磁共振擴散加權成像b閾值圖對胰腺癌的診斷價值

擴散加權成像(diffusion-weighted imaging, DWI)是功能磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)方法之一，在胰腺疾病診斷及研究中具有重要價值[1-4]。基于單指數(shù)模型的DWI及其計算的表觀擴散系數(shù)(apparent diffusion coefficient, ADC)應用最為廣泛[5]。理論上高梯度擴散因子(b值)采集的DWI圖像可更高對比度顯示病灶，但高b值參數(shù)時的DWI圖像往往變形明顯、偽影增大，且掃描時間顯著增加。利用計算機后處理技術，可通過一個低b值和一個中等或較高b值時的DWI圖像計算出任意高b值時的DWI(computed DWI，cDWI)彌補以上缺陷，實現(xiàn)病灶的高對比度顯示[6]，但cDWI需要多次計算才能獲得病灶的最佳顯示，花費時間較多。Gall等[7]在前列腺癌DWI研究中提出了b閾值圖(b-value maps)的方法，只需對DWI數(shù)據(jù)簡單計算即可獲得b閾值圖，通過鼠標調節(jié)窗寬、窗位實現(xiàn)病灶高對比度顯示，該方法在胰腺癌中的應用尚未見報道。本研究旨在探討b閾值圖診斷胰腺癌的可行性。

資料與方法

一、一般資料

回顧性分析2016年9月至2017年5月間上海長海醫(yī)院術前行MRI檢查、術后經(jīng)病理證實的14例胰腺導管腺癌患者的DWI資料。其中男性7例，女性7例，年齡44～73歲，平均59歲。腫瘤位于胰頭部9例、胰體尾部5例，腫瘤最長徑1.0～8.0 cm，平均2.9 cm。

二、磁共振檢查

患者術前MRI檢查均在3.0-T超導磁共振儀(MAGNETOM Skyra, Siemens, Erlangen, Germany)上完成。取頭先進、仰臥式行常規(guī)上腹部MRI增強掃描，18通道體部相陣控線圈用于MRI信號接收。DWI 掃描采用2次屏氣單次激發(fā)平面回波序列(single-shot echo planar DWI, ssEPI-DWI)，主要掃描參數(shù)：b值為0(b0)、1 000(b1000) s/mm2，重復時間/回波時間(TR/TE)=2 200/56 ms，采集矩陣128×100，視野(field of view，F(xiàn)OV)400 mm×300 mm，層數(shù)20，層厚6 mm，層間距1.2 mm，b0和b1000分別采集1次和3次，加速因子為2。

三、數(shù)據(jù)處理

將DWI圖像導入分析軟件(MR Body Diffusion Toolbox，Siemens, Germany)重建ADC圖，由1位臨床研究經(jīng)驗豐富的放射科醫(yī)師和1位磁共振方法研究人員共同在腫瘤最大層面勾畫病灶感興趣區(qū)(region of interest, ROI)，測量腫瘤的ADC值，利用掃描的b0、b1000s/mm2DWI圖像計算b值為1 500 s/mm2時的cDWI值(computed DWI1500，cDWIb1500)。b閾值圖是基于公式[b閾值圖=-1/ADC值×ln(閾值/S0)]利用已知DWI圖和ADC圖計算而來，其中閾值取50，S0為b0時的DWI信號強度，ln為自然對數(shù)。顯示腫瘤的效能采用4分法評分[8]：腫瘤無法顯示為1分；可顯示腫瘤，但無明顯高信號為2分；腫瘤明顯顯示，且稍高信號為3分；腫瘤清晰顯示，且明顯高信號為4分。

四、統(tǒng)計學處理

結 果

14例患者胰腺癌病灶的ADC值為0.82×10-3～1.46×10-3mm2/s ，均值為1.14×10-3mm2/s。DWIb1000顯示胰腺癌的效能分值為2～4分，中位數(shù)為3分，平均為(2.9±0.8)分；b閾值圖顯示胰腺癌的效能分值為3～4分，中位數(shù)為4分，平均為(3.7±0.5)分；cDWIb1500效能分值為3～4分，中位數(shù)為4分，平均為(3.6±0.5)分。3種方法顯示腫瘤的效能分值的差異具有統(tǒng)計學意義(F=19.5，P<0.001)，進一步的兩兩分析結果顯示b閾值圖、cDWIb1500顯示腫瘤的效能均顯著高于DWIb1000(P值均<0.017)，但b閾值圖與cDWIb1500間的差異無統(tǒng)計學意義。DWIb1000、b閾值圖和cDWIb1500較常規(guī)橫斷T1加權像(T1WI)及T2加權像(T2WI)能高信號強度顯示腫瘤，更利于臨床醫(yī)師對腫瘤的診斷(圖1)。

圖1 胰頭部約2 cm導管腺癌的橫斷位T2WI(1A)、T1WI平掃(1B)、T1WI動脈期(1C)、T1WI門脈期(1D)、 DWIb1000(1E)、cDWIb1500(1F)、b閾值圖(1G)和ADC圖(1H)。箭頭所示腫瘤在T1上相對于周邊組織強化偏低，表現(xiàn)為門脈期較低信號；胰腺癌腫瘤在DWIb1000、cDWIb1500及b閾值圖上均表現(xiàn)為明顯的高信號，其中cDWIb1500及b閾值圖上胰腺癌腫瘤信號更強，b閾值圖上胰腺周圍組織如腎臟等信號較cDWI b1500衰減較低。ADC圖上表現(xiàn)為低信號。

DWI作為常規(guī)MRI檢查序列的補充，與常規(guī)增強MRI聯(lián)合診斷胰腺癌的敏感度為97%，特異度為92%，并顯著提高對小胰腺癌(長徑<3 cm)的診斷效能[9]。多項研究表明胰腺癌的ADC值顯著小于正常胰腺組織[10-16]，本組14例胰腺癌的平均ADC值為1.14×10-3mm2/s，在以往報道的胰腺癌ADC值范圍內。此外，DWI有利于胰腺癌分期，特別是診斷<10 mm肝轉移病灶的敏感度和特異度均高于CT[17]。

除組織本身特性外，DWI信號強度受b值影響較大，其隨b值的升高而降低，一般情況下，較高b值計算的ADC值越能反映組織水分子的真實擴散情況，但高b值下DWI圖像的信噪比降低、變形及偽影增大。臨床DWI掃描常選用的高b值范圍為500～1 500 s/mm2[18-19]，但不同部位器官對b值敏感度不同。Koc等[20]推薦腹部DWI成像的b值≥600 s/mm2，F(xiàn)ukukura等[21]報道胰腺DWI選擇b值為1 500 s/mm2具有較好的病灶顯示能力。盡管b值>1 000 s/mm2時背景腺體的信號能較好地被抑制從而清晰地顯示病灶，在實際臨床應用中基于圖像質量及掃描時間考慮，仍多以b值為600～1 000 s/mm2進行胰腺DWI掃描。

cDWI和b閾值圖方法可較好地彌補掃描高b值DWI時存在的不足，與常規(guī)掃描的DWI相比，高b值下的cDWI不造成圖像明顯的幾何變形。本研究對14例胰腺癌患者選擇b值為1 500 s/mm2獲得cDWI圖像進行分析是根據(jù)Fukukura等[21]的研究結果確定的。該b值下獲得的cDWI圖像能較好地抑制背景腺體組織的信號，對病灶輪廓及病灶內部對比細節(jié)的顯示效能明顯優(yōu)于臨床掃描的DWI1000。b閾值圖方法臨床應用更為靈活，醫(yī)師僅需通過調節(jié)b閾值圖的窗寬和窗位即可達到對病灶高對比度顯示，其對計算機硬件要求較低、使用更方便。本組14例患者的b閾值圖對胰腺癌的效能分值高于cDWIb1500，雖兩者差異無統(tǒng)計學意義，但b閾值圖對組織對比情況的顯示優(yōu)勢是可以經(jīng)人眼觀察到的，尤其腫瘤及周邊組織的信噪比不會明顯降低。

cDWI和b閾值圖方法作為臨床DWI擴展工具，既保留了常規(guī)DWI的特點——顯示病灶的擴散受限程度進而反映腫瘤細胞密度，又具有較為明顯的優(yōu)勢。從技術層面而言，這兩種技術都是以常規(guī)掃描DWI為基礎，無需使用新的掃描序列或者增加掃描時間，但圖像質量較掃描的高b值DWI明顯提高，而且使用簡單。cDWI和b閾值圖能較好抑制胰腺癌背景信號，擴大周邊組織與腫瘤的對比度，因此既能提高病灶的檢出率又能夠非常清晰地顯示病灶輪廓，可以輔助常規(guī)MRI進行腫瘤的診斷和鑒別診斷。