小視野擴散加權(quán)成像對胰腺炎和胰腺癌的臨床價值初探

譚方琴，李震，王秋霞，余浩，吳思思，胡道予，張杰

磁共振擴散加權(quán)成像(diffusion-weighted imaging，DWI)是通過水分子擴散水平差異引起的信號改變形成組織之間的對比，并可后處理生成定量參數(shù)表觀系數(shù)擴散圖，目前已成為臨床上常規(guī)運用的技術(shù)。DWI在胰腺疾病的診斷中也得到較多運用，但是，常規(guī)的DWI技術(shù)具有空間分辨率低，部分容積效應(yīng)明顯，以及鄰近器官導(dǎo)致的磁敏感偽影等不足，從而影響了DWI的臨床價值[1]?；谙辔痪幋a方向的小視野DWI (reduced field-of-view DWI，rFOV DWI)這一技術(shù)可以減少相位方向的編碼線，從而減小相位上視野和讀出時間，去除卷折及磁敏感等偽影，可以獲得較高質(zhì)量和分辨力的圖像，這一序列最初應(yīng)用于脊髓成像，這種新序列可以應(yīng)用于單個感興趣的器官，而不是整個上腹部空間內(nèi)其他不必要部位的成像。研究表明，rFOV DWI可以通過減少偽影顯著改善圖像質(zhì)量(image quality，IQ)[2-3]，但是rFOV DWI對胰腺病灶的定性定量評估報道較少，本研究的目的是定性比較胰腺癌和胰腺炎rFOV和全視野擴散加權(quán)成像(full field-of-view DWI，fFOV DWI)序列之間的圖像質(zhì)量和定量分析其ADC值，評估rFOV DWI序列在臨床胰腺疾病中的應(yīng)用價值。

1 材料與方法

1.1 一般資料

本研究獲得華中科技大學(xué)同濟醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)，所有患者均簽署知情同意書。2016年10月至2018年1月間在同濟醫(yī)院行胰腺MRI檢查的102例患者進行fFOV和rFOV DWI序列檢查，運用GE Discovery 750 HD 3.0 T MR掃描儀及32通道體線圈進行檢查。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)28例胰腺癌患者均經(jīng)組織病理學(xué)證實；(2)胰腺癌病變直徑大于2 cm；(3) MRI檢查前未行放療、化療或其他干預(yù)治療；(4) 6例患者經(jīng)手術(shù)后病理證實為胰腺炎；15例胰腺炎患者經(jīng)生化常規(guī)檢查胰淀粉酶和胰脂肪酶以及后期治療好轉(zhuǎn)并隨訪后證實。納入的28例胰腺癌病變的平均大小為(37.5±14.4) mm。

1.2 MR檢查

所有患者行常規(guī)MR平掃及軸位fFOV和rFOV DWI序列掃描。常規(guī)MR序列：(1)冠狀位SSFSE T2WI (輔助定位)參數(shù)：TR 3000 ms，TE 66.7 ms，層厚5 mm，層間距1 mm，矩陣288×288；(2)軸位LAVA-FLEX參數(shù)：TR 3.7 ms，TE 1.7 ms，層厚4 mm，矩陣256×256，以上序列采用屏氣掃描；(3)常規(guī)T2WI參數(shù)：TR 3300～5000 ms (與呼吸有關(guān))，TE 67.3 ms，層厚4 mm，層間距1 mm，矩陣320×320，采用呼吸觸發(fā)掃描，常規(guī)MR平掃序列視野視患者體型而定。

DWI采集軸位的二維(two-dimension，2D)，脂肪抑制，呼吸觸發(fā)，回波平面彌散成像，彌散梯度b值大小為600 s/mm2，rFOV DWI與fFOV DWI序列采用相同平面的定位線。具體參數(shù)如表1。

1.2 圖像分析

1.2.1 圖像質(zhì)量的客觀評價

SNR (signal noise ratio)表示圖像的信號強度與背景噪聲信號值的標(biāo)準(zhǔn)差強度(standard deviation，SD)之比，重疊在圖像上的噪聲使像素的信號強度值以平均值為中心而震蕩，噪聲越大，震蕩越明顯，SNR越低，圖像越模糊。

CNR (contrast signal noise ratio)，即對比噪聲比，是指圖像中相鄰組織、結(jié)構(gòu)間SNR的差異性。

1.2.2 主觀評價的定性分析

由2名有經(jīng)驗的放射科醫(yī)師采用盲法各自完成定性的圖像分析。所有圖像分析均采用影像存儲與傳輸系統(tǒng)(picture archiving and communication system，PACS)，所有的DWI序列使用一個4分法量表進行圖像分析。(1)清晰度：①解剖結(jié)構(gòu)不清晰，不能診斷；②胰腺邊緣模糊；③胰周邊緣較清晰；④胰腺清晰可見或胰腺導(dǎo)管清晰可見。(2)變形程度：①圖像變形嚴重；②圖像中度變形；③輕度變形；④無變形。(3)偽影：①存在嚴重偽影；②中度；③輕度；④不存在。(4)胰腺病變的顯示：①病變無法檢測；②與背景對比，僅可識別的病變；③與背景對比的中間型病變，或者邊緣模糊的高對比度病變；④顯示優(yōu)良的病灶，背景對比度好而且病變邊緣清晰。(5)總IQ分數(shù)為上述4個參數(shù)得分之和。閱片者首先評估fFOV DWI序列圖像，然后使用相同的標(biāo)準(zhǔn)評估rFOV DWI序列圖像。

1.2.3 主觀評價的定量分析

由1名有經(jīng)驗的放射科醫(yī)師獨立完成胰腺癌和胰腺炎病灶A(yù)DC值的定量測量。在rFOV DWI和fFOV DWI序列獲得的ADC圖上，通過手動將圓形的感興趣區(qū)(region of interest，ROI)放置在胰腺病灶測量其ADC值。在兩個序列幾乎相同的位置放置ROI，小心避開血管、膽管和胰腺導(dǎo)管。在病灶區(qū)各放置3個ROI，取平均值。rFOV圖像上ROI的平均大小為(61.5± 30.6) mm2，fFOV圖像上ROI的平均大小為(50.5±20.9) mm2。同時記錄rFOV和fFOV DWI序列胰腺病灶與同側(cè)豎脊肌的信號值及其信號值標(biāo)準(zhǔn)差值(standard deviation，SD)，并通過上述公式計算胰腺病灶的SNR及相對于豎脊肌的CNR值。

1.2.4 統(tǒng)計分析

使用加權(quán)Kappa分析評估閱片者之間定性評估的一致性。K=0.00～0.20，說明閱片者間的一致性差，K=0.21～0.40表示一致性一般，K=0.41～0.60表示一致性中等，K=0.61～0.80表示一致性好，K=0.81～1.00，表示一致性非常好。使用Wilcoxon符號秩和檢驗來比較rFOV和fFOV DWI序列之間的圖像定性分析評分。使用2名閱片者之間的平均分數(shù)進行比較。采用獨立樣本t檢驗來評估rFOV和fFOV DWI序列的胰腺癌及胰腺炎的定量參數(shù)ADC及圖像客觀參數(shù)SNR與CNR。所有數(shù)據(jù)用SPSS 19.0進行統(tǒng)計學(xué)分析，P值＜0.05被認為具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 圖像客觀評價結(jié)果

如表2，兩種序列對胰腺癌(rFOV：11.56±3.16，fFOV：8.71±2.48，P＜0.001)、胰腺炎(rFOV：13.48±4.26，fFOV：9.67±3.48，P＜0.001)圖像SNR之間差異均具有明顯統(tǒng)計學(xué)意義。

兩種序列對胰腺癌(rFOV：5.18±2.19，fFOV：3.74±1.60，P＜0.001)、胰腺炎(rFOV：5.36±2.76，fFOV：3.63±2.37，P＜0.001)圖像CNR之間差異同樣具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2.2 定性的圖像質(zhì)量分析

2名醫(yī)師之間的總體一致性是從一般到非?？煽?。閱片者之間的一致性κ系數(shù)分別為0.443～0.747 (fFOV DWI)和0.627～0.824 (rFOV DWI)。與fFOV DWI相比，rFOV DWI的評分明顯更好。rFOV DWI的清晰度、變形、偽影、病灶顯示、總圖像質(zhì)量IQ評分優(yōu)于fFOV DWI (所有P＜0.05)(表3；圖1，2)。

2.3 胰腺病變和實質(zhì)的定量ADC值測量

在各種胰腺病變和胰腺實質(zhì)中，rFOV和fFOV DWI測得的胰腺癌和胰腺炎ADC值差異不具有統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)，測得胰腺癌的ADC值rFOV是(1.445±0.292)×10-3mm2/s，fFOV是(1.334±0.235)×10-3mm2/s，P=0.079，胰腺炎rFOV是(1.448±0.309)×10-3mm2/s，fFOV是(1.441±0.268) mm2/s，P=0.910 (表4)。

表1 rFOV和fFOV DWI參數(shù)Tab. 1 Parameters of rFOV and fFOV DWI

表2 兩種序列SNR與CNR比較Tab. 2 Comparison between two sequences of SNR and CNR

表3 兩種序列圖像質(zhì)量評分的差異Tab. 3 Comparison between two sequences of image qualities(IQ)

表4 rFOV和fFOV DWI兩種序列ADC (×10-3 mm2/s)之間的差異Tab. 4 Differences between rFOV and fFOV DWI sequence ADC (×10-3 mm2/s)

圖1 62歲男性患者，上腹部疼痛1個月余，圖A、B示胰頭部占位，圖B、C為fFOV DWI及ADC圖像；圖D、E為rFOV DWI及ADC圖像，圖像清晰度較fFOV DWI圖像高；圖F為術(shù)后病理，示胰腺癌 圖2 25歲男性患者，腹痛腹脹半年，黃疸20 d，圖A、B示胰頭部占位，圖B、C為fFOV DWI及ADC圖像；圖D、E為rFOV DWI及ADC圖像，圖像變形程度較fFOV DWI圖像好；圖F為術(shù)后病理，示胰腺炎Fig. 1 62-year old male patient with upper abdominal pain for more than 1 month. A and B showed pancreatic head lesion. B and C were fFOV DWI and ADC images. D and E were rFOV DWI and ADC images, the image resolution was higher than fFOV DWI image. F: Postoperative pathology revealed pancreatic cancer. Fig. 2 Male patient of 25 years old with abdominal pain and distension for half a year, jaundice for 20 days. A and B showed pancreatic head lesion. B and C showed fFOV DWI and ADC images. D and E were rFOV DWI and ADC images, the image deformation was better than fFOV DWI. F:Postoperative pathology showed pancreatitis.

3 討論

DWI能夠在細胞分子水平上反映機體組織內(nèi)水分子的擴散受限程度，是臨床上重要的常規(guī)的診斷手段。但是，由于胰腺容易受到胃腸道的蠕動、呼吸運動以及胰腺周圍組織磁化率不同引起磁場不均勻的影響，導(dǎo)致常規(guī)fFOV DWI圖像存在著空間分辨力低，胰腺組織變形較重。前人研究表明，rFOV DWI通過二維射頻激勵脈沖選擇性激發(fā)感興趣掃描區(qū)域的組織信號，減少相位方向的填充編碼線，減少圖像變形，同時可以提高圖像的分辨率，利于病灶內(nèi)部微細結(jié)構(gòu)的顯示。

本研究首先對胰腺癌和胰腺炎rFOV與fFOV DWI兩種序列的圖像質(zhì)量進行主觀評價。結(jié)果顯示rFOV DWI圖像具有較高清晰度、較小圖像變形程度和偽影，病灶顯示更加清晰，小視野彌散成像總體圖像質(zhì)量明顯較優(yōu)。在本研究中，定性分析表明rFOV DWI對解剖細節(jié)的顯示具有顯著優(yōu)勢，2名閱片者評分明顯較高，特別是4分的評價(胰腺邊界銳利或胰管清晰可見)；然而在fFOV DWI序列上閱片者的圖像主觀評分明顯較低，并存在著明顯的統(tǒng)計學(xué)差異(P＜0.001)。在rFOV與fFOV DWI兩種序列的圖像質(zhì)量的定量分析，發(fā)現(xiàn)rFOV DWI圖像SNR，CNR值明顯高于fFOV DWI，兩者之間具有顯著的統(tǒng)計學(xué)差異(P＜0.001)。這與之前的rFOV DWI的研究結(jié)果相類似[1，4-5]，如Peng等[6]研究發(fā)現(xiàn)，rFOV DWI在直腸癌的應(yīng)用中主觀評分及客觀評分與fFOV DWI相比均具有較明顯的優(yōu)勢，并且對壞死、囊變、出血等特征的顯示更清楚。

rFOV具有較好的圖像質(zhì)量，可能的原因是rFOV圖像的空間分辨率是fFOV DWI的2.2倍，這有助于解剖結(jié)構(gòu)細節(jié)的更好顯示。而且rFOV DWI的病灶顯示評分顯著高于fFOV DWI。這個意義在于，對于較小的病變，rFOV DWI用于病變檢測的優(yōu)勢可能更大。rFOV DWI序列成像偽影的平均分優(yōu)于fFOV DWI。rFOV DWI可以通過減少回波平面成像(echo planar imaging，EPI)回波鏈的數(shù)量，從而在不增加掃描時間的基礎(chǔ)上減少空間選擇性RF脈沖來減小圖像的變形偽影可減少彌散圖像失真[7-8]。另外，通過2個獨立的發(fā)射通道，將B1場信息結(jié)合到RF脈沖計算中，可以優(yōu)化RF脈沖以獲得更均勻的反轉(zhuǎn)角分布。此外，在相位編碼方向上減少所需的k空間行的數(shù)量可以得到更高分辨率的成像。在掃描過程中由于胰腺影像常常受到胃部相鄰空氣，以及腹部器官和主動脈的運動干擾，與傳統(tǒng)的單次EPI相比，rFOV DWI減少運動偽影的潛力較大[9]。由此可見，胰腺是一個非常適合應(yīng)用rFOV DWI的器官，rFOV DWI技術(shù)可能能夠作為常規(guī)技術(shù)在臨床上展開較為廣泛的應(yīng)用。

同時，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在胰腺癌與胰腺炎中，兩種序列DWI所測得的ADC值差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。這表明rFOV DWI技術(shù)可能不會影響到ADC值定量分析，不會對胰腺病變的鑒別診斷帶來影響。這與前人在比如視神經(jīng)，乳腺，脊髓、腎上腺和前列腺等的器官研究中較為類似[10-13]。因此，這表明rFOV DWI 盡管縮小了視野，但是對ADC值的影響不足以對診斷造成影響。這可能是因為小視野并不是影響ADC值的重要因素，rFOV DWI可能可以替代fFOV DWI，達到診斷目的。

本研究存在的不足包括：首先，本研究中病例數(shù)相對較少，可能存在一定的選擇性偏倚。其次，定性分析的2名閱片者之間的一致性只是從一般到非?？煽俊Ｓ捎?名醫(yī)師是獨立進行定性分析，并沒有達成共識，因此少數(shù)情況下的差異是不可避免的。Zaharchuk等[2]采用rFOV DWI在脊髓中的研究結(jié)果表明，2名閱片者評價其敏感性，分辨率，SNR，CNR，解剖細節(jié)的一致性K值范圍為0.45～0.59，這與本研究類似。在今后的研究中，需要在調(diào)查之前對閱片者進行可靠性的培訓(xùn)；其次，本實驗為單中心研究，胰腺小視野DWI應(yīng)用的多中心研究有利于該技術(shù)的臨床推廣。

總之，與fFOV DWI相比，胰腺的rFOV DWI可以提供更好的整體圖像質(zhì)量，以及更好的解剖結(jié)構(gòu)顯示。rFOV DWI將有助于放射科醫(yī)師更好地通過細節(jié)來評估胰腺疾病。