擴散加權成像在卵巢腫瘤中的應用

楊思華 湯光宇*

卵巢腫瘤是婦科常見腫瘤之一，卵巢惡性腫瘤是發(fā)展中國家和發(fā)達國家女性癌癥病人第五大致死原因，每年約有125 000人死于卵巢惡性腫瘤[1]。由于早期卵巢惡性腫瘤常無明顯癥狀[2]，往往發(fā)現(xiàn)時已屬晚期。早期卵巢癌5年生存率超過90%，而晚期卵巢癌只有21%[3]。實現(xiàn)卵巢腫瘤早期診斷，對其預后極其重要。擴散加權成像（DWI）及其新技術作為常規(guī)MR成像的重要補充，已逐步應用于臨床，對卵巢腫瘤的診斷、分期、療效評估及預后判斷有重要價值。

1 DWI及其新技術介紹

1.1 DWI 傳統(tǒng)的DWI為單指數(shù)模型，它是通過檢測生物組織內水分子擴散運動來了解組織內病理生理的微觀變化。在DWI中，組織信號衰減主要與擴散敏感梯度場及水分子擴散程度有關，擴散敏感梯度場參數(shù)用b值表示，高b值對水分子擴散運動敏感，而低b值的情況則相反。DWI通常用表觀擴散系數(shù)（ADC）定量分析，依據2個不同b值的圖像可計算組織的ADC值，計算公式為：ADC=－ln[SI（b）/SI（0）]/b，式中 SI（b）表示相應 b 值 DWI的信號強度，SI（0）表示b值為0時DWI的信號強度。組織水分子擴散自由度高，DWI信號低；水分子擴散受限，DWI為高信號。

1.2 DWI新技術 基于DWI延伸的其他常用新技術包括背景抑制擴散加權全身成像 （di ffusionweighted whole－body imaging with background body signal suppression,DWIB S）、雙指數(shù)模型體素內不相干運動（intravoxel incoherent motion,IVI M）、擴散張量成像（DTI）、擴散峰度成像（DKI）。 水分子擴散情況在不同生物組織結構中有所不同，通常表現(xiàn)為高斯分布和非高斯分布2種形式。常規(guī)的DWI是假定水分子的自由擴散滿足高斯分布，其信號衰減用單指數(shù)函數(shù)來描述。DKI是在DWI和DTI的基礎上發(fā)展而來，反映水分子在生物組織中的非高斯擴散特性，并且可以定量分析實際水分子擴散程度與高斯分布擴散的偏差。DKI使用與傳統(tǒng)DWI相同類型的脈沖序列，但至少需要3個b值，且最大b值應大于DWI所需的b值[4]。體素中信號衰減與b值之間的關系為：SI=S I（0）·ex p（-bD+b2·D2·K/6），式中 D為擴散系數(shù)，K為擴散峰度。相對于DTI模型，DKI還可獲得平均擴散峰度（m ean kurtosis,M K）、峰度各向異性（k urtosisanisotropy,KA）、軸向擴散峰度（a xial kurtosis,K a）、徑向擴散峰度（r adial kurtosis,Kr）等參數(shù)，DKI對檢測組織復雜微觀結構敏感。IVIM可將水分子的擴散與微循環(huán)灌注區(qū)分開來，是擴散成像的一種新技術，采用多b值對DWI信號進行雙指數(shù)擬合，能真實地反映組織的擴散生物學特征[5]。組織信號強度與 b 的關系為：SI（b）/SI（0）=（1-f）·exp（-bD）+f·exp[-b（D+D*）]，f為灌注分數(shù)，即微循環(huán)導致的擴散效應與整體擴散效應的比值；D是擴散系數(shù)，代表純水分子擴散運動，也稱ADC-slow；D*為假擴散系數(shù)，代表微循環(huán)灌注相關的擴散運動，稱ADC-fast。DWIBS也是一種基于DWI的新型全身檢查成像技術，它是利用多信號疊加技術、脂肪抑制技術和背景信號抑制技術連續(xù)掃描獲得的三維影像，可以提供水分子擴散運動信息，背景信號的完全抑制使其對全身病變檢測敏感，在惡性腫瘤的分期和檢測方面有重要價值。

2 DWI在卵巢腫瘤定性診斷中的價值

超聲作為卵巢腫瘤定性診斷的一線檢查方法，即使遵循國際卵巢腫瘤評估組織的簡單規(guī)則，其不能確診的卵巢病變比例也高達22%[6]。最近，歐洲泌尿生殖放射學會重新確定了DWI的診斷價值和作用，對超聲不能確診的卵巢腫瘤有了新的推薦意見[7]。隨著DWI越來越多地用于研究卵巢腫瘤的性質，研究者更側重于DWI對良性腫瘤與惡性腫瘤、交界性與惡性腫瘤的鑒別應用。

2.1 良惡性卵巢腫瘤的鑒別 一般來說，由于惡性卵巢腫瘤細胞過度增殖、排列緊密、外空間小，使水分子的擴散受限，在DWI上可呈高信號，ADC值降低[8]。但卵巢腫瘤的組織結構復雜多變，良性腫瘤由于局部的壞死、囊變、水腫、纖維組織結構密集等原因，部分良性和惡性腫瘤的ADC值存在重疊，關于DWI鑒別良惡性卵巢腫瘤的研究結果不相一致。Fan等[9]分別測量了卵巢腫瘤的囊性和實性部分的ADC值，發(fā)現(xiàn)惡性腫瘤實性成分的平均ADC值較低（P＜0.01），常規(guī) MRI結合 DWI評估卵巢腫瘤性質的敏感度、特異度、陽性預測值（PPV）、陰性預測值（NPV）和準確度分別高達96.5%、89.1%、94.3%、93.2%和93.1%，提出較低的ADC值與卵巢上皮源性囊腺癌有關。但興趣區(qū)的形狀會影響測量ADC值準確性[10]。另外，一些研究者[11-12]發(fā)現(xiàn)實性成分組織的ADC值對鑒別卵巢良惡性腫瘤沒有價值，但認為卵巢腫瘤實性成分在b=1 000 s/mm2和T2WI上均呈低信號是預測良性的最佳標準。在雙指數(shù)模型IVIM鑒別良惡性卵巢腫瘤方面，任等[13]報道卵巢良性腫瘤實性部分的ADC-slow值普遍高于惡性腫瘤實性部分，鑒別兩者的敏感度為96.8%，特異度為90.0%，ADC-fast、f在良惡性腫瘤中均沒有差異。申等[14]的研究發(fā)現(xiàn)，盡管惡性腫瘤組的ADC-slow值低于良性腫瘤，但所有測量結果ADC-slow值均低于ADC值，表明ADC-slow值只是ADC值的一部分，認為ADC-slow、ADC-fast及f值在鑒別良惡性卵巢腫瘤時均沒有意義。

2.2 交界性與惡性卵巢腫瘤的鑒別 交界性卵巢腫瘤（bord erline ovarian tumour,BOT）是一種潛在低度惡性腫瘤，與惡性卵巢腫瘤（mal ignant ovarian tumour,MOT）相比，BOT的預后相對較好，生育期年輕女性好發(fā)，術前診斷BOT對希望保持生育能力的女性病人尤為重要。然而，由于BOT與MOT的形態(tài)表現(xiàn)相仿，常規(guī)MR成像鑒別困難。Li等[15]首次研究DKI在鑒別BOT和MOT中的價值，認為低K值和高D值傾向BOT，與標準ADC值相比，K值和D值顯示更高的特異度、準確度，并具有相同的敏感度。K值區(qū)別BOT和MOT的敏感度、特異度和準確度分別為88.2%、94.3%和92.3%，D值分別為88.2%、91.4%和 90.4%，ADC值分別為 88.2%、88.6%和88.5%，表明DKI是區(qū)分BOT和MOT的重要手段，K值與ADC值結合可降低誤診率。采用多因素logistic回歸分析區(qū)分BOT與惡性上皮性卵巢腫瘤(malignant epithelial ovarian tumor,MEOT)的研究[16-17]發(fā)現(xiàn)ADC最佳閾值為1.41×10-3mm2/s時，敏感度為88%，特異度為74%，表明ADC值和腫瘤成分的最大直徑是MEOT的獨立指標，有助于BOT和MEOT的鑒別。

3 DWI在卵巢惡性腫瘤臨床分期中的價值

MOT的臨床分期對病人的生存期有重要的影響，與病人的治療決策和手術計劃息息相關。目前常用的臨床分期為國際婦產科聯(lián)盟（FIGO）的MOT手術病理分期：Ⅰ期，腫瘤局限于卵巢；Ⅱ期，腫瘤累及一側卵巢或雙側卵巢，伴有盆腔擴散；Ⅲ期，腫瘤侵犯一側或雙側卵巢，并有盆腔外腹膜轉移和（或）局部淋巴結轉移，或者肝表面轉移，或者腫瘤局限于真骨盆，但有組織學證實腫瘤細胞已擴散至小腸或大網膜；Ⅳ期，侵犯一側卵巢或雙側伴有遠處轉移，肝實質轉移也屬于Ⅳ期[18]。DWI可以在術前預測卵巢惡性腫瘤的分期，從而判斷病人是否具備手術的機會，規(guī)劃手術范圍。對于早期的MOT可以選擇較小的手術切除范圍，而對于需要考慮生育的年輕女性可選擇保留生育能力的手術。對于MOT晚期病人，可在新輔助化療后進行腫瘤細胞減滅手術。目前，多項研究評估了DWI在卵巢惡性腫瘤分期中的作用，并證實它可提高分期的準確性。Oh等[19]對43例MEOT腫瘤進行分析，早期腫瘤實性成分（FIG OⅠ期）的ADC值明顯高于晚期（FIGOⅡ～Ⅳ期），A DC值與手術分期呈負相關。當ADC≤1.53×10-3mm2/s時，鑒別早期和晚期MEOT的敏感度、特異度分別為94.4%、85.7%。

MOT的轉移途徑主要包括沿腹膜反折及韌帶直接蔓延、腹腔種植、淋巴結轉移，其轉移范圍廣泛，包括大網膜、壁腹膜、腹膜后淋巴結、腹腔內臟器漿膜層，甚至橫膈。對于一些小的轉移瘤，特別是發(fā)生在隱蔽的解剖位置，如膈下、大網膜、腸系膜、小腸漿膜表面，由于與周圍組織缺乏良好對比，常給診斷帶來困難。Low等[20]報道了2位觀察者對169例惡性腫瘤病人的單次屏氣DWI影像進行分析，其腹膜轉移灶的檢出率分別增加了21%和29%，明顯提高了診斷準確性，特別對腸系膜、小腸、結腸漿膜等部位的隱匿病灶有效。DWIBS背景信號的完全抑制可以使病灶顯示更清楚，可產生類似PET/CT的效果，提高惡性卵巢腫瘤遠處轉移的檢出率。Lee等[21]通過DWIBS檢測出了全部小鼠卵巢癌腹膜轉移病灶，并且檢測到的最小腫瘤體積約0.05 mm3。Michielsen等[22-23]認為DWIBS檢測MOT在胃、小腸和結腸及腹腔干等部位的轉移灶敏感度高，能對87%的MOT病人進行正確的FIGO分期，并且DWIBS對預測卵巢腫瘤不能完全切除的敏感度、特異度、準確度分別達94%、97.7%、95.7%。

淋巴結轉移是術前分期的指標之一，目前通常依據淋巴結的大小區(qū)分良惡性。由于較小的淋巴結可能存在惡性腫瘤的浸潤，而腫大的淋巴結有可能是反應性增生，因此僅依據淋巴結大小診斷淋巴結轉移的敏感度和特異度較低[24]。腹膜后淋巴結轉移病人（FI GOⅢA1期）比腹膜轉移瘤＞2 cm病人的預后更好，5年生存率為57.7%，而后者只有35.5%[25]。在Roy等[26]的一項研究中，惡性淋巴結和正常淋巴結在DWI上均呈高信號，并且兩者之間的平均ADC值也沒有明顯差異，認為DWI對診斷惡性淋巴結沒有價值，但可以提高淋巴結的檢出率。而Low等[20]的研究卻表明，當DWI結合常規(guī)MRI時，評估轉移性淋巴結的敏感度可提高17%～21%。

4 DWI在MOT療效評估中的價值

目前，通常依賴檢測血清CA-125水平和實體瘤療效評價標準（RECIST）來評估MOT對化療的反應。血清CA-125水平反映了疾病的總體反應，其變化幅度通常整合了多個病灶部位的整體化療反應，無法精確到疾病的每一個解剖部位，如原發(fā)性MOT、大網膜和腹膜轉移。RECIST指南有效指腫瘤最大直徑減少30%以上，但在治療過程中腫瘤體積的減少發(fā)生較遲[27]。在有效抗癌化療后，惡性腫瘤細胞增殖速度會減慢，或者細胞凋亡速度加快。由于細胞密度下降以及細胞結構改變，比如細胞凋亡時的細胞收縮或壞死期間細胞膜破裂等，細胞內和細胞外空間的水分子擴散將會恢復正常。有效化療伴隨而來的DWI信號和ADC值的變化，可能比傳統(tǒng)的形態(tài)改變要早出現(xiàn)[28]，早期評估化療是否有效對于避免無效化療藥物的毒性是非常重要的。近年研究表明DWI有助于評估MOT化療療效。Kyriazi等[29]的研究發(fā)現(xiàn)在化療有效的病人中，鉑類治療的第1和第3個化療周期后卵巢病變及大網膜病變的實性部分平均ADC值增高，而在化療無效者，參數(shù)沒有明顯改變，表明定量DWI有助于早期評估MOT的療效。最近，Tourell等[30]在小鼠MOT異種移植體中觀察不同化療方案后DWI信號的改變，與對照組相比，所有治療組的ADC值都增加，表明ADC非常適合用于評估卵巢腫瘤化療療效。

5 DWI在MOT預后評估中的價值

MOT病人的生存時間與發(fā)病年齡、組織病理學分期有關，最重要的預后因素是腫瘤的期別和減瘤手術后殘存病灶的大小[31]。Padhani等[32]報道DWI可能有助于評估術后腫瘤的殘存病灶，ADC值高的區(qū)域可能是水腫或炎癥引起的，而ADC值低的區(qū)域提示存在活的腫瘤細胞。Wang等[33]利用DWI和IVIM評估52例MEOT預后，發(fā)現(xiàn)Ⅱ型卵巢癌的ADC、D、f指標均顯著低于Ⅰ型（P＜0.05）。腫瘤Ki-67的表達與侵襲性和預后有關，MOT的ADC值和Ki-67存在負相關，ADC可以用作反映腫瘤細胞增殖的成像標記，對預測病人預后有價值[34]。Li等[15]也報道Ki-67的表達與K值呈正相關，而與D值呈負相關，高K值和低D值反映了卵巢腫瘤的組織復雜性高及Ki-67表達也高。Lindgren等[35]也得出類似結果，同時發(fā)現(xiàn)低ADC值的病人3年生存率明顯低，高ADC值亦與腫瘤細胞中的高血管內皮生長因子（VEGF）表達相關，而VEGF能促進腫瘤血管內皮細胞增殖，增加血管通透性，對腫瘤的生長至關重要。

6 DWI在卵巢腫瘤應用中的缺陷

T2穿透效應會造成DWI評估MOT潛在的缺陷，可以通過結合ADC圖來消除。當病灶組織存在真正擴散受限時，DWI影像呈高信號，而ADC圖呈低信號；在出現(xiàn)T2穿透效應時，T2WI和DWI均呈高信號，但病灶組織ADC值不降低。

部分良性腫瘤也可以表現(xiàn)為水分子擴散受限，性索間質腫瘤、布倫納瘤以及囊腺纖維瘤由于存在密集的纖維成分也表現(xiàn)為擴散受限[12]，這些良性腫瘤與MOT的低ADC值沒有明顯區(qū)別。成熟性畸胎瘤內的角質化物質、Rokitansky結節(jié)擴散受限，可以在DWI上呈現(xiàn)高信號[11]。卵巢子宮內膜異位囊腫內血凝塊存在，DWI上呈高信號[11]，近50%的卵巢子宮內膜囊腫表現(xiàn)為擴散受限[7]。然而，結合常規(guī)MRI和動態(tài)增強掃描有助于鑒別診斷。正常的組織結構（如絕經前的卵巢和腸黏膜）在DWI和ADC圖上也可以表現(xiàn)為擴散受限。值得注意的是，正常的淋巴結和反應性增生、轉移性淋巴結在DWI上都可以表現(xiàn)為擴散受限，DWI上呈現(xiàn)高信號[26]。表明DWI必須結合其他MR序列應用于卵巢疾病，但不能替代常規(guī)MR成像。

7 小結

總之，DWI在卵巢腫瘤中的應用廣泛，對卵巢腫瘤的定性診斷、分期、療效評估和預后判斷有一定的價值，可以指導臨床規(guī)劃治療方案及隨訪復查。當然，在分析卵巢腫瘤的DWI影像時，了解DWI應用的局限性也非常重要。