韋素嵐,葉楓,余小多,宋穎,歐陽漢

·腹部影像學·

體素內(nèi)不相干運動DWI對肝臟良惡性病變的診斷價值

韋素嵐,葉楓,余小多,宋穎,歐陽漢

目的:探討體素內(nèi)不相干運動(IVIM)擴散加權(quán)成像對肝臟良惡性病變的診斷價值。方法:搜集2014年12月-2015年7月臨床懷疑為肝臟腫瘤、且經(jīng)手術(shù)病理、穿刺活檢、臨床或隨訪明確診斷的92例患者(共93個病灶)的病例資料,其中惡性組69例、良性組23例(24個病灶)。所有患者均行常規(guī)MRI平掃、多期動態(tài)增強掃描及IVIM(b=0、20、50、100、200、400、600、800和1200s/mm2)。將ROI放置于腫瘤最大實性區(qū)域,采用單指數(shù)及雙指數(shù)模型獲得以下參數(shù)值:表觀擴散系數(shù)(ADC)、慢速表觀擴散系數(shù)(D)、快速表觀擴散系數(shù)(D*)及快速擴散成分所占比例(f)。采用獨立樣本t檢驗比較良惡性組間各參數(shù)的差異,并采用受試者工作特征曲線(ROC)計算各參數(shù)的診斷效能。結(jié)果:良性病變的ADC、D、D*和f值分別為(1.67±0.59)×10-3、(1.23±0.34)×10-3、(36.13±17.84)×10-3mm2/s和(29.96%± 15.67%),惡性組者分別為(1.20±0.36)×10-3、(0.88±0.21)×10-3、(34.84±19.75)×10-3mm2/s和(21.77%± 10.07%)。除D*值外,ADC值、D值及f值在兩組間的差異有統(tǒng)計學意義(P值分別為0.001、0.000及0.023),相應(yīng)ROC下面積分別為0.764、0.804及0.665。以D值＜1.13×10-3mm2/s為閾值,診斷肝臟惡性腫瘤的敏感度及特異度分別為85.5%和62.5%。結(jié)論:體素內(nèi)不相干運動擴散加權(quán)成像有助于肝臟良惡性病變的鑒別,其中使用雙指數(shù)模型計算的慢速表觀擴散系數(shù)值診斷效能最高。

肝腫瘤;磁共振成像;擴散加權(quán)成像;體素內(nèi)不相干運動;診斷效能

Le Bihan等[1]提出的體素內(nèi)不相干加權(quán)運動(intravoxel incoherent motion,IVIM)理論旨在將組織中進行布朗運動的純水分子擴散與進行非布朗運動的微循環(huán)灌注相關(guān)的擴散區(qū)分開來,用以反映組織的微觀結(jié)構(gòu)及微循環(huán)情況,目前基于此理論的體素內(nèi)不相干運動擴散加權(quán)成像(diffusion-weighted imaging of intravoxel incoherent motion,IVIM-DWI)技術(shù)在肝臟疾病方面研究報道較多[2-10],但對于肝臟局灶性病變的診斷價值,各研究報道尚存在一定分歧[4-8]。因此,

本研究通過回顧性分析92例肝臟局灶性病變的臨床和影像學資料,旨在探討IVIM-DWI對肝臟良惡性病變的鑒別診斷價值及確定各有效參數(shù)的閾值。

材料與方法

1.病例搜集

2014年12月-2015年7月于我院就診的臨床懷疑為肝臟腫瘤的92例患者,均行肝臟常規(guī)MRI平掃、多期增強掃描及IVIM-DWI檢查。男65例,女27例,年齡14～73歲,平均52歲。惡性組69例(69個病灶),包括肝細胞肝癌53例、肝內(nèi)膽管細胞癌7例和轉(zhuǎn)移瘤9例;良性組23例(24個病灶),包括海綿狀血管瘤11例(12個病灶)、局灶性結(jié)節(jié)性增生5例、感染5例、囊腫1例及血管平滑肌脂肪瘤1例。92例中經(jīng)手術(shù)或穿刺病理證實者共52例:肝細胞癌30例,膽管細胞癌7例,轉(zhuǎn)移瘤7例,海綿狀血管瘤1例,局灶性結(jié)節(jié)增生4例,感染1例,囊腫1例,血管平滑肌脂肪瘤1例;40例經(jīng)臨床資料、典型影像特征(CT或超聲)及隨訪6個月以上等明確診斷,肝細胞肝癌的診斷參照《原發(fā)性肝癌診療規(guī)范(2011年版)》[11]臨床診斷標準。

2.成像方法

使用GE Discovery MR 750 3.0 TM R掃描儀和體部專用8通道相控陣線圈。檢查前患者均需禁食4 h及訓練呼吸,呼吸訓練要求均勻自由呼吸及呼吸末屏氣,檢查時呈仰臥位,掃描范圍包括全肝。檢查序列如下。①屏氣橫軸面雙回波T1WI;②呼吸觸發(fā)脂肪抑制橫軸面T2WI;③呼吸觸發(fā)橫軸面IVIM-DWI,掃描參數(shù):TE 60.8 ms,TR 3529 ms,矩陣128×160,視野34.0 cm×27.2 cm～40.0 cm×32.0 cm,層厚7 mm,層間距1 mm,共選擇9個b值(0、20、50、100、200、400、600、800和1200 s/mm2);④橫軸面及冠狀面屏氣LAVA動態(tài)增強序列:使用高壓注射器經(jīng)手背靜脈注入對比劑Gd-DTPA,劑量0.2 mL/kg,流率2 mL/s,隨后采用相同流率注入20 mL生理鹽水沖管,于注射對比劑后20 s、60 s、2 min及3 min分別動脈期、門脈早期、門脈晚期及延遲期圖像。

3.圖像后處理及數(shù)據(jù)測量

使用GE AW 4.6工作站和Function-MADC軟件處理所采集的DWI圖像,分別得到單指數(shù)模型和雙指數(shù)模型的參數(shù)圖,包括表觀擴散系數(shù)(apparent diffusion coefficient,ADC),慢速表觀擴散系數(shù)(slow apparent diffusion coefficient,D)、快速表觀擴散系數(shù)(fast apparent diffusion coefficient,D*)及快速擴散成分所占比例(fraction of fast apparent diffusion coefficient,f)。結(jié)合脂肪抑制T2WI及多期動態(tài)增強圖像,在IVIM圖像上選擇圖像偽影較小及腫瘤壞死較少的病變層面,將感興趣區(qū)(region of interest,ROI)放置于腫瘤最大實性區(qū)域(圖1),避開出血、壞死及囊變區(qū),測量3次,取均值,分別得到病變的ADC值、D值、D*值及f值。

4.統(tǒng)計分析

所測數(shù)據(jù)使用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件進行分析。采用獨立樣本t檢驗比較良惡性組間各參數(shù)(ADC值、D值、D*值及f值)間的差異。根據(jù)診斷結(jié)果繪制受試者工作特征曲線(receiver operating characteristic curve,ROC),比較各參數(shù)值的曲線下面積(area under curve,AUC)以評定其診斷效能,并以最大約登指數(shù)判定各參數(shù)的最佳診斷閾值。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

結(jié) 果

肝臟良惡性病變DWI各參數(shù)的測量值見表1、2。

表1 肝臟良性病變DWI各參數(shù)值

表2 肝臟惡性病變DWI各參數(shù)值

對于肝臟良惡性病變的鑒別診斷,ADC、D、D*及f的ROC曲線下面積分別為0.764、0.804、0.534及0.665(圖2);除D*值外,肝臟良惡性病變的ADC值、D值及f值的差異有統(tǒng)計學意義(表3)。當ADC值、D值及f值的閾值分別為1.58×10-3mm2/s、1.13×

10-3mm2/s和31.35%時,診斷肝臟惡性病變的敏感度分別為89.9%、85.5%和89.9%,特異度分別為58.3%、62.5%和45.8%。

表3 肝臟良惡性病變DWI參數(shù)值比較

討 論

擴散加權(quán)成像在肝臟腫局灶性病變的檢出和定性、肝臟惡性腫瘤的療效評估以及肝臟彌漫性病變的診斷中發(fā)揮著越來越重要的作用[12]。由于惡性腫瘤細胞密度增大,組織擴散受限,ADC值下降明顯且低于良性病變,因此ADC值的定量分析可用于肝臟良惡性病變的鑒別診斷[13-16]。然而,研究表明肝臟良惡性腫瘤的ADC值存在一定范圍內(nèi)的重疊,不同研究獲得的診斷惡性腫瘤的閾值差異也較大[17-18],一方面是因為ADC值受成像時選擇的b值的影響,存在測量偏差[19];另一方面則是因為組織中非布朗運動的水分子運動成分,如血液流動,構(gòu)成了表觀擴散的一部分[20]。因此,Le Bihan等[1]提出IVIM理論,將組織中進行布朗運動的純水分子擴散與進行非布朗運動的微循環(huán)灌注相關(guān)的擴散區(qū)分開來,分別測量D、D*及f值,從而得到組織中純水分子擴散成分、微循環(huán)灌注成分及毛細血管血流量比例等方面的信息,以便于更好地反映組織的微觀結(jié)構(gòu)及微循環(huán)情況。本研究中肝臟良惡性病變的ADC值大于D值,與文獻報道結(jié)果一致[4-6],說明組織的ADC值不僅受到反映病變細胞密度變化的D值的影響,還受到反映微循環(huán)灌注信息的D*值的影響,在臨床應(yīng)用時應(yīng)考慮到部分惡性腫瘤的高灌注情況[1],如富血供的肝細胞癌和神經(jīng)內(nèi)分泌性腫瘤肝轉(zhuǎn)移,以及影響肝組織灌注變化的情況(如應(yīng)在肝臟檢查前禁食,避免進食所導致的門脈及肝血竇灌

注增加[21])。

在本研究中,肝臟良性病變的ADC、D、D*及f值均高于惡性病變,除D*值外,ADC、D及f值在肝臟良惡性病變間的差異有統(tǒng)計學意義,其ROC下面積分別為0.764、0.804及0.665,提示IVIM-DWI有助于肝臟良惡性病變的鑒別診斷,其中D值的診斷效能最高。該結(jié)果與Yoon等[4]的研究結(jié)果相仿,說明在分析組織的水分子擴散信息時,剔除組織微循環(huán)灌注D*值的影響有利于反映組織的微觀結(jié)構(gòu),比如部分高灌注的惡性腫瘤,剔除灌注影響后,D值能有效的反映惡性腫瘤的細胞密度、大小等微觀變化。本研究結(jié)果顯示,D值在肝臟良惡性病變的鑒別中診斷效能最高,其AUC為0.804,閾值為1.13×10-3mm2/s時診斷敏感度為85.5%,特異度為62.5%。這一結(jié)果與文獻報道不同[4,6,8],筆者認為出現(xiàn)這種差異的原因可能與不同研究中所鑒別的病變類型不同有關(guān)。Yoon等[4]的研究中良性病變有海綿狀血管瘤、局灶性結(jié)節(jié)增生及腺瘤,D值的閾值為1.27×10-3mm2/s;本研究納入的良性病變包括海綿狀血管瘤、局灶性結(jié)節(jié)增生、感染、囊腫及血管平滑肌脂肪瘤,D值閾值與Yoon等[4]的研究結(jié)果較為接近;而Watanabe等[6]的研究中良性病變?yōu)楹＞d狀血管瘤及囊腫,Zhu等[4]的研究中為海綿狀血管瘤,D值的閾值分別為1.54×10-3及1.66×10-3mm2/s,明顯高于本研究結(jié)果。而且,研究中發(fā)現(xiàn)海綿狀血管瘤及囊腫的D值明顯高于惡性病變,提示探討D值對肝臟良惡性病變的鑒別診斷價值時,應(yīng)考慮病變類型,因為海綿狀血管瘤和囊腫的高D值可能會導致鑒別肝臟良惡性病變的D值的閾值升高。

本研究中D*值在良惡性病變間的差異無統(tǒng)計學意義,與Watanabe[6]和Zhu等[8]的研究一致,分析原因可能為一方面雖然D*值反映的是組織的微循環(huán)灌注情況,但實際上可能還包含了組織的腺體分泌如膽汁分泌等微觀水分子運動的信息[22];另一方面則是部分肝臟良惡性腫瘤間的微循環(huán)灌注情況差異可能很小[5]。并且,在分析D*值診斷價值時還應(yīng)注意到D*值計算誤差及其可重復(fù)性方面的問題。研究發(fā)現(xiàn)D*值的計算誤差較高,尤其在低b值時,即使增加了b值數(shù)目,D*的重復(fù)性仍較差。Andreou等對14例結(jié)腸癌肝轉(zhuǎn)移患者進行了2次肝臟多b值DWI掃描,結(jié)果顯示兩次掃描測量的D*及f的可重復(fù)性均較差,且轉(zhuǎn)移灶的D*及f的可重復(fù)性差于正常肝實質(zhì);兩次測量百分比差異的95%置信區(qū)間分別為轉(zhuǎn)移灶D*(-89.0%,2,120%)、f(-75.3%,241%),正常肝實質(zhì)D*(-31.2%,59.1%)、f(-24.3,25.1%)[23]。另外,Kakite等[24]的研究中則發(fā)現(xiàn)肝實質(zhì)和肝細胞癌的灌注參數(shù)中D*和f值的可重復(fù)性差,擴散參數(shù)D、ADC的重復(fù)性好,而且肝細胞肝癌的灌注參數(shù)D*和f的可重復(fù)性要差于肝實質(zhì)。

本研究的局限性有以下幾點:①本研究為回顧性研究,入組的惡性病變例數(shù)多于良性病變,可能存在抽樣誤差及隊列誤差,并且部分患者沒有病理證實;②IVIM雙指數(shù)模型的穩(wěn)定性較單指數(shù)模型差,IVIM參數(shù)的變異度比傳統(tǒng)ADC值要高,本研究沒有對IVIM參數(shù)的可重復(fù)性進行進一步的研究;③ROI為人工勾畫,可能存在測量誤差。

總之,本研究結(jié)果顯示IVIM-DWI有助于肝臟良惡性病變的鑒別診斷,其中雙指數(shù)模型的D值診斷效能最高。

[1] Le Bihan D.Intravoxel incoherent motion imaging using steadystate free precession[J].Magn Reson Med,1988,7(3):346-351.

[2] Hu G,Chan Q,Quan X,et al.Intravoxel incoherent motion MRI evaluation for the staging of liver fibrosis in a rat model[J].J Magn Reson Imaging,2015,42(2):331-339.

[3] Chung SR,Lee SS,Kim N,et al.Intravoxel incoherent motion MRI for liver fibrosis assessment:a pilot study[J].Acta Radiol, 2015,56(12):1428-1436.

[4] Yoon JH,Lee JM,Yu MH,et al.Evaluation of hepatic focal lesions using diffusion-weighted MR imaging:Comparison of apparent diffusion coefficient and intravoxel incoherent motion-derived parameters[J].J Magn Reson Imaging,2014,39(2):276-285.

[5] Doblas S,Wagner M,Leitao HS,et al.Determination of malignancy and characterization of hepatic tumor type with diffusion-weighted magnetic resonance imaging:Comparison of apparent diffusion coefficient and intravoxel incoherent motion-derived measurements[J].Invest Radiol,2013,48(10):722-728.

[6] Watanabe H,Kanematsu M,Goshima S,et al.Characterizing focal hepatic lesions by free-breathing intravoxel incoherent motion MRI at 3.0 T[J].Acta Radiol,2014,55(10):1166-1173.

[7] Colagrande S,Regini F,Pasquinelli F,et al.Focalliver lesion classification and characterization in noncirrhotic liver:a prospective Comparison of diffusion-weighted magnetic resonance-related para meters[J].J Co m put Assist Tomogr,2013,37(4):560-567.

[8] Zhu L,Cheng Q,Luo W,et al.A comparative study of apparent diffusion coefficient and intravoxel incoherent motion-derived para meters for the characterization of common solid hepatic tumors [J].Acta Radiol,2015,56(12):1411-1148.

[9] Joo I,Lee JM,Grimm R,et al.Monitoring vascular disrupting therapy in a rabbit liver tumor model:relationship between tumor perfusion para meters at IVIM diffusion-weighted MR imaging and those at dynamic contrast-enhanced MR imaging[J].Radiology, 2015,278(1):104-113.

[10] Park YS,Lee CH,Kim JH,et al.Using intravoxel incoherent motion(IVIM)MR imaging to predict lipiodol uptake in patients with hepatocellular carcinoma following transcatheter arterial chemoembolization:a preliminary result[J].Magn Reson Imaging,2014,32(6):638-646.

[11] 中華人民共和國衛(wèi)生部.原發(fā)性肝癌診療規(guī)范(2011年版)[J].臨床腫瘤學雜志,2011,16(10):929-946.

[12] Lewis S,Dyvorne H,Cui Y,et al.Diffusion-weighted imaging of the liver:techniques and applications[J].Magn Reson Imaging Clin N Am,2014,22(3):373-395.

[13] Miller FH,Hammond N,Siddiqi AJ,et al.Utility of diffusion-weighted MRI in distinguishing benign and malignant hepatic lesions[J].J Magn Reson Imaging,2010,32(1):138-147.

[14] Demir OI,Obuz F,Sagol O,et al.Contribution of diffusion-weighted MRI to the differential diagnosis of hepatic masses[J]. Diagn Interv Radiol,2007,13(2):81-86.

[15] Taouli B.Diffusion-weighted MR imaging for liver lesion characterization:a critical look[J].Radiology,2012,262(2):378-380.

[16] Xia D,Jing J,Shen H,et al.Value of diffusion-weighted magnetic resonance images for discrimination of focal benign and malignant hepatic lesions:a meta-analysis[J].J Magn Reson Imaging, 2010,32(1):130-137.

[17] Taouli B,Vilgrain V,Dumont E,et al.Evaluation of liver diffusion isotropy and characterization of focal hepatic lesions with two single-shot echo-planar MR imaging sequences:prospective study in 66 patients[J].Radiology,2003,226(1):71-78.

[18] Bruegel M,Holzapfel K,Gaa J,et al.Characterization of focal liver lesions by ADC measurements using a respiratory triggered diffusion-weighted single-shot echo-planar MR imaging technique[J].Eur Radiol,2008,18(3):477-485.

[19] Goshima S,Kanematsu M,Kondo H,et al.Diffusion-weighted imaging of the liver:optimizing b value for the detection and characterization of benign and malignant hepatic lesions[J].J Magn Reson Imaging,2008,28(3):691-697.

[20] Yamada I,Aung W,Himeno Y,et al.Diffusion coefficients in abdominal organs and hepatic lesions:evaluation with intravoxel incoherent motion echo-planar MR imaging[J].Radiology,1999, 210(3):617-623.

[21] Hollingsworth KG,Lo mas DJ.Influence of perfusion on hepatic MR diffusion measurement[J].NMR Biomed,2006,19(2):231-235.

[22] Koh DM,Collins DJ,Orton MR.Intravoxel incoherent motion in body diffusion-weighted MRI:reality and challenges[J].AJR, 2011,196(6):1351-1361.

[23] Andreou A,Koh DM,Collins DJ,et al.Measurement reproducibility of perfusion fraction and pseudodiffusion coefficient derived by intravoxel incoherent motion diffusion-weighted MR imaging in normal liver and metastases[J].Eur Radiol,2013,23 (2):428-434.

[24] Kakite S,Dyvorne H,Besa C,et al.Hepatocellular carcinoma: short-term reproducibility of apparent diffusion coefficient and intravoxel incoherent motion para meters at 3.0 T[J].J Magn Reson Imaging,2015,41(1):149-156.

Intravoxel incoherent motion diffusion weighted imaging in differentiation between benign and malignant lesions of liver

WEI Su-lan,YE Feng,YU Xiao-duo,et al.Department of Diagnostic Radiology,Cancer Hospital,Peking Union Medical College, Chinese Academy of Medical Sciences,Beijing 100021,China

Objective:To determine the value of intravoxel incoherent motion(IVIM)diffusion weighted imaging (DWI)in differentiation between benign and malignant lesions of liver.Methods:From December 2014 to July 2015,92 patients with 93 liver lesions proved by postsurgical pathology,aspiration biopsy,clinical data or follow-up results were enrolled in our study,and were divided into two groups:malignant group(69 lesions in 69 patients)and benign group(24 lesions in 23 patients).All patients underwent conventional non-enhanced and contrast-enhanced MRI and IVIM-DWI(b=0, 20,50,100,200,400,600,800 and 1200s/mm2).ROIs were placed on the largest solid part of the lesions and parameters (ADC,D,D*and f)were measured with monoexponential model and biexponential model respectively.The values of these parameters in the two groups were analyzed and compared using independent samples t-test,and receiver operating characteristic curve(ROC)was used to determine the diagnostic efficacy of these parameters in diagnosis of malignant liver lesions.Results:The values of ADC,D,D*and f in benign group were(1.67±0.59)×10-3,(1.23±0.34)×10-3,(36.13± 17.84)×10-3mm2/s and(29.96%±15.67%),and those in malignant group were(1.20±0.36)×10-3,(0.88±0.21)× 10-3,(34.84±19.75)×10-3mm2/s and(21.77%±10.07%)respectively.Significant inter-group difference was observed in ADC,D and f(P=0.001,0.000 and 0.023,respectively),the correlated areas under the ROC curve of ADC,D and f were 0.764,0.804 and 0.665.With the cut-off of 1.13×10-3mm2/s,the sensitivity and specificity of D in diagnosis of malignant lesions of liver were 85.5%and 62.5%respectively.Conclusion:IVIM-DWI is useful to distinguish benign and malignant lesions of liver,and the D value in biexponential model has the best diagnostic efficacy for differentiation.

Liver neoplasms;Magnetic resonance imaging;Diffusion weighted imaging;Intravoxel incoherent motion;Diagnostic efficacy

R445.2;R735.7

A

1000-0313(2016)04-0364-05

10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.04.019

2016-01-11

2016-03-05)

100021 北京,北京協(xié)和醫(yī)學院中國醫(yī)學科學院腫瘤醫(yī)院影像診斷科

韋素嵐(1987-),女,廣西河池人,碩士研究生,主要從事腹部腫瘤的影像診斷工作。