肝细胞癌1.5T 1 H-MRS波峰形态特征分析

磁共振波谱(magnetic resonance spectroscopy, MRS)是目前唯一能从分子水平上非侵入性检测在体组织和器官代谢情况的磁共振功能成像技术[1]。目前在中枢神经系统、乳腺等疾病的研究中应用较多,尤其在前列腺癌诊断中的应用比较成熟[1～4]。近年来在体肝的波谱研究已经从动物实验阶段过渡到临床研究初步阶段,并显示出了重要价值,但对局灶性占位性病变的研究相对滞后,为此我们进行了初步探索,报告如下。

1 资料和方法

1.1 临床资料 2009-12～2010-05对山西医科大学第二医院45例肝局灶性占位性病变患者进行了单体素1H-MRS检查。①分组:肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)患者24例(HCC组),男9例、女15例,年龄40～74岁,中位年龄55岁;HCC病灶大小3.0～6.2cm。良性肝肿瘤患者21例(良性组),男6例、女15例,年龄25～40岁,中位年龄32岁;6例肝腺瘤,病灶大小2.8～7.4cm,3例肝局灶性结节增生(focal nodu lar hyperplasia,FNH),病灶大小2.6～5.2cm;12例血管瘤,病灶大小3.0～9.2cm。所有病人在波谱检查前均未接受治疗和穿刺活检。②纳入标准:肝血管瘤手术经证实5例,7例经超声、CT、MR及DSA并结合临床资料综合诊断;HCC、肝腺瘤及FNH均在1HMRS检查后通过手术或穿刺活检病理证实。

1.2 研究方法

1.2.1 单体素1H-MRS扫描参数设置 使用GE Signa EXCITE 1.5T HD Tw inspeed超导磁共振仪,以轴位 T2W I脂肪抑制像(TR/TE 6 667m s, 84.7m s;NEX 2;FOV 38cm×38cm;矩阵288×224)作为定位像,采用单体素PRESS序列。扫描参数: FOV 38cm×38cm,TR/TE 3 650/35ms,NEX 8,感兴趣区(ROI)体素为2×2×2cm3。选择感兴趣区时尽可能避开病灶囊变、出血及坏死区。在ROI上下、左右、前后加预饱和带。机器默认中心频率为水,先手动预扫描观察中心频率有无漂移,如有则进行手动调整,然后自动预扫描进行严格的抑水及匀场,并观察水峰的半高全宽(fullw idth at halfmax,FWHM)、抑水率(w ater supp ression,WS)等指标,达到FWHM≤15Hz和WS≥95%时方可进行数据采集。如果预扫描不达标时,有时通过调整感兴趣区位置便可达标,必要时可进行高阶匀场。波谱采集采用呼吸触发技术,一次波谱采集时间3分30秒。

1.2.2 MRS波峰形态学分析 化学位移相邻的糖原-葡萄糖复合物(G lyu,化学位移3.6～3.9ppm)与胆碱(Cho,化学位移3.1～3.3ppm)的波峰同时升高,即形成“M”型波峰,据此将肝局灶性占位性病变的MRS波形分为Ⅰ型(无型波峰)和Ⅱ型(含“M”型波峰),然后对实验结果进行记录和比较。列入统计的谱线要求基线平稳、信噪比高、主要波峰可辨认。

1.2.3 统计学处理 采用SPSS 15.0统计软件包对所有数据进行处理,采用χ2检验及连续性校正公式分析并统计两种波峰所代表的病变性质与其形态特征的相关性,以P＜0.05为有统计学意义,P＜0.01有显著统计学意义。

2 结果

2.1 两组MRS波峰特征 2例HCC及1例血管瘤因所得谱线的噪声过大、基线不稳、重要波峰难以辨认被排除,余42例患者均得到了可用于分析的谱线,波谱的成功率为93.3%。①HCC组:与良性肝病变组比较,15例Cho和Glyu峰均见升高,表现为Ⅱ型波峰(图1);7例Cho峰升高,Glyu峰升高不明显,表现为Ⅰ型波峰。②良性肝病变组:6例肝腺瘤均未见Glyu峰,Cho峰很低(图2),未见“M”型波峰;11例血管瘤脂肪亚甲基峰(化学位移1.1～1.5ppm)明显,其余波峰均不明显,呈"单峰"型(图3);3例FNH中有2例呈Ⅱ型波峰,1例未见“M”型波峰。

2.2 MRS波峰形态学分类结果(表1)

表1 HCC组、肝良性病变组MRS形态学分类比较

图1 患者,男性,70岁,较大HCC患者1 H-M RS图像 A.波谱采集像素(白色方格内)横断面定位图像;B.采集的1 H-M RS波谱图:胆碱及糖原复合物峰升高,形成“M”型波峰

图2 患者,女性,29岁,肝腺瘤患者1 H-MRS图像 A.波谱采集像素(白色方格内)横断面定位图像;B.采集的1 HMRS波谱图,未见糖原复合物峰,胆碱峰很低

图3 患者,女性,40岁,肝血管瘤患者1 H-MRS图像 A.波谱采集像素(白色方格内)横断面定位图像;B.采集的1 H-M RS波谱图,脂肪亚甲基峰明显,其余波峰均不明显,呈“单峰”型

3 讨论

肝细胞癌(hepatocellu lar carcinoma,HCC)是最常见的肝原发恶性肿瘤,以亚太地区居多,恶性度高,严重威胁人类健康[6]。早期诊断和治疗可显著提高HCC患者的生存率。肝穿刺活检可提高肝局灶性病变的诊断准确性,但其有创性限制了临床的广泛应用。MRS是一种无创的MR新技术,能从分子水平检测活体内物质代谢和生化成分[7],为HCC的诊断、鉴别诊断以及预后评价提供了一种新的辅助诊断方法。

本组波谱扫描成功率较文献报道高,分析原因可能与我们在波谱采集前手动预扫描观察中心频率有无漂移,并对漂移的中心频率进行手动调整有关。因此,我们建议在扫描前要常规观察中心频率,并对漂移的中心频率进行调整。

本组可用于分析的42例肝肿瘤的谱线中,有15例形成宽大的“M”型波峰,HCC的Cho和G lyu升高,因此我们将肝肿瘤的MRS波形笼统分为Ⅰ型(无“M”型波峰)和Ⅱ型(含“M”型波峰)。统计分析两种波峰所代表的病变性质与其形态特征的相关性,结果显示:HCC组Ⅱ型波型的发生率(68.2%)高于良性肝病变组(10%),二者差异有显著统计学意义(P＜0.01),提示Ⅱ型波型的出现对HCC的诊断具有一定的价值。Ⅱ型波型的出现,与Cho和Glyu同时升高有关,HCC的胆碱峰升高可能与肿瘤组织细胞数目增多、增值活跃及细胞膜磷脂代谢旺盛有关,同时Glyu峰升高的原因推测可能与HCC存在糖利用障碍从而导致糖原蓄积有关[11]。L CW[8]、张静[10]等对人HCC的1H-M RS的定量研究表明:与正常组织、良性肿瘤相比,HCC的Cho含量升高。动物实验也表明在肝癌的发生及发展中,尤其是中、晚期存在胆碱和糖原含量的异常,早期不明显[9、11]。本组实验显示,大多数HCC的胆碱峰升高,部分甚至明显升高,7例HCC虽未见Ⅱ型波型,但与良性肿瘤相比Cho峰升高,具有一定的特征性。董爱生[12]等研究结果表明,1H-MRS表现与HCC的病理特点有一定相关性, Cho峰显著升高的HCC无明显出血、坏死,质地较均一,亦无明显脂肪变性和透明变性;Cho峰轻度升高的HCC存在散在的坏死灶。肝血管瘤为非肝细胞性肿瘤,内含大量的血液;肝腺瘤镜下表现与正常肝细胞类似,只是体积稍大。因此良性肿瘤细胞增殖相对缓慢,均与病理表现相一致。总之,本实验结果初步显示:通过观察MRS波形特点,可大致将肝良性病变和HCC区分开,但尚有个别HCC[12](包括脂肪变性和透明变性的HCC)胆碱峰较低,因此,必须密切结合其他影像学检查方法及临床综合诊断。

通过观察肝良性病变的1H-MRS波形特点,我们发现:1H-MRS波形对肝良性病变的诊断及鉴别诊断也具有一定的价值。本组6例肝腺瘤均未见Glyu峰,胆碱峰低,与HCC明显不同;此外本组有2例FNH呈“M”型波峰,但 Cho峰并无明显升高,与HCC的Cho峰升高不同。以上特征可能具有鉴别诊断价值。本组11例血管瘤脂肪亚甲基峰明显,余波峰均不明显,初步提示此种波形特点可能从代谢方面为肝血管瘤的诊断提供新的辅助诊断方法。

本组实验作为初步研究,有以下不足:①只对肝的主要代谢物波形特点进行分析,未对其进行定量分析;②单体素波谱体素较大以及空间分辨率较低,因此对代谢物含量的变化检测敏感性低,可能检测不出肝主要代谢物的微小变化而得出错误的结论;③设置的感兴趣容积的大小为2×2×2cm3,不适用于较小的肝局灶性占位性病变(如肝硬化再生结节、增生不良结节)的应用,有一定的局限性;④本组实验样本量较少,属于初步研究,其结果只是初步结论,需要大样本资料的进一步验证。总之,我们的研究结果初步提示:1H-M RS波形可作为常规MR的辅助检查手段,Ⅱ型波型的出现和(或)Cho峰升高对诊断HCC具有一定的价值。MRS作为一种新的磁共振功能成像技术,目前尚存在一些不足,但我们相信随着MR软、硬件的改进以及大量样本实验的深入研究,1H-MRS在肝局灶性占位性病变的诊断和鉴别诊断中潜在而独特的应用价值将会充分的显现,肝1H-MRS必将进入临床实用阶段。

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