DWI檢查在胸腹部常見實質(zhì)臟器腫瘤診斷中的應(yīng)用進展

申穎舒，陳利強

（成都市武侯區(qū)人民醫(yī)院婦幼保健院放射科 四川 成都 610041）

磁共振彌散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI）是以磁共振的流動效應(yīng)為基礎(chǔ)，來評價生物體內(nèi)水分子擴散運動狀態(tài)的成像技術(shù)，也是目前唯一一種監(jiān)測水分子運動的無創(chuàng)成像技術(shù)。DWI既可通過微觀水分子的流動擴散來反映毛細血管網(wǎng)內(nèi)的血液微循環(huán)及水分子的擴散情況，又可反映生物體在病理或生理狀態(tài)下各組織成分之間水分子交換的功能狀態(tài)。該技術(shù)最早應(yīng)用于腦梗死的診斷，且已證實在超急性腦梗死的早期診斷中有重要的臨床診斷價值[1]。然而隨著影像技術(shù)的發(fā)展，DWI在腫瘤的診斷、良惡性的鑒別及療效預(yù)測等方面也表現(xiàn)出了其獨特的優(yōu)勢，本研究就DWI檢查在胸腹部常見實質(zhì)臟器腫瘤診斷中的應(yīng)用價值做一簡單綜述，旨在為臨床應(yīng)用DWI鑒別、診斷胸腹部常見實質(zhì)臟器腫瘤提供參考。

1 DWI的發(fā)展歷史

DWI是20世紀90年代發(fā)展起來的新型的磁共振成像（MRI）技術(shù)。傳統(tǒng)彌散加權(quán)成像是以細胞間隙水分子的布朗運動為基礎(chǔ)，通過SE-EPI序列和單指數(shù)模型，最終得到DWI的圖像和表觀彌散系數(shù)（ADC）。但是，受細胞膜及微循環(huán)灌注等因素的影響，生物體內(nèi)水分子的運動并不是正態(tài)分布，因而有人提出了基于生物體內(nèi)不相干運動的彌散加權(quán)成像（IVIM-DWI）及彌散峰度成像（DKI），希望能通過更多的參數(shù)來更真實地反映生物體內(nèi)組織細胞間的水分子運動狀態(tài)，得到更真實的圖像。目前，DWI是唯一一個可以在活體上無創(chuàng)測量水分子彌散運動的功能成像序列。

2 DWI的簡介

DWI與常規(guī)MRI不同，它的基礎(chǔ)是水分子的運動。DWI是以磁共振的流動效應(yīng)為基礎(chǔ)，來評價生物體內(nèi)水分子擴散運動狀態(tài)的成像技術(shù)，也是目前唯一一種監(jiān)測水分子運動的無創(chuàng)成像技術(shù)。DWI既可通過微觀水分子的流動擴散來反映毛細血管網(wǎng)內(nèi)的血液微循環(huán)及水分子的擴散情況，又可反映生物體在病理或生理狀態(tài)下各組織成分之間水分子交換的功能狀態(tài)。

在DWI檢查過程中，擴散敏感系數(shù)（b值）是其重要參數(shù)之一，b值的大小主要是由擴散梯度強度、梯度脈沖間隔時間和持續(xù)的時間來決定的，其中擴散梯度強度是其主要影響因素。不同部位彌散加權(quán)成像的b值選擇很重要，b值越大，影像的擴散權(quán)重也就隨之增大，生物體正常組織和病變組織的對比度就越大，也就相應(yīng)提高了DWI的敏感性，可提高小病灶的檢出率；然而，由于b值的大小主要是由擴散梯度強度、梯度脈沖間隔時間和持續(xù)時間來決定的，延長梯度脈沖間隔時間和持續(xù)時間可以增加b值，而高b值會降低圖片的信噪比（SNR），造成信號衰減[2]。隨著梯度磁場技術(shù)的發(fā)展，高強度的梯度磁場和更快的切換率已經(jīng)使得高b值的DWI影像質(zhì)量顯著提高，DWI檢查的敏感性和SNR也得到了大大的提高，對小病灶的檢出越來越靈敏，且還能降低T2穿透效應(yīng)，提高DWI圖像真實度。

傳統(tǒng)彌散加權(quán)成像通常使用2個b值（0、800 s/mm2），而學(xué)者提出的DKI和IVIM-DWI需要設(shè)定較多的b值，如DKI通常選用較高的b值，因為其主要是研究細胞膜等結(jié)構(gòu)對水分子擴散影響；而IVIM-DWI通常選用較低的b值，因為其主要是研究微循環(huán)灌注的信息的。有學(xué)者利用DKI和IVIM-DWI診斷前列腺癌，在檢查過程中，DKI設(shè)定了3個b值（0、1 000 s/mm2和2 000 s/mm2），IVIM-DWI檢查設(shè)定了5個b值（0、188 s/mm2、375 s/mm2、563 s/mm2和750 s/mm2）[3]。

3 DWI在胸腹部常見實質(zhì)臟器腫瘤診斷中的應(yīng)用

3.1 DWI應(yīng)用于胸腹部成像的發(fā)展

DWI對運動是十分敏感的，活的生物體組織的擴散系數(shù)除了受細胞滲透性、體液流動、微循環(huán)灌注等的影響外，還受生物體的心跳、呼吸、腸道蠕動、血管或脈搏的搏動等正常生理活動的影響，這樣在擴散成像過程中，除了要保證對微觀運動的高度敏感性，又要克服生物體生理運動如心跳、呼吸、腸道蠕動、血管或脈搏的搏動等帶來的影響，所以導(dǎo)致DWI的體部成像受到一定的限制；屏氣雖然可以避免呼吸運動所導(dǎo)致的偽影，但受屏氣時間的限制，導(dǎo)致DWI的SNR沒有辦法得到保證，這也是導(dǎo)致DWI的體部成像受到一定限制的主要因素[4]。

為了克服上述問題，平面回波成像（echo planar imaging，EPI）技術(shù)尤其是基于自旋回波類型的單次激發(fā)平面自旋回波成像得以發(fā)展并應(yīng)用于臨床，其在短短的一次屏氣下就可完成整個臟器的擴散加權(quán)掃描，成像速度非常非?？欤捎行矬w生理運動如心跳、呼吸、腸道蠕動、血管或脈搏的搏動等帶來的偽影問題，大大提高了DWI應(yīng)用于體部的影像質(zhì)量[5]。然而，值得注意的是，EPI雖消除了生物體生理運動如心跳、呼吸、腸道蠕動、血管或脈搏的搏動等帶來的偽影問題，但其容易產(chǎn)生化學(xué)位移偽影和磁敏感性偽影，但是這種偽影是可以進行削弱的，如通過抑脂技術(shù)可減少EPI成像過程中產(chǎn)生的化學(xué)位移偽影，薄層成像、勻場、縮短TE等技術(shù)可減少EPI成像過程中產(chǎn)生的磁敏感性偽影，此外，增加K空間中采樣線間距可更進一步加快EPI成像速度，且同時縮短EPI序列的回波鏈長度，進一步減少EPI成像過程中產(chǎn)生的磁敏感性偽影，減小受腸道內(nèi)空氣影響而產(chǎn)生的影像扭曲度，進一步提高EPI應(yīng)用于體部擴散影像的質(zhì)量[6]。該成像技術(shù)也是目前臨床上應(yīng)用較為廣泛和成熟的擴散成像方式。

總之，隨著成像技術(shù)的發(fā)展，可通過多種手段及技術(shù)減少DWI應(yīng)用于胸腹部成像過程中產(chǎn)生的偽影，增加SNR，提高胸腹部DWI影像質(zhì)量，使其在胸腹部疾病的診斷及鑒別中的應(yīng)用越來越廣泛。

3.2 DWI在胸腹部實質(zhì)臟器腫瘤診斷中的應(yīng)用

DWI成像過程中的信號強度與組織內(nèi)細胞密度密切相關(guān)，惡性腫瘤的組織學(xué)分級和（或）其惡性程度不同，腫瘤組織的血供程度不同，腫瘤細胞排列緊密程度及所占比例不同，腫瘤組織結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度不同……這些都會造成體內(nèi)水分子的擴散運動有明顯不同，而這種不同可以被DWI（DKI和IVIM-DWI）檢測出來，因此可以用DWI來診斷惡性腫瘤，鑒別腫瘤組織的良性還是惡性等。如王遠星等[7]研究了小視野（rFOV）高分辨DWI對腎臟腫瘤的診斷價值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相較于單次激發(fā)平面回波成像（SS-EPI）DWI，rFOV高分辨DWI對腎臟腫瘤良、惡性和不同病理級別的腎透明細胞癌的ADC值均明顯升高，說明rFOV高分辨DWI診斷腎臟腫瘤大大提高了DWI圖像的質(zhì)量，其重要參數(shù)ADC值對腎透明細胞癌及其病理分級的診斷效能也大大提高。

3.2.1 IVIM在胸腹部實質(zhì)臟器腫瘤診斷中的應(yīng)用

郭瑞等[8]研究了IVIM-DWI對肝細胞肝癌（hepatocellular carcino-ma，HCC）患者微循環(huán)狀態(tài)的評估價值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，IVIM-DWI的多定量參數(shù)可有效地反映肝細胞肝癌患者微循環(huán)功能狀態(tài)及疾病的病理分級。Song Q等[9]研究了IVIM的多種參數(shù)與HCC組織病理分級的相關(guān)性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在HCC不同的組織病理分級中D、f及ADC值均存在明顯的差異，且不同分化級別的D、灌注分數(shù)（f）值及ADC值也存在明顯不同。古麗胡瑪爾·帕爾哈提和李輝[10]曾研究了IVIM-DWI的多種參數(shù)在卵巢腫瘤良、惡性鑒別中的應(yīng)用價值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，D值鑒別卵巢腫瘤良性與惡性的敏感度和特異度均非常高，且在卵巢腫瘤良性與惡性間D值存在明顯的差別，f值鑒別卵巢腫瘤良性與惡性也具有較高的敏感度，但特異性相對稍低一些。古麗胡瑪爾·帕爾哈提等[11]研究了IVIM-DWI對直腸癌盆腔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的診斷價值，發(fā)現(xiàn)IVIM-DWI對直腸癌盆腔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移具有非常高的診斷價值，且還可以判斷淋巴結(jié)的良惡性。

3.2.2 DKI在胸腹部實質(zhì)臟器腫瘤診斷中的應(yīng)用

最早的DKI技術(shù)是在2005年由Jensen教授提出的，DKI是在傳統(tǒng)彌散張量成像的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的擴散成像技術(shù)，主要反映生物組織中水分子非高斯擴散特性，其可敏感地反映存活的生物體組織微觀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度及病變部位的病理生理改變。近些年，經(jīng)過不斷地發(fā)展和完善，現(xiàn)在DKI技術(shù)已經(jīng)在多種疾病的診斷和鑒別診斷中表現(xiàn)出較高的價值。

Budjan等[12]的研究發(fā)現(xiàn)，DKI的b值可定量區(qū)分肝臟病變是惡性還是良性，b值低于1 000 s/mm2時，傳統(tǒng)的ADC值也可評估到相似的結(jié)果。譚冰瑩等[13]研究了DKI對腎透明細胞癌和血管平滑肌脂肪瘤的診斷價值，發(fā)現(xiàn)利用DKI的擴散峰度和擴散率可較好地鑒別腎透明細胞癌和血管平滑肌脂肪瘤，同時還可分析腎透明細胞癌對瘤旁腎實質(zhì)的影響。Bates等[14]的研究也發(fā)現(xiàn)，DKI的擴散峰度和擴散率可以作為局部進展期直腸癌新輔助放化療反應(yīng)的預(yù)測生物標志物。Granata等[15]研究了DKI對胰腺癌的評估價值，發(fā)現(xiàn)DKI的擴散峰度和擴散率可有助于區(qū)分正常胰腺實質(zhì)、胰島周圍炎癥和胰腺腫瘤。

4 小結(jié)

近些年關(guān)于DWI對腫瘤診斷、良惡性鑒別等方面的研究越來越多，其應(yīng)用價值也得到了極大的肯定，然而該技術(shù)也有一些不足之處，如磁場場強越高，對磁場的不均勻性就會越敏感，越容易產(chǎn)生化學(xué)位移偽影和磁敏感性偽影；多次信號平均可能會降低影像空間分辨力等問題，相信隨著影像技術(shù)的不斷發(fā)展和改進，一定可以克服存在的問題，提高DWI對胸腹部常見實質(zhì)臟器腫瘤的診斷準確度。