两种1.5T MRI仪对肝扩散加权成像表观扩散系数及可重复性的影响

2013-05-06陈世林CHENShilin

中国医学影像学杂志 2013年12期

关键词：机型一致性肝脏

陈世林CHEN Shilin

陈鑫1,2CHEN Xin

钟丽珊2ZHONG Lishan

刘再毅2LIU Zaiyi

梁长虹2LIANG Changhong

两种1.5T MRI仪对肝扩散加权成像表观扩散系数及可重复性的影响

陈世林1,2,3CHEN Shilin

陈鑫1,2CHEN Xin

钟丽珊2ZHONG Lishan

刘再毅2LIU Zaiyi

梁长虹2LIANG Changhong

目的探讨两种1.5T MRI仪对肝扩散加权成像（DWI）表观扩散系数（ADC）及其可重复性的影响。资料与方法使用两台不同的1.5T MRI仪（Siemens Espree和Philips Achieva），设置相同的序列和参数分别对两组正常志愿者（各33例）进行两次肝DWI扫描（b=0、800 s/mm2）。选取左、右肝中间连续3层ADC图测量ADC值，分别在左、右肝放置2个大小一致的感兴趣区测量ADC值，采用Bland-Altman法评价两种机器ADC值测量的可重复性。结果Siemens MRI仪测得的左、右肝ADC值均高于Philips MRI仪测得值（t=2.045～2.713, P＜0.05）；每种机器所测得左肝ADC值大于右肝（t=－10.561～－7.263, P＜0.001）；Bland-Altman结果显示，两种机型测得左、右肝ADC值的可重复性相似，且右肝的可重复性均较左肝好，其中Siemens MRI仪测得左、右肝ADC值的一致性分别为16.65%、7.55%，Philips MRI仪测得左、右肝的一致性分别为16.30%、7.85%。结论不同MRI仪对ADC值的测量有一定的影响，但可重复性相似。临床比较ADC值时应该充分考虑机型的影响。

肝脏；磁共振成像，弥散；扩散加权成像；表观扩散系数；可重复性，结果

磁共振扩散加权成像（DWI）是目前唯一能够无创、活体检测组织内水分子扩散运动的方法，可以反映组织局部的细胞密度、细胞外间隙和细胞膜情况，目前在肝脏中的应用日趋广泛[1-3]。利用DWI数据计算得到的表观扩散系数（ADC）可以对肝脏病灶进行定性和定量评估[4-6]。尽管关于肝脏DWI的研究很多，但各研究报道的正常肝实质及肝内病变的ADC值差异较大：ADC值在正常肝组织和病灶之间有较大的重叠，即使同一组织类型病灶之间的ADC值也有差异[7]。影响ADC值测量的因素很多，包括MRI仪、扫描序列、ADC值计算方法等[8-11]，其中机器是重要影响因素之一。因此，本研究拟比较MRI仪不同机型对测量肝脏ADC值及可重复性的影响，以指导临床医师客观评价DWI在肝脏疾病定性和定量分析中的价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象 2012-08～2013-04在广东省人民医院放射科招募66名健康志愿者，采用随机数字表法分为两组，每组33名，分别采用Siemens MRI仪和Philips MRI仪进行扫描。所有志愿者均经实验室检查和超声检查确定无病变，排除近半年服用可能损伤肝功能的药物史、肝脏手术史、有MRI检查禁忌者（安装心脏起搏器、体内有金属植入物、幽闭恐怖症）、扫描过程中因任何原因不能耐受而终止扫描或不能配合扫描影响图像质量者等。Philips MRI仪组中，男17名，女16名；年龄21～48岁，平均（23.7±2.7）岁；Siemens MRI仪组中，男11名，女22名；年龄20～38岁，平均（25.6±3.2）岁。本研究经广东省人民医院伦理委员会审核批准，所有志愿者均签署知情同意书。

1.2 DWI扫描参数设置所有志愿者采用Siemens 1.5T MRI仪（Siemens Espree; Erlangen, Germany）或 Philips 1.5T MRI仪（Philips Achieva; Eindhoven, Netherlands）。所有志愿者行DWI前先后采集定位相、轴位T2加权成像、轴位T1加权同反相位图像及DWI图像。

DWI扫描：两种机型均使用呼吸门控单次激发平面回波序列（respiratory triggered single-shot echo planar imaging）。Siemens DWI扫描参数：呼吸导航的膈肌扫描参数设置：TR 2500～6000 ms，TE 71～82 ms，视野300 mm×300 mm，矩阵144×192，EPI 125；并行采集加速因素2，激励次数2，层厚5～7 mm，层数20；b值取0、800 s/mm2。Philips DWI扫描参数：呼吸导航的膈肌扫描参数设置：TR 2500～6000 ms，TE 71～82 ms，视野300 mm×300 mm，矩阵144×192，EPI 125，并行采集加速因素2，激励次数2，层厚7 mm，层数20，b值取0、800 s/mm2。第一次扫描结束后，将受检者移出扫描仪，在室外休息至少15 min后行第二次扫描，所有参数设置保持一致。

1.3 图像分析为了消除由于两种MRI仪自身配备不同的ADC生成软件的影响，本研究使用自行编写的基于Matlab 7.7（Mathworks, USA）ADC图像后处理软件，对两种MRI仪扫描得到的DWI图像（DICOM格式）进行计算处理，得到ADC图。

1.4 ADC值测量使用Image J软件测量ADC值，由1名有5年肝脏DWI工作经验的腹部影像诊断医师对所有图像进行测量，每一名志愿者测量2次，间隔时间为2周。测量方法：①左、右肝分别测量；②根据扫描总层数，选取中间连续3层进行ADC值测量；③在测量层面上，左肝和右肝按照面积分为面积相似的2份；④在每个选定的区域内放置一个50 mm2大小的圆形感兴趣区（ROI），ROI放置于距离肝表面1 cm以上肝内区域，同时避开肉眼可见的胆管和血管；⑤所有测量的ROI面积保持一致（Image J可以保持所有的ROI为同样大小）；⑥分别以左、右肝6个ROI测量值的平均值代表左肝和右肝的ADC值。

1.5 统计学方法采用SPSS 19.0软件，两次ADC值测量的系统误差及两种机型左、右肝ADC值比较均采用配对t检验，两种机型间肝ADC值比较采用成组t检验，两种机型左、右肝ADC测量值可重复性评价采用Bland-Altman法，并计算差值的95%可信区间[12]，P＜0.05表示差异有统计学意义。采用MedCalc11.5.0软件，用组内相关系数（ICC）评价测试者两次测量的一致性，ICC＞0.75为一致性好[13]。

2 结果

2.1 测量者两次测量间的一致性检验测量者两次测量间的一致性好，Siemens及Philips MRI仪ICC分别为0.931～0.983和0.753～0.922，且两次测量之间的系统误差差异无统计学意义（t=1.046～1.571, P＞0.05）。见表1。

2.2 两种MRI仪测得ADC值比较 Philips MRI仪测得的左、右肝ADC值低于Siemens MRI仪测得的ADC值，差异有统计学意义（t=2.045～2.713, P＜0.05），且两种机器所测得的左肝ADC值均大于右肝ADC值，差异有统计学意义（t=－10.561～－7.263, P＜0.001），见表1。

表1 两种MRI仪测量左、右肝ADC值比较（×10-3mm2/s）

2.3 两种MRI仪测量ADC值的可重复性比较两种MRI仪分别测量左、右肝ADC值的可重复性相似，且均为右肝的可重复性较左肝好；其中Siemens MRI仪测得右肝的一致性为7.55%，左肝为16.65%；Philips MRI仪测得右肝的一致性为7.85%，左肝为16.30%，见图1。

图1 不同机型左、右肝ADC值测量的Bland-Altman图。A、B分别为Siemens MRI仪和Philips MRI仪测量左肝ADC值的可重复性；C、D分别为Siemens MRI仪和Philips MRI仪测量右肝ADC值的可重复性。实线表示两次扫描的差值的平均值（百分比），虚线代表差值的95%可信区间

3 讨论

本研究在进行DWI数据采集时均采用呼吸触发技术，以减少呼吸运动对DWI采集的影响。由于b值是影响DWI质量最重要的参数之一，因此选择合适的b值尤为关键。使用过小的b值（＜200 s/mm2）时，存在体素内不相干运动现象，组织的毛细血管血流灌注效应会影响ADC值的测量；但使用过大的b值，由于DWI图像信噪比较低，也会影响ADC值的准确测量[14]。因此，本研究根据文献[8,15]报道和本课题组前期实验结果[15]，选取b值为0和800 s/mm2，在此设置下，所测得的ADC值稳定性最好。

不同研究使用的MRI机型不尽相同[8-11]。为了保证各研究之间的ADC值定量分析具有可比性，需要探讨机型对ADC测量值的影响。本研究发现，Siemens MRI仪所测得的左、右肝ADC值略高于Philips MRI仪所测得的ADC值，表明MRI仪机型对肝脏ADC值的测量有一定的影响，与文献[4-6,9,16]报道的使用不同MRI机型测量相同的组织或病变（如正常肝实质、肝癌、囊肿、血管瘤等）的ADC值不同一致。Bilgili[9]使用Philips MRI仪（b值为0、500 s/mm2）所得正常右肝的ADC值平均为1.681×10-3mm2/s，而Kovač等[16]使用Siemens MRI仪（b值为0、800 s/mm2）所得正常右肝实质ADC值为1.73×10-3mm2/s，可以看出Siemens MRI仪所得ADC值高于Philips MRI仪所得ADC值，但这两篇文献均未计算其可重复性，而本研究进一步发现这两种机型所得ADC值的可重复性相似。同时，本研究中Philips MRI仪及Siemens MRI仪测得的左肝ADC值均明显高于右肝，主要是因为左肝受到心脏搏动的影响；左肝在MRI信号采集时，临近心脏的搏动会导致左肝失相位，引起信号减低，从而导致ADC值升高[17]。尽管在采集图像时，加入心电门控技术可以降低心脏导致的对左肝的影响，但无疑会增加采集时间，而采集时间的增加又可能因为不可预期的运动或呼吸运动导致运动伪影，从而影响ADC值的测量[18]。

鉴于不同MRI仪机型对肝脏ADC值测量的影响，因此建议在使用ADC值评估肝脏病变时使用同样的机型，而在评估不同研究结果时，也需要考虑到不同MRI仪机型对ADC值的影响，但对同一种MRI仪，在动态研究比较中，为了准确地评估病变治疗前后的变化，要求ADC测量值的可重复性高。本研究结果发现，Philips MRI仪及Siemens MRI仪在ADC测量值方面有比较相似的可重复性，且右肝ADC测量值的可重复性高于左肝，与Andreou等[14]的研究结果相似。本研究结果表明，在使用ADC值评价肝脏疾病，尤其是评估治疗效果时，建议固定使用同一种MRI仪机型。

本研究的局限性在于：①本研究纳入对象是正常人，且年龄组成范围较小；②本研究中Philips MRI仪及Siemens MRI仪扫描的是两组志愿者，不是同一名志愿者同时用两种机型进行扫描；③只选用了Philips 1.5T MRI仪及Siemens 1.5T MRI仪，且只有一个型号。今后需要进一步比较不同品牌及型号的MRI仪对肝脏ADC测量值及可重复性的影响。

总之，MRI仪机型不影响肝脏ADC值测量的可重复性和精确性，但不同机器对肝脏ADC测量值存在一定的差异，建议在临床工作中使用同样的MRI仪测量肝脏ADC值，从而准确地反映肝脏疾病的性质及动态变化，有利于更为准确地评估治疗前后的疗效。

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（责任编辑张春辉）

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Effect of Two Different 1.5T MRI Scanners on the Apparent Diffusion Coefficient Measurement and its Reproducibility in Diffusion Weighted Imaging of the Liver

PurposeTo investigate the effect of two different 1.5T MRI scanners on the apparent diffusion coefficient (ADC) measurement and its reproducibility in diffusion weighted imaging (DWI) of the liver.Materials and MethodsTwo groups of volunteers (33 people in each group) underwent liver DWI examination twice by using the same DWI sequence with b value of 0 and 800 s/mm2on different MRI scanners (1.5T Siemens Espree and 1.5T Philips Achieva). On ADC maps, two region of interests were placed on three central slices of the left and right liver lobes, respectively. The ADC measurements of six region of interests on left and right liver lobes were averaged to represent the mean ADC values of the left and right liver lobe, respectively. The reproducibility of the ADC measurements was assessed by Bland-Altman method.ResultsThe ADC values of the left and right liver lobes measured on Siemens MRI scanner were significantly higher than those on Philips MRI scanner (t=2.045-2.713, P＜0.05); on both scanners, the ADC values of the left liver lobe were significantly higher than those of the right liver lobe (t=－10.561-－7.263, P＜0.001). The Bland-Altman results showed that the reproducibility of ADC measurement was similar on both MRI scanners, and both displayed higher reproducibility of right liver lobe than that of left liver lobe (on Siemens MRI scanner: the agreement were 16.65% and 7.55% for the left and right liver lobe, respectively; and on Philips MRI scanner: 16.30% and 7.85%, respectively.ConclusionDifferent MRI scanners may have influence on ADC values, but does not affect its reproducibility. Therefore, when ADC values obtained on different MR scanners are compared in clinical analysis, this influence should be considered.

Liver; Diffusion magnetic resonance imaging; Diffusion weighted imaging; Apparent diffusion coefficient; Reproducibility of results

1.南方医科大学广东广州 510515

2. 广东省人民医院（广东省医学科学院）广东广州 510080

3. 湖南省永州市中心医院湖南永州425006

梁长虹

Guangdong General Hospital (Guangdong Academy of Medical Sciences), Guangzhou 510080, China

Address Correspondence to: LIANG Changhong

E-mail: cjr.lchh@vip.163.com

国家自然科学基金项目（81271569，81271654）；

广州市科技支撑项目（2010J-481）。

R445.2

2013-06-23