體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像診斷肝臟占位性病變

李曉娟， 孟曉巖， 陳曉， 王艷春， 余浩， 胡道予

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體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像診斷肝臟占位性病變

李曉娟， 孟曉巖， 陳曉， 王艷春， 余浩， 胡道予

目的：探討體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像技術(shù)(IVIM DWI)對肝臟占位性病變的診斷價(jià)值。方法：對經(jīng)手術(shù)病理證實(shí)或臨床資料確診的57例患者(65個(gè)肝臟病灶)術(shù)前進(jìn)行3.0T MR DWI掃描，設(shè)定12個(gè)b值(范圍0～1700 s/mm2)，掃描圖像傳至工作站，運(yùn)用MADC后處理軟件進(jìn)行圖像后處理，測量表觀擴(kuò)散系數(shù)(ADC)、真實(shí)擴(kuò)散系數(shù)(D)、灌注相關(guān)擴(kuò)散系數(shù)(D*)及灌注分?jǐn)?shù)(f)。比較肝臟良、惡性占位性病變各參數(shù)之間的差異，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)及單因素方差分析方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。結(jié)果：肝臟良性占位性病變的ADC及D值[(2.01±0.66) ×10-3和(1.61±0.53)×10-3mm2/s]均高于惡性占位性病變[(1.13±0.35)×10-3和(0.86±0.25)×10-3mm2/s]，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P<0.001。實(shí)性肝臟良性占位性病變的f值(0.49±0.12)明顯高于惡性占位性病變(0.29±0.09)，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)。ROC曲線下面積分別為AUCADC=0.877，AUCD=0.913及AUCf=0.892，其診斷肝臟良、惡性占位性病變的敏感度分別為90.9%、97.7%及81.8%，特異度分別為71.4%、71.4%及81.8%。結(jié)論：IVIM DWI中ADC值、D值及f值對鑒別肝臟占位性病變有較高的診斷價(jià)值，其中D值的診斷價(jià)值最大。

擴(kuò)散磁共振成像； 肝臟病學(xué)； 診斷

水分子擴(kuò)散加權(quán)成像(DWI)是基于水分子在細(xì)胞內(nèi)及細(xì)胞間隙的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)理論發(fā)展而來的磁共振成像技術(shù)，通過測定ADC值可定量反映組織器官的微觀結(jié)構(gòu)變化[1]。Yamada等[2]報(bào)道微循環(huán)灌注對單指數(shù)模型DWI的ADC值存在干擾，所測ADC值大于真實(shí)擴(kuò)散值。近年來，基于體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)(intravoxel incoherent motion，IVIM)的雙指數(shù)模型廣泛運(yùn)用于腦、肝臟等部位病變的診斷與鑒別診斷[3-5]，在傳統(tǒng)算法基礎(chǔ)上區(qū)分真實(shí)擴(kuò)散系數(shù)(D)、灌注相關(guān)擴(kuò)散系數(shù)(D*)及灌注分?jǐn)?shù)(f)。一般認(rèn)為小b值(<200 s/mm2)主要反映組織微循環(huán)灌注，b>200 s/mm2反映水分子在組織間隙的擴(kuò)散即真實(shí)擴(kuò)散[6]，因此IVIM多b值DWI不僅反映病變組織的擴(kuò)散系數(shù)，還可反映病變組織的血流微灌注情況。目前IVIM DWI已廣泛用于肝臟病變的診斷研究，但大多均為采用較低b值研究擴(kuò)散及微灌注對于病變的評估價(jià)值[1,2,7]。本研究設(shè)置12個(gè)b值，最高b值達(dá)到1700 s/mm2，低b值反映灌注，高b值反映擴(kuò)散，旨在探討較高b值IVIM DWI對肝臟占位性病變的診斷價(jià)值。

表3　肝臟不同病理類型病變之間的各參數(shù)平均值

注：其中ADC、D、D*的單位為×10-3mm2/s。

表4　肝臟不同病理類型占位性病變各參數(shù)比較的P值

注：P1為HCC與ICC比較，P2為HCC與FNH比較，P3為HCC與肝血管瘤比較，P4為HCC與肝囊腫比較，P5為ICC與FNH比較，P6為ICC與肝血管瘤比較，P7為ICC與肝囊腫比較，P8為FNH與肝血管瘤比較，P9為FNH與肝囊腫比較，P10為肝血管瘤與肝囊腫比較。

材料與方法

1.病例資料

搜集本院2014年4月-2015年8月共57例肝臟占位性病變患者行肝臟MR掃描，所有患者均無磁共振檢查禁忌癥并知情同意，其中男44例，女13例，平均年齡(54.18±11.24)歲(23～75歲)，共65個(gè)肝臟病灶，所有病灶經(jīng)臨床手術(shù)病理證實(shí)或臨床資料確診，其中肝細(xì)胞癌(HCC)38例，肝膽管細(xì)胞癌(ICC)6例，肝局灶性增生結(jié)節(jié)(FNH)3例，肝血管瘤8例，肝囊腫10例。

2.檢查方法

利用3.0T(High Discovery 750，GE Health)超導(dǎo)掃描儀，使用32通道體部相控陣線圈，檢查前禁食≥4 h?；颊呷⊙雠P位，雙上肢上舉置于頭部兩側(cè)，采用呼吸門控，掃描序列包括：軸面屏氣LAVA-FLEX序列、軸面T2WI Propeller序列以及DWI序列，其中T2WI及DWI序列采用呼吸觸發(fā)掃描，掃描范圍自膈頂至胰頭部下方，覆蓋全肝，DWI序列以病灶為中心進(jìn)行掃描。

DWI序列掃描參數(shù)如下：TE=minimum，視野40 cm×28 cm，矩陣128×160，帶寬±250 kHz，層厚6 mm，層間距2 mm，擴(kuò)散方向?yàn)锳LL，b=0、50、80、100、150、200、300、500、800、1000、1300和1700 s/mm2。

3.圖像分析

將多b值DWI掃描圖像傳至ADW4.5(GE)工作站應(yīng)用MADC軟件進(jìn)行圖像后處理，結(jié)合常規(guī)T1WI、T2WI及DWI圖像選擇以實(shí)性病灶為主的層面進(jìn)行測量，避開出血壞死囊變及有呼吸偽影區(qū)域，依據(jù)病灶大小劃取合適的感興趣區(qū)，記錄病變區(qū)ADC、D、D*和f值。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

結(jié)　果

1.良、惡性組肝臟占位各參數(shù)比較

惡性病變組的ADC值及D值(圖1c-d)均小于良性病變組(圖2c-d)，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001，表1)。惡性病變組的f值(圖1f)小于實(shí)性良性組(圖2f)，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)；實(shí)性良性組D*大于惡性病變組，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表2)。

表1　良性組及惡性組肝臟占位性病變參數(shù)平均值的比較

注：ADC、D的單位為×10-3mm2/s，良性病變組包括肝血管瘤、FNH和肝囊腫，惡性病變組包括HCC和ICC。

表2　實(shí)性良性組及惡性組肝臟占位性病變參數(shù)平均值的比較

注：D*的單位為×10-3mm2/s，f為百分?jǐn)?shù)，實(shí)性良性組包括除肝囊腫以外的肝血管瘤和FNH，惡性病變組包括HCC和ICC。

2.IVIM DWI各參數(shù)的診斷效能

ADC值和D值診斷肝臟良惡性病變的最佳閾值分別為1.60×10-3mm2/s及1.31×10-3mm2/s，對應(yīng)的敏感度及特異度分別為90.9%，71.4%及97.7%，71.4%。f值鑒別實(shí)性良惡性肝臟病變的最佳閾值為0.38，診斷的敏感度和特異度均為81.8%。AUCD>AUCADC，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；AUCf>AUCD*，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=2.626，P=0.0087)(圖3)。

3.不同病理類型肝臟占位各參數(shù)比較

不同病理類型肝臟占位性病變的各參數(shù)平均值見表3，組間ADC值有差異(F=24.616,P<0.05)，D值有差異(F=52.328,P<0.05)，f值有差異(F=30.933,P<0.05)。肝血管瘤的ADC值大于HCC，肝囊腫的ADC值大于其他各病變的ADC值，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；ICC、血管瘤的D值大于HCC和FNH，肝囊腫的D值大于其他各病變，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；HCC、ICC、血管瘤的f值大于肝囊腫，血管瘤的f值大于HCC，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表4)。

討　論

DWI利用生物體內(nèi)源性水分子的運(yùn)動(dòng)變化即可顯示病灶，以其對水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的高度敏感性，反映組織微觀結(jié)構(gòu)的變化，目前廣泛應(yīng)用于多種疾病的診斷及鑒別診斷，然而診斷圖像質(zhì)量、ADC值的準(zhǔn)確性及病灶檢出率更多依賴于b值的選擇[8，9]。隨著信號強(qiáng)度衰減曲線擬合算法的發(fā)展，IVIM DWI通過設(shè)置多個(gè)b值使ADC值測量更精準(zhǔn)同時(shí)提高病灶檢出率[5]，逐漸成為臨床常規(guī)檢查方法。IVIM DWI掃描通過設(shè)置多個(gè)不同b值區(qū)分真實(shí)擴(kuò)散系數(shù)(D)、灌注相關(guān)擴(kuò)散系數(shù)(D*)，同時(shí)還可計(jì)算灌注分?jǐn)?shù)(f)。D代表slowADC，表示真實(shí)擴(kuò)散系數(shù)，低于傳統(tǒng)ADC值；D*代表fastADC，表示灌注相關(guān)擴(kuò)散系數(shù)，與血流速與血管長度有關(guān)；f代表fraction of fast ADC，表示灌注相關(guān)擴(kuò)散所占比例，反映血流量[6，10]。目前國內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道不同b值的IVIM DWI對肝臟病變診斷、鑒別診斷、療效及預(yù)后評估具有一定的價(jià)值[1-7,11]。本研究IVIM DWI設(shè)置較高b值，兼顧ADC值測量準(zhǔn)確性及病灶檢出率，從而更有助于病變的定性和鑒別診斷。

研究結(jié)果顯示肝臟良性占位性病變的ADC及D值高于惡性占位性病變，肝臟惡性占位性病變主要由排列紊亂形態(tài)各異的癌細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞小密度大，細(xì)胞間隙較小，核漿比例高，水分子含量較少，細(xì)胞間隙和細(xì)胞內(nèi)的水分子運(yùn)動(dòng)受限明顯，ADC及D圖顯示病灶以藍(lán)綠色信號為主，ADC、D及f值較低(圖1、2)；本研究良性病變主要為血管瘤及囊腫，病灶內(nèi)液體成分居多，細(xì)胞含量少，細(xì)胞間隙大，水分子運(yùn)動(dòng)受限不明顯(圖3～5)，因此ADC及D值大于惡性病變。FNH的DWI表現(xiàn)與HCC類似(圖1、3)，分析原因FNH為肝細(xì)胞增生，細(xì)胞密度較大，且富含小動(dòng)靜脈，因此擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)受限稍明顯，臨床中可根據(jù)其特有的中央瘢痕及強(qiáng)化方式特點(diǎn)與HCC相鑒別。同時(shí)，本研究結(jié)果顯示肝臟占位性病變的ADC值高于D值，與文獻(xiàn)報(bào)道一致[2]，證實(shí)微灌注對ADC值的影響。

實(shí)性肝臟良性占位性病變的f值明顯大于惡性病變，本研究中實(shí)性良性病變包括血管瘤和FNH，均血供豐富，富含小血管，尤其血管瘤由明顯擴(kuò)大充盈血液的血管腔構(gòu)成，因此灌注相關(guān)擴(kuò)散所占比例較大，f值明顯高于惡性病變。惡性占位性病變以HCC為主，HCC新生微血管多，發(fā)育不完整，癌組織內(nèi)血管扭曲纖細(xì)，導(dǎo)致f值較低。實(shí)性良性占位性病變的D*高于惡性占位性病變，但差異并無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，文獻(xiàn)報(bào)道低于50 s/mm2的b值至少兩個(gè)才能較精確的評估D*[12]，而本實(shí)驗(yàn)未設(shè)置低于50 s/mm2的b值。然而，國內(nèi)外關(guān)于D*的診斷價(jià)值報(bào)道不一，且可重復(fù)性差[13-16]，ADC和D重復(fù)性較好[17]。

ADC、D及f值對于良惡性肝臟病變的診斷效能高，其中以D值診斷效能最好。由于各個(gè)研究掃描參數(shù)、b值設(shè)置、算法選擇等不同，目前鑒別肝臟良惡性病變的ADC閾值并無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道鑒別肝臟良、惡性病變的ADC閾值分別為1.6×10-3mm2/s[8]和1.5×10-3mm2/s[18]。本研究結(jié)果顯示ADC閾值為1.60×10-3mm2/s，與文獻(xiàn)報(bào)道一致。

此外，HCC及FNH的D值均顯著小于ICC、血管瘤、肝囊腫的D值，表明D值對鑒別良惡性肝臟占位性病變及不同病理類型肝臟占位性病變均有一定價(jià)值，與文獻(xiàn)報(bào)道一致[7，14]。 因此，采用較高b值IVIM DWI可用于肝臟良惡性占位性病變的鑒別，且D值診斷價(jià)值較高。

本研究不足之處在于b值間隔較大，較低b值設(shè)置較少，對研究準(zhǔn)確性可能有一定影響，但總體結(jié)果與多數(shù)報(bào)道一致；較高b值時(shí)部分患者圖像受呼吸運(yùn)動(dòng)偽影較重，一定程度影響病灶的顯示及測值，因此掃描前對患者的呼吸訓(xùn)練非常重要；病例數(shù)及病變種類較少，各病變種類分布不均，對結(jié)果有一定影響。本研究結(jié)果還有待進(jìn)一步驗(yàn)證其可重復(fù)性和穩(wěn)定性。

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The diagnostic value of intra-voxel incoherent motion diffusion-weighted imaging in evaluating hepatic lesions

LI Xiao-juan，MENG Xiao-yan，CHEN Xiao，et al.

Department of Radiology,Tongji Hospital,Tongji Medical College,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430030,China

Objective:To investigate the value of intra-voxel incoherent motion diffusion-weighted imaging (IVIM DWI) for the diagnosis of hepatic lesions.Methods:A total of 65 hepatic lesions in 57 patients underwent DWI with 12 b-values (0～1700s/mm2) at a 3T MR scanner.All lesions were pathologically or clinically confirmed.All DW-MRI images were transferred to the dedicated workstation and post-processed using MADC software.Apparent diffusion coefficient (ADC),true diffusion coefficient (D),perfusion-related diffusion coefficient (D*) and perfusion fraction (f) were measured respectively.The mean values of these parameters between benign and malignant hepatic lesions were compared to each other with independent samplest-test and one-way ANOVA analysis.Results:ADC and D values were higher in benign [(2.01±0.66)×10-3,(1.61±0.53)×10-3mm2/s] than in malignant hepatic lesions [(1.13±0.35)×10-3,(0.86±0.25)×10-3mm2/s];the difference was significant withP-values less than 0.001 for both values.Solid benign hepatic lesions had higher f than malignant lesions (0.49±0.12 vs 0.29±0.09),with significant difference (P<0.001).The areas under the receiver-operating-characteristic (ROC) curve were AUCADC=0.877,AUCD=0.913,AUCf=0.892,respectively.The corresponding sensitivity and specificity were 90.9%,97.7%,81.8% and 71.4%,71.4%,81.8% for ADC,D and f values.Conclusion:On IVIM DWI,ADC,D and f values have high diagnostic value in differentiating hepatic lesions,while D value has the best diagnostic value.

Diffusion magnetic resonance imaging; Hepatology; Diagnosis

430030武漢，華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院放射科

李曉娟(1988-)，女，新疆昌吉人，碩士研究生，主要從事腹部影像學(xué)研究。

胡道予，E-mail:cjr.hudaoyu@vip.163.com

國家自然科學(xué)基金(81371524)及國家自然科學(xué)青年基金(81501447)。

R445.2; R57

A

1000-0313(2016)05-0526-05

10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.06.011

2015-11-16

2016-01-20)