B值800s/mm2磁共振弥散加权成像(DWI)在肝脏占位性病变鉴别诊断中的应用*

2011-06-02中山大学肿瘤防治中心医学影像介入中心广东广州510060

中国CT和MRI杂志 2011年6期

关键词：浅绿色彩图占位性

中山大学肿瘤防治中心医学影像介入中心（广东广州 510060）

钟锐张敏何浩强崔春艳李立

B值800s/mm2磁共振弥散加权成像(DWI)在肝脏占位性病变鉴别诊断中的应用*

中山大学肿瘤防治中心医学影像介入中心（广东广州 510060）

钟锐张敏何浩强崔春艳李立

目的评价b值800s/mm2扩散加权成像(DWI)在肝脏占位性病变鉴别诊断中的应用价值。方法回顾性分析90例肝占位性病变者(肝囊肿14例，肝血管瘤18例，局灶性结节性增生(FNH)6例，肝细胞癌35例，肝转移瘤11例，胆管细胞癌6例)在常规T2WI、T1WI及动态增强扫描(应用LAVA 3D序列)外，加做b值800s/mm2DWI检查，观察肝占位性病变在DWI图像影像特征，测量病变及与病变同一层面正常肝组织表观弥散系数值(ADC值)，进行比较分析。结果正常肝组织平均ADC值为(1.39±0.13)×10-3mm2/s。肝囊肿、肝血管瘤、局灶性结节性增生(FNH)、肝细胞癌、肝转移瘤、胆管细胞癌平均ADC值分别为(2.47± 0.25)× 10-3mm2/s、(1.63± 0.12)×10-3mm2/s、(1.47± 0.07)× 10-3mm2/s、(1.07±0.15)× 10-3mm2/s、(1.19± 0.13)× 10-3mm2/s、(1.11± 0.08)× 10-3mm2/s；恶性肿瘤组、良性肿瘤组正常肝组织与肿瘤组织ADC值之间差异有统计学意义(p＜0.01)，恶性肿瘤与良性肿瘤ADC值之间差异有统计学意义(p＜0.01)，局灶性结节性增生(FNH)与正常肝组织ADC值之间差异p=0.923,无统计学差异。结论MRI、DWI在肝脏占位性病变中有不同特点，综合量化分析病灶ADC值与正常肝组织ADC值，能更好地显示肝脏占位性病变特征，在鉴别诊断及临床治疗、预后方面提供重要参考价值。

磁共振成像；弥散加权成像表观弥散系数；肝脏病变

磁共振弥散加权成像（diffusion weighted imaging, DWI）是一种通过对水分子的微观运动成像，在分子水平对组织进行研究的功能成像方法。DWI已广泛应用于中枢神经系统疾病（如急性脑梗死、脑出血）的诊断及鉴别诊断[1]。随着MRI软件和硬件技术的发展，DWI在腹部疾病鉴别诊断中的应用日益受到重视[2]。本文主要回顾性分析B值为800s/mm2时正常肝组织及肝占位性病变的弥散成像特点，并对其表观弥散系数值（apparent diffusion coefficient, ADC值）进行测量比较分析，旨在初步评价磁共振弥散加权成像在肝占位性病变鉴别诊断中的应用价值。

材料与方法

1.1 临床资料收集我院2010年4月至6月MRI检查肝占位性病变90例。其中男58例，女32例，年龄22-79岁，中位年龄52岁。肝囊肿14例，肝血管瘤18例，局灶性结节性增生（FNH）6例，肝细胞癌35例，肝转移瘤11例，胆管细胞癌6例。所有病灶均经手术、活检，或CT、B超、MRI等综合影像学诊断。

1.2 检查前准备患者检查前一天晚上流质饭食。检查前由MRI技师对患者进行屏气训练：吸气-呼气后屏气训练1-2次。门控采集序列嘱患者平静、均匀呼吸。

1.3 仪器和扫描方法采用GE 1.5T HDX超导型全身磁共振扫描系统，8通道体部相控阵线圈，并行采集空间敏感性编码技术（array spatial sensitivity encoding technique, ASSET）,呼吸门控。DWI前先行ASSET校准扫描及常规T1WI、T2WI扫描，最后行LAVA 3D动态增强扫描。DWI采用自旋回波-回波平面成像序列（SE-EPI序列），选用B=800s/mm2,TR5000ms,TE70.6ms,扩散方向ALL,层厚6mm,层距1mm,视野（FOV）38cm×38cm-42cm×42cm,矩阵128×128，激励4次，带宽250KHz,扫描层数24层，扫描时间1分20秒，平静、均匀呼吸下扫描。

1。4平均表观弥散系数(ADC)值的测量将扫描数据传入ADW4.3工作站，经Function 2软件自动处理后生成ADC图、ADC伪彩图，直接测量平均ADC值。在DWI图上选取病灶最大径层面，描出感兴趣区（ROI）。ROI尽量包括病灶最大面积，避开胆管和血管及病变坏死部分，每一个ROI在不同部位测量3次，取其平均值。如果一个病例有多个病灶，只选取最典型病灶进行测量。在病灶同一层面，以测量病灶同样大小ROI测量不同部位正常肝组织的ADC值3次，取其平均值。ROI尽量避开胆管、血管和伪影等，而且ROI的直径在0.6cm以上。

1.5 统计学处理采用SPSS 13.0软件包进行统计学处理：（1）所测病灶的平均ADC值以均数±标准差表示；（2）所有数据均采用非参数检验，P﹤0.05为差异有统计学意义。

结果

b值800s/mm2时，肝囊肿、肝血管瘤、肝局灶性结节性增生（FNH）、肝细胞癌、肝转移瘤、胆管细胞癌的DWI图分别为等或稍低、高、等或稍高、高、高或稍高、高或稍高信号；ADC伪彩图分别为红色、红色混合黄色（图1-6）、黄色混合少量红色（图7-12）、浅绿色或浅绿色混合少量浅蓝色（图13-18）、浅绿色或浅绿色混合少量浅蓝色、浅绿色或浅绿色混合少量浅蓝色。DWI图低信号说明水分子活动较自由，高信号说明病变中细胞含量高，自由水含量少，分子运动受限。

图1-6 肝血管瘤:可看到病灶在T2WI(图1)上呈较均匀高信号，增强扫描呈缓慢填充式强化趋势(图2-4)，DWI(图5)上显示为高信号，ADC伪彩图(图6)显示红色混合黄色。图7-12 肝局灶性结节增生:可看到病灶在T2WI(图7)上呈稍高信号，增强扫描动脉期(图8)明显强化，内见条状低信号区，门脉期(图9)呈稍高信号，平衡期(图10)信号稍减低，DWI(图11)上显示为高信号，ADC伪彩图(图12)显示黄色混合少量红色。图13-18 肝癌:可看到病灶在T1WI(图13)上呈低信号，T2WI(图14)上呈高信号，增强扫描动脉期(图15)明显强化，门脉期(图16)强化减退呈等信号，DWI上显示为高信号，ADC伪彩图显示浅绿色。

2.1 b为800s/mm2时，良、恶性肿瘤组ADC值及偏差比较结果，见表1；恶性肿瘤组正常肝组织与肿瘤ADC值及偏差比较结果，见表2；良性肿瘤组正常肝组织与肿瘤组织ADC值及偏差比较结果，见表3；局灶性结节性增生（FNH）与正常肝组织ADC值及偏差比较结果，见表4。

2.2 统计分析结果良性肿瘤组ADC值高于恶性肿瘤组ADC值（差异有统计学意义，P﹤0.01）；恶性肿瘤组正常肝组织ADC值高于恶性肿瘤ADC值（差异有统计学意义，P﹤0.01）；良性肿瘤组正常肝组织ADC值低于良性肿瘤ADC值（差异有统计学意义，P﹤0.01）；局灶性结节性增生（FNH）ADC值与正常肝组织ADC值比较，两两间差别无统计学意义，（P=0.923）。

表1 良、恶性肿瘤ADC值及偏差的比较（均值±标准差）

表2 恶性肿瘤组正常肝组织与肿瘤ADC值及偏差测量（均值±标准差）

表3 良性肿瘤组正常肝组织与肿瘤组织ADC值及偏差测量（均值±标准差）

表4 局灶性结节性增生（FNH）与正常肝组织ADC值及偏差测量（均值±标准差）

讨论

3.1 DWI的物理基础和序列磁共振弥散加权成像(DWI)是磁共振功能成像技术之一，与传统MRI技术不同，它是利用水分子的弥散运动特性进行成像的。弥散是指组织中水分子的不规则随机运动，即布朗(Brownian)运动。水分子单位时间内随机运动的平均范围(mm2/s)称为弥散系数D值。水分子在不同组织中弥散系数不同，它依赖于水分子所处的环境。当梯度磁场存在时，水分子的弥散引起横向磁化矢量的失相位，引起MR信号减低[3]。DWI是通过检测水分子在组织中的弥散引起MR信号变化而成像的，即主要根据D值的分布成像。表观弥散系数ADC值(apparent diffusion coefficient)用于描述DWI中不同方向的分子弥散运动的速度和范围[4]。据Fich定律，真正弥散运动是由于浓度不同而引起的分子运动，MRI过程中并不能区分分子运动引起MR图像的信号衰减的原因。因而DWI所测量的分子运动只能以表观弥散系数ADC值代替D值。弥散成像可提供弥散加权图像、ADC图、ADC值，其中ADC值是定量指标，而ADC值可直观显示成像层面中各体素ADC值分布情况。组织内水分子运动越强，则ADC值越大，在弥散加权图上信号越弱。快速平面回波成像技术(EPI)成像速度极快，可在数毫秒内完成单幅图像的信号采集，基本上可冻结生理活动等伪影，是目前最常用、较成熟的弥散成像序列(SE-EPI)[5]。DWI为增加观察水分子弥散敏感性，需施加扩散敏感梯度，它可显著增加序列对水分子布朗运动的敏感性。扩散梯度包括两个扩散敏感梯度场b值（扩散敏感因子），两个极性和大小均相同的扩散敏感梯度场b值位于SE序列重聚脉冲(1800脉冲)的两侧。当施加扩散敏感梯度时，水分子的扩散引起MR信号衰减。衰减的程度依赖于水分子的表观弥散系数ADC值(mm2/s)和扩散敏感因子b值(s/mm2)的大小。b值越高，图像的弥散权重加大，DWI对水分子的运动越敏感，病变组织和正常组织之间对比度增加，但图像的信噪比亦显著下降[6]。

3.2 b值的选择DWI对弥散敏感系数b值的选择非常重要。较小的b值得到的图像信噪比较高，但对水分子扩散运动的检测不敏感，组织信号的衰减受毛细血管血流灌注等因素影响较大，所测得的ADC值偏高，且b值越小，ADC值越高，越不稳定。高b值时图像的信噪比减低，磁敏感的伪影增加，导致图像变形严重，影响测量结果[7]。但b值的增加，DWI图像的扩散权重加大，病变组织和正常组织之间的对比度增加，提高了DWI的敏感性，并能很好反映组织的扩散特性，减少T2穿透效应，ADC值也较稳定，变异小，所测得的ADC值接近组织的真实D值。一般认为b值＞500s/mm2基本消除血流灌注对DWI及ADC值测量影响[8]。经过综合评估，选用b值800s/mm2时图像空间分辨率、信噪比较高、伪影较少，达到诊断要求，且ADC值也较稳定。

3.3 DWI及ADC值在肝脏占位性病变中的应用肝囊肿在弥散图上表现为等或稍低信号，平均ADC值最大，明显高于其他肿瘤及正常肝组织。原因在于肝囊肿以液体成分构成，丰富的水分子运动相对自由，因而扩散的信号衰减最大，测得ADC值也最大；ADC伪彩图上表现为鲜红色。肝血管瘤弥散图表现为高信号，也主要由液体成分组成，但血管瘤内有纤维间隔及基质，血窦内的血液黏度较高，分子运动受到一定限制，其ADC值低于肝囊肿，而又高于正常肝组织和恶性肿瘤；ADC伪彩图上表现为红色中混合黄色（图1-6）。局灶性结节性增生（FNH）弥散图表现为等或稍高信号，ADC值与正常肝组织相近。因其主要由可分泌胆汁的肝细胞构成，内含丰富的脂肪和糖原，除缺汇管区三联结构外，与正常肝组织非常相似；ADC伪彩图上表现为黄色中混合少量红色（图7-12）。恶性肿瘤（肝细胞癌、胆管细胞癌、肝转移瘤）DWI表现为高信号，ADC值明显低于正常肝组织和良性肿瘤，而它们之间ADC值差异不大。其原因可能是恶性肿瘤细胞生长快，主要由细胞构成的实性肿块，其细胞膜具有大量的肿瘤相关的大分子蛋白质，细胞间隙水分子和细胞内水分子通过细胞膜的运动受限制，从而限制了水分子的扩散运动，因此ADC值较低；ADC伪彩图上表现为浅绿色或浅绿色混合少量浅蓝色（图13-18）。

52例恶性肿瘤中有3例肝细胞癌、1例肝转移瘤经介入射频治疗后复查，DWI上表现为不规则的高低不等的混杂信号，ADC值达1.66×10-3—2.22×10-3mm2/s，明显高于正常肝组织ADC值。推测主要是这一区域的肿瘤细胞发生液化性坏死，细胞膜破裂、溶解，活性细胞数量减少，组织间隙增加，使水分子运动空间增大、限制减少。13例肝细胞癌、2例肝转移瘤、1例胆管细胞癌经介入等综合治疗后复查，DWI上表现为局部的稍高或高信号，ADC值仍低于1.18×10-3mm2/s。主要是局部的肿瘤细胞密度较高，水分子运动受限制，预测介入治疗后肿瘤复发或未控。由于介入是临床姑息治疗方式，研究中很难取得影像结果与病理结果相对照，因此研究结果有待以后进一步研究分析。

3.4 弥散加权成像在肝占位性病变应用中的局限性①肝右叶上部（靠近膈顶处）及肝左叶受心动伪影和磁敏感伪影影响，图像会发生变形、扭曲，病变在这部位，测量的ADC值准确性会受到影响[9]。②恶性肿瘤之间的ADC值差异没有统计学意义（P＞0.5），仅凭DWI图、ADC值作为鉴别诊断存在困难，需要结合患者病史及常规序列T2WI、T1WI及动态增强扫描加以鉴别。局灶性结节性增生（FNH）病例偏少，数据准确性有待商榷，有待以后进一步研究。③DWI评估肝脏占位性病变缺乏标准。不同b值，同类病变测量的ADC值差异较大；即使同样b值，不同成像技术，ADC值也会存在差异。④测量肝脏和占位性病变时仅凭肉眼难以完全避免胆管、血管及病变坏死区，因此会影响ADC值测量结果的准确性[10]。

总而言之，DWI是一种可在活体上反映水分子扩散运动的新技术，它可敏感地反映肝占位性病变中水分子弥散活动异同，在鉴别良、恶性病变有重要参考价值。肝恶性肿瘤介入治疗后DWI图、ADC值的变化，能较准确显示肿瘤活性组织和坏死组织情况，可间接反映治疗效果。尽管DWI评估肝占位性病变有其局限性，但由于DWI成像快，用时短，易于与正常肝脏ADC值比较，简单易行，故认为DWI可以作为常规MR检查技术的很好的补充手段，应用于肝占位性病变鉴别诊断，以提高MRI诊断的准确性。

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Applications of Diffusion-Weighted Imaging (DWI)with B-value as 800s/mm2to Differential Diagnosis of Hepatic Occupying Lesions*

ZHONG Rui, ZHANG Min, HE Hao-qiang, et al. Medical Imaging Interventional Center,Sun Yat-sen University Cancer Center, Guangzhou Guangdong 510060, China

R445.2；R73

国家自然科学基金(No.81071207)；中央高校基本科研业务费专项资金(No.10ykjcll)；广州市科技支撑计划(No.2010J-E151)；广东省科技计划项目(No.2010A030500004)

10.3969/j.issn.1672-5131.2011.06.001

钟锐，男，放射技术。MR技术组组长，主管技师，主要研究方向为MR扫描技术。

李立< class="emphasis_bold">[Abstract]Objective

Objective To access the value of diffusion-weighted imaging (DWI) with b-value as 800 s/mm2in the diagnosis of hepatic focal masses.MethodsA total of 90 patients with hepatic occupying lesions including 14 hepatic cyst, 18 hepatic hemangioma, 6 focal nodular hyperplasia, 35 hepatocellular carcinoma, 11 hepatic metastatic tumors and 6 cholangiocellular carcinoma were retrospectively analyzed. Beside routine T1WI, T2WI and dynamic enhancment scanning (by LAVA 3D sequence), the 90 patients have DWI (b-value as 800s/mm2) examination. To observe image characteristics of DWI of hepatic occupying lesions. To measure, contrast and analyze apparent dispersion coefficient (ADC) values of pathological changed hepatic tissue and normal hepatic tissue in the same slice.ResultThe average ADC value of normal hepatic tissue was (1.39±0.13)×10-3mm2/s. The average ADC values of hepatic cyst, hepatic hemangioma, focal nodular hyperplasia, hepatocellular carcinoma, hepatic metastatic tumors and cholangiocellular carcinoma were (2.47±0.25)×10-3mm2/s, (1.63±0.12)×10-3mm2/s, (1.47±0.07)×10-3mm2/s, (1.07±0.15)×10-3mm2/s, (1.19±0.13)×10-3mm2/s and (1.11±0.08)×10-3mm2/s respectively. Difference in ADC values among malignant tumor, benign tumor and normal hepatic tissue was of statistical significance (p＜0.01). However, ADC values of FNH and normal hepatic tissue were not have statistical difference (p=0.923).ConclusionDifferent kinds of hepatic occupying lesions demonstrated characteristic features in MRI DWI. By comprehensive and quantitative analyzing of ADC values of normal hepatic tissue and focus, characteristics of hepatic occupying lesions could be showed preferably. It might provide referential importance for the differential diagnosis, clinic therapy and prognosis of hepatic diseases.

Magnetic resonance imaging; diffusion-weighted imaging; apparent dispersion coefficient; hepatic diseases

2011-05-18