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磁共振擴散加權成像和磁共振波譜在卵巢腫瘤中的應用

2013-04-18 04:43蔡宋琪綜述強金偉校審
放射學實踐 2013年1期
關鍵詞:波譜磁共振盆腔

蔡宋琪 綜述 強金偉 校審

卵巢腫瘤發(fā)生隱匿,無明顯臨床癥狀,發(fā)現(xiàn)時常為晚期,病死率居婦科腫瘤首位,因此及時、準確地判斷病變性質,尤其是良惡性病變的鑒別對治療和預后有重要價值。在顯示卵巢的正常結構與病變上,MRI以其良好的軟組織對比及多方位、多序列成像,較超聲和CT更具優(yōu)勢,但仍有很多局限[1]。與常規(guī)MR成像相比,擴散加權成像(diffusion weighted imaging,DWI)和磁共振波譜(magnetic resonance spectroscopy,MRS)可無創(chuàng)性分析病變的水分子運動異常和代謝產物濃度的變化,使MRI對人體的研究深入到細胞分子水平,為卵巢腫瘤良惡性鑒別及病理類型分析提供了新的方法,有助于疾病的早期發(fā)現(xiàn)與診斷。

DWI在卵巢腫瘤中的應用

1.原理

小分子在組織中由高濃度到低濃度的擴散即布朗運動是MRI擴散成像的理論基礎。DWI通過檢測組織中水分子的擴散來反映生理、病理狀態(tài)下組織內水分子運動狀態(tài)及其異常改變,是目前唯一能夠測定活體組織內水分子擴散運動的無創(chuàng)性檢查方法[2]。通常將DWI上測得的生物組織擴散系數(shù)稱為表觀擴散系數(shù)(apparent difusion coeficient,ADC),是DWI進行量化分析的指標。b值即擴散敏感因子,是影響DWI的主要因素。b值較大時,ADC值主要反映細胞外水分子擴散情況;b值較小時,血流灌注對ADC值的影響較大,會產生T2透過效應[2-3]。

2.方法

由于平面回波成像(echo planar imaging,EPI)技術成像速度快,由運動引起的偽影可被完全去除,不同b值的圖像容易獲得,故是盆腔最常用、最實用的DWI成像技術[4]。許多研究在1.5T磁共振機上采用EPI抑脂序列,并使用腹帶加壓減少運動偽影[5-8],TR 3000~11500ms,TE 50~80ms,其中 Fujii等[6]合并采用了半傅里葉單次激發(fā)自旋回波(half fourier single shot turbo spin echo,HASTE)及快速自旋回波(fast spin echo,F(xiàn)SE)序列。但各研究中b值的取值不一致,常用的有0、200、400、500、600、800和1000mm2/s,b值越高越能反映組織水分子的擴散運動,但對磁共振系統(tǒng)硬件要求也越高,而且運動偽影和磁敏感偽影加重會使信噪比下降,影響圖像質量[2]。當b=1000mm2/s時,可得到權重更大的DWI圖像,以減少T2透過效應及灌注效應對組織信號強度的影響,但并不適合用于計算 ADC值[5]。

3.應用進展

DWI最初應用于神經系統(tǒng),而腹部受呼吸運動的影響圖像質量較差,限制了其在臨床上的應用[9]。隨著MRI快速成像技術的成熟與完善,DWI現(xiàn)已成功地應用于盆腔臟器的定性診斷[10]。Moteki等[11]最早對卵巢囊性病變進行擴散成像分析,發(fā)現(xiàn)卵巢囊腫和漿液性囊腺瘤較惡性卵巢病變的囊性成分有更高的ADC值,而黏液性囊腺瘤與惡性腫瘤的ADC值則無明顯差異,認為囊液的粘滯度、蛋白濃度、糖及核酸含量不同是造成這種差異的原因,該研究一定程度上證明了DWI具備分析囊液構成、鑒別腫瘤良惡性的功能,Sarty等[12]的研究結論與其一致。國內相關研究顯示良、惡性腫瘤囊性部分的ADC值有明顯差異,其鑒別診斷的最佳閾值為2.755×10-3mm2/s,并進一步分析指出惡性腫瘤的囊液內含有的許多壞死組織碎片及各種炎性細胞明顯限制了水分子的擴散運動,是導致ADC值較良性低的原因;但有些學者也有不同意見,其中羅琳等[3]對比了12例卵巢惡性腫瘤的囊性部分和13例正常卵巢卵泡的囊液成分,發(fā)現(xiàn)兩組間的ADC值及eADC值差異均無統(tǒng)計學意義。另有研究認為卵巢腫瘤的囊液在b=1000mm2/s時DWI上呈現(xiàn)高信號能夠強烈提示惡性腫瘤,但是ADC值診斷價值有限,僅對特定類型腫瘤的鑒別有一定作用[3,5,13]。卵巢腫瘤的囊液內成分復雜、各腫瘤間血管通透性差別很大以及感興趣區(qū)定位等因素都能影響ADC值。研究結果不一致的原因可能是病變的大小、性質及樣本量不同引起,因此卵巢腫瘤囊性成分 ADC值的診斷價值尚需大樣本研究證實[3,10,12]。

在對卵巢實性成分的分析中,DWI是否具有特異性的鑒別診斷價值,學者間的觀點并不一致。Fujii等[6]評估了DWI鑒別良惡性卵巢腫瘤的準確度,在研究了119例患者(123個病灶)后發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)的惡性卵巢腫瘤、成熟畸胎瘤及幾乎一半的子宮內膜異位腫瘤在DWI上呈現(xiàn)高信號,其中39個惡性腫瘤與13個良性腫瘤實性成分的ADC值差異無統(tǒng)計學意義,這13個良性腫瘤包括6個纖維瘤、2個黏液性囊腺瘤、2個成熟畸胎瘤和3個子宮內膜異位相關腫瘤。Takeuchi等[7]認為子宮內膜異位癥和成熟畸胎瘤含有的血液、脂肪、角質成分會造成DWI值升高,但通過常規(guī)MRI和脂肪抑制序列即可明確這兩類病變的診斷,因此不應包括在DWI敏感度評價中,而且良性腫瘤的樣本量偏小,有必要進行更大樣本量的研究。Li等[8]對127例131個囊實性病灶進行了病理對照研究,提出鑒別卵巢上皮來源良性腫瘤與交界性或者惡性腫瘤的最佳ADC值為1.25×10-3mm2/s,同時通過與常規(guī)序列的比較發(fā)現(xiàn)DWI能夠提高卵巢來源腫瘤的診斷敏感度、特異度、陽性預測值、陰性預測值及診斷符合率,但他們認為這個結論有必要進一步擴大樣本量進行證實。

MRS在卵巢腫瘤中的應用

1.原理

MRS是目前唯一能無創(chuàng)進行活體器官和組織代謝檢測、化合物定量分析的技術,它利用質子在化合物中共振頻率的化學位移現(xiàn)象,測定化合物組成成分及其含量。不同化合物中相同原子的進動頻率不同,在頻率軸上不同位置形成不同的峰。以發(fā)生共振吸收的強度為縱坐標,共振的頻率為橫坐標,繪出一條共振吸收強度與共振頻率變化的曲線,即MRS曲線,其單位為參照物質子共振頻率的百萬分率(partspermillion,ppm),目前生物體檢測的原子核有1H、31P、13C、19F、23Na等[14-16]。由于1H在有機物結構中具有高自然豐度和核磁感性,故最多應用于MRS研究中 。在卵巢腫瘤的診斷中,常用的代謝物主要有膽堿(choline,Cho)、脂質(lipid,Lip)和乳酸(lactate,Lac)等。其中,Cho濃度上升提示細胞膜磷脂合成增加,腫瘤細胞增殖活躍;Lip是一種存在于細胞膜上的脂質,它是細胞分解指示劑,通常表示腫瘤的分化級別;Lac是糖酵解的終產物,濃度上升說明病變內缺氧或無氧。

2.方法

1H-MRS有單體素成像與化學位移成像(chemical shift image,CSI),由于卵巢病變比較局限,需進行精確定位,且盆腔內脂肪成分多,為得到更好的波譜成像質量,多采用單體素掃描,其成像序列有點分辨率自旋回波波譜(point-resolved echo spin spectroscopy,PRESS)與受激回波波譜(stimulated-echo acquisition mode,STEAM)兩種。在1.5TMR機上,Okada等[17]和 Hascalik等[18]選擇PRESS序列(TE 135ms,TE 136ms)對Cho、Lac、Lip和肌酐(cretine,Cr)進行測量;Cho等[19]則選擇STEAM序列(TE 30ms)測量Lip。在3.0TMR機上,McLean等[20]采用呼吸觸發(fā)PRESS序列(TE 144ms)測量Cho和Gly。體素隨病灶大小取值不等,體素越大受激發(fā)的核越多,信噪比越高,但空間分辨力會降低,峰隨之增寬。Cho和李文華等[21]選擇體素為8(2×2×2)cm3。CSI可在同一時間獲得多體素的數(shù)據(jù),但在盆腔中的應用較少。Esseridou等[22]認為在1.5T條件下進行3DCIS研究卵巢腫瘤具有可行性,其序列為PRESS(TR 700ms,TE 135ms)。所有研究均采用選擇性化學位移飽和技術抑制水信號。

3.應用進展

隨著MRI技術的發(fā)展,作為MR結構性成像的補充,MRS對組織性質的診斷與病理活檢的一致性高達100%[23],其診斷價值得到了普遍認可,目前MRS已能從組織代謝角度對卵巢腫瘤的良惡性及腫瘤類型進行定性診斷。

Wallace等[24]最早通過線性分析證明,MRS在鑒別卵巢癌與正常卵巢組織的敏感度為100%,特異度為95%,診斷符合率為98%;進一步分析表明其鑒別殘余卵巢癌與卵巢復發(fā)的敏感度為92%,特異度為100%,診斷符合率為97%,為活體無創(chuàng)性診斷卵巢癌提供了依據(jù)。惡性腫瘤增殖速度快、細胞活性高,往往與細胞膜合成代謝相輔相成,因此Cho濃度高低常能提示腫瘤的性質。李文華等[21]認為,腫瘤的分化程度與Cho峰呈正相關,即腫瘤的惡性程度越高,Cho峰越高;將Cho峰與噪聲之比>2作為鑒別盆腔腫瘤良惡性的閾值,可準確鑒別腫瘤的良惡性,這一結論和腦腫瘤MRS所顯示Cho峰的意義一致。Esseridou等[22]研究表明Cho升高提示惡性腫瘤的敏感度為89%,進一步驗證了這個觀點。但是McLean等[20]發(fā)現(xiàn)在8例未檢測到Cho峰的患者中有7例的信噪比<2,說明Cho峰值受技術影響較大,假陰性率高,因此在操作時應注意采用的參數(shù)及所采集數(shù)據(jù)的質量。有關研究表明Lac峰也能在一定程度上提示腫瘤的惡性生物學行為,因為Lac峰的出現(xiàn)常提示細胞生長與供氧之間出現(xiàn)不平衡,而惡性腫瘤的供氧不足更明顯。Okada等[17]的研究發(fā)現(xiàn)Lac峰可出現(xiàn)在盆腔惡性腫瘤及一些良性腫瘤中,但前者的Lac峰明顯高于后者,但需排除盆腔膿腫[18]。Lip是一種存在于細胞膜上的脂質,Cho等[19]對31例患者行MRS研究后發(fā)現(xiàn)大多數(shù)卵巢惡性腫瘤和良性畸胎瘤波譜中1.3ppm處的Lip峰明顯升高,但在良性上皮源性腫瘤中未發(fā)現(xiàn)該峰。Belkic[25]也有類似發(fā)現(xiàn),這可能與脂肪酸鏈中存在的亞甲基有關,表明Lip峰能夠在一定程度上提示腫瘤的生物學行為,另有研究證明其對卵泡膜細胞瘤的診斷具有特異性[19]。

存在的問題和展望

作為一種新興技術,DWI和MRS在卵巢中的應用尚處于起步階段,還存在一些問題。對于盆腔DWI圖像,b值越高越能反映組織水分子的擴散運動,但會影響圖像質量,因此合適的b值是決定成像質量的關鍵;此外TR值的長短、層厚、視野及線圈的選擇都會影響圖像質量[2]。對于 MRS而言,由于巧克力囊腫含有出血及畸胎瘤內多有骨骼、牙齒等成分,易導致波峰干擾和信號差;其次,盆腔組織脂肪豐富,卵巢腫瘤多呈囊性腫塊,致使MRS檢查中對脂肪及水抑制存在一定困難,再加上女性腹式呼吸及腸道運動偽影等都從一定程度上影響了MRS圖像質量;此外,當所測物質不同時,TE值與檢查序列會改變圖像的信噪比。通過選擇合適的b值、TR值、TE值、線圈及檢查序列,增大視野、減少層厚,避免強烈的脂質信號干擾,可使盆部DWI及MRS波譜圖像質量提高。至今為止,尚無學者就卵巢周期性變化進行探索,相信隨著MRI軟硬件技術的改進,功能磁共振的應用前景必會更加廣闊。

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