不同b值转移性淋巴结扩散成像研究

张永成邢 伟田建明陈 杰陈 明

寻找一种简便无创的方法鉴别淋巴结病变对于临床肿瘤病人施治有重要意义。磁共振扩散成像(diffusion weighted imaging,DWI)是目前在活体内进行水分子扩散测量和成像的唯一方法,它反映了小分子物质组织内布朗运动的状况,使MRI从微观观察肿瘤病理状态成为可能。既往研究评价淋巴结均使用ADC绝对值,研究结果差异较大,无法进行横向比较。本研究利用扩散成像对接种VX 2兔模型的转移淋巴结进行不同b值的定量研究,初步探讨不同研究对象横向比较的可行性。

方 法

1.材料

纯种健康新西兰大白兔40只,雌雄不限,2～3个月龄,体质量1.8～2.5kg(长海医院实验动物中心提供)。VX 2肿瘤荷瘤兔2只。

2.实验方法

40只实验兔随机分成炎症及转移淋巴结两组,每组20只。①转移淋巴结组:将种兔大腿处的VX 2瘤取部分含瘤细胞丰富的瘤块,制成浓度107/ml的单细胞悬液,经右侧股四头肌注射VX 2癌细胞悬液0.5ml;②炎症组:经左侧足垫注射完全弗氏佐剂0.5ml。40只肿瘤模型兔用3%戊巴比妥钠(1ml/kg)行静脉麻醉,将兔仰卧、固定于膝关节线圈内,行 MRI检查。所有兔子检查完后,取淋巴结行病理组织学检查。

3.磁共振检查

所用仪器为德国Siemans1.5T磁共振扫描仪。扫描前从兔耳缘静脉注射3%戊巴比妥钠(1ml/kg体质量)全麻控制呼吸,俯卧位,足先进,行常规MRI序列及DWI检查。扫描范围包括双侧月国窝及髂窝。常规MRI扫描包括冠状位定位与轴位观察淋巴结。轴位快速自选回波 (TSE)T2W I:TR3000ms、TE91m s;T 1W I:TR640ms,TE11m s。采用腹部线圈,层数 20,层厚为 4mm,间隔0.4mm,FOV 20cm×l6cm,矩阵256×192,NEX=6。DWI采用EPI序列,复制平扫轴位MR位置,TR/TE=5000/81m s,层数20,层厚=4mm,间隔0.4mm,FOV 20cm×l6cm,矩阵128×128,NEX=6。在相互垂直的X、Y、Z轴3个方向上施加扩散敏感梯度场,b值分0～500s/mm2及0～1000s/mm2两组。

4.ADC值分析

通过b值条件不同的2帧DWI图像点对点的计算,得到淋巴结实质部分的近似表观扩散系数值(apparent diffusion coefficient,ADC)。计算公式为代表b 为500s/mm2及 1000s/mm2的扩散图像信号值,S低代表b为0的扩散图像信号值。根据T2W I选取兴趣区,避开血管、坏死、囊变区域。每只兔子分别测量肿瘤组织及淋巴结的3个不同部位,取其平均值。

5.数据统计与分析

使用SPSS 13.0统计软件进行量化结果的统计学分析。所有ADC值结果以±s表示。两组分别进行良恶性病变的独立样本t检验,P＜0.05有统计学意义。

结 果

MRI常规检查:接种14d后,20只接种VX 2瘤兔共发现35枚淋巴结,其中同侧髂内动脉旁25枚,右侧月国窝内 8枚;20只炎症组实验兔共20枚淋巴结,均位于接种同侧月国窝。两组淋巴结T 1W I信号与肌肉相仿、T 2W I信号高于肌肉组织。肿瘤组淋巴结中20枚可见坏死;炎症组信号均匀,无明显坏死。

不同b值组良恶性淋巴结的平均ADC值及比较(图1,2):两组b值良恶性淋巴结的评价ADC值及t检验结果见表1。

图1 转移性淋巴结DWI。b值分别为500s/mm2及1000s/mm 2,右侧股四头肌瘤灶外周高信号,中央部分信号低,右侧髂内动脉旁可见多枚高信号肿大淋巴结(A、B)。

表1 不同b值转移淋巴结平均ADC比较

图 2 炎性淋巴结巴结DWI。b值分别为500s/mm 2及 1000s/mm2,左侧月国窝内淋巴结为明显高信号(A、B)。

讨 论

VX 2肿瘤细胞是一种可移植的中分化鳞癌瘤株,可接种到兔的肾脏、肝脏、肌肉、子宫等组织器官内,制成原位肿瘤动物模型。国内有学者对不同移植途径作了比较后证实瘤块移植成瘤率高。文献报道瘤细胞最好在106个/mm3以上,局部环境应为血供充足、营养丰富的组织,如肌肉、肝脏、子宫等。瘤块移植保证了瘤细胞正常的生长浓度,且成为瘤细胞抵御机体免疫力的屏障,延缓清除过程,增强对新环境的适应力,故成瘤率高[1]。

以往鉴别淋巴结良恶性主要依赖于形态学的改变,如大小、形态、坏死等。但是单纯依靠形态学诊断往往无法同时兼顾敏感性和特异性,特别是对小的淋巴结病变,其内部可能已经存在有微小的转移灶。利用一些特殊MRI技术,如扩散成像,能提高MRI鉴别转移性淋巴结的能力。

组织中水的扩散是一个复杂的过程,其量和方向取决于扩散屏障的间隙、悬浮介质黏度和扩散检测时间;此外毛细血管内血液的流动和组织中水的自由扩散使得扩散变得更加复杂。细胞间隙的水分子在组织扩散加权中起主要作用,细胞间隙大小能影响间隙中水分子的扩散运动。局部淋巴结内转移灶的增殖生长影响了细胞间隙和淋巴结的微循环,为扩散成像的应用提供了病理基础。

Sumi等[2]首先通过测量ADC值鉴别良恶性淋巴结,结果显示转移淋巴结的ADC值高于良性淋巴结。此后,扩散成像被广泛应用于淋巴结病变的研究[3-6]。国内李烁等[7]的研究结果认为炎性淋巴结ADC值大于转移性淋巴结,两者之间有统计学差异。而吴冰等[8]的研究发现炎性淋巴结平均ADC值小于转移淋巴结,且两者的ADC值无明显统计学差异。本研究炎性淋巴结ADC值同样小于转移淋巴结,但是两者之间有统计学差异,这可能与研究所取b值的差异、主磁场强度的不同等因素有关。除此之外,部分反映增生淋巴结可能以纤维增生为主,极大限制了水分子的扩散[2]。

现有研究中,扩散敏感因子(b value)选择不一,ADC值差异很大[2-6]。对于DWI来说,b值的选择非常重要。本研究表明在0～500s/mm2组,良恶性淋巴结的ADC无统计学差异,而0～1000s/mm2b组良恶性淋巴结的ADC值有统计学差异。越高的b值对水分子扩散越敏感,系统误差小,能更精确地反映扩散状况及测量的ADC值,但是b值过高会降低图像的信噪比;较小的b值对水分子扩散运动不敏感,而且组织信号的衰减受其他运动,特别是血流灌注影响较大。此外,Niendorf等[9]认为低b值主要反映了细胞外间隙的水分子运动,b值越高则细胞内水分子所占比重越高。但最近研究认为,大b值下,DWI同时反映水分子细胞内外的运动状态,而低b值反映了限制水分子运动的诸多因素,如相对体积分数、细胞外间隙迂曲等[10],这可能也对不同b值下ADC值有影响。

本研究存在着一定的不足:①不同的研究设备、b值、检查技术及感兴趣区选择等差异均可对结果产生影响,本研究只是着眼于其中的一个方面。②本研究样本相对较小。

扩散成像作为一种功能性检查手段,对于良恶性淋巴结的鉴别有重要的辅助作用。使用高b值能够更加准确地反映病变组织扩散能力的差异。