1.5TDWI在肺内良、恶性病变鉴别诊断中最适b值的探讨

钟丽，孙玲玲

肺癌是当今世界上最常见的致死性恶性肿瘤之一，死亡率高。随着MRI设备的不断更新及快速成像技术的出现，MRI图像的信噪比明显改善，时间分辨力、空间分辨力也得以提升，使胸部MRI检查成为可能。扩散加权成像（diffusion-weighted imaging，DWI）是目前唯一能够观察活体组织内水分子扩散运动的无创性检查方法，其在肺部病变，特别是在肺癌的诊断与鉴别诊断、分期和疗效评估等方面中的价值受到越来越多的关注[1-4]。选择合适的b值，对评价DWI在肺内良、恶性病变中的鉴别诊断价值具有重要意义[5]。本研究旨在评价DWI在肺内良、恶性病变鉴别诊断中的应用价值，并筛选出最佳b值。

材料与方法

1.病例资料

搜集本院2013年9月-2014年4月期间，经胸部MSCT检查发现肺部病变，并进行胸部MRI及DWI检查的患者。纳入标准：经病理学（手术、支气管镜活检、穿刺活检）或临床资料证实其良恶性；接受胸部CT和MRI检查，且两种检查间隔时间小于1周；CT和MRI均可显示完整或大部分病灶。本研究共纳入40例患者，其中男25例，女15例；年龄42～72岁，平均52.3岁。恶性病变27例（鳞癌13例，腺癌9例，小细胞癌3例，腺鳞癌2例），良性病变13例（炎性肿块7例，结核球3例，错构瘤、结节病和硬化性血管瘤各1例）。37例经病理证实，3例经临床资料证实（均为良性病变，其中2例为炎性肿块，经抗炎治疗后复查吸收证实，1例为结核球，根据既往病史、典型CT表现及随诊复查证实）。

2.扫描方法

胸部CT扫描：采用GE Lightspeed 64层螺旋CT机，患者深吸气后行层厚1.25mm胸部连续螺旋容积扫描。扫描范围自肺尖至肺底，扫描参数：120kV，80～160mAs，视野30cm×30cm，距阵512×512，重建层厚及层间距均为5mm。增强扫描使用高压注射器经前臂静脉一次注入非离子对比剂碘化醇（350mg I／mL），用量1.5mL／kg，注射流率3mL／s。

胸部MRI扫描：采用GE Signa HDe 1.5TMRI扫描仪和8通道体部相控阵线圈行常规MRI和DWI检查。①快速弛豫快速自旋回波脉冲序列（fast relaxation fast spin echo，FRFSE）T2WI：采用呼吸触发和心电触发技术（R波触发），呼吸触发采用呼气末触发；②DWI：先行空间敏感度编码技术（ASSET）校正序列扫描，然后采用单次激发自旋回波-回波平面成像序列（spin echo-echo planar imaging，SE-EPI）行DWI扫描，在自由呼吸状态下采集图像，TR 4000ms，TE 85ms，视野38cm×38cm，矩阵128×128，层厚6mm，层 间 隔1mm，b值 取0、300、600和1000s／mm2，激励次数4，同时在x、y、z轴3个方向上施加敏感梯度脉冲。

3.图像后处理及数据测量

使用AW 4.4Functool工作站对图像进行后处理，获得DWI图和ADC图。参考T2WI和DWI图，选择病灶信号强度最大且最均匀的层面，根据病变范围手动采集感兴趣区（ROI），选择病变60%以上范围，并尽可能包括最大信号强度中心区域，避开病变边缘和肉眼可辨的坏死区。同一病例3组b值图像设置同样的ROI，记录病变的ADC值。每个病灶取3处ROI分别测量对应ADC值，取其平均值作为最终测量值。

信噪比（signal-to-noise ratio，SNR）及对比噪声比（contrast-to-noise ratio，CNR）分别按公式（1）、（2）计算得出：

公式中SI组织为胸壁软组织信号强度的平均值；SI病灶为病灶信号强度平均值；SD背景为背景噪声的标准差，即视野内胸部图像以外区域的信号强度标准差。

4.统计学方法

应用SPSS 17.0软件进行统计学分析。不同b值图像的SNR、CNR及ADC值分析时，先行方差分析，有显著性差异者再行多个均数两两比较方法（LSD及Student-Newman-Keuls法）；良、恶性病灶的ADC值分析时，采用独立样本t检验方法；采用受试者工作特征（ROC）曲线分析不同b值的ROC曲线下面积（ACU）以及检验效能。所有统计学分析前，均行方差齐性检验。P＜0.05认为差异具有统计学意义。

结 果

DWI图像的SNR与CNR随b值的增加呈不同程度的降低。统计分析显示b值为300和600s／mm2间SNR值差异无统计学意义（P＞0.05）；b值为300和1000s／mm2、600和1000s／mm2间SNR值差异均具有统计学意义（P＜0.05）；CNR值在不同b值两两组间差异均具有统计学意义（P＜0.05，表1）。

表1 不同b值SNR和CNR比较

同一病灶在不同b值下扫描时，随着b值的增加，图像信号强度呈现逐渐增高的趋势（图1）。

所有病例的ADC值随b值的增加而逐渐降低，且3组b值的ADC值具有统计学差异；同一b值扫描下，恶性病变图像信号高于良性病变（图2、3），而ADC值小于良性病变（P＜0.05，表2）。b值为300，600，1000s／mm2时，AUC分别为0.78、0.83、0.81，其中b＝600s／mm2时，AUC最大，在3组中诊断效能最高。

表2 不同b值良、恶性病变的ADC值比较 （×10-3 mm2／s）

图1 男，53岁，周围型肺癌，DWI示左肺上叶胸膜下结节状高信号影，边缘毛糙（箭），随着b值的增高，信号强度逐渐增高。a）b＝300s／mm2时的DWI图；b）b＝600s／mm2时的DWI图；c）b＝1000s／mm2时的DWI图。

图2 男，47岁，周围型肺癌。b＝600s／mm2时的DWI图示病灶位于右肺上叶，呈分叶状改变（箭）。

图3 女，50岁，继发性肺结核。b＝600s／mm2时的DWI图示病灶位于左肺上叶（箭），信号强度较恶性病变低。

讨 论

DWI是目前唯一能够观察活体组织内水分子扩散运动的无创性检查方法，它通过测量施加扩散敏感梯度场前后组织信号强度的变化，来检测人体组织中水分子扩散运动受限制的方向和程度，间接反映组织微观结构的变化。目前DWI在肺部的应用仍较少，主要是因为肺部氢质子密度低，磷敏感伪影较明显，且受呼吸运动及心脏、大血管搏动等因素影响大[6-7]。近年来，随着回波平面成像（EPI）技术的迅速发展，以及多通道线圈、并行采集技术和运动伪影抑制等技术的研发和应用，使DWI在胸部的应用越来越广泛。

在肺部的DWI应用中，b值是其中一项重要的扫描参数。目前临床通常采用单次激发EPI技术，并取多个b值进行多次成像。如今，相控阵线圈联合并行采集空间敏感度编码技术（ASSET）的应用，可缩短成像时间，改善空间分辨力[8]。b值反映扩散梯度场强度和持续时间，b值越大，对水分子的扩散运动越敏感，DWI的扩散对比度越强，但会引起较大的信号衰减，造成DWI的空间分辨力减低，图像出现不同程度的扭曲、变形，从而影响对病变特别是较小病变的检出；而b值越小，水分子的扩散受局部组织微循环灌注的影响越大，所测得的ADC值稳定性差，易受其他生理运动的影响，不能有效反映水分子的扩散运动。因此，b值的选取是否合适直接影响诊断结果。目前，由于MRI扫描设备不同，成像序列和参数各异，胸部DWI扫描的b值选择及几组b值的联合仍没有达成共识。一般认为b值的最大值为500～1000s／mm2较为适合肺部病变的评价[9-11]，但也有相关研究表明，采用GE 1.5TExcite HD MRI系统，b＝300s／mm2时，AUC最大，对肺癌和良性病变的鉴别诊断效能较高，DWI在肺部采用较小b值时诊断价值较高[12]。笔者认为b值的选择应遵循水分子扩散运动的准确以及DWI图显示清晰的原则。在本研究中，所有病变ADC值均随着b值的增加而减小，SNR及CNR值也呈现降低趋势。当b＝600s／mm2时，图像CNR及CNR值虽然有所降低，但并未严重影响图像质量，仍可清晰显示ROI组织结构及病变形态，且此时AUC为0.83，大于其他两组b值的对应值，诊断效能较大。

人体内水分子扩散运动的能力常用ADC值来表示。ADC值可以作为评估水分子扩散状况的量化指标，定量评估组织的微观结构及病理生理状态。ADC值的大小受组织内各种形式水分子运动的影响，在很大程度上取决于微环境下的扩散屏障的存在（即细胞膜和大分子），另外，在固体组织中受细胞核-浆比和细胞密度的影响[13]。肿瘤组织增殖旺盛，细胞数量增多、排列致密、胞外间隙减小，使细胞外水分子运动受限；肿瘤细胞内胞核增大、细胞器增多、胞浆减少，使细胞内水分子运动减慢，因此，DWI可以显示组织内部扩散的差异性。研究表明，以胸壁肌肉为等信号参照物，大多数肺部恶性病变在DWI上呈等、高信号；大多数良性病变呈低、稍低信号[14]。然而，良、恶性病变的信号特征有重叠，不具有特征性。Satoh[15]和陈爱萍[12]等的研究也显示部分病变在DWI上的信号特殊性，其原因除与病变的病理学基础有关外，还与呼吸、心跳、大动脉搏动等生理运动造成的图像伪影及所选b值不足以抑制T2透射效应有关。因此，单纯的DWI图像鉴别肺内良、恶性病变的价值有限。ADC值不但能够消除T2透射效应、更真实地反映组织的扩散状况，而且还能用ADC值来定量分析扩散受限的程度。对其他组织器官肿瘤的ADC值研究表明，ADC值可作为肿瘤组织的一个生物学指标，与肿瘤组织的细胞密度呈良好的负相关[10]。在恶性肿瘤组织内，细胞增殖快、细胞密度高、细胞外间隙减小、水分子扩散运动受限，病变信号在DWI上明显升高，ADC值降低；反之，细胞密度较小、细胞外间隙相对较大、水分子扩散运动较自由，ADC值较高。研究发现，肺内良、恶性病变组的ADC值差别有显著的统计学意义[1]。

综上所述，DWI能够提供形态学以外的、有关肿瘤细胞构成以及细胞膜完整性等功能参数信息，有助于发现肺部肿瘤并描述肿瘤特征，鉴别肿瘤的病理类型，帮助确定治疗方案，从功能学、细胞学方面对病变进行综合评价。当b＝600s／mm2时，1.5TDWI对肺内良、恶性病变的鉴别诊断价值较高。

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