3D磁共振彈性成像評(píng)估健康志愿者的胰腺?gòu)椥灾档目尚行匝芯?/h1>

2015-10-17 05:19:30郭啟勇

中國(guó)臨床醫(yī)學(xué)影像雜志訂閱 2015年9期 收藏

安　訸，石　喻，郭啟勇

（中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院放射科，遼寧 沈陽(yáng)　110004）

3D磁共振彈性成像評(píng)估健康志愿者的胰腺?gòu)椥灾档目尚行匝芯?/p>

安訸，石喻，郭啟勇

（中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院放射科，遼寧 沈陽(yáng)110004）

目的：評(píng)價(jià)3D磁共振彈性成像（MRE）評(píng)估健康志愿者胰腺?gòu)椥灾档目尚行?，探討正常成人胰腺磁共振彈性值測(cè)量的參考范圍。方法：選取21名無(wú)胰腺及肝臟相關(guān)疾病的健康志愿者，采用GE 3.0T MR快速平面回波（EPI）序列定量測(cè)量胰腺?gòu)椥灾?，評(píng)價(jià)胰腺不同部位（頭、體、尾）的平均彈性值，振動(dòng)頻率采用40 Hz及60 Hz。結(jié)果：40 Hz時(shí)，胰腺總體平均彈性值為（1.11±0.16）kPa，肝臟為（1.62±0.26）kPa，比值為0.69。60 Hz時(shí)的胰腺、肝臟彈性值分別為（2.08±0.35）kPa及（2.27±0.34）kPa，二者比值為0.92。兩種頻率下胰腺的不同部位彈性值的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（單因素方差分析，P值均＞0.05）。40 Hz的變異系數(shù)（CV）較60 Hz低（分別為13.91%～20.91%，18.84%～21.84%；P＜0.05）。結(jié)論：低頻3D磁共振彈性成像可獲得穩(wěn)定的健康胰腺?gòu)椥灾担?0 Hz優(yōu)于60 Hz），同一個(gè)體胰腺不同部位的彈性值無(wú)差別。

胰腺；磁共振成像

胰腺癌及慢性腫塊型胰腺炎（MPF）的影像學(xué)鑒別診斷較為困難。胰腺癌通常質(zhì)地堅(jiān)硬，其最顯著的病理特征是胰腺腫瘤周?chē)M織顯著纖維化，腫塊型胰腺炎的病理特征亦存在一定的纖維化及炎癥，通過(guò)檢測(cè)彈性改變或可提供一種鑒別臨床胰腺疾病的新思路。

磁共振彈性成像（MRE）是通過(guò)機(jī)械波定量測(cè)量組織彈性或硬度的動(dòng)態(tài)成像方法［1］。自MuthuPillai等1995年首次報(bào)道以來(lái)，MRE在肝臟、腦組織、乳腺及前列腺中的應(yīng)用已初具成果［2-4］。MRE技術(shù)在肝臟應(yīng)用較為成熟，常規(guī)采用梯度回波序列（GRE）掃描肝門(mén)中心的1～4層圖像，然而胰腺體積小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需采用平面回波序列（EPI），獲得薄層圖像覆蓋整體胰腺。目前，該方法的應(yīng)用國(guó)外報(bào)道極少，國(guó)內(nèi)尚屬空白。本研究旨在探討3D EPI MRE在正常胰腺應(yīng)用的可行性，以及健康志愿者的各部位胰腺?gòu)椥灾捣秶?/p>

1　材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)對(duì)象

本研究經(jīng)本院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)許可，掃描前履行告知義務(wù)并簽署知情同意書(shū)。2013年9月—2014年3月間前瞻性收集健康志愿者21名，記錄每個(gè)受試者年齡、性別，計(jì)算其體質(zhì)量指數(shù)（BMI，BMI=體質(zhì)量/身高2）：男11名，女10名；年齡21～48歲，平均（26.71±6.76）歲；BMI 17.76～26.30 kg/m2，平均BMI為（22.14±2.59）kg/m2；確認(rèn)無(wú)其他消化道疾病史，經(jīng)常規(guī)MRI排除胰腺?gòu)浡熬衷钚约膊?，胰腺血尿淀粉酶結(jié)果正常。經(jīng)肝功能化驗(yàn)排除已有肝功能損害者。1.2儀器與方法

本研究采用GE 3.0T Signa Excite HD超導(dǎo)型MR成像系統(tǒng)，8通道相控陣TorsoPa體部線(xiàn)圈，聯(lián)合陣列空間敏感編碼技術(shù)（ASSET），掃描MRE序列及常規(guī)軸位T1WI、T2WI及脂肪抑制序列。主動(dòng)刺激器位于掃描間外部，用于產(chǎn)生低頻剪切波，被動(dòng)刺激器通過(guò)塑料連接管道穿過(guò)墻壁進(jìn)入掃描間，前端采用定制的長(zhǎng)條形軟質(zhì)材料加襯板，充分貼合人體上腹部的弧度，在保證舒適性的前提下將波反射集中，在上腹深部形成均勻柔和的剪切波。掃描前禁食、禁水至少6小時(shí)以保證良好成像效果。囑受檢查者仰臥位，將被動(dòng)刺激器的前端中心至于劍突位置，并以腹帶固定，振動(dòng)頻率為60 Hz及40 Hz。EPI序列掃描參數(shù)為：TR 1 375.0 ms；TE 39.4 ms；FOV 40 cm；掃描矩陣96×96（后處理重建后256×256）；層數(shù)32；層厚3.5 mm；接收帶寬6 250.00 kHz。整個(gè)序列包括5次屏氣過(guò)程（前四次屏氣為22s，最后一次為11 s），均在呼氣末屏氣狀態(tài)下進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。同時(shí)采集患者T2圖像進(jìn)行對(duì)照，掃描參數(shù)為T(mén)R 6 666.7 ms；TE 108.2 ms；掃描矩陣512×512；層厚為5.0 mm。T2WI采用呼吸門(mén)控技術(shù)，采集時(shí)間約3 min40 s。T1WI為呼氣末屏氣，掃描參數(shù)為T(mén)R 200 ms，TE 2.56 ms，層厚5 mm，層數(shù)13，采集時(shí)間21 s。整個(gè)掃描過(guò)程時(shí)間大約為10分鐘。若成像質(zhì)量不佳則重新掃描。所有入選志愿者在常規(guī)T1WI、T2WI上均顯示胰腺體積形態(tài)正常、無(wú)明顯萎縮及脂肪浸潤(rùn)。

1.3圖像后處理及彈性值的測(cè)量

采用Mayo Clinic研發(fā)的專(zhuān)用彈性成像處理軟件AW4.4工作站對(duì)圖像進(jìn)行后處理，由獲得的波形圖通過(guò)直接反演擬合算法生成胰腺?gòu)椥詧D。2名分別具有5年及6年腹部診斷經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師經(jīng)培訓(xùn)后以彈性圖為基準(zhǔn)測(cè)量胰腺不同部位的彈性值后取兩者均值。選擇彈性圖區(qū)域內(nèi)顏色較為均勻一致，波形圖上的傳播波具有良好振幅和明確的傳播方向、以及幅度圖上的內(nèi)部結(jié)構(gòu)為胰腺實(shí)質(zhì)的部分設(shè)置感興趣區(qū)（ROI），盡量避開(kāi)血管區(qū)域及胰腺邊緣。每名受試者分別胰腺頭、體、尾各繪制1處ROI，同時(shí)測(cè)量肝臟彈性值。位于彈性圖上的ROI自動(dòng)同時(shí)出現(xiàn)在波形圖及幅度圖上。最后利用在彈性圖上測(cè)得的彈性值來(lái)計(jì)算胰腺/肝臟彈性比。肝臟彈性值測(cè)量方法參照Venkatesh等發(fā)表的標(biāo)準(zhǔn)方式［5］，即先選取與胰腺同一層面的肝臟組織，在此層面選取與胰腺感興趣區(qū)形狀、大小相同的肝臟實(shí)質(zhì)進(jìn)行測(cè)量所得的彈性值代表肝臟平均彈性值。ROI胰腺區(qū)域的劃分遵循Kimura等人的文獻(xiàn)記載，即胰頸至胰尾的中點(diǎn)為胰腺體尾部的分界點(diǎn)［6］，胰腺鉤突及胰腺頸部在本研究中歸為胰頭區(qū)域。所有入選志愿者在常規(guī)T1WI、T2WI上均顯示肝臟形態(tài)體積正常，未見(jiàn)彌漫及占位性病變。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件包，胰腺?gòu)椥灾狄运銛?shù)平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示（經(jīng)ShaPiro-Wilks正態(tài)檢驗(yàn)，P＞0.05）。采用類(lèi)內(nèi)相關(guān)系數(shù) （Intraclass correlation coefficient，ICC）評(píng)價(jià)兩名測(cè)量者的一致性。胰腺?gòu)椥灾蹬c年齡及BMI的相關(guān)性采用參數(shù)Pearson相關(guān)性檢驗(yàn)。采用t檢驗(yàn)比較男、女兩組間的彈性值差別，采用單因素方差分析（ANOVA）進(jìn)行相同受試者頭、體、尾彈性值的組間的比較（先進(jìn)行l(wèi)evene方差齊性檢驗(yàn)），如存在差異性，則進(jìn)行組間兩兩比較，P＜0.05認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2　結(jié)果

2.1正常的胰腺?gòu)椥灾?/p>

所有21名受試者均成功進(jìn)行了MRE檢查，常規(guī)掃描序列確認(rèn)受試者均無(wú)胰腺相關(guān)疾病及解剖結(jié)構(gòu)變異。兩名測(cè)量者的ICC為0.96，具有良好的一致性。40Hz的振動(dòng)波形態(tài)及圖像信號(hào)強(qiáng)度顯示優(yōu)于60Hz。40 Hz下胰腺整體平均彈性值是 （1.11±0.16）kPa，胰腺的彈性明顯低于肝臟 （1.62±0.26）kPa（P=0.000＜0.001），平均胰肝彈性值比為0.69。60Hz下胰腺整體平均彈性值是（2.06±0.17）kPa，其彈性值高于40 Hz的胰腺?gòu)椥灾担≒=0.000＜0.001）；平均胰肝彈性值比為0.92（表1，2，圖1）。

表1　40 Hz及60 Hz下胰腺和肝臟的平均彈性值及胰肝比

表2　40 Hz及60 Hz下胰腺不同部位彈性值

2.2胰腺不同部位彈性值的比較

40 Hz下胰腺頭、體、尾的平均彈性值分別為（1.15±0.16）kPa、（1.08±0.21）kPa及（1.10±0.23）kPa。胰腺整體平均彈性值范圍約 （1.11±0.16）kPa，CV值為14.41%。60 Hz下胰腺頭、體、尾的彈性值分別為（2.07±0.39）kPa、（2.11±0.40）kPa及（2.06±0.45）kPa，平均彈性值范圍為（2.08±0.31）kPa，CV值為14.90%。在40 Hz及60 Hz下胰腺頭、體、尾的彈性值差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 （ANOVA，40 Hz及60 Hz的P值分別為0.75及0.70，均＞0.05）。

圖1　某志愿者胰腺M(fèi)RE實(shí)例。該示例為男性，年齡25歲，BMI=19.22 kg/m2。圖1a：T2WI示胰腺形態(tài)及信號(hào)無(wú)異常，胰腺及周?chē)M織結(jié)構(gòu)形態(tài)清晰顯示。圖1b：幅度圖上胰腺的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及周?chē)M織結(jié)構(gòu)顯示清晰。圖1c：40 Hz，胰頭1.11 kPa，胰體1.14kPa，胰尾1.32kPa，平均1.19kPa，肝臟1.71kPa。圖1d：60 Hz，胰頭1.79 kPa，胰體2.39 kPa，胰尾2.39 kPa，平均2.39 kPa，肝臟2.21 kPa。Figure 1.Male，25 years old，BMI=19.22kg/m2. Figure 1a:T2WI shows normal shaPe and signal of the Pancreas as well as the surrounding tissues. Figure 1b:Magnitude shows internal structure of the Pancreas and the surrounding tissues clearly. Figure 1c:40 Hz，head 1.11 kPa，body 1.14 kPa，tail 1.32 kPa，mean 1.19 kPa，liver 1.71 kPa.Figure 1d:60Hz，head 1.79kPa，body 2.39kPa，tail 2.39kPa，mean 2.39 kPa，liver 2.21 kPa.

本組病例中，不同性別兩組胰腺?gòu)椥灾挡町悷o(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.452＞0.05）。年齡及BMI與胰腺?gòu)椥灾滴匆?jiàn)確切相關(guān)性（P=0.544、0.303，均＞0.05）。

3　討論

3.13D磁共振彈性成像評(píng)價(jià)胰腺?gòu)椥灾档目尚行?/p>

肝臟是目前MRE應(yīng)用最為成熟的器官，其對(duì)肝纖維化、肝硬化的診斷已逐漸推廣到臨床階段。肝臟實(shí)質(zhì)均勻、體積大且靠近腹壁，有利于剪切波的穿透、并形成穩(wěn)定的平面波。因此采用經(jīng)典的2D梯度回波采集4層圖像，即可代表全肝，滿(mǎn)足彌漫性肝病的診斷要求［5］。然而胰臟位于腹膜后深部，細(xì)長(zhǎng)迂曲，幾何形態(tài)不規(guī)整，波的傳播模式復(fù)雜得多。因此采用多層EPI序列結(jié)合三維反演擬合算法，重建出整個(gè)胰腺的彈性值十分必要?；诳焖僮孕夭ㄐ蛄械腅PI MRE可以顯著降低掃描時(shí)間，且不犧牲信號(hào)強(qiáng)度及對(duì)比度［7］。本研究中，5次屏氣中即可完成32層掃描，覆蓋整個(gè)胰腺、雙腎和大部分肝臟。MRE的成敗關(guān)鍵在于平面波的傳播，如從腹側(cè)傳遞剪切波，胰腺前方的含氣胃腸道可能限制或阻礙剪切波的傳播，而僅僅依靠肝臟只能把波傳送到右半胰腺，難以到達(dá)胰體和胰尾。如果剪切波從背部進(jìn)入，其傳播可能遇到堅(jiān)硬的脊柱、背部肌肉和腎臟的阻礙?；谝陨峡紤]因素，我們改進(jìn)了經(jīng)典商業(yè)化被動(dòng)刺激器，采用長(zhǎng)形軟質(zhì)刺激器，使波的范圍覆蓋整個(gè)上腹部，使腹部整體產(chǎn)生振動(dòng)及傳遞均勻的剪切波，而不是將能量過(guò)多地集中到某一點(diǎn)。此外，胰腺在飽腹的時(shí)候易被胃壓縮，因此，推薦檢查前禁食6小時(shí)以上，以避免胰尾及胰體的變形。

3.2低頻下胰腺不同區(qū)域的平均彈性值

60 Hz是常用的肝MRE的國(guó)際通用頻率，根據(jù)本研究中得到的胰肝彈性值比，我們猜測(cè)胰腺硬度略低于肝臟。國(guó)外胰腺M(fèi)RE文獻(xiàn)極少，僅見(jiàn)志愿者可行性研究2篇，Yin等的初步研究根據(jù)肝臟經(jīng)驗(yàn)，僅采用了經(jīng)典60 Hz，樣本量為志愿者10例，胰腺組織平均剪切硬度為2.11 kPa，與本研究60 Hz的結(jié)果（2.08 kPa）基本一致［8］；Yu等報(bào)道的40 Hz胰腺效果良好［9］，亦與我們的研究結(jié)果幾乎相同（40 Hz下胰肝彈性比為0.69，顯著低于60 Hz下胰肝彈性比0.92），上述研究均采用1.5T MR。據(jù)此，我們選用了60 Hz及40 Hz兩種頻率。我們的結(jié)果表明40 Hz的振動(dòng)波形態(tài)及穿透力顯示略?xún)?yōu)于60 Hz，且具有較低的個(gè)體間CV。60 Hz的肝臟MRE圖像波振幅在肝臟深部尚存在一定的衰減［10］，到達(dá)深部胰腺的能量將進(jìn)一步大幅衰減頻率越高，波的能量衰減越快，故相比較于40 Hz，60 Hz條件下的剪切波的振幅及能量低，帶來(lái)一定程度信噪比的降低。40 Hz可能更適合胰腺M(fèi)RE成像。在本研究中，每個(gè)胰腺區(qū)域的平均彈性值幾乎一致，即胰腺實(shí)質(zhì)均勻一致。胰腺頸部體積小，Yu報(bào)道的胰腺頸部彈性值不穩(wěn)定，可能與部分容積效應(yīng)產(chǎn)生的誤差有關(guān)。據(jù)此，本研究不單獨(dú)討論胰腺頸部的彈性值。

3.3與胰腺超聲內(nèi)鏡彈性成像研究比較

彈性成像分傳統(tǒng)超聲彈性成像（UE）、超聲內(nèi)鏡彈性成像（RTE）及MRE等［11］。由于胰腺位置過(guò)深，體積小，且為1維點(diǎn)源波等限制，傳統(tǒng)超聲彈性成像不適合位于深部的胰腺硬度評(píng)價(jià)。3D-EPI MRE對(duì)波的傳播進(jìn)行三維處理，去掉非平面?zhèn)鞑サ募羟胁胺瓷洳ǖ鹊母蓴_，且40 Hz即可產(chǎn)生足夠的振幅，滿(mǎn)足深度要求。超聲內(nèi)鏡彈性成像為另一種近年來(lái)嘗試測(cè)量胰腺硬度的新方法，超聲彈性應(yīng)變量（SR）被定義為腫塊的彈性同周?chē)Ｒ认俳M織彈性的比值［12］，Itokawa等報(bào)道健康的胰腺硬度最低，而胰腺占位性疾病如胰腺癌及慢性腫塊性胰腺炎彈性值均有所升高［13-14］。然而超聲內(nèi)鏡彈性成像多為主觀(guān)的定性評(píng)價(jià)，操作有創(chuàng)，其內(nèi)生理運(yùn)動(dòng)影響大，且無(wú)法提供整體胰腺?gòu)椥灾档娜玻?5-16］。結(jié)合RTE的研究經(jīng)驗(yàn)，MRE或可提供一種前景更廣的診斷胰腺疾病的無(wú)創(chuàng)新方法。

3.4本實(shí)驗(yàn)的局限性

①本研究樣本量較小。②彈性值與年齡、性別、BMI目前暫未發(fā)現(xiàn)相關(guān)性，由于本研究已剔除超過(guò)50歲的志愿者及肥胖患者，胰腺實(shí)質(zhì)萎縮及脂肪浸潤(rùn)等問(wèn)題需另行探討。③波傳播的有效性難以量化評(píng)估，尚存在主觀(guān)因素。

低頻3D EPI彈性成像序列對(duì)胰腺成像評(píng)價(jià)胰腺的彈性值具有良好的可行性，可提供穩(wěn)定的胰腺?gòu)椥灾敌畔?，健康成人胰腺的平均彈性值為?.11± 0.16）kPa，40 Hz較60 Hz數(shù)據(jù)更適合胰腺。

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Feasibility of using 3D elastography to assess pancreatic stiffness in healthy volunteers

AN He，SHI Yu，GUO Qi-yong
（Department of Radiology，Shengjing Hospital of China Medical University，Shenyang 110004，China）

Objective：To evaluate the feasibility of using 3D magnetic resonance elastograPhy（3D MRE）to assess the Pancreatic stiffness in healthy volunteers.Methods：Twenty-one volunteers without Pancreatic-related diseases underwent GE 3.0T MR exams using a multi-slice EPI Pulse sequence with low-frequency vibrations（40 and 60 Hz）.The mean stiffness in three Pancreatic subregions（head，body and tail）and the corresPonding liver stiffness were calculated.Results：The mean stiffness（average of values obtained in different Pancreatic subregions）was（1.11±0.16）kPa at 40 Hz，and（2.08±0.31）kPa at 60 Hz. The corresPonding liver stiffness was（1.62±0.26）kPa at 40 Hz（mean Pancreas-to-liver stiffness ratio:0.69），and（2.27±0.34）kPa at 60 Hz（mean ratio:0.92）.The mean stiffness in three Pancreatic subregions have no significant differences（P＞0.05）.The mean CV for each Pancreatic subregion was lower at 40 Hz than 60 Hz（P＜0.05 for all subregions，range:13.91%～20.91%at 40 Hz and 18.84%～21.84%at 60 Hz）.Conclusion：3D MRE can Provide Pancreas stiffness measurements in healthy PeoPle，with lower variation at 40 Hz.There was no difference of stiffness among different Pancreatic subregions.

Pancreas；Magnetic resonance imaging

R322.491；R445.2

A

1008-1062（2015）09-0646-04

2015-01-14；

2015-03-31

安訸（1991-），女，遼寧開(kāi)原人，在讀碩士研究生。

郭啟勇，中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院放射科，110004。

中國(guó)臨床醫(yī)學(xué)影像雜志2015年9期

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經(jīng)胸超聲心動(dòng)圖對(duì)縱隔腫瘤的診斷

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