b值对肝脏磁共振扩散加权成像ADC值及其可重复性的影响

刘再毅

陈 鑫 CHEN Xin

颜丽芬 YAN Lifen

潘 丹 PAN Dan

黄燕琪 HUANG Yanqi

梁长虹 LIANG Changhong

广东省人民医院，广东省医学科学院放射科 广东广州 510080

随着磁共振成像技术的发展，早期主要用于神经系统成像的磁共振扩散加权成像（DWI）在肝脏方面的应用日趋增多，在肝脏病变的检出、定性和疗效评估方面显示出巨大的潜力[1-4]。利用DWI测量得到的表观扩散系数（ADC）可以作为影像生物标志对肝脏病变进行定量评估[5]。但现有研究报道的结果并不一致，比如对于同一种疾病，在不同研究者之间，甚至同一研究者不同时间测量的ADC值差异较大；然而，若使用ADC值作为影像生物标志对肝脏病变进行定量评估，需使研究结果在不同研究中心、不同研究团队及不同研究时间内可以进行合理比较，即需要ADC值测量的可重复性较高[6,7]。影响ADC值测量的因素不仅包括影像平台、扫描序列等，还包括b值的选取[8,9]。因此，本研究拟探讨不同b值对肝ADC值大小和其可重复性的影响，为临床选择最优的肝脏DWI b值提供参考。

1 资料与方法

1.1 研究对象 2012-07～09选择46例健康志愿者。纳入标准：①无药物、酒精滥用史；②目前无药物治疗；③病毒性肝炎阴性（病毒性肝炎相关血清学标志物阴性，肝功能检查正常）；④无肝脏手术史。排除标准：①有MRI检查禁忌证（幽闭恐惧症、体内金属植入物、安装心电起搏器等）者；②因各种原因不能完成MRI扫描者；③检查过程中图像运动伪影较大影响ADC测量者。本组46例志愿者中，排除未完成MRI检查者2例，采集过程中运动伪影较多而影响ADC值测量者4例和MRI同、反相位判断为脂肪肝者1例，最后共39例完成试验，其中男15例，女24例；平均（23.97±2.75）岁。本研究经广东省人民医院伦理委员会批准，所有志愿者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 使用Siemens 1.5T超导磁共振仪。扫描序列：定位扫描、常规轴位T2WI、常规轴位T1WI同、反相位。DWI扫描：使用膈肌导航单次激发平面回波序列，将导航条置于呼气末右膈顶，预扫描确定自由呼吸导航的膈肌运动触发窗口的位置，导航触发门控距宽设为4 mm。扫描参数：TR 2500～6000 ms，TE 71～82 ms，视野 300 mm×300 mm，矩阵144×192，EPI因素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、100、500、800 s/mm2。第一次扫描结束 15 min 后使用相同参数行第二次扫描。

1.3 图像处理 使用 Mathworks Matlab 7.7 自行编写的ADC图像处理软件，分别生成b值为（0、100）、（0、500）、（0、800）、（0、100、500）和（0、100、500、800）s/mm2的ADC图像，处理2次采集的DWI图像，共计得到10组ADC图像序列。

使用Image J软件测量ADC值。分别将受检者左、右肝从上到下分3部分，选取3个位于每部分的中心层面作为代表性层面（共3层）；每层代表性层面等分为3部分，避开胆管及血管，每部分各取一个圆形感兴趣区（ROI，所有层面的ROI面积一致），分别以左、右肝9个ROI的ADC值平均值代表左、右肝的ADC值。

为了检验测量ADC值方法的可重复性，使用查随机数据表的方式，在10组ADC图像中抽取两组，第一组ADC图像由测量者1在第一次测量后2周进行第二次测量；第二组数据由测量者2测量。

1.4 统计学方法 采用Gpower软件，样本量计算采用配对t检验。因为2次重复扫描测量一致性的理想状态是差值为0，故计算样本量时2次测量的差值设置为0，分配比例为1，检验水准定为0.05，检验效能定为0.9，则计算得到的样本含量为36。估计最多25%的实验失败率，本研究共纳入46例志愿者。

采用SPSS 19.0软件，采用方差分析比较各种b值组合情况下的肝ADC值的大小，两两比较采用Bonferroni法。采用MedCalc 11.5.0软件对各种b值组合情况下的2次扫描的ADC值的可重复性进行评价，采用Bland-Altman法评价同一测量者2次测量及2名测量者之间的一致性，计算差值的95%CI，一致性以95%CI的上、下限（limit of agreement, LOA）之和的二分之一表示。双侧检验，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 测量者自身和测量者之间的一致性 经随机抽样，第一次 DWI扫描 ADC 图像（b=0、800 s/mm2）经测量者1重复测量作为验证测量者自身的可重复性评价。Bland-Altman分析显示，同一测量者2次测量的LOA为11.1%（图1）；第二次DWI扫描ADC图像（b=0、100、500 s/mm2）作为测量者间的可重复性评价，Bland-Altman分析显示，2名测量者之间的LOA为11.0%（图2）。

图1 测量者自身可重复性Bland-Altman图。b=0、800 s/mm2。实线表示2次扫描ADC值差值的平均值，上下2条虚线代表差值的95% CI，中间虚线代表差值均数为0

图2 测量者之间可重复性Bland-Altman图。b=0、100、500 s/mm2。实线表示2次扫描ADC值差值的平均值，上下2条虚线代表差值的95% CI，中间虚线代表差值均数为0

2.2 不同b值组合对肝ADC值的影响 当b值分别为（0、100）、（0、500）、（0、800）、（0、100、500）、（0、100、500、800）s/mm2时，左肝ADC值均较右肝大（表1），差异有统计学意义（P＜0.05）；且各b值组合间的ADC值差异有统计学意义（P＜0.001）。

2.3 不同b值组合情况下ADC值的可重复性 当b值 分 别 为（0、100）、（0、500）、（0、800）、（0、100、500）、（0、100、500、800）s/mm2时，右肝的 LOA 分别为20.0%、13.2%、11.3%、12.7%、10.6%；左肝的LOA分别为16.7%、15.1%、16.2%、14.2%、13.9%。

表1 左、右肝在不同b值（s/mm2）组合情况下的ADC值（×10-3 mm2/s）

3 讨论

本研究发现，在相同b值的情况下，左肝ADC值较右肝高；在固定最小b值（通常为0 s/mm2）的情况下，用于计算ADC值的最后一个b值越小，ADC值越大；随着b值增大，ADC值逐渐变小；若固定最小和最大b值，用于计算ADC值的中间b值数目越多，ADC值越小。在肝ADC值测量可重复性方面：使用b值数目越大，ADC值的可重复性越好；b值越大，可重复性也越好。本研究中，同一测量者2次测量之间及2名测量者之间的ADC值可重复性均较好。

理论上，通过2个或2个以上b值得到DWI图像，测量对应体素的信号，将信号进行对数转换后拟合到单指数模型，就可以得到ADC值，即ADC=ln(SI0/SI)/b，其中SI0是b=0 s/mm2时的信号，SI是b值取大于0时的信号[10-12]。本研究中，b=0、100 s/mm2时，ADC值最大，其原因在于使用较小b值（通常＜200 s/mm2）时，存在组织毛细血管血流灌注的影响，DWI图像信号的衰减随b值的增加急剧衰减，此现象即为体素内不相干运动（introvoxel incooherent motion, IVIM），又称为假性弥散效应[13]。存在IVIM时，信号衰减不再遵从单指数模型，而更接近双指数衰减，因此，使用常规的单指数模型拟合数据得到的ADC值由于受灌注效应的影响而不准确，比使用较大b值计算的ADC值大[1]。本研究中，使用b值为0、100 s/mm2计算的ADC值远较其他较大b值（如500、800 s/mm2）拟合得到的ADC值大。若要在小b值情况下得到准确的ADC值，则需要排除灌注效应的影响；还可以根据不同的数学模型对ADC值对拟合计算，如双指数模型、拉伸模型等，通过这些模型可以得到真实的ADC值、灌注值和灌注分数[14]。本研究还发现使用较多的b值（如本研究中的0、100、500、800 s/mm2）计算的ADC值最小。

计算ADC值时，在固定最小和最大b值的情况下，中间的b值越多，得到的ADC值越稳定，可重复性也越好。本研究中b=0、100、500、800 s/mm2时的ADC值可重复性最好，而b=0、100 s/mm2时的ADC值可重复性最差，这与计算ADC值运用的数学模型有关[9]。

本研究中，左肝ADC值比右肝高，可重复性也较右肝差。为了减少呼吸运动对DWI采集信号的影响，本研究使用膈肌导航门控技术，但是由于使用的EPI序列对运动伪影特别敏感，位于左肝上方的心脏对肝脏DWI的影响非常突出。本研究中未使用心电门控，不是在心脏运动幅度最小的时相采集数据，因此明显受心脏博动的影响。心脏搏动可致采集肝脏DWI信号时失相位，从而导致ADC值测量误差，这种影响在左肝及大 b 值（＞800 s/mm2）DWI中尤为明显[6,15]。然而，心电门控和脉搏门控技术的使用会明显增加图像采集时间[16]。目前心电门控技术在肝脏DWI的应用报道较少，尚需继续深入研究。

本研究还存在一定的局限性。首先，入组对象均为年轻人，年龄构成相对单一，代表性不够；其次，纳入的均是健康志愿者，缺乏对不同肝脏疾病的评价，但本研究的重点是研究b值对ADC值可重复性的影响，所以研究对象的选取不影响本研究的结论。

综上所述，肝ADC值测量受b值的影响，使用多个b值及较大b值可以提高ADC值可重复性和精确性。在临床工作和研究中，建议使用多个b值及尽量大的b值测量ADC值。

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