T2*加權(quán)灌注成像對肝細胞癌的應(yīng)用研究

孟 俊 黃亞勇 李 兵 楊漢豐 杜 勇 曾南林

2 川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院放射科

肝細胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)是我國最常見的肝臟原發(fā)性惡性腫瘤，約占原發(fā)性肝癌的90% 以上。其發(fā)病隱匿，惡性程度高，進展迅速。由于80% 以上的肝癌患者都有肝硬化病史，且大多數(shù)肝癌患者確診時多數(shù)已進展至中晚期，總的手術(shù)切除率也僅有9.0%～13.5%，且術(shù)后3年的復(fù)發(fā)率高達70% 以上[1]。因此，早期發(fā)現(xiàn)、早期診斷HCC并推測其惡性程度，有助于及早確定最佳治療方案，并監(jiān)測其治療效果，是當(dāng)前亟待解決的問題。

灌注成像可以了解腫瘤在血流動力學(xué)上的變化，通過測量局部組織的血液灌注量化分析發(fā)現(xiàn)其功能學(xué)上的早期改變。隨著影像技術(shù)的發(fā)展，尤其是磁共振超快速、快速成像序列（如EPI）的不斷開發(fā)與應(yīng)用，灌注圖像的質(zhì)量由于信噪比的改善和時間的縮短而得到很大提高，相應(yīng)的腹部疾病 PWI 的研究應(yīng)用也取得了一定程度的進展[2-3]。有關(guān)T2*-PWI在肝臟腫瘤方面的應(yīng)用仍主要處于實驗研究和初步臨床應(yīng)用階段，相關(guān)文獻報道不多。故本研究采用T2*-PWI對肝細胞癌進行灌注掃描，測量磁共振PWI的動態(tài)負性增強的量化指標(biāo)，分析該技術(shù)在評估肝細胞癌血流灌注成像中的特點，探討對肝細胞癌進行T2*WI 敏感的動態(tài)磁共振灌注量化研究的價值。

方 法

1.研究對象

收集2012年8月至2012年12月在川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院擬行臨床治療的肝細胞癌患者21例。在征得患者及家屬同意的情況下，所有患者于治療前在接受常規(guī)MRI平掃及增強掃描，并加掃T2*-灌注成像檢查。其中男性15例，女性6例，患者年齡30～79歲，平均年齡53.33±11.86歲。肝癌腫塊為巨塊型或結(jié)節(jié)型，以病灶最大直徑測量大小，范圍：2.8～19cm，平均8.32±4.07cm。納入標(biāo)準(zhǔn)：經(jīng)B超或CT檢查發(fā)現(xiàn)肝臟占位性病變并行MRI檢查以進一步明確診斷的患者。臨床資料符合肝癌診斷標(biāo)準(zhǔn)[4]。排除標(biāo)準(zhǔn)：①嚴(yán)重肝、腎功能不全患者；②體內(nèi)有金屬異物不能行MRI檢查者；③病灶靠近肝頂，PWI圖像存在較嚴(yán)重的偽影及圖像變形，影響定性觀察及定量分析；④直徑小于2cm的病灶，是因為部分容積效應(yīng)易影響定量分析時數(shù)據(jù)測量的準(zhǔn)確性。

2.磁共振掃描技術(shù)

2.1 患者準(zhǔn)備工作：要求患者于灌注掃描前禁食6小時；同時訓(xùn)練患者深吸氣后屏氣約20s。檢查過程中囑咐患者要盡量平靜呼吸，必要時加用腹帶，用以減少運動偽影的產(chǎn)生。所有患者都自愿接受檢查，并簽署知情同意書。

2.2 磁共振設(shè)備及對比劑

（1）3.0T MR掃描儀及高壓注射器：GE公司DV750 的3.0T磁共振成像掃描儀，掃描選擇體部線圈；美國Liebel-Flarsheim公司生產(chǎn)的Optistar型高壓注射器。

（2）M R 對比劑：釓噴酸葡胺注射液（Gadobenate Dimeglumine Injection），上海博萊科信誼藥業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn)。

2.3 常規(guī)掃描序列：檢查過程中患者采取仰臥位、足先進的體位，使用body線圈，將中心位置放在劍突水平。先行常規(guī)3-平面定位像（3-plane）掃描，以確定掃描位置及掃描范圍，然后分別進行橫斷位T1WI、T2WI掃描。主要掃描參數(shù)包括重復(fù)時間（repetition time，TR）、回波時間（echo time，TE），視野（field of view，F(xiàn)OV）、激勵次數(shù)（number of excitation，NEX）、矩陣、層厚及層間隔見表1。

2.4 PWI掃描：常規(guī)掃描結(jié)束后，使用高壓注射器經(jīng)肘靜脈團注對比劑，速率均為4～5ml/s，其中T2*-PWI總量15ml；為使對比劑能夠充分利用，注射結(jié)束后以相同的速率迅速注射等量生理鹽水進行沖管。掃描過程中加用腹帶，同時進行對比劑推注與掃描。灌注掃描參數(shù)如下：使用body線圈，序列SS-GRE-EPI，NEX=1.0，TR=2000ms，TE=27ms，F(xiàn)OV=34×34，矩陣224×128，翻轉(zhuǎn)角90°，層厚6mm，間隔1.0mm。時間分辨率為2.25s/時相，共40個時相，掃描時間為90s。

3.灌注圖像分析

所有原始圖像均由兩名經(jīng)驗豐富的教授判斷，呼吸運動偽影明顯、有鬼影、變形明顯的圖像及強化效果不佳者均不能用于分析。

3.1 感興趣區(qū)（region of interest，ROI）的選擇：盡量避開血管、膽管及偽影，在病灶直徑最大的層面上測量且不要超過病灶邊界，避免容積效應(yīng)的影響；要盡量避開腫瘤壞死、液化區(qū)。同一病例所選層面盡量一致，選用圓形ROI，面積應(yīng)大于20±5 mm2；以 3個ROI測量數(shù)據(jù)的平均值作為量化研究的數(shù)據(jù)。

3.2 生成時間-信號強度曲線、相關(guān)灌注參數(shù)及相應(yīng)偽彩圖形：將獲得的原始圖像均傳輸至GE工作站（GE Advanced Workstation，ADW 4.4），通過Function tool 2軟件包中的 MR Standard灌注軟件進行后處理。分別于腫瘤組織及正常肝組織區(qū)域選取合適的ROI，獲得時間-信號強度曲線（TIC），并分別測定腫瘤組織及正常肝臟組織 T2*-PWI 負性增強量化指標(biāo)負性增強積分（negative enhancement integral，NEI）及相應(yīng)偽彩圖形，最大下降斜率(maximum slope of decrease，MSD)及相應(yīng)偽彩圖形，每個體素的參數(shù)測量值以偽彩顏色來表示，由小到大分別顯示為黑色、藍色、綠色、黃色、紅色。

4.統(tǒng)計學(xué)分析

采用 SPSS13.0 軟件包進行統(tǒng)計學(xué)分析，全部計量資料用“均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差”表示；腫瘤各項灌注參數(shù)與正常肝實質(zhì)各項灌注參數(shù)（NEI、MSD）的比較采用兩樣本非參數(shù)檢驗；當(dāng)P＜0.05時，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

1.T2*-PWI腫瘤與正常肝實質(zhì)灌注參數(shù)的比較

T2*-PWI腫瘤區(qū)各項灌注參數(shù)與正常肝實質(zhì)灌注參數(shù)的比較如表2所示，腫瘤區(qū)的灌注參數(shù)NEI、MSD分別為3237.34±1318.57，1260.91±587.02，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。

2.T2*-PWI腫瘤與正常肝實質(zhì)的TIC圖像及PWI圖像比較

①正常肝實質(zhì)TIC圖像形態(tài)大致呈一直線，在某一時間段內(nèi)緩慢下降（圖2A）；所有腫瘤的TIC圖像表現(xiàn)類似，即：曲線初始平衡，然后突然明顯下降后快速上升達平衡（圖2B）。②正常肝實質(zhì)PWI圖像顯示整個灌注過程中肝實質(zhì)的信號強度變化不大。而腫瘤PWI圖像（圖3）可以觀察到灌注初期腫瘤區(qū)信號較高，隨著時間延長圖像由亮轉(zhuǎn)暗，至對比劑逐漸消退腫瘤區(qū)信號又逐漸升高；NEI圖、MSD圖清楚顯示出腫瘤灶，并可見病灶呈高灌注（圖3）。

圖1 A.正常肝實質(zhì)的灌注曲線圖，呈一直線，且緩慢下降后延伸；B.腫瘤的灌注曲線圖，造影劑到達腫瘤后呈曲線呈“速降速升”改變。

圖2 T2*-PWI。A～D.分別為腫瘤的初始相位、第10個相位、第15個相位和第30個相位的灌注圖像；E、F.分別為 NEI和MSD灌注偽彩圖，病灶呈高灌注。

表1 常規(guī)MRI掃描參數(shù)

表2 T2*-PWI 腫瘤與正常肝實質(zhì)灌注參數(shù)比較

討 論

1.磁共振灌注成像的原理及方法

磁共振灌注成像是近年發(fā)展起來的一種通過評價組織微循環(huán)血流動力學(xué)來評估組織的活力和無創(chuàng)性功能成像方法。目前臨床上最常用的肝臟磁共振灌注成像方法是對比劑首過法,利用對比劑首過效應(yīng)來分析肝實質(zhì)信號強度的變化規(guī)律。由于對比劑在間質(zhì)間隙內(nèi)不斷積累和再循環(huán)作用，會使其在快速彌散的同時也開始出現(xiàn)“洗脫”。這就要求磁共振PWI的時間分辨率較高才能獲得對比劑在首次通過過程中的分布特點，進而反映組織的微循環(huán)灌注特點。DSC-MRI運用的是T2*加權(quán)圖像，其對對比劑擴散的整個血管像比較敏感，主要反映組織灌注的血容量和血流量情況。

本研究采用T2*-PWI對肝細胞癌進行灌注掃描。其中 T2*-PWI 采用SS-GRE-EPI序列，即以GRE作為激發(fā)射頻脈沖，采用短 TE 和小脈沖角度進行全部數(shù)據(jù)的采集工作，獲得T2*WI圖像。本研究中21例肝細胞癌均獲得了較為滿意的T2*WI全肝灌注圖像：病灶初期呈相對高信號，隨著對比劑到達腫瘤區(qū)，信號呈一過性降低，隨后逐漸升高；肝內(nèi)血管顯示非常清晰，初期呈明顯高信號，正常肝實質(zhì)信號變化不明顯。但也有其缺點：首先肝臟邊緣及肝頂區(qū)域磁敏感偽影較大，圖像稍有變形，尤其是骨-氣交界面；其次是圖像信噪比及分辨率欠佳，可能是由于肝臟的T2*時間短引起的。本研究中有1例患者由于灌注掃描前勻場不夠，出現(xiàn)圖像嚴(yán)重變形而未納入此次分析。但是只要有效運用脂肪抑制技術(shù)并保證梯度場的穩(wěn)定性，就能夠得到較為滿意的肝臟 T2*-PWI圖像。

2.T2*-PWI的時間-信號強度曲線形態(tài)變化及意義

組織內(nèi)對比劑到達的速度及其濃度可以通過時間-信號強度曲線（TIC）的形態(tài)得以體現(xiàn)[5]。正常肝組織以門靜脈供血為主，血流速度較緩慢，因此正常肝組織的TIC呈現(xiàn)出與腫瘤組織不同的平緩下降平緩上升的曲線特點。而肝細胞癌的時間-信號強度曲線下降速度較快且峰值大，腫瘤組織的信號強度峰值出現(xiàn)時間提前。這是因為肝癌腫瘤組織細胞密度增加，細胞增殖速度快，必須增加相應(yīng)的血流供應(yīng)才能保證充足的營養(yǎng)；同時由于腫瘤組織以肝動脈供血為主，對比劑團注后快速循環(huán)進入主動脈，到達腫瘤組織的速度加快。其二，腫瘤組織信號升高較快，是因為腫瘤的血流速度較快且新生血管通透性增高，導(dǎo)致血管內(nèi)對比劑的廓清速度較快。但在對比劑首過效應(yīng)后，腫瘤組織的信號強度并不能完全回升到原來的水平，則是由于少許對比劑通過血管壁滲入間質(zhì)內(nèi)所致[6]。

本研究結(jié)果顯示，腫瘤組織的TIC圖在T2*-PWI圖像上表現(xiàn)為快速下降后迅速上升，符合肝細胞癌“快進快出”的動態(tài)強化特點。不同患者腫瘤的TIC曲線及同一患者腫瘤不同部位的TIC曲線中，其下降幅度不同，觀察發(fā)現(xiàn)，腫瘤邊緣區(qū)域曲線下降幅度較大，對應(yīng)的偽彩圖上呈高灌注。我們分析這可能與邊緣區(qū)腫瘤血管較豐富有關(guān)，有待進一步進行病理對照證實，這也可能為將來定向穿刺活檢提供依據(jù)。我們還發(fā)現(xiàn)，在T2*-PWI中少數(shù)肝癌的TIC曲線缺乏特點，相應(yīng)的在灌注偽彩圖上呈相對高灌注表現(xiàn)，分析可能是由于T2*-PWI對富血供腫瘤更敏感一些。

3.T2*-PWI對原發(fā)性肝癌評估應(yīng)用

T2*-PWI是利用靜脈團注順磁性對比劑通過微血管時形成的局部磁場不均勻而導(dǎo)致T2*信號強度的降低來計算腫瘤組織的相關(guān)參數(shù)。目前，國內(nèi)外學(xué)者[7]運用T2*-PWI對肝細胞肝癌TACE術(shù)后的血流動力學(xué)比較較為常見，在原發(fā)性肝癌治療前評估方面的研究尚不多。本研究應(yīng)用GRE-EPI序列采集灌注原始圖像，處理后獲得反映腫瘤組織血流動力學(xué)參數(shù)的相關(guān)指標(biāo)。研究結(jié)果表明：無論是反映組織微循環(huán)血容量水平的NEI還是反映組織微循環(huán)血流量水平的MSD，各灌注指標(biāo)在腫瘤感區(qū)和正常肝實質(zhì)間的差異均有明顯統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。

4.不足與展望

由于時間有限，收集的病例數(shù)有限，病種不豐富，該研究結(jié)果不能代替肝臟各種組織來源的腫瘤的血流動力學(xué)特征，有關(guān)這方面的研究還需要進一步探討。診斷肝細胞肝癌的金標(biāo)準(zhǔn)是手術(shù)切除或穿刺活檢，但由于肝癌的手術(shù)切除率較低，且多數(shù)患者確診時已達中晚期，故能夠得到病理證實的病例數(shù)量有限，致使本研究還需大綜病例進一步進行病理對照研究。

目前肝臟PWI尚缺乏優(yōu)化的數(shù)學(xué)灌注分析模型，本研究中僅對肝細胞癌進行了半定量分析。隨著硬件技術(shù)及后處理分析軟件的開發(fā)與應(yīng)用，磁共振灌注成像在肝臟病變方面的臨床應(yīng)用必將有一個廣闊的發(fā)展前景。

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