乳腺良惡性病變的3.0T磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像鑒別診斷及b值優(yōu)化

張雪梅 林 江 葉 芳 姚秀忠 曾蒙蘇

目前乳腺M(fèi)RI檢查已比較成熟，其中擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion- weighted imaging, DWI）是乳腺M(fèi)RI的重要組成部分[1-2]。DWI通過(guò)顯示水分子的擴(kuò)散評(píng)價(jià)水分子隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)分布狀況來(lái)反映腫瘤本身的病理生理信息，并與腫瘤的分級(jí)密切相關(guān)。正常乳腺組織、良性和惡性病變之間的表觀擴(kuò)散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）值各不相同。但我們檢索文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)大多數(shù)乳腺DWI成像研究都在1.5T上進(jìn)行，應(yīng)用3.0T進(jìn)行乳腺DWI成像的報(bào)道較少[3-8]。由于隨著場(chǎng)強(qiáng)的升高，磁敏感偽影、化學(xué)位移偽影及呼吸運(yùn)動(dòng)偽影等也隨之增加，而DWI序列對(duì)此尤其敏感，因此3.0T乳腺DWI的圖像質(zhì)量受到限制。本研究旨在克服這些偽影的基礎(chǔ)上，探討不同b值3.0T DWI對(duì)乳腺良惡性病變的診斷價(jià)值。

方 法

1.研究對(duì)象

201 0年10月至2011年6月間臨床觸診檢查、乳腺X線攝影和（或）超聲發(fā)現(xiàn)或懷疑有乳腺腫塊而行MR檢查并經(jīng)手術(shù)或活檢病理證實(shí)的女性患者34例共36個(gè)病灶納入研究組，其中良性病變18例共20個(gè)病灶，包括纖維腺瘤 16個(gè)、導(dǎo)管內(nèi)乳頭狀瘤 3個(gè)及漿細(xì)胞性乳腺炎1個(gè)，年齡24～55歲，平均41 歲；惡性病變16例共16個(gè)病灶，包括浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌13個(gè)、浸潤(rùn)性小葉癌1個(gè)及導(dǎo)管原位癌2個(gè)，年齡23～62歲，平均45歲。

同期行乳腺M(fèi)R檢查的健康女性體檢20例列為對(duì)照組，年齡25～55歲，平均46歲；無(wú)乳腺疾病史或家族史，無(wú)自覺(jué)癥狀，觸診未及腫塊，B 超檢查正常。

2.MR-DWI

采用SIEM ENS 3.0T超導(dǎo)掃描儀（Magnetom Verio; Siemens AG, Erlangen, Germany），掃描時(shí)受檢者俯臥于專(zhuān)用乳腺相控陣表面線圈上，使雙側(cè)乳房自然懸垂于線圈洞穴內(nèi)。12例正常對(duì)照組及17例研究組病例共19個(gè)病灶的所有檢查序列（包括T2WI、DWI及T1WI動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描）均在3.0TMR上進(jìn)行，其余8例正常對(duì)照組及17例研究組病例共17個(gè)病灶先在1.5TMR上進(jìn)行上述所有檢查序列后，間隔2～3h再到3.0T上進(jìn)行DWI檢查。3.0TMR DWI序列的參數(shù)如下：TR 11900ms，TE 77ms，F(xiàn)OV 350mm，層厚4mm，均采用EPI技術(shù)，并采用選擇性水激勵(lì)（water excitation）抑脂技術(shù)，GRAPPA加速因子為3，掃描時(shí)間共298s。b值取0，750 s/mm2、1000 s/mm2、1250 s/mm2，進(jìn)行手動(dòng)頻率校正；DWI成像后自動(dòng)生成相應(yīng)的ADC圖。

3.圖像分析及處理

3.1 圖像質(zhì)量分析標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)有無(wú)偽影、圖像變形程度及解剖結(jié)構(gòu)顯示情況，將圖像評(píng)為1～5分：1分為極差，圖像不能用于診斷；2分為差，有較多的偽影及圖像變形影響了診斷，但并不是所有解剖結(jié)構(gòu)都無(wú)法辨認(rèn)；3分為中，較少的偽影及圖像變形，圖像對(duì)所有的解剖區(qū)域的顯示和診斷是可信的；4分為良，少量的偽影，圖像解剖結(jié)構(gòu)顯示清晰；5分為優(yōu)，圖像清晰沒(méi)有偽影。

3.2 測(cè)定ADC值和病灶對(duì)比噪聲比（cont rastnoise ratio, CNR）：所有圖像分析均在工作站（Siemens syngo MR B17）上進(jìn)行，由兩位從事乳腺影像學(xué)的放射科醫(yī)師共同進(jìn)行觀察和分析。①正常組：在b值為750 s/mm2、1000 s/mm2、1250 s/mm2的DWI上，各選擇3個(gè)掃描層面（以乳頭層面為中心），注意盡量避開(kāi)偽影，選取富含纖維腺體組織部分，每個(gè)層面上在兩側(cè)乳腺隨機(jī)各取1個(gè)感興趣區(qū)（ROI，面積均取0.2cm2），在b值為（0，750），（0，1000）及（0，1250）擬合成的ADC圖上，復(fù)制上述ROI，以保持大小和位置一致，測(cè)定ADC值，計(jì)算平均值。②病灶組：在b值為750 s/mm2、1000 s/mm2、1250 s/mm2的DWI上，對(duì)照1.5T和（或）3.0T動(dòng)態(tài)增強(qiáng)圖像，進(jìn)一步明確DWI上病灶位置及其邊緣，取病灶的最大徑所在層面，ROI盡量大，但要避開(kāi)偽影、囊變壞死及出血區(qū)，測(cè)定病灶信號(hào)強(qiáng)度，在b值為（0，750），（0，1000）及（0，1250）擬合成的ADC圖上，復(fù)制上述ROI，測(cè)定ADC值，計(jì)算平均值。在病灶周?chē)Ｈ橄俳M織隨機(jī)選取2個(gè)ROI，測(cè)定乳腺組織信號(hào)強(qiáng)度，計(jì)算平均值。選擇相同測(cè)量層面，ROI置于雙側(cè)乳腺前方及正中前方無(wú)偽影處，測(cè)量背景噪聲的信號(hào)強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差，計(jì)算平均值。根據(jù)公式：CNR=(SI病灶-SI乳腺組織)/SD背景計(jì)算病灶CNR，SI病灶代表病灶的信號(hào)強(qiáng)度，SI乳腺組織代表乳腺纖維腺體組織的信號(hào)強(qiáng)度，SD背景代表背景噪聲信號(hào)強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差。

4.統(tǒng)計(jì)分析

采用Stata 11.0數(shù)據(jù)分析軟件包完成數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示；不同b值時(shí)DWI圖像質(zhì)量評(píng)分的比較和乳腺病灶CNR的比較、各組間ADC值的比較以及相同b值各組ADC值的比較均采用單因素方差分析。若結(jié)果具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異后再做各組間兩兩比較。以P＜0.05時(shí)認(rèn)為有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，P＜0.01時(shí)有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

以病理診斷為金標(biāo)準(zhǔn)，各b值惡性病變平均ADC值的95%可信區(qū)間上限為界值，以小于該值作為判斷惡性病變的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)診斷試驗(yàn)作評(píng)價(jià)（敏感性、特異性、準(zhǔn)確性、陽(yáng)性預(yù)測(cè)值及陰性預(yù)測(cè)值），用受試者工作特征曲線(receiver operating characteristics curve,ROC)及曲線下面積AUC評(píng)估各b值時(shí)ADC值診斷乳腺癌的價(jià)值。

結(jié) 果

1.不同b值時(shí)DWI圖像質(zhì)量比較

全部54例受檢者不同b值時(shí)DWI圖像主觀質(zhì)量評(píng)分結(jié)果見(jiàn)表1。b=750 s/mm2時(shí)DWI圖像質(zhì)量平均評(píng)分為3.31±0.77，主觀質(zhì)量評(píng)分達(dá)到3分（可以診斷）及以上的為44例，占總檢查例數(shù)的81.48%；b=1000 s/mm2時(shí)DWI圖像質(zhì)量平均評(píng)分為3.13±0.89，主觀質(zhì)量評(píng)分達(dá)到3分及以上的為40例，占總檢查例數(shù)的74.07%；b=1250 s/mm2時(shí)DWI圖像質(zhì)量平均評(píng)分為2.91±0.92，主觀質(zhì)量評(píng)分達(dá)到3分及以上的為35例，占總檢查例數(shù)的64.81%。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示不同b值時(shí)DWI圖像質(zhì)量沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（F=3.02，P=0.0516＞0.05）。

表1 不同b值時(shí)DWI圖像質(zhì)量評(píng)分（n=54）

2.不同b值時(shí)乳腺病灶CNR的比較

研究組34例共36個(gè)病灶，b=750 s/mm2、1000 s/mm2、1250s/mm2時(shí)平均CNR分別為165.90±72.74、118.17±50.59和102.14±57.12（圖1），統(tǒng)計(jì)顯示有顯著差異（F=10.69，P=0.0001＜0.01），兩兩比較顯示b=750 s/mm2時(shí)CNR明顯優(yōu)于b=1000 s/mm2及1250s/mm2時(shí)（P值為0.004及0.000），而b=1000與1250s/mm2之間沒(méi)有顯著性差異（P=0.800＞0.05）。

圖1 不同b值CNR比較。

3.各b值時(shí)各組ADC值的比較

相同b值時(shí)（表2，圖2），正常乳腺組織、良性病變及惡性病變的A DC值差異均有顯著性（P=0.000）；兩兩比較顯示正常乳腺組織ADC值顯著＞乳腺良性病變（P＜0.05），良性病變ADC值非常顯著＞惡性病變（P＜0.01）。

表2 正常乳腺組織及乳腺良惡性病變?cè)诓煌琤值時(shí)的平均ADC值

圖2 不同b值時(shí)各組ADC值的比較。

而就同一組別而言（表2），隨著b值增大，ADC值逐漸降低，但三種組織或病變的不同b值下的ADC值未見(jiàn)顯著性差異（P均＞0.05）。

4.各b值時(shí)乳腺癌診斷的ADC閾值界定

以各b值惡性病變平均ADC值95%可信區(qū)間的上限作為界定乳腺癌ADC的閾值，小于這個(gè)閾值作為判斷乳腺癌的標(biāo)準(zhǔn)，則b=750 s/mm2、1000 s/mm2、1250s/mm2時(shí)，ADC閾值分別為1.33×10－3mm2/s、1.25×10－3mm2/s、1.16×10－3mm2/s。以病理為金標(biāo)準(zhǔn)，上述閾值判斷乳腺癌的敏感度、特異度、準(zhǔn)確度、陽(yáng)性預(yù)測(cè)值和陰性預(yù)測(cè)值見(jiàn)表3。三者的曲線下面積（圖3，AUCb750=0.8781，AUCb1000=0.8672，AUCb1250=0.8828）未見(jiàn)顯著性差異（P=0.1925＞0.05）。

圖3 不同b值的ROC曲線及曲線下面積。

表3 不同b值A(chǔ)DC閾值診斷乳腺癌的比較

討 論

DWI是目前唯一能觀察活體水分子微觀擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的成像方法，能從分子水平反映人體組織的空間組成信息和病理生理狀態(tài)下各組織成分之間交換水分的功能狀況，從而能夠檢測(cè)出與組織含水量改變有關(guān)的形態(tài)學(xué)和病理學(xué)的早期改變。在DWI乳腺成像方面，目前國(guó)內(nèi)多在1.5T上進(jìn)行，其掃描技術(shù)日趨成熟，臨床應(yīng)用廣泛。而在3.0T上由于隨著場(chǎng)強(qiáng)的增加，各種偽影（磁敏感偽影、化學(xué)位移偽影、呼吸運(yùn)動(dòng)偽影等）隨之增加，圖像質(zhì)量不理想，因此限制了其使用[9]。乳腺組織含有大量脂肪成分，高信號(hào)的脂肪會(huì)掩蓋病灶的信號(hào)，降低病灶的檢出率；同時(shí)，脂肪會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重化學(xué)位移偽影，脂肪-空氣界面會(huì)產(chǎn)生較重的磁敏感偽影。因此，為了突出病灶的對(duì)比度有利于病灶的檢出，并消除上述偽影，在乳腺DWI中，尤其是3.0T成像上，應(yīng)用適宜的脂肪抑制技術(shù)尤顯重要。我們?cè)?.0T上采用的脂肪抑制技術(shù)為選擇性水激發(fā)技術(shù)（water excitation）。該技術(shù)是依據(jù)脂肪和水分子中質(zhì)子的進(jìn)動(dòng)頻率差異，以水分子中氫質(zhì)子的進(jìn)動(dòng)頻率來(lái)選擇性激發(fā)和采集，而脂肪中的氫質(zhì)子不被激發(fā)，從而達(dá)到脂肪抑制效果。與1.5T上常用的頻率選擇脂肪飽和法和短反轉(zhuǎn)時(shí)間反轉(zhuǎn)恢復(fù)技術(shù)相比，其選擇性高，信噪比好，掃描時(shí)間短，特異吸收率即SAR值也較低，且對(duì)磁場(chǎng)的均勻性要求相對(duì)較低，故在高場(chǎng)強(qiáng)中頗具優(yōu)勢(shì)。本研究各b值圖像均獲得較高圖像質(zhì)量，相信與采用該脂肪抑制技術(shù)有關(guān)。

在DWI中的b值是一個(gè)非常重要的技術(shù)參數(shù)，代表施加的擴(kuò)散敏感梯度場(chǎng)強(qiáng)的大小。b值的大小與擴(kuò)散敏感梯度場(chǎng)的強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間以及兩個(gè)梯度場(chǎng)的間隔時(shí)間有關(guān)。b值越大，越偏重?cái)U(kuò)散像；b值越小，越偏重T2加權(quán)。但是由于活體組織的擴(kuò)散還受到許多微循環(huán)因素如毛細(xì)血管灌注、體液的流動(dòng)、細(xì)胞的滲透性等影響；同時(shí)又受宏觀因素如心跳、脈搏、呼吸、腸道蠕動(dòng)等生理活動(dòng)的影響，因而在臨床應(yīng)用中，通常使用ADC值來(lái)衡量病變的擴(kuò)散程度。活體組織水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)主要受細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的限制，并與大分子物質(zhì)如蛋白質(zhì)等對(duì)水分子的吸附作用有關(guān)，因此細(xì)胞繁殖越旺盛，細(xì)胞密度越高，細(xì)胞膜對(duì)水分子的限制越明顯。乳腺惡性腫瘤細(xì)胞較良性組織而言，繁殖旺盛，有較高的細(xì)胞密度，細(xì)胞也比正常組織腫脹，細(xì)胞外間隙減少，ADC值要低于細(xì)胞密度較低的良性病變及正常乳腺組織。國(guó)內(nèi)外多項(xiàng)研究[10-15]表明在乳腺良惡性病變中，其ADC值有顯著差異，但多數(shù)研究結(jié)果在1.5T上獲得。本組研究結(jié)果證實(shí)，在3.0T上，正常乳腺組織的平均ADC值＞乳腺良性病變＞乳腺惡性病變，其趨勢(shì)同1.5T一致。

在組織中，由于微觀運(yùn)動(dòng)受水分子擴(kuò)散和毛細(xì)血管微循環(huán)灌注的雙重影響，ADC值常高于預(yù)測(cè)值，尤其在小b值中明顯，因?yàn)樾值序列受灌注效應(yīng)的影響較大，因此不宜選擇過(guò)小的b值；而用大b值進(jìn)行DWI時(shí)，所測(cè)的ADC值受微循環(huán)血流灌注影響較小，能較好地反映組織內(nèi)水分子擴(kuò)散的真實(shí)狀況，但是隨著b值的增加，組織的信噪比和病灶的對(duì)比噪聲比逐漸減低，這是因?yàn)殡S著b值的增加，回波時(shí)間增加，信號(hào)衰減加重，圖像質(zhì)量下降，因此亦不宜選擇過(guò)大的b值。目前文獻(xiàn)報(bào)道中乳腺DWI選用的b值并不統(tǒng)一，而b值不同，影響到良惡性病變的ADC閾值，文獻(xiàn)報(bào)道[10-15]1.5T DWI診斷乳腺良惡性病變的敏感度（64.0%～93.0%）、特異度（45.8%～96.7%）差異較大，即同b值的選擇有關(guān)。在1.5T上b值多選擇500～1000s/mm2之間，以1000 s/mm2最為常用；而在3.0T上DWI成像參數(shù)的選擇，特別對(duì)適宜b值的選取應(yīng)有別于1.5TMRI，需考慮到磁場(chǎng)強(qiáng)度升高、各種偽影影響、SAR值的限制和其他諸多參數(shù)變化的協(xié)同作用。目前有限的幾篇使用3.0T的文獻(xiàn)報(bào)道結(jié)果也并不一致：王雙玉等[7]認(rèn)為b=1200s/mm2對(duì)乳腺解剖結(jié)構(gòu)顯示及病變定性診斷最有價(jià)值；而B(niǎo)ogner等[8]認(rèn)為b值為50s/mm2和850s/mm2時(shí)成像具有最優(yōu)的ADC值和最佳的DWI圖像質(zhì)量，對(duì)乳腺病變的良惡性鑒別最有價(jià)值。本研究在克服各種偽影的基礎(chǔ)上，分別選擇中等和較高的三組b值（0，750；0，1000及0，1250s/mm2），診斷乳腺癌ADC閾值分別為1.33×10-3mm2/s、1.25×10-3mm2/s及1.16×10-3mm2/s，其敏感度、特異度、準(zhǔn)確性及ROC曲線下面積均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，說(shuō)明b值為750s/mm2時(shí)已基本消除了微灌注的影響；而b值為750s/mm2時(shí)，圖像質(zhì)量及病變的對(duì)比噪聲比均高于b值為1000 s/mm2及1250s/mm2，因此我們認(rèn)為在3.0T上乳腺DWI成像的最佳b值為0，750s/mm2。

總之，根據(jù)我們的初步研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)合選擇性水激勵(lì)技術(shù)，3.0T乳腺DWI成像是可行的，圖像質(zhì)量基本可以得到保證。b值為0，750 s/mm2；0，1000 s/mm2及0，1250s/mm2時(shí)對(duì)乳腺癌的檢出均有較高準(zhǔn)確性，但結(jié)合圖像質(zhì)量及病灶的對(duì)比噪聲比考慮，我們推薦的最佳b值為0，750s/mm2。

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