1.5TDWI在肺內(nèi)良、惡性病變鑒別診斷中最適b值的探討

鐘麗，孫玲玲

肺癌是當(dāng)今世界上最常見的致死性惡性腫瘤之一，死亡率高。隨著MRI設(shè)備的不斷更新及快速成像技術(shù)的出現(xiàn)，MRI圖像的信噪比明顯改善，時間分辨力、空間分辨力也得以提升，使胸部MRI檢查成為可能。擴散加權(quán)成像（diffusion-weighted imaging，DWI）是目前唯一能夠觀察活體組織內(nèi)水分子擴散運動的無創(chuàng)性檢查方法，其在肺部病變，特別是在肺癌的診斷與鑒別診斷、分期和療效評估等方面中的價值受到越來越多的關(guān)注[1-4]。選擇合適的b值，對評價DWI在肺內(nèi)良、惡性病變中的鑒別診斷價值具有重要意義[5]。本研究旨在評價DWI在肺內(nèi)良、惡性病變鑒別診斷中的應(yīng)用價值，并篩選出最佳b值。

材料與方法

1.病例資料

搜集本院2013年9月-2014年4月期間，經(jīng)胸部MSCT檢查發(fā)現(xiàn)肺部病變，并進行胸部MRI及DWI檢查的患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：經(jīng)病理學(xué)（手術(shù)、支氣管鏡活檢、穿刺活檢）或臨床資料證實其良惡性；接受胸部CT和MRI檢查，且兩種檢查間隔時間小于1周；CT和MRI均可顯示完整或大部分病灶。本研究共納入40例患者，其中男25例，女15例；年齡42～72歲，平均52.3歲。惡性病變27例（鱗癌13例，腺癌9例，小細胞癌3例，腺鱗癌2例），良性病變13例（炎性腫塊7例，結(jié)核球3例，錯構(gòu)瘤、結(jié)節(jié)病和硬化性血管瘤各1例）。37例經(jīng)病理證實，3例經(jīng)臨床資料證實（均為良性病變，其中2例為炎性腫塊，經(jīng)抗炎治療后復(fù)查吸收證實，1例為結(jié)核球，根據(jù)既往病史、典型CT表現(xiàn)及隨診復(fù)查證實）。

2.掃描方法

胸部CT掃描：采用GE Lightspeed 64層螺旋CT機，患者深吸氣后行層厚1.25mm胸部連續(xù)螺旋容積掃描。掃描范圍自肺尖至肺底，掃描參數(shù)：120kV，80～160mAs，視野30cm×30cm，距陣512×512，重建層厚及層間距均為5mm。增強掃描使用高壓注射器經(jīng)前臂靜脈一次注入非離子對比劑碘化醇（350mg I／mL），用量1.5mL／kg，注射流率3mL／s。

胸部MRI掃描：采用GE Signa HDe 1.5TMRI掃描儀和8通道體部相控陣線圈行常規(guī)MRI和DWI檢查。①快速弛豫快速自旋回波脈沖序列（fast relaxation fast spin echo，F(xiàn)RFSE）T2WI：采用呼吸觸發(fā)和心電觸發(fā)技術(shù)（R波觸發(fā)），呼吸觸發(fā)采用呼氣末觸發(fā)；②DWI：先行空間敏感度編碼技術(shù)（ASSET）校正序列掃描，然后采用單次激發(fā)自旋回波-回波平面成像序列（spin echo-echo planar imaging，SE-EPI）行DWI掃描，在自由呼吸狀態(tài)下采集圖像，TR 4000ms，TE 85ms，視野38cm×38cm，矩陣128×128，層厚6mm，層 間 隔1mm，b值 取0、300、600和1000s／mm2，激勵次數(shù)4，同時在x、y、z軸3個方向上施加敏感梯度脈沖。

3.圖像后處理及數(shù)據(jù)測量

使用AW 4.4Functool工作站對圖像進行后處理，獲得DWI圖和ADC圖。參考T2WI和DWI圖，選擇病灶信號強度最大且最均勻的層面，根據(jù)病變范圍手動采集感興趣區(qū)（ROI），選擇病變60%以上范圍，并盡可能包括最大信號強度中心區(qū)域，避開病變邊緣和肉眼可辨的壞死區(qū)。同一病例3組b值圖像設(shè)置同樣的ROI，記錄病變的ADC值。每個病灶取3處ROI分別測量對應(yīng)ADC值，取其平均值作為最終測量值。

信噪比（signal-to-noise ratio，SNR）及對比噪聲比（contrast-to-noise ratio，CNR）分別按公式（1）、（2）計算得出：

公式中SI組織為胸壁軟組織信號強度的平均值；SI病灶為病灶信號強度平均值；SD背景為背景噪聲的標(biāo)準(zhǔn)差，即視野內(nèi)胸部圖像以外區(qū)域的信號強度標(biāo)準(zhǔn)差。

4.統(tǒng)計學(xué)方法

應(yīng)用SPSS 17.0軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析。不同b值圖像的SNR、CNR及ADC值分析時，先行方差分析，有顯著性差異者再行多個均數(shù)兩兩比較方法（LSD及Student-Newman-Keuls法）；良、惡性病灶的ADC值分析時，采用獨立樣本t檢驗方法；采用受試者工作特征（ROC）曲線分析不同b值的ROC曲線下面積（ACU）以及檢驗效能。所有統(tǒng)計學(xué)分析前，均行方差齊性檢驗。P＜0.05認(rèn)為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

DWI圖像的SNR與CNR隨b值的增加呈不同程度的降低。統(tǒng)計分析顯示b值為300和600s／mm2間SNR值差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；b值為300和1000s／mm2、600和1000s／mm2間SNR值差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；CNR值在不同b值兩兩組間差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05，表1）。

表1 不同b值SNR和CNR比較

同一病灶在不同b值下掃描時，隨著b值的增加，圖像信號強度呈現(xiàn)逐漸增高的趨勢（圖1）。

所有病例的ADC值隨b值的增加而逐漸降低，且3組b值的ADC值具有統(tǒng)計學(xué)差異；同一b值掃描下，惡性病變圖像信號高于良性病變（圖2、3），而ADC值小于良性病變（P＜0.05，表2）。b值為300，600，1000s／mm2時，AUC分別為0.78、0.83、0.81，其中b＝600s／mm2時，AUC最大，在3組中診斷效能最高。

表2 不同b值良、惡性病變的ADC值比較 （×10-3 mm2／s）

圖1 男，53歲，周圍型肺癌，DWI示左肺上葉胸膜下結(jié)節(jié)狀高信號影，邊緣毛糙（箭），隨著b值的增高，信號強度逐漸增高。a）b＝300s／mm2時的DWI圖；b）b＝600s／mm2時的DWI圖；c）b＝1000s／mm2時的DWI圖。

圖2 男，47歲，周圍型肺癌。b＝600s／mm2時的DWI圖示病灶位于右肺上葉，呈分葉狀改變（箭）。

圖3 女，50歲，繼發(fā)性肺結(jié)核。b＝600s／mm2時的DWI圖示病灶位于左肺上葉（箭），信號強度較惡性病變低。

討 論

DWI是目前唯一能夠觀察活體組織內(nèi)水分子擴散運動的無創(chuàng)性檢查方法，它通過測量施加擴散敏感梯度場前后組織信號強度的變化，來檢測人體組織中水分子擴散運動受限制的方向和程度，間接反映組織微觀結(jié)構(gòu)的變化。目前DWI在肺部的應(yīng)用仍較少，主要是因為肺部氫質(zhì)子密度低，磷敏感偽影較明顯，且受呼吸運動及心臟、大血管搏動等因素影響大[6-7]。近年來，隨著回波平面成像（EPI）技術(shù)的迅速發(fā)展，以及多通道線圈、并行采集技術(shù)和運動偽影抑制等技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，使DWI在胸部的應(yīng)用越來越廣泛。

在肺部的DWI應(yīng)用中，b值是其中一項重要的掃描參數(shù)。目前臨床通常采用單次激發(fā)EPI技術(shù)，并取多個b值進行多次成像。如今，相控陣線圈聯(lián)合并行采集空間敏感度編碼技術(shù)（ASSET）的應(yīng)用，可縮短成像時間，改善空間分辨力[8]。b值反映擴散梯度場強度和持續(xù)時間，b值越大，對水分子的擴散運動越敏感，DWI的擴散對比度越強，但會引起較大的信號衰減，造成DWI的空間分辨力減低，圖像出現(xiàn)不同程度的扭曲、變形，從而影響對病變特別是較小病變的檢出；而b值越小，水分子的擴散受局部組織微循環(huán)灌注的影響越大，所測得的ADC值穩(wěn)定性差，易受其他生理運動的影響，不能有效反映水分子的擴散運動。因此，b值的選取是否合適直接影響診斷結(jié)果。目前，由于MRI掃描設(shè)備不同，成像序列和參數(shù)各異，胸部DWI掃描的b值選擇及幾組b值的聯(lián)合仍沒有達成共識。一般認(rèn)為b值的最大值為500～1000s／mm2較為適合肺部病變的評價[9-11]，但也有相關(guān)研究表明，采用GE 1.5TExcite HD MRI系統(tǒng)，b＝300s／mm2時，AUC最大，對肺癌和良性病變的鑒別診斷效能較高，DWI在肺部采用較小b值時診斷價值較高[12]。筆者認(rèn)為b值的選擇應(yīng)遵循水分子擴散運動的準(zhǔn)確以及DWI圖顯示清晰的原則。在本研究中，所有病變ADC值均隨著b值的增加而減小，SNR及CNR值也呈現(xiàn)降低趨勢。當(dāng)b＝600s／mm2時，圖像CNR及CNR值雖然有所降低，但并未嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量，仍可清晰顯示ROI組織結(jié)構(gòu)及病變形態(tài)，且此時AUC為0.83，大于其他兩組b值的對應(yīng)值，診斷效能較大。

人體內(nèi)水分子擴散運動的能力常用ADC值來表示。ADC值可以作為評估水分子擴散狀況的量化指標(biāo)，定量評估組織的微觀結(jié)構(gòu)及病理生理狀態(tài)。ADC值的大小受組織內(nèi)各種形式水分子運動的影響，在很大程度上取決于微環(huán)境下的擴散屏障的存在（即細胞膜和大分子），另外，在固體組織中受細胞核-漿比和細胞密度的影響[13]。腫瘤組織增殖旺盛，細胞數(shù)量增多、排列致密、胞外間隙減小，使細胞外水分子運動受限；腫瘤細胞內(nèi)胞核增大、細胞器增多、胞漿減少，使細胞內(nèi)水分子運動減慢，因此，DWI可以顯示組織內(nèi)部擴散的差異性。研究表明，以胸壁肌肉為等信號參照物，大多數(shù)肺部惡性病變在DWI上呈等、高信號；大多數(shù)良性病變呈低、稍低信號[14]。然而，良、惡性病變的信號特征有重疊，不具有特征性。Satoh[15]和陳愛萍[12]等的研究也顯示部分病變在DWI上的信號特殊性，其原因除與病變的病理學(xué)基礎(chǔ)有關(guān)外，還與呼吸、心跳、大動脈搏動等生理運動造成的圖像偽影及所選b值不足以抑制T2透射效應(yīng)有關(guān)。因此，單純的DWI圖像鑒別肺內(nèi)良、惡性病變的價值有限。ADC值不但能夠消除T2透射效應(yīng)、更真實地反映組織的擴散狀況，而且還能用ADC值來定量分析擴散受限的程度。對其他組織器官腫瘤的ADC值研究表明，ADC值可作為腫瘤組織的一個生物學(xué)指標(biāo)，與腫瘤組織的細胞密度呈良好的負(fù)相關(guān)[10]。在惡性腫瘤組織內(nèi)，細胞增殖快、細胞密度高、細胞外間隙減小、水分子擴散運動受限，病變信號在DWI上明顯升高，ADC值降低；反之，細胞密度較小、細胞外間隙相對較大、水分子擴散運動較自由，ADC值較高。研究發(fā)現(xiàn)，肺內(nèi)良、惡性病變組的ADC值差別有顯著的統(tǒng)計學(xué)意義[1]。

綜上所述，DWI能夠提供形態(tài)學(xué)以外的、有關(guān)腫瘤細胞構(gòu)成以及細胞膜完整性等功能參數(shù)信息，有助于發(fā)現(xiàn)肺部腫瘤并描述腫瘤特征，鑒別腫瘤的病理類型，幫助確定治療方案，從功能學(xué)、細胞學(xué)方面對病變進行綜合評價。當(dāng)b＝600s／mm2時，1.5TDWI對肺內(nèi)良、惡性病變的鑒別診斷價值較高。

[1]Matoba M，Tonami H，Kondou T，et al.Lung carcinoma：diffusionweighted imaging-preliminary evaluation with apparent diffusion coefficient[J].Radiology，2007（2），243：570-577.

[2]Uto T，Takehara Y，Nakamura Y，et al.Higher sensitivity and specificity for diffusion-weighted imaging of malignant lung lesions without apparent diffusion coefficient quantification[J].Radiology，2009，252（1）：247-254.

[3]王敏君，張偉，張寧，等.3.0T磁共振擴散加權(quán)成像對肺部良惡性腫塊的診斷價值[J].南昌大學(xué)學(xué)報（醫(yī)學(xué)版），2011，51（11）：14-19，35.

[4]李傳俊，鄧啟明，孔健，等.ADC值鑒別肺內(nèi)良惡性病變的價值及b的優(yōu)化[J].中國CT和MRI雜志，2013，11（5）：32-34.

[5]鄧啟明，邱維加，周智鵬，等.不同b值下DWI鑒別肺部良、惡性病變的價值[J].中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，2012，28（8）：1537-1540.

[6]劉穎，葉兆祥.磁共振擴散加權(quán)成像在肺癌診斷和鑒別診斷中的應(yīng)用進展[J].實用放射學(xué)雜志，2013，29（1）：139-143.

[7]Kauczor HU，Ley S.Thoracic magnetic resonance imaging 1985to 2010[J].J Thorac Imaging，2010，25（1）：34-38.

[8]劉海東，于鐵鏈，劉穎，等.肺惡性腫瘤和實性良性病變擴散加權(quán)成像技術(shù)初探[J].國際醫(yī)學(xué)放射學(xué)雜志，2010，33（3）：240-244.

[9]李菲，于鐵鏈，李偉棟，等.ADC值與肺癌組織學(xué)類型及分化程度的相關(guān)性研究[J].中國肺癌雜志，2012，15（11）：646-651.

[10]蔣潔智，丁瑩瑩.DWI在肺癌診療過程中的應(yīng)用研究進展[J].放射學(xué)實踐，2013，28（1）：105-107.

[11]Liu H，Liu Y，Yu T，et al.Usefulness of diffusion-weighted MR imaging in the evaluation of pulmonary lesions[J].Eur Radiol，2010，20（4）：807-815.

[12]陳愛萍，李惠民，劉士遠，等.擴散加權(quán)成像區(qū)分肺良惡性病變的價值[J].中國醫(yī)學(xué)計算機成像雜志，2010，16（3）：206-210.

[13]趙希彤，么金龍.擴散加權(quán)磁共振成像及表觀擴散系數(shù)在肺癌組織學(xué)診斷中的作用[J].中國醫(yī)科大學(xué)學(xué)報，2011，40（5）：449-451.

[14]李偉棟，于鐵鏈，徐凱，等.3.0TMRI DWI在肺部實性病變的診斷價值及其病理對照研究[J].實用放射學(xué)雜志，2013，29（11）：175-1761.

[15]Satoh S，Kitazume Y，Ohdama S，et al.Can malignant and benign pulmonary nodules be differentiated with diffusion-weighted MRI[J].AJR，2008，191（2）：464-470.