高场磁共振背景抑制扩散成像技术对肝局灶性占位病变的诊断价值

近年来，随着平面回波成像(echoplanarimaging,EPI)等快速序列的应用及硬件的发展，扩散加权成像在肝疾病的研究方面显示出良好的前景[1-4J。背景抑制磁共振扩散成像技术(diffusionweightedimagingwithbackgroundsuppression，DWIBS)为体部磁共振扩散加权成像一种新的技术，能在自由呼吸状态下对腹部进行大范围薄层扫描，扫描后能同时获得DWIBS图和磁共振表观扩散系数(apparentdiffusioncoefficient,ADC)图，在进行ADC值和体积的定量测量可另经过3D一最大强度投影(MIP)重建可得到高质量图像，并且通过背景抑制及黑白翻转技术获得同正电子发射计算机断层显像(positronemissioncomputedtomography,PET)类似图像，可直观、立体地观察病变部位、形态、大小及范围，其对病理损害的检测具有巨大的潜力。本研究旨在探讨3.0TMRIDWIBS技术在肝局灶性占位性病变诊断与鉴别诊断中的初步应用。资料与方法1.1临床资料回顾性分析中南大学湘雅二医院2010年9月至2011年11月接受肝MRI检查的患者，筛选出资料完整的，经病理、随访证实或经病史(慢性肝炎史和/或肿瘤手术史)、结合llll.清甲胎蛋白沙P)值、超声、CT等检查确诊的患者43例，男27例，女16例，年龄23--72(53.6士6.0)岁，共发现病灶69个，病灶大小为0.15-17cm，其中肝癌15例24个病灶，肝转移瘤7例13个病灶，肝血管瘤10例12个病灶，肝囊肿11例20个病灶。1.2实验设备与方法使用PhilipsAchieva3.0T型超导磁共振仪，16通道相SENSESTOROS线圈并配备呼吸门控技术，图像后处理采用View-Forum6.0工作站。扫描序列:1)T2WI重复时l司(repetitiontime,T助=1113ms，回波时间(echotime,TR)=70ms,层厚7.0mm，层间距1mm，扫描矩阵256x256,视窗(feildofview,FOV)=350mm;2)T1WITR=10ms，TE=2.3ms，层厚7.0mm，层间距1mm，扫描矩阵256x256,FOV350mm;3)DWIBS自旋回波平面成像(spinechoechoplanarimaging,SE-EPI)TR=shortest，TE=shortest，化学位移频率择饱和技术(spectralpresaturationinversionrecovery,SPIR)抑脂，扫描范围、定位、层厚及层间距与T2WI一致，扩散因子b值=600，扫描矩l库256x256,FOV375mm，以上3序列均联合采用呼吸门控(呼吸触发)及敏感编码(SENSE)技术;4)Gd-DTPA动态增强四期屏气容积扫描TR=2.8ms,TE=1.4ms，层厚lmm，层I司距0mm,Gd-DTPA剂量0.2mL/kg.速率1.5mL/s并注射盐水15mL/s先进行平扫，动脉期扫描延迟时间约22s,动脉期扫描结束后延迟Ss开始门脉期扫描，门脉期后4min开始延迟期扫描;扫描范围包括全部肝各病变的ADC值用均数士标准差恼士s)表示，比较采用2个独立样本t检验，P<0.05认为差异有统计学意义。1.3图像处理DWIBS成像后可得到两种图像，一种是由扫描直接得出的DWI图;另一种是由计算机后处理得出的ADC图与EADC图，由2位MRI诊断医生测量处理好质量合格的ADC图与指数化表观扩散系数(exponentialapparentdiffusioncoefficient，EADC)图，测量方法为:选取病灶最大层面，选定足够大的感兴趣区(regionofinterest,ROI)并避开较大血-管、伪影及坏死区，恶性病变取病灶实性部分，手工绘制椭圆形RO工得到病灶相应部位的ADC值，每个病灶选用3个椭圆形ROI,ROI平均直径约1.0cm，各种测量应在不同序列同一层面的同一位置进行，最后取平均值。比较各病变平均ADC值的差异。最后利用3D-MIP重建及黑白翻转技术(类PET处理)，进一步观察病变。1.4统计学处理由2名MRI医生独立读片并统计T2WI,DWIBS,T1W工延时门脉期3个序列上病灶的大小及数目。比较3种序列对肝组织局灶性占位病变的检出率，行犷检验;比较各病变ADC值的差异，2.2各病灶ADC值和信号比较通过后处理发现不同的病灶均有信号差异，其中肝细胞癌TZW工图为较高的不均匀信号、DWIBS图为边缘清晰的高信号、类I'ET图为边缘清晰的低信号、动态增强延时期图为边缘清晰的较低信号、ADC图为低信号、EADC图为较高信号(图I)o肝癌转移瘤的信号特点与肝细胞癌的一致(图2)。肝血管瘤的信号特点则为T2W工W图为高信号、DWIBS图较高信号、类PET图为低信号、动态增强延时期图为较高信号、ADC图为较高信号、EADC图为低信号(图3)。肝囊肿与肝血管瘤DWIBS信号特点较为一致，而ADC图和EADC图均为低信号，动态增强延时期图为低信号的信号特点(图4)。计算机后处理得出肝细胞癌，肝转移瘤，肝血管瘤和肝囊肿病灶ADC图上测得的ADC值和扩散图像上的表现见表1。各组ADC值两两比较结果显示:除肝细胞癌与肝转移瘤之间差异无统计学意义(P>0.05)，其余各组两两比较差异均有统计学意义(P<O.O5)。2结果2.1病灶的检出43例患者肝共发现局灶性占位性病灶69个，直径大于1.0cm的病灶共57个，直径小于1.0cm的病灶12个。其中T2WI检出病灶63个，DWIBS(含类PET处理)检出病灶65个，动态增强检出病灶68个，T2WI,DWIBS，增强延时期T1W工3个序列检出率分别为91.3%,94.2%,9s.6r0(X==4.67,P>o.os)。分别统计T2WI,DWIBS，增强延时期两两联合及三者联合病灶检出率.其中T2WI联合DWIBS检出率为92.7%;T2W工联合增强延时期检出率为94.9%;DWIBS联合增强延时期检出率为96.3%;而T2WI,DWIBS，增强延时期二者联合检出率为100%}T2W工联合DWIBS和T2WI联合增强延时期的检出率比较差异无统计学意(P>0.05)，而DWIBS联合增强延时期检出率明显高于T2W工联合DWIBS检出率，差异有统计学意义(P<0.05).3讨论肝组织局灶性病变的诊断与鉴别诊断一直是各种影像学检查的研究热点与难点。DW工是基于活体内水分子扩散运动的MRI功能成像技术，不仅可以通过图像反映组织器官的病理解剖特点，还可以提供量化指标ADC值，为肝组织占位性病变的鉴别诊断提供比其他影像学检查方法更多的诊断信息。DwI在体部的应用日益增多，研究报道DWIBS有助于肝组织局灶性病变的检出。本研究使用3.0TMRI，比较DWIBS与T2WI及动态增强对肝组织局灶性病变的检出率，并进一步统计比较对这3个序列进行两两联合及三者联合的病灶检出率。T2WI是肝组织MR成像的基本序列，然而T2WI对于肝组织局灶性病变的检出仍存在一定的局限性。T2Wi对T2较短的实性病灶的检出价值有限，由于多数肝细胞癌(hepatocellularcarcinoma,HCC)发生在肝硬变的基础上，肝内不同程度的纤维化和再生结节使肝组织信号不均，HCC在T2WI上可表现为各种信号，研究X3,6〕报道仅有约30%的HCC可于T2WI上检出。另外，呼吸触发的T2WI检查时间较长，易受呼吸运动等伪影的影响，不利于肝组织病灶(尤其是微小实性病灶)的检出叫，上述因素均在一定程度上降低了T2W工的诊断效能。腹部脏器尤其肝组织病变往往需要进行动态增强扫描以获得更多的诊断信息，进一步明确病变的性质。目前多使用在并行成像技术基础上同时采用Z轴方向K空间部分填充技术，扫描速度可进一步提高，可以将感兴趣区最大程度地包括在扫描范围内。虽然现在各机型的容积扫描均采用无间隔薄层扫描，扫描时间短，一次成像仅需1520s，患者更易屏气，大大降低了伪影，可以敏感地获得病变信息。但如果患者在屏气时不能给予配合，就会对成像造成很大的干扰，使病灶显示不清。且屏气扫描限制了扫描的范围，不能大范围的扫描，影响病灶及周围组织的观察。还有不足之处是增强扫描必须注射对比剂，有一定风险。目前对DWIBS技术的运用研究发现该技术能够给肝组织局灶性病变的诊断提供更多的影像信息，它弥补了常规DWI成像的一些缺陷，能对肝组织和腹部进行较大范围的扫描。在DWIBS技术中短时反转恢复序列(STIR)或SPIR技术均能有效地抑制脂肪，使背景噪声降低，图像对比增加，提高全身成像3D重建图像的质量，病变部位得以高对比清晰显示;利用黑白翻转技术，使病变的显示达到“类PET”效果，更加突出病灶的大小及病灶的边缘。另外，常规影像学仅能从密度及信号上加以推测，无法定量分析，而DW工作为一种无创性MRI功能成像技术，能同时提供DW工图像、ADC值、ADC图三项资料，其中ADC值能消除T2穿透效应，量化反映病理情况下水分子扩散快慢情况，从分子水平反映组织内部特征及其对治疗的反应，目前在肝癌介人术后疗效评价中已显示其有独特价值〔ioaz}0磁共振成像对肝组织病变的诊断和鉴别诊断主要从病灶的形态学特点和信号强度分析，有研究者认为磁共振的信号强度与肿瘤的分化程度相关，可以客观地反映病变的内部空间结构和组织成分。目前临床肝组织检查过程多先采用自旋回波、平面回波等快速成像序列平扫，发现病变后再注射磁共振对比剂加做增强扫描，提高对病灶的检出率和定性、定位的诊断能力。但常规T1和T2加权成像判断病变性质的准确率约为70%，即使是动态增强MR扫描，对部分病变尤其是小病灶的检出、鉴别仍有困难。研究报道的动物实验和临床研究己表明:ADC值的大小主要取决于成像组织内水分子的数量、分布及其热运动状态。肝癌多为实体成分富含细胞成分，所含水相对较少，扩散运动较慢，扩散系数较低;肝海绵状血管瘤及肝囊肿主要由液体成分构成，水分子的运动相对自由，扩散运动较快，ADC值明显高于肝癌;肝囊肿内含大量水，水分子扩散不受限制，ADC值最高，也最接近扩散系数;血管瘤内常有纤维间隔、血窦，瘫痕及出血，血窦中充满血液，血液赫滞度高于囊肿的囊液，由于血液豁滞系数较大以及周围大量的纤维间隔，相对限制了血液的扩散运动，扩散系数小于肝囊肿[mvl这样，便造成了实体肿瘤、海绵状血管瘤和囊肿ADC值之间存在着显著差异。在肝DWI技术中b值(扩散敏感系数)的选择最关键，这是因为生物组织扩散不仅与水分子布朗运动有关，还与其他因素如毛细血管网灌注有关。当b值<400s/mm时，所得图像扩散产生的对比较小，由于受水分子扩一散和组织毛细血管微循环灌注双重影响，所得ADC值偏大。当b值足够大时，组织毛细血管血流灌注作用产生的影响明显减低fz}l这样才能较准确的测定ADC值。但随着b值的增大，化学位移伪影、磁敏感伪影等各种伪影增多，图像易变形，有时甚至难以观察，无法选取感性趣区，而且容易漏诊，多数学者在1.5T磁共振上研究提示大b值不宜超过800s/mm，而b值为S00s/mm左右较为适宜，也有研究表明在3.0TMR上b值最好小于900s/mm，以b值为600s/mm较好zz，这样，虽然所得肝组织病变的ADC值不够精确距实际D值仍有差距，但是可以相对地减少血流灌注的影响，而且图像质量较好，便于实际操作对于ADC值的测量，它受b值的影响最大，随着b值的增大，ADC值逐渐减小。同时要充分考虑不同层厚以及不同的脂肪抑制技术对一ADC值测定的影响。另外ROI的选择也是很重要的，对于肿瘤来说，ROI的选择应尽量避开坏死区，虽然坏死是肿瘤尤其恶性肿瘤的一个特点，但它只是肿瘤生长过程中的继发性表现，并不代表肿瘤的组织学上的本质特征，若ROI的选取不避开坏死区，则会使测量值偏高，出现误差。虽然DWIBS技术除了具备了DWI技术的所有优点外，还克服了常规DWI成像的一些缺陷，能对肝组织和腹部进行较大范围的扫描，并可提供“类PET”技术，提高病变的检出率，但其在肝组织运用方面仍然存在一些与DWI同样尚需解决的问题:I)EPI序列易产生各种图像伪影和部分图像信号丢失(signaldrop-out)，随b值增高，这类伪影会越发严重;2)相位编码方向上具有一明显的化学位移伪影，所以一些较小病变的ADC值难以测得;3)由于EPI对磁场不均匀极为敏感，因此在肝组织与含气的胃、肠、肺等界面易产生磁敏感性伪影导致图像变形，由以肝左叶及肝顶为主。影响病灶的测量。本研究中均可见磁敏感性伪影，其中有5个位于肝左叶及肝顶叶的病灶因此伪影而放弃测量;4)肝癌病灶坏死，囊变，主要由液体构成，水分子的运动无明显受限，这些病变ADC值接近或超过那些主要有较大血管构成的血管瘤的ADC值，对于二者的鉴别有一定的影响。但DWIBS还是为组织功能判定和各种疾病的诊断和鉴别诊断提供了一条新的途径。总之，DWIBS技术由于不受呼吸、成像时间和扫描范围的限制，能够对弥补DWI的不足。DWIBS技术通过产生的ADC图和定量指标ADC值与DWIBS图像相结合，可以检测活体组织、病变内水分子的微观扩散运动，进而获得组织、病变分子水平上的信息，并根据其特征推断组织、病变的生理、病理改变，并利用黑白翻转技术，使病变的显示达到类PET效果，病变部位得以清晰显示。在本研究显示DWIBS图像及“类PET”图像结合增强序列有利于提高病变的检出率，并根据ADC值有助于鉴别原发性肝癌、肝转移瘤、肝血管瘤、肝囊肿。参考文献肖运平,肖恩华,罗建光. MR扩散成像在肝细胞癌经导管动脉化疗栓塞术后疗效评价中的价值[J].中国医学影像技术,2008,(02):270-273.doi:10.3321/j.issn:1003-3289.2008.02.029.袁友红,肖恩华,刘建滨. 兔肝VX2瘤化疗栓塞介入术前后MR扩散加权成像表现和增殖、转移基因表达相关性的动态研究[J].中华放射学杂志,2007,(07):761-765.doi:10.3760/j.issn:1005-1201.2007.07.026.Quan XY,Sun xJ,Yu ZJ. Evaluation of diffusion weighted imaging of magnetic resonance imaging in small focal hepatic lesions:a quantitative study in 56 cases[J].Hepatobiliary & Pancreatic Diseases International,2005,(03):406-409.孙希杰,全显跃,粱文. 3cm以下的肝脏常见病变磁共振扩散加权成像的量化研究[J].中华肿瘤杂志,2004,(03):165-167.doi:10.3760/j.issn:0253-3766.2004.03.010.Takahara T,Imai Y,Yamashita T. Diffusion weighted whole body imaging with background body signal suppression (DWIBS):technical improvement using free breathing,STIR and high resolution 3D display[J].Radiation Medicine,2004,(04):275-282.Herneth AM. Diffusion weighted imaging:have we found the 'Holy Grail of diagnostic imaging or is it still a game of numbers[J].European Journal of Radiology,2003,(03):167-168.HussainHK,Syed I,Nghilem HV. T2-weighted MR imaging in the assessment of cirrhotic liver[J].Radiology,2004,(03):637-644.Ichikawa T. MRI in the evaluation of hepatocellular nodules:role of pulse sequences and contrast agents[J].Intervirology,2004,(3/5):252-270.TaouliB,Vilgrain V,Dumont E. Evaluation of liver diffusion isotropy and characterization of focal hepatic lesions with two singleshot echo-planarMR imaging sequences:prospective study in 66 patients[J].Radiology,2003,(01):71-78.doi:10.1148/radiol.2261011904.