色谱纯）；醋酸铵（西陇化工股份有限公司）；三氯化铁（西陇化工股份有限公司）
诺氟沙星葡萄糖注射液（湖南科伦制药有限公司，规格100 mL/瓶，诺氟沙星0.2 g与葡萄糖5 g，2018年国家评价性抽验样品）；乙二胺四乙酸二钠对照品（成都华邑药用辅料制造公司）。
1.3 方法
采用反相高效液相色谱法测定诺氟沙星葡萄糖注射液中乙二胺四乙酸二钠的含量。
1.3.1 色谱条件
色谱柱（SHIEIDO C18-MGⅡ，5 µm，4.6×250 mm），流动相为乙腈：0.05 mol/L醋酸铵：水（70∶15∶15），检测波长254 nm，柱温35 ℃，流速1.0 mL/min，进样体积20 μL。
1.3.2 溶液的制备
（1）乙二胺四乙酸二钠对照品溶液的配制 取乙二胺四乙酸二钠对照品适量，精密称定，加水溶解并稀释制成1 mg/mL的溶液，测定前，精密量取5 mL置50 mL量瓶中，加水10 mL，再加0.1 mL/L的三氯化铁溶液2 mL，摇匀，超声溶解，加水至刻度摇匀，以0.45 μm微孔滤膜滤过，备用。
（2）供试品溶液的配制 精密量取诺氟沙星葡萄糖注射液5 mL置50 mL量瓶中，加水10 mL，再加0.1 mol/L的三氯化铁溶液2 mL，摇匀，超声溶解，加水至刻度摇匀，以0.45 μm微孔滤膜滤过，备用。
（3）空白溶液的配制 取注射液的处方量，不加EDTA-2Na，按1.3.2.2供试品溶液项下配制方法，配制空白辅料溶液。
1.4 方法学的考察
1.4.1 专属性实验
取（1）、（2）、（3）项下的对照品溶液、供试品溶液、空白溶液按1.3.1项下的色谱条件进行测定，记录色谱图。
1.4.2 线性关系
分别精密量取1 mg/mL EDTA-2Na溶液0.2，0.4，1.0，2.0，5.0，10.0，20.0 mL置100 mL量瓶中，加水20 mL，再加0.1 mol/L的三氯化铁溶液2 mL，摇匀，超声溶解，加水至刻度摇匀。按照1.3.1项下的色谱条件进样以溶液浓度为横坐标（X），色谱峰面积为纵坐标（Y），绘制标准曲线，计算回归方程。
1.4.3 精密度
取（1）项下的对照品溶液按1.3.1项下的色谱条件连续进样6次，记录色谱图，以峰面积计算精密度，精密度用相对标准偏差（RSD）表示，要求RSD≤2.0%；RSD越小，精密度越高。
1.4.4 重复性
取批号为K18022001的样品按照（2）项下配制样品溶液6份，按1.3.1项下的色谱条件进样分析，记录色谱图，以峰面积计算重复性，重复性用相对标准偏差（RSD）表示，要求RSD≤2.0%；RSD越小，重复性越好。
1.4.5 回收率
精密量取诺氟沙星葡萄糖注射液2 mL，置100 mL量瓶中，共量取9份，每3个量瓶为1组。在低、中、高3组每组分别精密加入1.0 mg/mL的EDTA-2Na溶液0.8、1.0、1.2 mL，加水20 mL，再加0.1 mol/L的三氯化铁溶液2 mL，摇匀，超声溶解，加水至刻度摇匀，所得浓度分别为8.0057 µg/mL，10.004 µg/mL，12.0241 µg/mL。照按1.3.1项下的色谱条件项下色谱条件进样，按外标法计算EDTA-2Na的平均回收率和RSD。
1.4.6 检测限和定量限
精确配制EDTA-2Na系列浓度溶液，系列浓度为0.09285，0.1857，0.2476，0.3714 μg/mL，与空白溶液依次按照按1.3.1项下的色谱条件项下色谱条件分别进样，测定S/N = 3时的浓度。精确配制EDTA-2Na系列浓度溶液，系列浓度为0.1238，0.4952，0.6190，0.9904 μg/mL，与空白溶液依次按照按1.3.1项下的色谱条件项下色谱条件分别进样，测定S/N = 10时的浓度。
1.5 稳定性考察
照（2）项下配制供试品溶液，在室温下放置0 h、2 h、4 h、8 h、12 h、24 h、36 h后测定其峰面积的变化。
2. 结果
2.1 方法学考察结果
2.1.1 专属性实验结果
用本法测定，乙二胺四乙酸二钠峰不受其他组分干扰，分离度良好，见图1。
2.1.2 线性关系结果
以溶液浓度为横坐标（X），色谱峰面积为纵坐标（Y），绘制标准曲线，计算回归方程为y = 32 189x-12477（R2 = 0.9997），实验表明乙二胺四乙酸二钠在2.0326～200.3260 μg/mL浓度范围内与峰面积呈良好的线性关系。
2.1.3 精密度
对照品溶液连续进样6次，EDTA-2Na峰面积RSD为0.6%（n = 6）；表明本法精密度良好。
2.1.4 重复性
测定6份相同浓度的供试品溶液，EDTA-2Na峰面积RSD为1.2%（n = 6）；表明本法重复性良好。
2.1.5 回收率
按外标法计算乙二胺四乙酸二钠的平均回收率、RSD结果，可知低、中、高3个浓度的回收率（n = 3）分别为98.56%、98.26%、97.50%，总回收率为98.11%（n = 9），见表1。表明本法准确性良好。
表 1 回收率（n = 9）Table 1. Recovery rate （n = 9）序号 EDTA-2Na加入量
（mL）实际测得量
（μg/mL）样品含量
（μg/mL）加标量
（μg/mL）回收率
（%）平均回收率
（%）RSD
（%）1 0.8 17.7539 9.8869 8.0057 98.59 98.56 0.03 2 17.7477 98.53 3 17.7506 98.56 4 1.0 19.4621 10.0040 98.36 98.26 0.17 5 19.7295 98.35 6 19.7018 98.07 7 1.2 21.6524 12.0241 96.32 97.50 1.06 8 21.7121 97.99 9 21.7340 98.20 $$\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\! \begin{split}&{\text{回收率}} (\%)=\\& \frac{{\text{实际测得量}}({\rm{{\text{µ}} g/mL}})-{\text{样品含量}}({\rm{{\text{µ}} g/mL}})}{{\text{加标量}}({\rm{{\text{µ}} g/mL}})}\times 100\% \end{split} $$ 2.1.6 检测限和定量限
S/N = 3时，EDTA-2Na检测限为0.1857 μg/mL；S/N = 10时，EDTA-2Na定量限为0.9904 μg/mL。
2.2 稳定性考察
供试品溶液在36 h内EDTA-2Na峰面积RSD为1.2%（n = 7）；表明稳定性良好。
2.3 样品的测定
15批样品EDTA-2Na的含量在96.3 ～101.1 μg/mL之间，平均值为97.9 μg/mL，与企业提供的处方工艺中EDTA-2Na量为100 μg/mL的结果一致，可见该企业严格按照处方工艺投料生产。样品色谱图见图2，测定结果，见表2。
表 2 15批样品EDTA-2Na的测定结果（μg/mL）Table 2. Results of EDTA-2Na determination for 15 batches of samples （μg/mL）序号 批号 处方
加入量实际
测得量平均值 RSD
（%）1 K18022001 100 97.1 97.9 1.46 2 K17100903 96.6 3 K18022002 98.1 4 K17080202 97.0 5 k17080201 96.3 6 k17110501 96.7 7 K17010802 97.3 8 K17100902 98.1 9 K18022001 99.2 10 K18022002 100.2 11 K18022004 98.3 12 K18032601 97.2 13 K18032602 99.1 14 k18010802 101.1 15 k17100901 96.6 3. 讨论
3.1 流动相的选择
前人研究的注射液中测定EDTA-2Na的方法[15-19]，不适用于本品，EDTA-2Na峰受诺氟沙星葡萄糖注射液中主药和辅料的影响，分离效果不好。大多文献方法选择了四丁基溴化铵、四丁基氢氧化铵等离子对试剂作为流动相，因为离子对试剂易增加EDTA络合物在反相色谱柱的保留，与其他成分能较好的分离。笔者在研究前期发现，选择离子对试剂作为流动相时，批量测定时EDTA-2Na峰保留时间的RSD较大，随着测定次数增加保留时间逐渐提前。原因是离子对试剂容易吸附在色谱柱填料的活性位点，难以被冲洗下来，导致柱子的死体积增加，会出现保留时间提前，理论塔板数降低。且这个吸附过程是不可逆的，使色谱柱使用寿命变短。本文选用醋酸铵作为流动相，具有改善峰型，减少次级保留，避免柱效恶化，连续的批量测定后EDTA-2Na峰保留时间和峰面积RSD较小。同时优化了流动相中乙腈比例，使EDTA-2Na峰不受主药和辅料干扰，注射液中其他组分不残留于色谱柱中。
3.2 配位化合物的选择
利用金属离子易与EDTA-2Na螯合的特点，考察选用硫酸铜、三氯化铁、硫酸锌离子和EDTA-2Na进行螯合。前人研究过采用硫酸铜和EDTA-2Na发生反应后进行检测[15-19]，由于诺氟沙星葡萄糖注射液中含有葡萄糖，葡萄糖和铜离子会发生反应生成配位化合物[20]，对本品中的EDTA-2Na结果测定产生干扰。而硫酸锌和EDTA-2Na形成的螯合物在200～400 nm没有紫外吸收，不易用RP-HPLC法测定。选择三氯化铁和EDTA与反应，形成螯合物在254 nm处有较强的紫外吸收，且螯合反应迅速，操作方便，形成的螯合物稳定，故选择三氯化铁作为配位化合物。
3.3 铁离子配位程度的确定
考察铁离子与EDTA-2Na是否螯合完全，加入0.1 mol/L的三氯化铁的量分别为0.5、1、2、3、4、5 mL。加入0.5 mL和1 mL进行反应后，EDTA-2Na峰面积RSD较大，说明铁离子和样品中的EDTA配位反应不完全；加入2 mL～5 mL反应后，峰面积变化的RSD较小，说明配位反应完全，加入2 mL反应后，过滤后的溶液无色，但加入3 mL、4 mL、5 mL反应后，过滤后的溶液为淡黄色，说明铁离子过量。过多的铁离子进入到色谱柱后，较难洗脱。故选用2 mL的0.1 mol/L的三氯化铁溶液和EDTA-2Na进行螯合。
本文为诺氟沙星葡萄糖注射液中EDTA-2Na的检测提供安全有效的检测方法，其方法快速、简便、灵敏、准确，具有成分稳定、分离度好，重现性好，准确度高和检测限低的优点，可作为诺氟沙星葡萄糖注射质量控制项目之一，并实际应用于2018年国家药品评价性抽验工作，获得良好评价，为国家药品安全以及临床上安全合理用药提供科学依据，可为进一步提升药品质量水平、加强药品监管提供技术支持。
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图 1 瘘管三维重建
a：肛周瘘管横断位图；b、c：瘘管整体重建三维图，立体展示复杂性瘘管的形态特点。
Figure 1. 3D reconstruction of fistula
图 2 手工勾画提取肛周结构图
a～c：横断位层面勾画示意图；d～f：提取的肛周结构图，紫色代表肛提肌、红色代表肛门外括约肌、绿色代表肛门内括约肌及肛管。
Figure 2. Handdrawn extraction of perianal structure diagram
图 3 三维可视化模型图
a：瘘管与肛周结构融合图；b：体部为背景立体展示；c：肛管截石位。
Figure 3. 3D visualization model diagram
图 4 3DV-MRI图 （瘘管VR图与肛周肌肉立体融合的三维可视化模型图）
a、b：为同一患者，立体展示瘘管与肛周肌肉的关系，病灶向上累及左侧肛提肌，旋转方位立体展示内口方位；c、d：为同一患者，直观展示病灶未累及肛提肌；增加体部背景，观察瘘管向后达皮下外口，与术中所见外口位置一致。
Figure 4. 3DV-MRI diagram（3D visualization model of fistula VR image and perianal muscle stereo fusion）
表 1 内口、瘘管、脓腔检出数量
Table 1. Number of detected internal openings，fistulas，and pus cavities
分组 2D-MRI组 3DV-MRI组 χ2 P 内口（个）
检出数
未检出数
64
15
70
9
1.767
0.184
瘘管（条）
检出数
未检出数
82
14
84
12
0.178
0.673脓腔（个）
检出数
未检出数
33
3
32
4
0.158
0.691
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表 2 李克特量表[（M±Q），分]
Table 2. Likert scale [（M±Q），points]
分组 2D-MRI组 3DV-MRI组 Z P Q1内口方位判断 3.33（2.67，4） 3.67（3.33，4.33） −2.283 0.022* Q2瘘管数量及走行情况 3.67（3.33，4） 4.67（4.33，4.67） −7.160 < 0.001* Q3瘘管与肛门
括约肌关系判断3.67（3.33，3.67） 4.33（4.33，4.66） −7.144 < 0.001* Q4指导手术方式的选择 3.33（3，3.67） 4.67（4.33，4.67） −7.797 < 0.001* *P < 0.05。
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