影響正常肝臟體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)各參數(shù)值的原因分析

潘璟琍+丁建榮+李楊飛+李麗紅+樊樹峰+季文斌+張道春+陳進(jìn)

[摘要] 目的 探討影響正常肝臟體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)各參數(shù)值的因素。 方法 使用GE 3.0T MR掃描儀對30例健康志愿者的肝臟進(jìn)行多b值擴(kuò)散加權(quán)成像，測量不同b值下左、右肝組織的ADC值變化；同時(shí)測量左右肝灌注相關(guān)快速ADC值（ADCfast）、擴(kuò)散相關(guān)慢速ADC值（ADCslow）和雙指數(shù)灌注分?jǐn)?shù)（f）并作對比分析。 結(jié)果 左、右肝組織的ADC值隨著b值的增大而下降，且在同一b值下左肝高于右肝；左肝所測ADCfast和f值[ADCfast （6.43±1.64）×10-3 mm2/s；f：0.51±0.12]均較右側(cè)高[ADCfast（5.59±1.45）×10-3 mm2/s；f：0.39±0.07]，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）；左肝ADCslow值稍高于右側(cè)[（0.82±0.07）×10-3 mm2/s vs （0.77±0.06）×10-3 mm2/s]，但差異并無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。 結(jié)論 正常肝臟組織的ADC值隨b值的增大而降低，同一b值左肝所測ADC值大于右肝。左肝ADCfast和f值明顯高于右側(cè)，而ADCslow值受左右肝位置的影響較小。

[關(guān)鍵詞] 磁共振成像；體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)；肝臟；表觀擴(kuò)散系數(shù)

[中圖分類號] R445.2；R575.2 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1673-9701（2017）15-0001-04

[Abstract] Objective To study the factors influencing the parameters of intravoxel incoherent motion in normal liver. Methods Multi b-value diffusion weighted imaging was performed on the liver of 30 healthy volunteers using the GE 3.0T MR scanner. The ADC values of the left and right liver tissues at different b values were measured. The perfusion-related fast ADC （ADCfast）， diffusion-related slow ADC values （ADCslow） and double exponential perfusion scores （f） were measured and comparatively analyzed at the same time. Results ADC values of left and right liver tissues decreased with the increase of b value， and the ADC values of left liver was higher than that of right liver under the same b value. The ADCfast and f values[ADCfast（6.43±1.64）×10-3 mm2/s； f：0.51±0.12] of the left liver were higher than those in the right liver[ADCfast （5.59±1.45）×10-3 mm2/s； f： 0.39±0.07]， and the difference was statistically significant（P<0.05）； The ADCslow value of left liver[（0.82±0.07）×10-3 mm2/s] was slightly higher than that of the right liver [（0.77±0.06）×10-3 mm2/s]， but the difference was not statistically significant. Conclusion The ADC value of normal liver tissue decreases with the increase of b value， and the ADC value of the left liver is larger than that of right liver with the same b value. The ADCfast and f values left liver are significantly higher than those of the right side， while the ADCslow value is little affected by the left and right liver position.

[Key words] Magnetic resonance imaging； Intravoxel incoherent motion； Liver； Apparent diffusion coefficient

磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像（diffusion-weighted imaging，DWI）是唯一能在活體檢測組織內(nèi)水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的影像檢查技術(shù)，能在宏觀上反映活體組織水分子微觀擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，DWI前期主要應(yīng)用于神經(jīng)系統(tǒng)影像學(xué)診斷并顯示出巨大的臨床應(yīng)用價(jià)值[1-3]，近年來DWI對肝臟病變的診斷價(jià)值受到廣泛關(guān)注，擴(kuò)散加權(quán)成像中的表觀擴(kuò)散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）值能做到對擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)定量，可準(zhǔn)確反映組織的空間構(gòu)成及其內(nèi)部水分子的擴(kuò)散狀態(tài)，對病灶性質(zhì)的判定提供重要信息，如惡性病灶A(yù)DC值較低，良性病灶A(yù)DC值較高，纖維化肝臟ADC值相對正常肝臟明顯降低等[4-7]；ADC值同時(shí)能反映水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和組織微循環(huán)血流灌注狀況，組織的血流灌注狀況變化同樣也會影響ADC值反映擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的真實(shí)性；體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)成像（intravoxel incoherent motin imaging，IVIM）技術(shù)利用了多b值擴(kuò)散技術(shù)，提供了可以區(qū)分?jǐn)U散與灌注的理論基礎(chǔ)[8-9]。本研究目的是尋找正常肝臟IVIM圖像中測量位置和b值不同對IVIM各參數(shù)結(jié)果的影響以及由此引起的ADC值變化規(guī)律。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2016年5～8月共30例健康志愿者納入本研究，其中男14例，女16例，年齡31～57歲，平均38.5歲。納入標(biāo)準(zhǔn)包括肝功能正常、無肝病史、無高血脂、半年內(nèi)未服用對肝臟有損害的藥物、1個(gè)月內(nèi)無酗酒史，身體質(zhì)量指數(shù)（BMI指數(shù)）不超過25 kg/m2，在磁共振橫斷位脂肪抑制T2WI和lava-flex圖像上顯示正常。所有志愿者均簽署檢查知情同意書并在醫(yī)院倫理委員會監(jiān)督下進(jìn)行。

1.2 檢查設(shè)備及掃描方法

使用美國GE Discovery 750 3.0T 磁共振掃描儀，8通道腹部相控陣專用線圈。掃描序列包括：橫斷位脂肪抑制T2WI（層厚6 mm，間隔1 mm，TR 4000～7000 ms，TE 85 ms）、橫斷位3D-T1 lava-flex（層厚5 mm，2.5 mm間隔內(nèi)插，TR 4 ms，TE minfull，同時(shí)顯示水、脂相和同、反相位）。多b值擴(kuò)散加權(quán)（FOV 35～43 cm，矩陣160×160，b值0、20、30、50、80、100、120、150、200、300、500、800、1000、1200、1500、1800、2000 s/mm2；b值200 s/mm2以下重復(fù)激勵(lì)次數(shù)為1次，300～500 s/mm2為2次，800～2000 s/mm2為4次；層厚6 mm，間隔1 mm，采用并行采集技術(shù)（ASSET技術(shù)），加速因子為2；每次掃描均在X、Y、Z方向施加擴(kuò)散敏感梯度；在掃描野上、下方各施加一個(gè)預(yù)飽和脈沖，以減輕心臟搏動(dòng)、胃腸道蠕動(dòng)以及肺部氣體、胃腸道氣體等對圖像質(zhì)量的影響，使用呼吸觸發(fā)技術(shù)，掃描時(shí)間為4～8 min）。

1.3 圖像分析及數(shù)據(jù)處理

由一位副主任技師和一位對肝臟病變有豐富影像學(xué)診斷經(jīng)驗(yàn)的副主任醫(yī)師利用GE AW4.6工作站functool軟件共同對圖像進(jìn)行分析測量；在肝門或肝門上下1～2個(gè)層面范圍內(nèi)的肝右葉及肝左葉各選擇1個(gè)興趣點(diǎn)，ROI為圓形，范圍約200 mm2，盡量避開膽管、血管和偽影，測量不同b值所對應(yīng)的ADC值變化；同時(shí)測量興趣點(diǎn)的單指數(shù)灌注相關(guān)快速ADC值（ADCfast）、擴(kuò)散相關(guān)慢速ADC值（ADCslow）和雙指數(shù)灌注分?jǐn)?shù)（f）并進(jìn)行左、右肝對比分析。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件，左、右肝各參數(shù)值（ADCfast、ADCslow、f）等計(jì)量資料比較采用配對t檢驗(yàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

30例志愿者多b值擴(kuò)散加權(quán)圖像質(zhì)量均滿足要求。

2.1不同b值所測得左右肝ADC值

單個(gè)b值所測ADC值隨著b值的增大而下降，且左肝各個(gè)b值所測ADC值均較右側(cè)高（圖1）。

2.2 左右肝IVIM各參數(shù)值差異

左肝所測ADCfast和f均較右側(cè)為高，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），而左肝ADCslow值與右側(cè)相比，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）（表1、圖2）。

3 討論

肝臟DWI成像時(shí)基于水分子的布朗運(yùn)動(dòng)來反映肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞內(nèi)外水平衡和細(xì)胞組織的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，水分子越自由，擴(kuò)散速度越快、范圍越廣，DWI信號強(qiáng)度越低，ADC值越高；反之，水分子擴(kuò)散受阻，擴(kuò)散速度越慢，DWI信號強(qiáng)度則越高，ADC值越低。因此，DWI可以用來評估肝臟纖維化的嚴(yán)重程度，也可以用來判別肝臟占位性病變的性質(zhì)，惡性腫瘤一般表現(xiàn)為細(xì)胞核大、細(xì)胞數(shù)量增加、細(xì)胞排列緊密、細(xì)胞外間隙縮小，水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)受限，DWI信號強(qiáng)度增高，ADC值降低[4-6]。

擴(kuò)散加權(quán)成像中的b值是一個(gè)重要的參數(shù)，b值的大小與成像的質(zhì)量、時(shí)間以及ADC值密切相關(guān)。b值的大小主要依靠控制梯度脈沖時(shí)間和梯度脈沖的時(shí)間間隔改變回波時(shí)間（TE）來實(shí)現(xiàn)的，低b值使TE值縮短，成像速度快，信噪比高，偽影少，但是擴(kuò)散權(quán)重小，導(dǎo)致組織信號與T2加權(quán)圖像接近，即T2穿透效應(yīng)增強(qiáng)，從而使ADC值數(shù)值較大且變異大，準(zhǔn)確度不高。高b值使TE值增加，成像時(shí)間延長，信噪比低，磁敏感偽影增加，圖像容易變形；但是高b值對運(yùn)動(dòng)慢的水分子擴(kuò)散敏感，能較好地反映組織的擴(kuò)散特性，ADC值小且穩(wěn)定，所測ADC值接近于組織真實(shí)的擴(kuò)散值。

理論上，擴(kuò)散加權(quán)成像通過2個(gè)b值即可得到DWI圖像及ADC值[10-11]，而b值對ADC值的影響尤為關(guān)鍵，使用小的b值（b=200 s/mm2）時(shí)，存在體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)，組織的毛細(xì)血管灌注效應(yīng)會影響ADC值的測量，隨著b值的增加，ADC值將快速降低[12-14]。本研究中，在b=0和b=20 s/mm2組合所得到的肝組織ADC值最大，隨著兩個(gè)b值差的增大，ADC值逐漸降低，在b=0和b=2000 s/mm2組合所測到的最小。

由于DWI采用的EPI技術(shù)對運(yùn)動(dòng)偽影非常敏感，為了減少呼吸運(yùn)動(dòng)對DWI采集的影響，本研究的數(shù)據(jù)采集采用呼吸觸發(fā)技術(shù)。我們得到的數(shù)據(jù)亦顯示在相同的b值條件下，左肝ADC值要高于右側(cè)，究其原因主要是由于左肝處于心臟下方，心臟搏動(dòng)可導(dǎo)致肝臟組織DWI信號失相位，從而導(dǎo)致ADC值測量出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致左肝的ADC值較右肝為高[15-18]。Thierry Metens等[19]應(yīng)用心電門控觸發(fā)DWI采集獲得的ADC值與無心電門控觸發(fā)的相比，也證明了應(yīng)用心電門控的ADC值明顯降低，但由于加上心電門控明顯增加采集時(shí)間，本研究并沒有采用。

IVIM理論上通常認(rèn)為，在活體器官組織內(nèi)的微觀運(yùn)動(dòng)分為兩部分，即細(xì)胞內(nèi)、外的水分子擴(kuò)散和毛細(xì)血管網(wǎng)微循環(huán)灌注[20]，根據(jù)IVIM擬合數(shù)據(jù)可以得到快速ADC值（ADCfast）、慢速ADC值（ADCslow）和灌注分?jǐn)?shù)（f）。ADCfast也稱偽擴(kuò)散系數(shù)，其與毛細(xì)血管灌注相關(guān)，受血流速度和毛細(xì)血管幾何形態(tài)影響，通常認(rèn)為b值小于200 s/mm2的IVIM數(shù)據(jù)反映的是灌注效應(yīng)；ADCslow被認(rèn)為是擴(kuò)散系數(shù)，代表的是水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，通常認(rèn)為b值大于200 s/mm2數(shù)據(jù)反映的是真正的擴(kuò)散；f值稱為灌注分?jǐn)?shù)，被認(rèn)為是微循環(huán)灌注相關(guān)的擴(kuò)散占總擴(kuò)散的比例[12，21，22]。

本研究通過測量發(fā)現(xiàn)左肝的ADCfast和f值均明顯高于右側(cè)，而左肝ADCslow值與右側(cè)相比，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這與陳世林等[23]報(bào)道的結(jié)果稍有差異，他們的結(jié)果顯示左肝ADCslow明顯高于右側(cè)，而ADCfast差異較小。究其原因可能與設(shè)備及b值設(shè)置的不同相關(guān)，陳世林等[23]采用的是飛利浦1.5T磁共振儀，共11個(gè)b值，最大b值為800 s/mm2，而本研究采用的是GE公司3.0T磁共振儀，共設(shè)置了16個(gè)b值，最大b值為2000 s/mm2，其中200 s/mm2及以下和大于200 s/mm2各8個(gè)，IVIM三個(gè)參數(shù)值不同程度高于右側(cè)的原因可能亦與心臟搏動(dòng)導(dǎo)致的失相位相關(guān)[13]。

不足的是本研究采集的數(shù)據(jù)均來自健康志愿者，缺乏對肝臟不同疾病下左右肝各參數(shù)值變化規(guī)律的研究。魯果果等[24]研究認(rèn)為肝臟惡性病變的ADCfast和ADCslow值均明顯大于良性腫瘤病變，f值無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但他們并沒有對肝臟病變的解剖位置作分析說明，本研究認(rèn)為亦有進(jìn)一步分析的必要。

總之，正常肝臟組織所測得ADC值和受左右肝位置差異和b值大小的影響；ADCslow值和高b值所測ADC值受左右肝位置的影響相對要小，且反映的是組織真正的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，建議可在臨床工作中使用。

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