不同b值对瘤体及瘤周水肿扩散加权成像的影响

王萍，翟昭华，唐光才，韩福刚，舒健

·中枢神经影像学·

不同b值对瘤体及瘤周水肿扩散加权成像的影响

王萍，翟昭华，唐光才，韩福刚，舒健

目的：探讨不同b值对高级别胶质瘤瘤体及瘤周水肿扩散加权成像（DWI）的影响。方法：25例高级别胶质瘤患者行3种b值DWI检查，比较兴趣区域信号值（SI）、表观扩散系数（ADC）与b值的关系。结果；随着b值的升高，各兴趣区SI、ADC值均降低，SI值在瘤周区域下降最多，ADC值在瘤体区域下降最多。不同b值时瘤体的ADC值与SI值与瘤周差异均有统计学意义（P＜0．05）。b值3000s／mm2时SI、ADC值对瘤体、瘤周鉴别能力最佳，曲线下面积分别为0．90，0．93，敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值分别为88．0%，80．0%，81．5%，87．0%及96．0%，84．0%，87．5%，84．6%。结论：b值为3000s／mm2时对高级别胶质瘤瘤体、瘤周鉴别能力最佳，此结论尚需进一步大样本研究证实。

磁共振成像；扩散加权成像；表观扩散系数；胶质瘤

磁共振扩散加权成像（DWI）是目前对活体组织水分子扩散运动进行检测的唯一无创影像学检查技术，高b值DWI由于权重增加及T2透射效应对图像影响减少，能敏感并准确反映更微小的水分子运动［1－4］，但随着b值的升高，图像信噪比降低，图像质量降低，甚至影响观察［1］。本文通过分析高级别胶质瘤患者不同b值DWI图像，旨在研究高级别胶质瘤瘤体及瘤周显示最佳的b值。

材料与方法

1．一般资料

搜集川北医学院附属医院2012年6月－2013年 10月经病理证实的25例高级别胶质瘤患者的MRI资料，男13例，女12例，年龄13～79岁，平均（56．9± 15．8）岁，其中WHO分级Ⅱ～Ⅲ级3例，Ⅲ级5例，Ⅲ～Ⅳ级9例，Ⅳ级8例。

2．检查方法

采用GE Discovery MR750 3．0T超导磁共振扫描仪，32通道头部线圈，马根维显对比剂。T1WI FLAIR：TR 1955．7ms，TE 21．1ms；T2WI FSE：TR 4911．0ms，TE 108．9ms；T2WI FLAIR：TR 8000．0ms，TE 147．4ms；DWI：取3个不同b值，分别为1000、3000、5000s／mm2。由两名资深放射学诊断医师对瘤体区域、瘤周区域ADC值及SI值进行测定。瘤体区域定义为T2WI及T2WI FLAIR高信号，增强扫描明显强化区域，避开囊变、坏死、出血、颅骨及伪影区域；瘤周区域定义为T2WI及T2WI FLAIR呈高信号，增强扫描未见强化，且距瘤体1cm以内的区域；ROI大小为20～30mm2，测量3个不同区域ADC值及SI值，取其平均值。

3．统计学处理

采用SPSS 13．0软件包，分析比较不同b值瘤体、瘤周SI和ADC值，采用独立样本t检验，以P＜0．05为差异具有统计学意义，并绘制SI、ADC值ROC曲线图，分析对瘤体、瘤周鉴别的最佳b值。

结 果

1．瘤体、瘤周区域SI值、ADC值比较

瘤体、瘤周区域SI值、ADC值均随b值升高而降低，以b值1000s／mm2为参考，b值3000s／mm2、5000s／mm2时瘤体SI值分别下降约61．5%、74．3%，瘤周SI值分别下降约78．3%、85．5%，而瘤体ADC值分别下降约34．4%、55．6%，瘤周ADC值分别下降约25．0%、47．5%。不同b值时，瘤体与瘤周的SI值及ADC值差异均有统计学意义（P＜0．05），见表1～2、图1。

表1 不同b值瘤体、瘤周区域SI比较

表2 不同b值瘤体、瘤周区域ADC比较 （×10－3mm2／s）

图1 女，67岁，右侧额叶胶质母细胞瘤。a）b＝1000s／mm2DWI信号图；b）b＝3000s／mm2DWI信号图；c）b＝5000s／mm2DWI信号图；d）b＝1000s／mm2ADC图；e）b＝3000s／mm2ADC图；f）b＝5000s／mm2ADC图；g）镜下见肿瘤细胞（箭）分化差，并见血管增生（HE，×200）

2．b值的选择

根据SI、ADC值的ROC曲线下面积（area under the curve，AUC），取敏感度、特异度均最高的点作为鉴别诊断阈值，不同b值时对瘤体、瘤周区域鉴别的敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值见图2～3、表3～4。当b值为3000s／mm2时SI值及ADC值对瘤体、瘤周鉴别能力最佳，其ROC曲线下面积（AUC）分别为0．91、0．93，高于b值1000、5000s／mm2时SI值及ADC值ROC曲线下面积0．73、0．86及0．81、0．92。

表3 不同b值瘤体、瘤周SI ROC曲线分析

表4 不同b值瘤体、瘤周ADC ROC曲线分析

图2 不同b值SI值对瘤体、瘤周鉴别的ROC曲线。 图3 不同b值ADC值对瘤体、瘤周鉴别的ROC曲线。

讨 论

1．不同b值DWI对高级别胶质瘤显示的基础

高级别胶质瘤为脑内最常见的原发恶性脑肿瘤，年发病率5／100000［5］，治疗方法主要是最大限度的切除病灶，术后行放化疗。肿瘤实质部分与瘤周区域的鉴别对手术范围的确定、放疗剂量的调整及疗效评估有重要作用。DWI是依赖于水分子的运动而非组织的自旋质子密度、T1、T2值对水分子扩散运动进行检测的影像学检查技术［1］。DWI能定量分析组织的微观结构和功能改变，在一定程度上反映肿瘤的细胞密度、核浆比及瘤周侵润情况，在脑肿瘤诊断及分级上已经获得越来越多的认可［6］。常规b值（b≤1000s／mm2）在临床中广泛运用，但是，当b值较低时，由于图像受T2透射效应的影响大，易出现扩散受限的假阳性，DWI信号高低不能真实反映病理情况下组织内水分子扩散的快慢变化［1］。随着磁共振系统的升级，高b值DWI成为可能，由于DWI权重增加及T2透射效应对图像影响减小，能敏感和准确的反映更加微小的水分子运动，对病变区域和正常组织进行更好的鉴别［3－4］。恶性胶质瘤，肿瘤细胞异常增殖旺盛，细胞密度大，细胞外间隙减少［5－7］，DWI图像上肿瘤SI明显升高，而ADC值降低［8－10］。瘤周区域主要是各种肿瘤因子如肿瘤坏死因子（TNF）、血管内皮生长因子（VEGF）以及恶性脑肿瘤细胞侵润所致的水肿，细胞外液和组织间液增多，有利于水分子的扩散，使得水肿区域的水分子扩散更为自由［11－12］，其SI值较瘤体区域降低，ADC值升高。虽然高b值DWI能更准确反映组织的病理特性［3－4，13－14］，但随着b值升高扫描时间延长，图像信噪比升高、分辨力降低，图像质量下降，影响病灶的观察和鉴别［1］。因此本研究运用3种b值（1000，3000，5000s／mm2）进行成像扫描，并研究高级别胶质瘤瘤体、瘤周区域鉴别最佳的b值。

2．不同b值对各兴趣区SI、ADC值的影响

随着b值升高，瘤体及瘤周SI值、ADC值均降低；各b值时瘤体SI值均大于瘤周区域（P＜0．05），瘤体ADC值均小于瘤周区域（P＝0．000），这与刘水源等［12］研究相似，这是由于低b值时，信号的衰减基本按单指数衰减，当b值＞1000s／mm2时，信号衰减呈曲线衰减，导致各兴趣区SI值及ADC值降低；瘤体细胞密度大于瘤周区域，因此瘤体SI值较瘤周高，ADC值较瘤周低。本研究还得出随b值升高SI值在瘤周区域下降最多，ADC值则在瘤体区域降低最多。推测主要是由于随b值升高瘤体、瘤周区域扩散成分衰减不同引起的。Mardor等和李玉华等［14－15］研究认为生物组织内水主要由两种成分决定的：一种是被大分子、细胞内成分和细胞膜所限制的低流动性水（结合水），一种是不受这些阻碍的高流动性水（自由水）。低b值DWI图像信号主要反映高流动自由水，而高b值DWI自由水信号大部分被衰减，图像信号主要反映低流动结合水；瘤体区域细胞密度大，主要为低流动性的结合水，随b值升高其衰减较少，因此瘤体SI值下降少；肿瘤瘤周区域广泛水肿致细胞外水分子明显增加，即高流动性的自由水增加，随b值升高大多数信号被过滤掉了，其信号衰减明显，因此瘤周SI值随着b值升高而降低明显。瘤体ADC值随b值升高降低较瘤周明显，推测这与瘤体区域血流灌注较瘤周明显有关。李飞宇等［16］研究认为ADC值除了与水分子热运动相关外，还受组织灌注的影响，而灌注对于ADC值的影响是随着b值的升高而明显减弱的；由于肿瘤瘤体血流灌注明显强于瘤周区域，因此，随着b值的升高，瘤体区域血流灌注对ADC值贡献明显下降，致瘤体ADC值降低较瘤周区域明显。

3．鉴别瘤体与瘤周区域的b值优化

本研究得出当b值为3000s／mm2时SI、ADC对瘤体、瘤周鉴别能力最佳，其ROC曲线下面积分别为0．91、0．93，高于b值1000、5000s／mm2时SI值、ADC值ROC曲线下面积0．73、0．86及0．81、0．92，其敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值分别为88．0%，80．0%，81．5%，87．0%及96．0%，84．0%，87．5%，84．6%。推测可能这与不同b值对水分子扩散敏感性及图像信噪比的影响不同有关。低b值时图像信噪比较高，但受组织灌注、T2透射效应等影响较大，对水分子扩散运动的敏感性弱，对组织真实扩散情况反映弱；随着b值升高，水分子扩散运动敏感性增加，但扫描时间延长，图像信噪比降低，导致图像伪影大、质量差，对观察、分析产生一定的影响［17］。本研究得出当b值为3000s／mm2时，SI值＞143．74或ADC＜0．82×10－3mm2／s时为瘤体可能性大。

随着b值的升高，各兴趣区SI、ADC值均降低，SI值在瘤周区域下降多，ADC值在瘤体区域下降多；不同b值时SI、ADC值对瘤体区域鉴别能力不同，当b值为3000s／mm2时对肿瘤瘤体、瘤周区域鉴别能力最佳。由于样本量及b值选择相对较少，结论需进一步临床大样本、多b值研究证实，这将是笔者下一步的研究方向。

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Effect of different b－values in tumor and peritumoral edema on diffusion weighted imaging

WANG Ping，ZHAI Zhao－hua，TANG Guang－cai，et al．Department of Radiology，the Affiliated Hospital of Luzhou Medical College，Sichuan 646000，P．R．China

Objective：To investigate the effect of different b values in high grade glioma and peritumoral edema on diffusion weighted imaging（DWI）．Methods：Twenty－five patients with high grade glioma underwent DWI，three different bvalues were applied．The signal intensity（SI）and apparent diffusion coefficients（ADC）values in regions of interests（tumor and peritumoral edema）were measured and compared．Results：The SI and ADC values in all regions of interest decreased with the increasing of b－value．The most significant declination of SI was in regions of peritumoral edema while the ADC value declined most significantly in regions of tumor．The SI and ADC values in the regions of tumor was significantly different from that in the region of peritumoral edema with three different b－values（P＜0．05）．The capability of SI and ADC value in differentiating tumor from peritumoral edema was optimal as b－value was 3000s／mm2．The area under the curve was 0．91，0．93，respectively．The sensitivity，specificity，positive predictive value，negative predictive value were 88．0%，80．0%，81．5%，87．0%and 96．0%，84．0%，87．5%，84．6%，respectively．Conclusion：The optimal b－value in differentiating tumor from peritumoral edema was 3000s／mm2．This conclusion needs to be further evaluated by a large sample study．

Magnetic resonance imaging；Diffusion weighted imaging；Apparent diffusion coefficients；Glioma

R445．2；R739．41

A

1000－0313（2015）03－0224－04

10．13609／j．cnki．1000－0313．2015．03．004

2014－09－22

2014－12－08）

646000 四川，泸州医学院附属医院放射科（王萍、唐光才、韩福刚、舒健）；637000 四川，川北医学院附属医院放射科（翟昭华）

王萍（1986－），女，四川眉山人，硕士研究生，住院医师，主要从事中枢神经系统影像诊断工作。

翟昭华，E－mail：zhaizhaohuada＠163．com