MR擴(kuò)散加權(quán)成像在肝臟占位性病變中的應(yīng)用

1、    MR擴(kuò)散加權(quán)成像在肝臟占位性病變中的應(yīng)用作者：王嵩張世界李瓊趙秋楓張建軍馬國駿【摘要】 目的篩選肝臟擴(kuò)散加權(quán)成像(DWI)較合適的b值, 并探討DWI對鑒別肝臟良惡性病變的價值。方法測定129例314個肝臟病變在b分別取50、500、800 s/mm2 時的信號強(qiáng)度、背景噪聲, 比較不同b值時同一病變信號強(qiáng)度、質(zhì)量指數(shù)及信噪比的差異; 同一b值時不同肝臟病變平均ADC的差異。結(jié)果1. 肝癌DWI圖像各b值時信號強(qiáng)度、信噪比、質(zhì)量指數(shù)均不同, 隨b值增加而降低, 各b值差異顯著(F值分別為103.77、93.06、118.19, P值均<0.

2、01), 而噪聲則與b值無關(guān)(F=2.19, P>0.05)。2. 肝臟病變分為肝癌、肝轉(zhuǎn)移癌、肝囊腫、肝血管瘤, b=500 s/mm2時的平均ADC值分別為(1.04±0.08)×10-3mm2/s、(1.09±0.1)×10-3mm2/s、(2.77±0.11)×10-3mm2/s、(1.84 ±0.12)×10-3mm2/s, 各組之間兩兩比較, 除肝癌與肝轉(zhuǎn)移癌P=0.13, 差別無統(tǒng)計學(xué)意義外, 余P值均<0.05; 肝癌實(shí)質(zhì)區(qū)與壞死區(qū)平均ADC值分別為(1.04±0.08)

3、15;10-3mm2/s, (1.55±0.05)×10-3mm2/s, 二者比較P<0.05。結(jié)論本研究認(rèn)為b=500s/mm2為較適合的肝臟擴(kuò)散加權(quán)成像b值, DWI及ADC值可以鑒別肝臟良惡性病變, 鑒別肝癌的實(shí)質(zhì)區(qū)和壞死區(qū)?！娟P(guān)鍵詞】 肝臟病變; 磁共振; 擴(kuò)散成像; 表觀擴(kuò)散系數(shù)Application of MR diffusion weighted imaging in the diagnosis of focal space-occupying lesions in liverWANG Song, ZHANG Shi-jie, LI Qiong, ZHA

4、NG Jian-jun, MA Guo-jun(Radiology Department, Long Hua Hospital, Shang Hai TCM University, 200032, China)【Abstract】 Objective To discuss the value of DWI with different b-value for identification the benign and malignant hepatic lesions. Methods 314 hepatic lesions from 129 cases were investigated.

5、Signal intensity, quality index and background noise were measured when the b-value was 50、500、800s/mm2 respectively, comparing the differences of mean ADC-value and signal intensity with the same b-value, different hepatic lesion, or with the different b-value but the same kind of hepatic lesion. R

6、esults 1. Signal intensity and signal-to-noise rate of DWI image of hepatoma was different with different b-value, it was decreasing with the increase of b-value. The difference was significant between groups with different b-value(F=103.77、93.06、118.19, P<0.01), but background noise had no relat

7、ionship with b-value (F=2.19, P>0.05). 2.Hepatic lesion was classified as hepatoma, hepatic metastatic cancer, hepatic cyst and hepatic hemangioma. The mean ADC-value were(1.04±0.08)×10-3mm2/s、(1.09±0.1)×10-3mm2/s、(2.77±0.11)×10-3mm2/s、(1.84±0.12)×10-3mm2/s

8、 respectively. Except that the difference between hepatoma and hepatic metastatic cancer had no statistical significance(P=0.13), the pairwise comparison showed that difference had statistical significance(P<0.05); mean ADC-value of solid area and necrosis area of hepatoma were(1.04±0.08)

9、15;10-3mm2/s, (1.55±0.05)×10-3mm2/s respectively, comparison of them showed significant different P<0.05. Conclusion The DWI image with b-value of 500 s/mm2 can be used to identify benign and malignant hepatic lesions, and solid area and necrosis area of hepatoma.【Key words】Hepatic lesi

10、ons; MRI; DWI; Apparent diffusion coefficient擴(kuò)散加權(quán)成像是磁共振的功能成像技術(shù)之一, 反映水分子的擴(kuò)散特性,是目前唯一無創(chuàng)性反映活體組織功能狀態(tài)并將宏觀流動相位位移成像原理應(yīng)用于顯微水平的檢查技術(shù)。最初主要應(yīng)用于早期腦缺血的診斷中1, 2, 近年來, 隨著成像技術(shù)的發(fā)展, 擴(kuò)散加權(quán)成像也逐漸應(yīng)用于肝臟, 其在肝臟占位性病變的檢出和鑒別診斷中可能起的作用, 越來越受到人們的關(guān)注。本部分主要探討肝癌在不同b值時的信號強(qiáng)度、信噪比及質(zhì)量指數(shù), 確定較適合的肝臟檢查b值; 不同病變相同b值時表觀擴(kuò)散系數(shù)(Apparent Diffusion Coeffic

11、ien值, ADC值)鑒別肝臟良惡性病變的可能性。1材料與方法1.1病例情況肝臟占位病變129例, 男性86例, 女性43例, 年齡2985歲, 平均為61.1歲, 共發(fā)現(xiàn)314個病灶。其中原發(fā)性肝癌25例, 轉(zhuǎn)移癌36例(單發(fā)病灶12例, 23例為多發(fā)轉(zhuǎn)移病灶), 肝囊腫52例, 肝臟血管瘤16例。病例選擇 : (1)所有肝細(xì)胞癌病例均結(jié)合甲胎球蛋白、臨床資料、超聲或/和CT、MRI影像資料, 并經(jīng)手術(shù)或穿刺證實(shí); (2)肝轉(zhuǎn)移瘤病例均有明確原發(fā)病灶; (3)所有肝囊腫和血管瘤病例均根據(jù)臨床資料, 超聲或/和CT、MRI綜合診斷, 并結(jié)合隨訪觀察。1.2MRI掃描參數(shù)所有患者均使用德國西門子

12、(Siemens)Avanto 1.5T 超導(dǎo)型磁共振成像系統(tǒng)進(jìn)行掃描, 采用體部表面相控陣線圈。所有患者均作常規(guī)軸位T1WI、T2WI, 冠狀位T2WI和擴(kuò)散加權(quán)成像(DWI)。T2WI主要成像參數(shù): SSFSE, TR/TE 2000/86.1ms, 層厚7mm, 間隔0.5mm, FOV 3540cm, 矩陣256×256, NEX2. DWI主要成像參數(shù): ASSET校正, SE-EPI采集, 擴(kuò)散系數(shù)b值設(shè)定50、500、800s/mm2, 方向ALL, TR/TE 1500ms/51.6ms, 層厚7mm, 間隔0.5mm, FOV3540cm, 矩陣256×2

13、56, NEX2, 屏氣掃描, 掃描時間24s。定位參數(shù)均直接復(fù)制T2WI參數(shù), 保證圖像的一致性。所有圖像傳輸至后處理工作站。1.3數(shù)據(jù)測量ADC圖像是由相應(yīng)層面DWI圖像通過圖像后處理工作站自動擬合而成, 數(shù)據(jù)測量是在ADC圖上利用Siemens公司數(shù)據(jù)測量軟件包直接進(jìn)行ADC值測量, 分別測量肝癌及轉(zhuǎn)移癌患者b值為50、500、800s/mm2時的信號強(qiáng)度、背景噪聲, 計算出相應(yīng)信噪比與質(zhì)量指數(shù)評價不同參數(shù)間圖像質(zhì)量。 擴(kuò)散加權(quán)圖像上信號強(qiáng)度值的測量方法是: 在病灶直徑最大層面測得信號強(qiáng)度, 每個病灶選用3個圓形感興趣區(qū)(ROI), 為盡量避免測量誤差, 應(yīng)避開血管和偽影, 如有明顯壞死

14、則測量病灶周邊實(shí)質(zhì)部分, 感興趣區(qū)直徑大約1.0cm, 各種測量應(yīng)在不同序列同一層面的同一位置進(jìn)行; 若同時有多個病灶, 只測量最典型且符合測量條件的病灶進(jìn)行測量, 最后取3個感興趣區(qū)所測值的平均值, ADC值的測量方法同前。質(zhì)量指數(shù)引用袁友紅3等采用的方法, 是將SNR、圖像偽影、圖像肝解剖顯示分別按5個等級量化后再按相同權(quán)重(為便于計算均取1)相加后所得的一個能綜合反映圖像質(zhì)量的指標(biāo)。(1)SNR=SH/SD, SH: 肝實(shí)質(zhì)的平均信號值(肝內(nèi)3個ROI, 直徑1.0com圓形且避開血管與膽管)SD: 相位編碼方向的背景噪聲的標(biāo)準(zhǔn)差(腹壁前方的掃描野內(nèi)空白處取3個ROI, 并取平均值)。量

15、化標(biāo)準(zhǔn): 0分: SNR<5; 1分: 550。(2)圖像偽影, 評價標(biāo)準(zhǔn): 1分: 偽影很重, 不能診斷; 2分: 偽影較重, 嚴(yán)重影響病變顯示; 3分: 偽影一般, 對病變顯示有一定影響; 4分: 偽影較輕, 對病變影響較小; 5分: 無偽影或幾乎沒有偽影。(3)圖像肝解剖顯示, 評價標(biāo)準(zhǔn): 1分: 圖像質(zhì)量很差, 臟器邊界不清, 不能顯示肝內(nèi)血管; 2分: 介于l與3分之間; 3分: 臟器邊緣顯示一般, 可隱約顯示胃腸邊緣, 可顯示肝內(nèi)靜脈的較大分支; 4分介于3與5分之間; 5分: 臟器邊緣銳利, 清楚顯示胃腸邊緣, 能顯示肝內(nèi)靜脈小分支。圖像偽影與圖像肝解剖顯示分別由2位資深主

16、治醫(yī)師獨(dú)立評價計分再取平均值。1.4統(tǒng)計學(xué)方法所有統(tǒng)計結(jié)果以 x±s表示。數(shù)據(jù)分析采用成組T檢驗(yàn)、單向方差分析(one-way ANOVA), 并對有顯著性差異者進(jìn)一步做多重比較, 方差齊者用LSD法(least-significant difference), 方差不齊者用Games-Howell法。所有數(shù)據(jù)錄入和整理在Excel 2003 上進(jìn)行, 使用SPSS 11.5 統(tǒng)計軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析, P<0.05 為顯著性水準(zhǔn)。2結(jié)果2.1肝癌不同b值時的病灶信號強(qiáng)度、信噪比、質(zhì)量指數(shù)及背景比較本研究考慮低b=50s/mm2時因受水分子擴(kuò)散和微循環(huán)灌注的雙重影響而使所測得的AD

17、C值偏大; b=800s/mm2時, 圖像質(zhì)量下降, 圖像偽影明顯增加, 影響了疾病診斷, 所以我們認(rèn)為當(dāng)b值為500s/mm2時, 既能得到較穩(wěn)定的ADC值, 又可得到清晰的DWI圖像。2.2肝臟各病變在b=500s/mm2時的ADC值比較本研究中肝臟病變分為肝癌、肝轉(zhuǎn)移癌、肝囊腫和肝血管瘤, 各病變平均ADC值(表2), 各病變間平均ADC值比較P<0.01, 差異顯著; 由于各病變間方差不齊, 采用Games-Howell法進(jìn)一步多重比較, 結(jié)果顯示除肝癌與肝轉(zhuǎn)移癌之間比較P=0.13, 差異無統(tǒng)計學(xué)意義, 其余各組比較P均<0.01, 差異顯著(表3)。2.3b=500s/

18、mm2時肝癌實(shí)質(zhì)區(qū)與肝癌壞死區(qū)的ADC值比較若腫瘤增長過快, 向周圍浸潤性生長, 中心可出現(xiàn)壞死區(qū), 本研究測量了腫瘤的壞死區(qū)與實(shí)質(zhì)區(qū)的平均ADC值, 統(tǒng)計結(jié)果顯示肝癌壞死區(qū)ADC值明顯高于實(shí)質(zhì)區(qū), 二者比較P 值<0.01, 差異顯著, (見下表4)。3討論肝臟局灶性病變的鑒別診斷一直是各種影像學(xué)檢查的研究熱點(diǎn)、難點(diǎn), DWI是基于活體內(nèi)水分子彌散運(yùn)動的MR功能成像技術(shù), 不僅可以通過圖像反映組織器官的病理解剖特點(diǎn), 還可以提供量化指標(biāo)ADC值, 可以為肝臟占位性病變的鑒別診斷提供比其它影像學(xué)檢查方法更多的診斷信息。B值的選擇是肝臟DWI技術(shù)的關(guān)鍵, 生物組織擴(kuò)散不僅與水分子布朗運(yùn)動有

19、關(guān), 還與其他因素如毛細(xì)血管網(wǎng)灌注有關(guān)。當(dāng)b值<400s/mm2時, 所得圖像由擴(kuò)散產(chǎn)生的對比較小, 由于受水分子擴(kuò)散和組織毛細(xì)血管微循環(huán)灌注雙重影響, 所得ADC值偏大。當(dāng)b值足夠大時, 組織毛細(xì)血管血流灌注作用產(chǎn)生的影響明顯減低, 如此才能較準(zhǔn)確的測定ADC值4。但隨著b值的增大, 化學(xué)位移偽影、磁敏感偽影等各種偽影增多, 圖像易變形, 同時, 高b值需要較長的TE值, 而正常肝臟的T2值較短, 約為50ms, 部分肝臟病變的T2值亦較短, 長TE會使信噪比下降, 嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量, 無法滿足診斷需要5。目前對于肝臟DWI的最適b值尚缺乏一致的認(rèn)識。但一般認(rèn)為在保證圖像質(zhì)量的前提下,

20、應(yīng)該盡量選用高b值。本研究中, 對同一病灶的b值設(shè)定為50、500、800s/mm2, 測量病灶信號強(qiáng)度、背景噪聲, 并計算出相應(yīng)的信噪比與質(zhì)量指數(shù)。結(jié)果顯示: 信號強(qiáng)度、信噪比、質(zhì)量指數(shù)隨b值的增加顯著下降, 且當(dāng)b值分別為50、500、800s/mm2組內(nèi)比較P值均<0.01?？紤]低b值時因受水分子擴(kuò)散和微循環(huán)灌注的影響, 而在本研究中, b=800s/mm2時, 圖像偽影明顯增加, 肝臟解剖顯示不清, 圖像質(zhì)量明顯下降, 影響了疾病診斷, 所以作者認(rèn)為當(dāng)b值為500s/mm2時, 既能得到較穩(wěn)定的ADC值, 又可得到清晰的DWI圖像, 有利于病變的診斷。本研究顯示, 肝臟良性腫瘤的

21、ADC值明顯高于惡性腫瘤, 從大到小依次為肝囊腫、肝血管瘤、轉(zhuǎn)移癌、原發(fā)性肝癌, ADC值分別為(2.77±0.11)×103mm2/s、(1.84 ±0.12)×103mm2/s、(1.09±0.1)×103mm2/s、(1.04±0.08)×103mm2/s, 且兩兩之間平均ADC值比較, 除肝癌與轉(zhuǎn)移癌之間P=0.13>0.05外, 余均<0.01, 差異顯著, DWI對肝臟良惡性有鑒別診斷價值, 但惡性病變之間的比較則需進(jìn)一步研究。ADC值差異的原因主要與腫瘤含水量不同有關(guān), 單純肝囊腫內(nèi)部主要

22、由液體成分構(gòu)成, 含水量最大, 水分子運(yùn)動不受限, 故ADC值較大, 肝血管瘤為大小不等的血管腔, 內(nèi)襯血管上皮, 其內(nèi)充滿的血液, 血管腔隙間填充纖維間隔及基質(zhì), 并且存在著瘢痕及出血, 且血竇內(nèi)所含的血液黏滯度高于囊腫內(nèi)的囊液, 因而其ADC值低于肝囊腫6, 肝癌富含細(xì)胞成分, 細(xì)胞核/漿比值高, 結(jié)構(gòu)致密, 含水量較少, 水分子擴(kuò)散受限明顯, 其ADC值較低。DWI也有其局限性, EPI序列易產(chǎn)生各種圖像偽影和部分圖像信號丟失(signal drop-out), 隨 b值增高, 這類偽影會越發(fā)嚴(yán)重。其次, 為避免化學(xué)位移偽影使用的脂肪抑制脈沖, 進(jìn)一步損失了圖像細(xì)節(jié), 直徑小于1cm的病

23、灶檢出率低7,本研究中, 有5例肝囊腫病例8個直徑<0.8cm的較小囊腫, DWI上可以發(fā)現(xiàn)病灶但在ADC圖像上未發(fā)現(xiàn)具體病灶, 難以進(jìn)行數(shù)據(jù)測量。對于較小的囊腫和血管瘤, DWI圖像和ADC圖像能提供鑒別診斷的信息不多。DWI可以提供3種信息: DWI影像、ADC圖像和定量指標(biāo)ADC值。借助DWI圖像和ADC圖像, 可以在活體檢測組織、病變內(nèi)水分子的微觀擴(kuò)散運(yùn)動, 進(jìn)而獲得組織、病變分子水平上的信息, 并根據(jù)其特征推斷組織、病變的生理、病理改變, 雖然肝臟DWI仍然存在一些尚待探索的問題, 但為組織功能判定和各種疾病的診斷和鑒別診斷提供了一條新的途徑?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1. Cercignani M, Horsfield MA. The physical basis of diffusion weighted MRIJ. Neurol Sci, 2001, 186(1): S11-142. Rovira A, Rovira Gols A, Pedraza S, et a1.Diffu