體素內(nèi)非相干運動成像鑒別肝膿腫與囊變壞死肝惡性腫瘤的價值

陶奉明，劉愛連，劉靜紅，楊偉萍，王學(xué)東

近些年DWI在肝膿腫與囊變壞死肝惡性腫瘤鑒別上取得較好的鑒別價值，尤其囊腔ADC值的鑒別意義更大，但肝膿腫囊腔因就診時間不一病理成分不同導(dǎo)致ADC值波動較大[1]，所以其準確性會因此受到影響。近幾年體素內(nèi)非相干運動(intravoxel incoherent motion，IVIM)成像在臨床中被大量應(yīng)用，并在肝癌與FNH鑒別及惡性腫瘤的分級中取得突破性成果[2-3]，是因為DWI應(yīng)用單指數(shù)模型只能獲得水分子擴散值，而IVIM選用雙指數(shù)模型可以獲取組織中水分子擴散值和毛細血管灌注值，選用拉伸指數(shù)模型是研究體素內(nèi)異質(zhì)性對信號衰減影響。本研究擬應(yīng)用IVIM對肝膿腫與囊變壞死肝惡性腫瘤囊壁進行定量分析，探討其鑒別價值。

1 材料與方法

1.1 臨床一般資料

回顧性搜集本院2015年09月至2017年10月行1.5 T MRI檢查結(jié)果，搜集診斷結(jié)果為肝膿腫的患者共32例，搜集有囊腔形成肝惡性腫瘤的患者共165例。

肝膿腫診斷標(biāo)準：(1)經(jīng)超聲或介入引導(dǎo)下穿刺引流膿液，并在3個月后復(fù)查中CT、MR或超聲提示病灶消失。(2)臨床診斷標(biāo)準：① MR影像表現(xiàn)符合肝膿腫征象：囊腔于T1WI呈低信號、T2WI呈高信號、囊壁于T1WI呈稍低信號、T2WI呈稍高信號，增強檢查囊腔未見強化，囊壁呈環(huán)形強化；②患者表現(xiàn)為高熱、寒顫、肝區(qū)疼痛等臨床癥狀；③生化檢查白細胞明顯升高；④在3個月后復(fù)查中CT、MR或超聲提示病灶減小或消失，沒有肝膿腫臨床癥狀。

囊變壞死肝惡性腫瘤診斷標(biāo)準：(1)肝臟原發(fā)囊變壞死惡性腫瘤的診斷：①本院病理證實、電話隨訪外院病理證實；②結(jié)合惡性腫瘤影像診斷與臨床生化檢查確診(如：肝內(nèi)膽管細胞癌:囊腔于T1WI呈低信號，T2WI呈高信號，囊壁于T1WI呈稍低信號，T2WI呈稍高或等信號，增強檢查囊腔未見強化，囊壁呈延遲強化)，結(jié)合臨床癥狀、癌胚抗原等腫瘤標(biāo)記物檢查考慮為肝臟原發(fā)惡性腫瘤。(2)肝臟繼發(fā)惡性腫瘤診斷：病理已證實的遠處臟器原發(fā)惡性瘤病史，肝內(nèi)病灶在隨后的超聲、CT或MRI復(fù)查中發(fā)現(xiàn)病灶的數(shù)量增多或體積增大。

肝膿腫與囊變壞死肝惡性腫瘤入組標(biāo)準：(1)MRI檢查序列包括：T1WI、T2WI、LAVA增強、DWI、IVIM序列；(2)病灶囊性部分直徑不小于1.0 cm；(3)囊壁厚度不小于0.5 cm；(4)符合肝膿腫或囊變壞死肝惡性腫瘤診斷標(biāo)準。肝膿腫共入組22例(23個病灶)，囊變壞死肝惡性腫瘤共入組25例(26個病灶)。

肝膿腫與囊變壞死肝惡性腫瘤出組標(biāo)準：(1)患者配合欠佳，呼吸運動偽影顯著，eDWI序列病灶不同層面間病灶波動過大；(2) DWI序列與eDWI序列病灶不一致。肝膿腫出組5例，肝惡性腫瘤出組6例。

肝膿腫最終入組17例(18個病灶)，起病到MRI檢查時間為3 d (1例)、5 d (4例)、8 d (1例)、9 d (2例)、12 d (2例)、16 d (1例)、20 d (3例)，外院體檢發(fā)現(xiàn)3例。

囊變壞死肝惡性腫瘤最終入組19例(20個病灶)，其中本院病理證實肝癌2例，本院病理證實膽管細胞癌1例；外院病理證實肝癌、脂肪肉瘤各1例；臨床診斷5例肝轉(zhuǎn)移瘤(原發(fā)病灶經(jīng)病理證實，分別為胃腺癌、乙狀結(jié)腸腺癌、直腸腺癌、直腸間質(zhì)瘤、乳腺癌)、肝轉(zhuǎn)移瘤7例(原發(fā)病灶為臨床診斷)；臨床診斷肝癌、膽管細胞癌各1例。

1.2 儀器與掃描方案

MR設(shè)備采用GE公司1.5 T MRI (Signa HDxt，GE Healthcare，USA)成像儀，配有8通道體部相控陣表面線圈。檢查序列包括：T1WI、T2WI、4期動態(tài)增強、DWI、10個b值的eDWI，詳細參數(shù)見表1。患者行MR檢查前4小時開始禁食水；掃描時，患者取仰臥位、足先進，培訓(xùn)均勻呼吸與均勻呼吸，定位掃描范圍(上界起自膈肌上，下界超過肝下緣)、固定線圈、加呼吸門控。增強對比劑為馬根維顯(Gd-DTPA)(商品名：釓噴酸葡胺注射液，生產(chǎn)廠家：德國Bayer Schering Pharma AG)，經(jīng)肘靜脈注射，注射劑量0.1 mmol/kg，速率2.5 ml/s。4期動態(tài)增強分別于注藥后15 s、40 s、70 s、90 s進行掃描，分別為動脈早期、動脈晚期、靜脈期、平衡期。

1.3 圖像處理及測量

數(shù)據(jù)分析、測量由2名診斷經(jīng)驗分別為3年和13年的影像科醫(yī)師在未告知臨床信息情況下獨立進行定量測量。應(yīng)用GE公司 AW 4.6工作站分別對DWI、eDWI序列進行重建，單b值DWI序列生成單指數(shù)模型ADC圖、eDWI序列生成單指數(shù)模型standard ADC圖，雙階單指數(shù)模型拉伸指數(shù)模型DDC、α圖。分別參照平掃及增強圖像在DWI、eDWI圖上放置3個感興趣區(qū)(region of interest，ROI)：ROI1放置在囊腔內(nèi)(ROI大小占囊腔1/2～2/3；如果為多房，則放置在最大囊腔內(nèi))，ROI2 、ROI3放置在囊壁上(ROI大小一致，不超過囊壁厚度；圖1，2)，并記錄兩組各參數(shù)ADC值及standard ADC，并將各組囊壁ADC值及standard ADC取均值。再分別在eDWI圖上放置2個ROI，ROI1、ROI2分別放置在囊壁上(ROI大小一致，不超過囊壁厚度；圖3，4)，分別記錄雙階單指數(shù)值，雙階雙指數(shù)Dbi、D*bi、 fbi值 ，拉伸指數(shù)DDC、α值，并將各組囊壁值取均值。

表1 MR各個掃描序列的參數(shù)Tab. 1 The parameters of all sequences

圖1 患者男，66歲，穿刺引流證實為肝膿腫，圖A～D分別為DWI序列的擬合原始圖、ADC圖、eDWI序列的擬合原始圖、standard ADC圖。囊腔ADC值、standard ADC值分別為1.14×10-3 mm2/s、1.36×10-3 mm2/s；囊壁ADC均值、standard ADC均值分別為1.51×10-3 mm2/s、1.19×10-3 mm2/s 圖2 患者女，61歲，病理證實為肝癌，圖A～D分別為DWI序列的擬合原始圖、ADC圖、eDWI序列的擬合原始圖、standard ADC圖。囊腔ADC值、standard ADC值分別為3.61×10-3 mm2/s、1.83×10-3 mm2/s；囊壁ADC均值、standard ADC均值分別為1.15×10-3 mm2/s、0.83×10-3 mm2/sFig. 1 A 66-year-old man with biopsy-proven hepatic abscess. DWI (A), ADC (B), eDWI (C), standard ADC (D). The ADC and standard ADC value of cavity were respectively 1.14×10-3 mm2/s and 1.36×10-3 mm2/s. The ADC and standard ADC value of wall were respectively 1.51×10-3 mm2/s and 1.19×10-3 mm2/s. Fig. 2 A 61-year-old woman with hepatocellular carcinoma. DWI (A), ADC (B), eDWI (C), standard ADC (D). The ADC and standard ADC value of cavity were respectively 3.61×10-3 mm2/s and 1.83×10-3 mm2/s. The ADC and standard ADC value of wall were respectively 1.15×10-3 mm2/s and 0.83×10-3 mm2/s.

圖3 患者男，66歲，穿刺引流證實為肝膿腫，圖A～I分別為eDWI序列的擬合原始圖、Dmono圖、圖、fmono圖、Dbi圖、圖、fbi圖、DDC圖、α圖。囊壁的平均值對應(yīng)各參數(shù)值分別為：0.27×10-3 mm2/s、3.64×10-3 mm2/s、0.81、1.33×10-3 mm2/s 、3.61×10-3 mm2/s、0.74、4.31×10-3 mm2/s、0.49 圖4 患者女，61歲，病理證實為肝癌，圖A～I分別為eDWI序列的擬合原始圖、Dmono圖、D*mono圖、fmono圖、Dbi圖、圖、fbi圖、DDC圖、α圖。囊壁的平均值對應(yīng)各參數(shù)值分別為：0.37×10-3 mm2/s、4.67×10-3 mm2/s、0.63、0.26×10-3 mm2/s、5.07×10-3 mm2/s、0.68、1.55×10-3 mm2/s、0.57Fig. 3 A 66-year-old man with biopsy-proven hepatic abscess. eDWI (A), Dmono (B), (C), fmono (D), Dbi (E), (F), fbi (G),DDC (H), α (I). The average value of wall in above B—I were respectively 0.27×10-3 mm2/s, 3.64×10-3 mm2/s, 0.81, 1.33×10-3 mm2/s, 3.61×10-3 mm2/s, 0.74, 4.31×10-3 mm2/s and 0.49. Fig. 4 A 61-year-old woman with hepatocellular carcinoma.eDWI (A), Dmono (B), D*mono (C), fmono (D), Dbi (E), D*bi (F), fbi (G), DDC (H), α (I). The average value of wall in above B—I were respectively 0.37×10-3 mm2/s, 4.67×10-3 mm2/s, 0.63, 0.26×10-3 mm2/s, 5.07×10-3 mm2/s, 0.68, 1.55×10-3 mm2/s and 0.57.

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 22.0統(tǒng)計學(xué)軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。應(yīng)用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)檢驗(ICC)對2名測量者測量結(jié)果的一致性進行檢驗(0＜ICC≤0.2為一致性差，0.2＜ICC≤0.4為一致性較差，0.4＜ICC≤0.6為一致性一般，0.6＜ICC≤0.8為一致性較好，0.8＜ICC≤1.0為一致性好)，如果一致性ICC＞0.6則采用年資較高醫(yī)師的數(shù)據(jù)進行后續(xù)統(tǒng)計學(xué)分析；比較兩組病灶各模型參數(shù)值，進行統(tǒng)計檢驗，符合正態(tài)分布采用兩獨立樣本t檢驗，不符合正態(tài)分布采用Mann-Whitney U秩和檢驗，P＜0.05有統(tǒng)計學(xué)意義。對有差異的參數(shù)，繪制相應(yīng)的ROC曲線，對其診斷效能及閾值進行分析，曲線下面積(area under the curve，AUC)大于0.9，認為診斷效能很好；AUC在0.7～0.9之間，診斷效能一般； AUC在0.5～0.7之間，診斷效能較低。

2 結(jié)果

2.1 關(guān)于2名觀察者所測定量數(shù)據(jù)的一致性檢驗

2名觀察者對肝膿腫組與囊變壞死肝臟惡性腫瘤組各定量參數(shù)：ADC、standard ADC、Dmono、DDC、α值測得數(shù)據(jù)的一致性較好(表2)。

表2 2名觀察者對兩組病變各參數(shù)值數(shù)據(jù)一致性(ICC)檢驗Tab. 2 ICC test of all parameters between two groups by two observers

2.2 兩組不同指數(shù)模型各參數(shù)值比較結(jié)果

兩組不同指數(shù)模型各參數(shù)值比較結(jié)果，兩組中囊腔ADC、囊壁ADC、囊腔standard ADC、囊壁standard ADC、囊壁Dmono、fmono值符合正態(tài)分布的參數(shù)采用兩獨立樣本t檢驗，余采用Mann-Whitney秩和檢驗。囊腔ADC值、囊壁ADC值；囊腔standard ADC值、囊壁standard ADC值；IVIM雙階單指數(shù)模型囊壁fmono；IVIM雙階雙指數(shù)模型囊壁Dbi值；拉伸指數(shù)囊壁DDC值，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05；表3，4)。

表3 單指數(shù)模型對肝膿腫與肝惡性腫瘤的鑒別差異性比較Tab. 3 Mono-exponential model in differentiating hepatic abscess and malignancy

表4 IVIM雙指數(shù)模型、拉伸指數(shù)模型對肝膿腫與囊變壞死惡性腫瘤的鑒別差異性比較Tab. 4 Bi-exponential model and stretch of IVIM in differentiating hepatic abscess and malignancy

2.3 囊壁與囊腔的ADC值、standard ADC值和囊壁fmono、Dbi、DDC值對鑒別肝膿腫與囊變壞死肝惡性腫瘤診斷效能

圖5 為ROC曲線圖。A：為肝膿腫與囊變壞死肝惡性腫瘤的囊腔ADC值與standard ADC值的ROC曲線圖；B：為肝膿腫與囊變壞死肝惡性腫瘤的囊壁ADC 值與standard ADC值的ROC曲線圖；C：為肝膿腫與囊變壞死肝惡性腫瘤的囊壁fmono、Dbi、DDC值的ROC曲線圖Fig. 5 A: ROC of ADC and standard ADC value in cavity of two group. B: ROC of ADC and standard ADC value on wall of two group. C: ROC of fmono,Dbi and DDC value on wall of two group.

表5 ADC、standard ADC、fmono、Dbi、DDC值的ROC曲線下面積(AUC)、診斷閾值、敏感度、特異度(×10-3 mm2/s)Tab. 5 AUC, threshold, sensitivity and speci ficity in ROC of ADC, standard ADC, fmono, Dbi and DDC (×10-3 mm2/s)

肝膿腫與囊變壞死肝惡性腫瘤的囊壁與囊腔ADC值、standard ADC值和囊壁fmono、Dbi、DDC值的ROC曲線如圖5，診斷臨界值如表5。其中，肝膿腫與囊變壞死肝惡性腫瘤的囊壁與囊腔ADC值、standard ADC和囊壁fmono、Dbi、DDC值曲線下面積均在0.7～0.9之間。

3 討論

肝膿腫是一種炎性病變，近幾年其發(fā)病率呈上升趨勢[4]，肝膿腫在病理上可分為炎癥期、化膿早期和化膿期[5]，化膿期肝膿腫是一種特殊的肝實質(zhì)化膿性感染，雖然它的發(fā)病率低，但有可能危及生命[6]。肝臟惡性腫瘤的發(fā)病率居高不下，且易囊變壞死，其中一部分因腫瘤熱[7]而出現(xiàn)發(fā)熱的癥狀。有文獻報道囊變壞死惡性腫瘤可以合并感染[8]。因此依靠臨床癥狀和影像特征去鑒別二者仍有難度，為此關(guān)于二者鑒別的大量影像征象被報道，但是仍有一些征象是重疊的[9]。

本研究首先應(yīng)用單指數(shù)ADC和standard ADC對肝膿腫與囊變壞死肝惡性腫瘤的囊腔及囊壁進行定量分析，結(jié)果顯示具有良好的鑒別價值，這是因為肝膿腫的囊腔充滿了炎細胞、細菌、蛋白等黏稠液體，其內(nèi)水分子受限程度較腫瘤組織液化壞死形成囊腔明顯。肝膿腫囊壁因炎細胞破壞導(dǎo)致水分子擴散受限不明顯，而肝惡性腫瘤的囊壁因腫瘤細胞浸潤使細胞間隙變小而擴散受限明顯，Park等[9]研究與本研究結(jié)果相同。IVIM較DWI的主要優(yōu)勢是不僅能夠獲得水分子擴散信息，還能夠獲得毛細血管灌注信息，因此本研究選擇對具有毛細血管的囊壁進行定量分析，并且選擇臨床中最常用的雙階單指數(shù)模型、雙階雙指數(shù)模型及拉伸指數(shù)模型對病灶的囊壁進行定量分析。

IVIM雙指數(shù)模型中D、D*、f是較為常用的參數(shù)，D值表示去除灌注效應(yīng)后的擴散值，稱為慢速擴散；D*值代表灌注值，因為毛細血管中的微循環(huán)的灌注沒有方向性，又稱為快速擴散；f值為灌注分數(shù)，反映局部微循環(huán)的灌注效應(yīng)占總體擴散效應(yīng)的容積比率。在本研究中雙階單指數(shù)模型f對鑒別有統(tǒng)計學(xué)意義，這可能因為肝膿腫囊壁較惡性腫瘤囊壁富含更多的毛細血管成份，導(dǎo)致f值更大[10]，而D*同樣是代表灌注的參數(shù)卻無差異，有文獻報道D*與毛細血管網(wǎng)長度和血流速度有關(guān)，f則反映了所有體素擴散的微循環(huán)分數(shù)[11-12]，它們反映不同的信息。f和D*這種不匹配的關(guān)系在其他文獻中也有報道[13]。雙階雙指數(shù)模型D值具有差異性，這與D值表示擴散有關(guān)。而f值只在雙階單指數(shù)有統(tǒng)計學(xué)意義，D值在雙階雙指數(shù)模型有統(tǒng)計學(xué)意義，這可能與兩種模型的擬合方式不同有關(guān)，但有學(xué)者仍建議兩種模型結(jié)合使用[14]。

目前，拉伸指數(shù)模型DDC及α已經(jīng)應(yīng)用于前列腺癌及腦膠質(zhì)瘤的研究中，已成為腫瘤分級、確定腫瘤浸潤范圍和評估腫瘤治療效果的新影像學(xué)標(biāo)志物[15-16]。但在肝臟應(yīng)用較少，尤其是在肝臟局灶病變應(yīng)用。本研究中DDC具有差異性，這是因為DDC代表體素內(nèi)平均彌散率，是ADC的復(fù)合表現(xiàn)形式，二者具有相關(guān)性，囊壁的ADC值對肝膿腫與囊變壞死惡性肝腫瘤具有鑒別意義，所以DDC同樣具有鑒別意義。α值與體素內(nèi)水分子擴散不均質(zhì)程度相關(guān)[17]，二者囊壁組織成分不同所以擴散都不均勻，這可能致使二者的囊壁α值不具有差異性。

本研究的不足之處：(1) eDWI序列需要進行多次掃描，肝臟受呼吸運動、心臟搏動的雙重影響，本研究缺乏圖像的運動校正，如果應(yīng)用圖像校正，數(shù)據(jù)能更加穩(wěn)定；(2) eDWI因掃描時間長，沒有進行全肝覆蓋掃描；(3)本研究樣本量較小，存在一定偏差，不能夠充分反映各個參數(shù)的診斷價值，可擴大樣本進一步研究；(4)入組病例并非全部病理證實。

結(jié)論：在肝膿腫與囊變壞死肝惡性腫瘤鑒別中，單b值的ADC與standard ADC值、IVIM雙指數(shù)模型囊壁fmono值、Dbi值和拉伸指數(shù)囊壁DDC值具有統(tǒng)計學(xué)差異，為二者的臨床診斷及鑒別診斷提供更多的參考依據(jù)。綜上所述，應(yīng)用IVIM對囊壁進行定量的分析為肝膿腫與囊變壞死肝惡性腫瘤的鑒別提供更多幫助，擴散加權(quán)成像多種模型的聯(lián)合應(yīng)用更有利于二者鑒別。