胃腫瘤MR擴(kuò)散加權(quán)成像中擴(kuò)散敏感因子選擇的初步研究

許傳軍 ，劉林祥 ，李曉東 ，王金亮 ，蔣學(xué)美 ，朱西琪

（1.東南大學(xué)附屬第二醫(yī)院，江蘇 南京 210003；2.泰山醫(yī)學(xué)院放射學(xué)院，山東 泰安 271016；3.天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院放射科，天津 300052；4.山東省臨沂市人民醫(yī)院放射科，山東 臨沂 276000）

擴(kuò)散加權(quán)成像是唯一能在活體檢測(cè)組織內(nèi)水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的無創(chuàng)影像檢查技術(shù)，但因其對(duì)運(yùn)動(dòng)極為敏感，限制了其在胃腸道應(yīng)用。隨著MR快速平面回波成像（EPI）的出現(xiàn)，及并行采集成像技術(shù)（ASSET）、分次屏氣和多信號(hào)平均技術(shù)解決了許多與運(yùn)動(dòng)相關(guān)的問題，在腹部應(yīng)用的研究已愈來愈多。DWI在腹部的應(yīng)用，b值的選擇至關(guān)重要。Ichikawa等[1]及Yamada等[2]研究表明用EPI技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)散成像時(shí)用小b值，可反映組織的血流灌注。b值越大，DWI及ADC值受血流灌注因素的影響就越小，也就越接近于水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。本文筆者初步探討能夠反映接近水分子擴(kuò)散真實(shí)情況的合適b值。

1 材料與方法

1.1 患者資料

回顧分析32例手術(shù)病理證實(shí)胃腫瘤性病變患者M(jìn)R原始資料，胃癌病人未進(jìn)行任何形式的放化療，檢查與手術(shù)時(shí)間未超過3天。男22例，女10例，年齡24～81歲，中位年齡53歲。其中包括胃癌24例（胃竇癌15例，胃底賁門癌3例，胃體癌2例，全胃癌2例，幽門管癌1例，胃底癌1例）；其它腫瘤8例，包括胃間質(zhì)瘤4例，胃平滑肌瘤2例，胃管狀腺瘤2例。

1.2 MR設(shè)備及成像方法

檢查前8～12小時(shí)禁食，如無禁忌癥，掃描前10分鐘肌注山瑯珰堿20mg，飲水 600～800ml，使胃充盈?；颊呷⊙雠P位。采取呼氣后屏氣。采用美國(guó)產(chǎn)Signa Twin Speed EXCITEⅡ1.5T MRI System超導(dǎo)型雙梯度掃描儀，8通道TORSOPA腹部相控陣表面線圈結(jié)合AASET技術(shù)，所有病例均進(jìn)行DWI和常規(guī) MRI。

1.2.1 DWI檢查方法

采用單次激發(fā)EPI序列，擴(kuò)散敏感系數(shù)b值分別 為 400s/mm2、600s/mm2、800s/mm2、1000s/mm2。 其余 成 像 參 數(shù) 相 同 ，TR 1000ms，TE 73.4ms，NEX 4次，層厚 5mm，層間距 1mm，F(xiàn)OV （38～40）cm×（38～40）cm；矩陣 128×128；同時(shí)在 x、y、z軸三方向施加敏感梯度脈沖。據(jù)病人耐受情況，分2～3次屏氣完成，盡量保持屏氣基線一致。

1.2.2 常規(guī)MRI

采用呼吸門控快速恢復(fù)快速自旋回波（FRFSE）序列，TR 6000ms，TE 90.1ms，NEX 2 次， 層厚 5mm，層間距 1mm，F(xiàn)OV 128cm×128cm，矩陣 128×128，翻轉(zhuǎn)角90°。T1WI采用屏氣FSPGR序列TR 180ms，TE 1.8ms，NEX 1 次，翻轉(zhuǎn)角 80°，層厚 5mm，層間距1mm，F(xiàn)OV 38cm×38cm，矩陣 320×224。

1.3 圖像及后處理方法

將DWI圖像信息傳輸?shù)紾E ADW4.2工作站，應(yīng)用Functool 2.0軟件包對(duì)彌散圖像進(jìn)行后處理。①感興趣區(qū)（ROI）的選擇：參考常規(guī) T2WI、T1WI、和DWI圖像，于三個(gè)連續(xù)層面分別各設(shè)置一個(gè)ROI（各層面ROI盡量大小一致）進(jìn)行測(cè)量取其平均值作為最終測(cè)得值。②ADC值的測(cè)量方法：以DWI邊緣劃線為首選測(cè)量方法，在系統(tǒng)自行生成的表觀彌散系數(shù)（ADC）圖上選擇ROI，記錄ADC值。如果圖像由于宏觀運(yùn)動(dòng)發(fā)生，按照公式ADC=[In（S低/S高）]/（b高-b低）計(jì)算，式中 S低、S高分別指用低、高 b值成像所測(cè)信號(hào)值，In為自然對(duì)數(shù)。分別采用b=1000～0、800～0、600～0、400～0s/mm2計(jì)算 4 組 ADC 值。 ③胃腫瘤組織切片的制作和細(xì)胞計(jì)數(shù)的測(cè)量：將手術(shù)標(biāo)本取其腫瘤中心部分，制成切片，然后在Olympus三目顯微鏡（BX-50）下用100倍光鏡采圖。圖像用美國(guó)產(chǎn)IPP4.55圖像分析系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)胞密度統(tǒng)計(jì)，每份標(biāo)本多次計(jì)數(shù)取平均值。④利用工作站測(cè)量胃內(nèi)自由水的信號(hào)，及頻率編碼方向一致的背景信號(hào)。分別計(jì)算不同 b值時(shí) SIR水-背景噪聲。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

應(yīng)用SPSS 12.0統(tǒng)計(jì)分析軟件，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)分布性檢驗(yàn)。確定正態(tài)分布后。采用雙向變量相關(guān)分析法，分別計(jì)算不同b值下獲得的胃良惡性腫瘤ADC值與細(xì)胞密度相關(guān)性。用單因素方差分析對(duì)不同 b 值時(shí)，SIR水-背景噪聲進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果

當(dāng) b 值 分 別 為 400s/mm2、600s/mm2、800s/mm2、1000s/mm2時(shí)，胃腔內(nèi)自由水與背景噪聲比（SIR水-背景噪聲）分別為：2.036、1.541、1.148、1.109， 數(shù)據(jù)符合正態(tài)性分布 （F=40.12，P<0.05）。 當(dāng) b 值為 400s/mm2、600s/mm2、800s/mm2時(shí)，SIR水-背景噪聲之間具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P<0.05），b 值為 800s/mm2、1000s/mm2時(shí)，比值接近1，無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P>0.05）。采用雙變量相關(guān)分析,不同b值時(shí)，胃腫瘤病變ADC值與細(xì)胞密度均呈負(fù)相關(guān)（P<0.05），與相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道一致，相關(guān)系數(shù)r分別為：-0.3458、-0.3789、-0.5865、-0.5231，并且在 b 值為800s/mm2時(shí)其相關(guān)程度最高（r=-0.5865）（見表1）。

表1 不同b值時(shí)的ADC、SIR及細(xì)胞密度與ADC相關(guān)性

3 討論

DWI在腹部的應(yīng)用，選擇合適的b值至關(guān)重要，特別是對(duì)擴(kuò)散成像技術(shù)在胃的應(yīng)用。Ichikawa及Yamada等[1-4]研究表明用EPI技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)散成像時(shí)用小b值，測(cè)得的水分子的運(yùn)動(dòng)主要來自運(yùn)動(dòng)較快的血流，故所得的ADC值偏大，所以用小b值可反映組織的血流灌注。而b越大，DWI及ADC值受血流灌注因素的影響就越小，也就越接近于水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。DWI除反映水分子擴(kuò)散及血流灌注外，還受到T2透射效應(yīng)及宏觀運(yùn)動(dòng)的影響，目前的解決方法僅是利用大b值，但是隨著b值的增大，所得圖像的偽影會(huì)增多，SNR會(huì)下降。隨著ASSET技術(shù)及多信號(hào)平均技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步放寬了b值的限制，目前常用的b值為500～1500s/mm2[5]。筆者嘗試800s/mm2、1000s/mm2的b值獲得較滿意的圖像。

本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn) b值為 400s/mm2、600s/mm2、800s/mm2、1000s/mm2時(shí)所測(cè)的ADC值逐漸降低，并且之間存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P<0.05），與上述提及文獻(xiàn)報(bào)道一致?？赡芘c血流灌注和T2透射效應(yīng)的影響有關(guān)，隨著b值的升高，受二者影響逐漸降低。另外本研究對(duì)上述不同b值時(shí)的胃腔內(nèi)自由水和背景信號(hào)比值進(jìn)行測(cè)量統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)隨著b值升高，胃腔內(nèi)自由水信號(hào)逐漸下降，水背景噪聲比（SIR水-背景噪聲）逐漸降低，b 值為 400s/mm2、600s/mm2、800s/mm2時(shí)，之間具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異 （P<0.05），b值為 800s/mm2、1000s/mm2時(shí)，比值接近1，二者間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P>0.05）?？梢哉J(rèn)為此時(shí)胃腔內(nèi)自由水得到較好的抑制，T2透射效應(yīng)基本消除。

近年來大量的研究證明，腫瘤及組織的ADC值和細(xì)胞密度間存在負(fù)相關(guān)。Sugahara等[3]對(duì)腦腫瘤ADC值和細(xì)胞密度之間的相關(guān)性已經(jīng)通過組織形態(tài)學(xué)分析證實(shí)。Chenevert等[4]對(duì)腦腫瘤化療過程中ADC值變化的研究也證實(shí)細(xì)胞密度和ADC值之間的負(fù)相關(guān)性。有作者報(bào)道肝臟、乳腺腫瘤、前列腺腫瘤細(xì)胞密度和ADC之間都存在負(fù)相關(guān)性[6-11]。

筆者對(duì)胃腫瘤ADC值與細(xì)胞密度之間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)胃腫瘤的細(xì)胞密度與ADC值之間同樣存在負(fù)相關(guān)，與上述文獻(xiàn)報(bào)道一致。根據(jù)以上研究結(jié)果，既然二者間存在負(fù)相關(guān)，筆者將這種相關(guān)性利用反證方法用于b值的選擇，可以認(rèn)為胃腫瘤ADC值與細(xì)胞密度相關(guān)性最佳時(shí)，此時(shí)b值最能反映水分子擴(kuò)散的真實(shí)情況。不同b值下測(cè)量的ADC值與細(xì)胞計(jì)數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)b值為800s/mm2時(shí)，其相關(guān)性最好（r=-0.5865），可近似認(rèn)為此時(shí)能最好的反應(yīng)組織的水分子擴(kuò)散的實(shí)際狀態(tài)。

綜合以上胃腔內(nèi)水-背景信號(hào)強(qiáng)度比（SIR水-背景信號(hào)），及ADC值和細(xì)胞密度間相關(guān)性的結(jié)果，可以認(rèn)為b值為800s/mm2是胃腫瘤DWI成像的最佳b值。

本研究?jī)H初步從胃腔內(nèi)自由水背景噪聲比及ADC值與細(xì)胞密度間的相關(guān)性對(duì)最佳b值進(jìn)行間接篩選和評(píng)估。但由于DWI生物及物理學(xué)機(jī)理非常復(fù)雜，很多方面尚處于研究階段，是否會(huì)有更佳的評(píng)價(jià)方法，需待更加深入的研究。另外DWI用于腹部尚存在較多問題：較小腫瘤無法測(cè)量ADC值或存在較大偏差；關(guān)于b值選擇，大b值能提高ADC對(duì)分子擴(kuò)散的真實(shí)反映度，但與圖像質(zhì)量的矛盾很難協(xié)調(diào)，胃的腫瘤性病變DWI目前多應(yīng)用頭部序列或改良序列，存在較多問題。另外由于各家選用的成像儀和參數(shù)不同，故各家測(cè)得的各臟器、病變的ADC值存在較大的差異[12]。但毋庸置疑 ,隨著磁共振軟硬件技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，以及對(duì)DWI生物及物理學(xué)機(jī)理的進(jìn)一步研究，彌散加權(quán)成像作為常規(guī)MRI序列的補(bǔ)充,可為胃良惡性腫瘤的鑒別診斷提供新的信息,并為腫瘤學(xué)的研究提供更新的評(píng)價(jià)方法。

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