IVIM-DWI在女性附件病變中的應用價值研究

楊盼盼，弓靜，王莉，陳士躍，陸建平

女性附件區(qū)病變包括卵巢腫瘤及附件區(qū)腫瘤樣病變，通常包括如下幾類：卵巢腫瘤、單純性卵巢囊腫、子宮內(nèi)膜異位囊腫、附件炎性病變及闊韌帶平滑肌瘤等，其中以卵巢腫瘤最為常見。不同的附件腫塊治療方案不同，術(shù)前準確判斷病變的良惡性具有重要意義。女性附件病變的組織學類型繁多，常存在“同病異影”、“異病同影”的現(xiàn)象，良惡性病變的鑒別診斷較困難。DWI已經(jīng)廣泛應用于卵巢腫瘤的定性診斷和惡性程度的評估。傳統(tǒng)的DWI技術(shù)大多基于雙b值單指數(shù)模型，不能區(qū)分水分子擴散和微循環(huán)灌注兩種信息。體素內(nèi)不相干運動(intravoxel incoherent motion，IVIM)DWI通過多b值序列，采用雙指數(shù)曲線擬合組織內(nèi)信號衰減，所得參數(shù)可分別反映水分子擴散和毛細血管網(wǎng)內(nèi)血液流動所致的擴散信息。本研究旨在探討基于多b值DWI序列的單指數(shù)模型擬合參數(shù)ADCstandard和IVIM模型擬合的相關(guān)定量參數(shù)(ADCslow、ADCfast、f)在鑒別良惡性附件腫塊中的診斷價值。

材料與方法

1.一般資料

回顧性分析2016年2月-2017年1月行MR盆腔檢查的59例附件腫塊患者的臨床和影像資料。其中惡性病變32例，平均年齡為(54.6±11.2)歲；良性病變27例，平均年齡為(46.0±12.4)歲。除1例結(jié)腸癌合并卵巢轉(zhuǎn)移瘤系經(jīng)臨床及影像檢查明確診斷外，其余病例均經(jīng)手術(shù)病理證實。32例惡性病變包括卵巢上皮癌24例(高級別漿液性腺癌23例，低級別漿液性腺癌1例)、轉(zhuǎn)移瘤2例、顆粒細胞瘤2例、畸胎瘤惡變鱗狀細胞癌1例和交界性上皮性腫瘤3例(交界性黏液性囊腺瘤1例，交界性黏液性囊腺瘤伴上皮內(nèi)癌2例)；27例良性病變包括化膿性炎癥5例、闊韌帶平滑肌瘤8例、卵泡膜纖維瘤8例及囊腺瘤6例(漿液性囊腺瘤5例、黏液性囊腺瘤1例)。

納入標準：①有完整的MRI平掃和增強掃描及多b值DWI檢查資料；②病灶內(nèi)具有實性成分，使得測量ROI能大于50 mm2；③行MRI檢查前未接受過穿刺檢查、放化療或手術(shù)治療。排除標準：①子宮內(nèi)膜異位囊腫及成熟囊性畸胎瘤；②單純囊性病灶；③DWI圖像上偽影較大，無法測量擴散參數(shù)。

2.檢查方法

使用GE Signa HDxt V16.0 3.0T磁共振成像儀，嵌入式體部線圈用于信號激發(fā)，8通道體部相控陣線圈用于信號接收。主要掃描序列和參數(shù)如下。橫軸面FSE-T1WI、矢狀面和橫軸面抑脂F(xiàn)SE T2WI：層厚5 mm，層間距1 mm，視野35 cm×35 cm；橫軸面多b值DWI：單次激發(fā)平面回波技術(shù)，TR 4800 ms，TE 93.7 ms，視野37 cm×37 cm，層厚5 mm，層間距1 mm，擴散梯度沿3個正交方向施加，共選取15個b值(0、50、100、150、200、400、600、800、1000、1250、1500、1750、2000、3000和3500 s/mm2)；橫軸面、矢狀面和冠狀面增強掃描：肝臟容積快速成像(liver acquisition with volume acceleration flexible，LAVA-FLEX)序列，層厚5 mm，視野34 cm×34 cm，經(jīng)靜脈內(nèi)高壓團注對比劑Gd-DTPA(劑量0.2 mL/kg，注射流率2.0 mL/s)，注射完成后采用相同流率注射10～15 mL生理鹽水。

3.圖像后處理和分析

利用GE工作站自帶軟件(Function Tool 9.4.05)進行多b值數(shù)據(jù)的后處理，采用單指數(shù)模型可獲得標準表觀擴散系數(shù)(ADCstandard)偽彩圖，采用雙指數(shù)模型可獲得的慢速擴散系數(shù)(ADCslow)、快速擴散系數(shù)(ADCfast)和灌注分數(shù)(f)偽彩圖。由兩位有5年以上影像診斷經(jīng)驗的放射科醫(yī)師在不知道病理結(jié)果的情況下獨立完成閱片和測量，有雙側(cè)附件腫塊者選擇較大的一側(cè)進行測量。參考T2WI及增強圖像，于DWI圖像(b=1000 s/mm2)上在病灶的實性區(qū)內(nèi)勾畫ROI(>50 mm2)，避開病灶邊緣以及病灶內(nèi)部的囊變、壞死和出血區(qū)。隨后軟件自動將其關(guān)聯(lián)到各項擴散參數(shù)的偽彩圖上，分別測量病灶的ADCstandard、ADCslow、ADCfast和f值。取兩位醫(yī)師測量值的平均值作為各項參數(shù)的最終測量值。

4.統(tǒng)計學分析

使用SPSS 19.0和MedCalc統(tǒng)計學軟件進行統(tǒng)計分析。定量資料采用均數(shù)±標準差表示。兩位醫(yī)師測量結(jié)果的比較采用配對t檢驗(符合正態(tài)分布及方差齊)或配對Wilcoxon符號秩檢驗(符合偏態(tài)分布或方差不齊)。采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intraclass correlation coefficient，ICC)評估兩位醫(yī)師之間測量結(jié)果的一致性。對良性組與惡性組之間各項參數(shù)值的比較采用兩獨立樣本t檢驗(符合正態(tài)分布及方差齊)或非參數(shù)Mann Whitney U檢驗(符合偏態(tài)分布或方差不齊)。繪制各項擴散參數(shù)的ROC曲線，評估其鑒別附件良惡性病變的診斷效能。以P<0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。

結(jié) 果

1.兩位醫(yī)師測量值的一致性比較

兩位醫(yī)師對各項DWI參數(shù)的測量結(jié)果及比較見表1。兩位醫(yī)師測量的四項DWI定量參數(shù)值比較，差異均無統(tǒng)計學意義(P<0.05)。信度分析結(jié)果顯示，兩位醫(yī)師測量的各項參數(shù)值均具有較好的一致性，其中以ADCstandard和ADCslow的觀察者間一致性較高。

表1 兩位醫(yī)師對多b值DWI參數(shù)的測量結(jié)果及比較

表2 附件病變良性組和惡性組多b值DWI定量參數(shù)比較

圖1 女，42歲，左側(cè)卵巢高級別漿液性腺癌。 a)T2WI示左側(cè)卵巢內(nèi)囊實性腫塊，實性部分呈稍高信號(箭)；b)DWI(b=1000s/mm2)示腫塊實性部分呈高信號(箭)，在腫塊的實性區(qū)內(nèi)勾畫ROI；c)ADCstandard偽彩圖，病灶實性部分的ADCstandard值較低(0.65×10-3mm2/s)呈藍色 ；d)ADCslow偽彩圖，病灶實性部分的ADCslow值較低(0.42×10-3mm2/s)呈藍色；e)ADCfast圖，病灶實性部分的ADCfast值較低(3.76×10-3mm2/s)呈藍色 ；f)f偽彩圖，病灶實性部分的f值(0.43)較高呈紅色。

2.多b值DWI定量參數(shù)對附件良惡性病變的診斷價值

良、惡性附件病變的4項多b值DWI定量參數(shù)測量結(jié)果及比較見表2。除ADCfast外，ADCstandard、ADCslow和f值在良惡性組間的差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，惡性組的ADCstandard和ADCslow的均值小于良性組(圖1、2)。兩組內(nèi)ADCstandard測量值較ADCslow測量值高。

多b值DWI定量參數(shù)在鑒別附件良惡性病變中的診斷效能相關(guān)參數(shù)值見表3。其中，ADCstandard和ADCslow對附件良惡性病變的鑒別具有較高的診斷效能，曲線下面積分別為0.890、0.893；而ADCfast和f的診斷效能相對較低，AUC分別為0.623和0.630(圖3)。

表3 多b值DWI定量參數(shù)鑒別附件良惡性病變的診斷效能分析

注：ADCstandard、ADCslow和ADCfast的臨界值的單位為×10-3mm2/s。

討 論

Le等[1]首次提出體素內(nèi)不相干運動(IVIM)理論，水分子的擴散運動和微循環(huán)內(nèi)血液的無規(guī)律運動被稱為不相干運動。IVIM-DWI通過多b值DWI序列，采用雙指數(shù)曲線擬合組織內(nèi)信號衰減，所得參數(shù)可分別反映水分子擴散運動和毛細血管網(wǎng)內(nèi)血液流動所致的擴散效應[2]。IVIM-DWI模型的計算公式為：

圖2 女，43歲，右側(cè)卵巢化膿性炎性。a)對比增強T1WI示右側(cè)附件區(qū)囊實性腫塊，囊壁明顯增厚并強化(箭)；b)DWI(b=1000s/mm2)示腫塊實性部分呈低信號(箭)，在其內(nèi)勾畫ROI，囊液呈稍高信號；c)ADCstandard偽彩圖，示病灶的ADCstandard值(0.97×10-3mm2/s)較高呈藍綠色； d) ADCslow偽彩圖，示病灶的ADCslow值(0.62×10-3mm2/s)稍高呈淺藍色；e)ADCfast偽彩圖，示病灶的ADCfast值(4.56×10-3mm2/s)稍高呈藍綠色；f)f偽彩圖，示病灶的f值(0.57)較高呈紅色。

圖3 多b值DWI定量參數(shù)鑒別附件良惡性病變的ROC曲線。

S/S0=f×exp(-b×ADCfast)+(1-f)exp(-b×ADCslow)

(1)

其中，S0為b=0時的信號強度，S為不同b值下的信號強度，ADCslow稱為真性擴散系數(shù)(也稱慢擴散系數(shù))，主要反映單純水分子擴散成分；ADCfast稱為假性擴散系數(shù)，也稱快擴散系數(shù)，反映的是微循環(huán)灌注狀態(tài)；f為灌注分數(shù)，大小介于0到1之間，翻譯的是微循環(huán)灌注在DWI信號衰減中所占的比重。根據(jù)IVIM-DWI模型可以得到ADCslow、ADCfast和f等相關(guān)參數(shù)[3]。

目前IVIM-DWI的臨床應用主要集中在良惡性腫瘤的鑒別、惡性腫瘤的分期及慢性代謝性疾病的分級等，在頭頸部、乳腺、肝臟、胰腺、宮頸及前列腺等方面的應用較多[4-7]，而在卵巢腫瘤中的應用相對較少[8-10]。本研究通過分析的IVIM-DWI相關(guān)定量參數(shù)(ADCslow、ADCfast、f)和單指數(shù)模型定量參數(shù)(ADCstandard)的測量值在良惡性附件腫塊間的差異及個參數(shù)的鑒別診斷效能，發(fā)現(xiàn)ADCstandard及ADCslow對附件良惡性病變的鑒別診斷有較高價值，而ADCfast和f的鑒別診斷能力有限。

本組結(jié)果顯示病變的ADCstandard值均大于相應的ADCslow值，間接表明單指數(shù)模型測得的ADCstandard值不僅僅反映了單純水分子擴散效應，還受到微循環(huán)灌注的影響，ADCslow是ADCstandard的一部分。良性病變的ADCstandard和ADCslow測量值均大于惡性病變，與文獻報道基本一致[9,11]，說明惡性病變中水分子擴散受限程度較良性病變更加明顯，這與附件惡性腫瘤中細胞異常增殖、排列緊密、且細胞核增大、核質(zhì)比增大等病理特點有關(guān)。與申洋等[9]的研究結(jié)果不同，本研究中發(fā)現(xiàn)ADCstandard和ADCslow對鑒別良惡性附件腫塊的診斷效能更高，筆者認為這種差異可能是因為研究中所納入的附件病變的病理類型不同所致，本研究中將良性病變中的成熟畸胎瘤剔除了，因成熟畸胎瘤在DWI序列上容易與惡性腫瘤混淆；另外，ADCslow的ROC曲線下面積稍大于ADCstandard，從一定程度上反映了ADCslow可能更加接近真正的水分子擴散情況。

本研究中，定量參數(shù)f雖然在良惡性附件病變之間的差異有統(tǒng)計學意義(P=0.033)，但其ROC曲線下面積為0.630，診斷效能較低；而另一灌注相關(guān)參數(shù)ADCfast的測量值在良惡性附件病變之間的差異無統(tǒng)計學意義。提示ADCfast和f在良惡性附件病變中的鑒別診斷價值不大，這一結(jié)果與文獻報道基本一致[9]。一般來說，附件惡性腫瘤多表現(xiàn)為中度～明顯強化，呈相對的富血供表現(xiàn)，而良性組病變中大多數(shù)病變表現(xiàn)為輕度強化，呈相對的乏血供表現(xiàn)。根據(jù)IVIM-DWI模型理論，ADCfast和f分別與組織內(nèi)的血流速度和血流量相關(guān)[2-3]，惡性病變的ADCfast與f值應大于良性組。從本研究結(jié)果來看，惡性組的ADCfast和f值均稍大于良性組，與此理論基本相符，但ADCfast在良惡性病變之間的差異并無統(tǒng)計學意義，f的診斷效能較低。筆者考慮上述表現(xiàn)可能與以下原因相關(guān)：一是良性組中病變類型較多，雖然大部分良性病變的強化程度較弱，但是也有部分炎性病變及闊韌帶肌瘤血供豐富、強化程度較高，這些病變可能會導致良性組中f與ADCfast值增大；二是目前IVIM灌注參數(shù)與病理學指標或動態(tài)增強灌注參數(shù)之間的關(guān)系尚不明確，相關(guān)研究結(jié)果存在爭議[13-19]，有待與病理學、其它灌注方法進行深入地對照分析，進一步明確IVIM相關(guān)參數(shù)的實際意義。

本研究中比較了不同觀察者對多b值擴散參數(shù)測量結(jié)果的一致性，結(jié)果顯示兩位觀察者間的一致性良好，ICC均達到了0.8以上，為IVIM-DWI在附件病變的研究提供了數(shù)據(jù)支持。本研究所有病例均使用同一臺3.0T MR儀、相同的多b值組合DWI序列、而且每例患者只進行了一次檢查，因此獲得的各項定量參數(shù)值相對穩(wěn)定。有研究中對同一組患者進行不同b值組合、不同時間點的DWI檢查，對比發(fā)現(xiàn)IVIM-DWI相關(guān)定量參數(shù)的測量值存在一定的不穩(wěn)定性，尤其是ADCfast和f值，因此對IVIM-DWI定量參數(shù)的穩(wěn)定性有待進一步研究[20-21]。

本研究存在一定的局限性：①本研究為回顧性研究，入組的良惡性病變的病理類型較多，不同病變之間存在異質(zhì)性；②IVIM模型參數(shù)的穩(wěn)定性和重復性較單指數(shù)模型差[8,20-21]，本研究未進行不同時間、不同機型MRI、不同b值組合下定量參數(shù)的可重復性檢驗；③本研究未行動態(tài)增強掃描，未能分析IVIM灌注參數(shù)與動態(tài)增強掃描相關(guān)參數(shù)之間的關(guān)系，有待今后進一步研究；④數(shù)據(jù)的測量可能存在一定的誤差。

綜上所述，單指數(shù)模型定量參數(shù)ADCstandard及雙指數(shù)模型定量參數(shù)ADCslow值有助于附件良惡性病變的鑒別診斷，ADCslow的診斷效能略高于ADCstandard，而ADCfast及f對附件良惡性病變的鑒別診斷價值不大。