呼吸触发磁共振扩散加权成像在胰腺导管腺癌诊断中的应用价值

·论著·

呼吸触发磁共振扩散加权成像在胰腺导管腺癌诊断中的应用价值

刘莉马超李晶李延军潘春树康钦钦陈录广陈士跃陆建平

【摘要】目的探讨呼吸触发磁共振扩散加权成像(RT DWI)诊断胰腺导管腺癌的价值。方法前瞻性对病理证实的54名胰腺导管腺癌患者及49名胰腺正常的健康志愿者行上腹部呼吸触发单次激发平面回波DWI(b值为0、600 s/mm2)，计算及测量正常胰腺头、体、尾部的表观扩散系数(ADC)值和胰腺癌的ADC值。采用独立样本非参数Mann-Whitney U检验比较胰腺癌组与正常胰腺组(头、体及尾部)ADC值的差异，并用受试者工作特征曲线下面积(AUC)分析以正常胰腺不同部位ADC值为依据诊断胰腺导管腺癌的效能。结果正常胰腺头、体、尾部ADC值分别为(1.66±0.34)、(1.77±0.36)、(1.62±0.38)×10-3 mm2/s，胰腺癌平均ADC值为(1.36±0.14)×10-3 mm2/s，胰腺癌与正常胰腺不同部位的差异均具有统计学意义(P值均为0.000)。分别以正常胰腺头、体、尾部ADC值为依据，胰腺癌的AUC分别为0.767、0.889、0.737。以正常胰体部ADC为依据，ADC≤1.485×10-3 mm2/s作为诊断胰腺癌的临界值的敏感度和特异度分别为83.7%和81.5%。结论RT DWI对胰腺导管腺癌有较好的诊断价值，以正常胰腺体部ADC值作为对照是最佳选择。

【关键词】胰腺肿瘤；磁共振成像，弥散；呼吸触发；对比研究

DOI:10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2015.01.004

基金项目：长海医院“1255”学科建设计划(CH125520800)；长海医院青年科研启动基金(2013002)

收稿日期：(2014-06-23)

Value of respiratory triggered diffusion weighted magnetic resonance imaging in the diagnosis of pancreatic adenocarcinomaLiuLi,MaChao,LiJing,LiYanjun,PanChunshu,KangQinqin,ChenLuguang,ChenShiyue,LuJianping.DepartmentofRadiology,ChanghaiHospitalofShanghai,SecondaryMilitaryMedicalUniversity,Shanghai200433,China

Correspondingauthor:LuJianping,Email:cjr.lujianping@vip.163.com

Abstract【】ObjectiveTo investigate the value of respiratory triggered diffusion weighted magnetic resonance imaging (RT DWI) in the diagnosis of pancreatic adenocarcinoma. MethodsFifty-four patients with histologically confirmed pancreatic ductal adenocarcinoma and 49 healthy volunteers with normal pancreas underwent RT DWI at 3.0 T (b-values=0, 600 s/mm2) in a prospective manner. Apparent diffusion coefficient (ADC) values of normal pancreas head, body and tail as well as ADC values of the pancreatic adenocarcinoma were measured and calculated. The ADC values between the different anatomical regions of normal pancreas and pancreatic adenocarcinoma were analyzed by using Mann-Whitney U test. Receiver-operating characteristic (ROC) curve analyses were used to determine the diagnostic performances of ADCs to distinguish pancreatic adenocarcinoma from normal pancreas. ResultsThe ADC values were (1.66±0.34), (1.77±0.36) and (1.62±0.38)×10-3 mm2/s in normal pancreas head, body and tail, and the ADC value of pancreatic adenocarcinoma was (1.36±0.14)×10-3 mm2/s, and the ADC values differed significantly between pancreatic adenocarcinoma and normal pancreas (P<0.000). With the ADC values of normal pancreatic head, body and tail as references, the areas under the curve (AUC) were 0.767, 0.889 and 0.737,respectively. The sensitivity and specificity were 83.7% and 81.5%,respectively, when ADC

作者单位：200433上海，第二军医大学长海医院放射科

通信作者：陆建平，Email：cjr.lujianping@vip.163.com

≤1.485×10-3mm2/s was used as the cut off value for differential diagnosis of pancreatic adenocarcinoma from normal pancreas body. ConclusionsRT DWI has a better diagnostic accuracy in the diagnosis of pancreatic ductal adenocarcinoma. The ADC value of normal pancreas body is recommended as a control.

【Key words】Pancreatic neoplasms;Diffusion magnetic resonance imaging;Respiratory triggered;Comparative study

扩散加权成像(diffusion-weighted imaging, DWI)及相应的表观扩散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)在胰腺相关疾病的研究及应用越来越广泛，并且体现出重要价值[1-4]。腹部DWI扫描最常用技术有自由呼吸、屏气和呼吸触发[5]，另外DWI技术最为关键的参数——扩散梯度因子(b值)对ADC影响最大，影响DWI对胰腺癌诊断价值[6]。最新研究表明，呼吸触发(respiratory triggered, RT)技术是胰腺癌DWI技术的最佳选择[9]，b值为600 s/mm2的DWI是诊断胰腺结节值得推荐的扫描参数[6]。已有报道[7-8]，正常胰腺不同部位ADC具有显著性差异。基于单b值(600 s/mm2)的RT DWI，同时考虑正常胰腺不同解剖位置ADC诊断胰腺导管腺癌价值的有关研究尚未见报道。本研究前瞻性进行胰腺RT DWI(b=600 s/mm2)检查，明确其诊断胰腺癌的价值。

资料与方法

一、一般资料

前瞻性收集2011年11月至2013年12月间上海长海医院因胰腺占位而住院并同意进行本研究的54例胰腺导管腺癌患者。术前均行MRI检查，术后经病理证实。术前MRI检查与术后获得病理结果的时间间隔小于2周。54例患者中男性30例，女性24例，年龄36～76岁，平均59岁。肿瘤位于胰头部26例，胰体、尾部28例。同时段内行MRI检查的健康志愿者49名作为对照组，其中男性29名，女性20名，年龄21～62岁，平均40岁，无任何疾病及长期服药史。排除标准：(1)怀疑胰腺疾病而经过内科或外科治疗者；(2)有因其他肿瘤而行手术或放、化疗者；(3)有全身代谢性、免疫性疾病而长期服药治疗者(如糖尿病、痛风等)；(4)体重指数>25 kg/m2。

二、扫描方法

所有MRI检查均在3.0T超导磁共振仪(Signa HDxt, GE Healthcare, Milwaukee, USA)上完成。嵌入式体部线圈用于信号激发，8通道体部相控阵线圈用于信号接收。研究对象在MR检查前接受不少于10 min呼吸训练。扫描序列包括脂肪抑制快速自旋回波T2WI，重复时间(repetition time, TR)6 316 ms，回波时间(echo time, TE)72 ms，采集矩阵320×192，视野(field of view, FOV)36～42 cm，层数20，层厚5 mm，层间距1 mm，采集次数2次；呼吸触发单次激发平面回波DWI(single-shot echo-planar DWI, ssEPI-DWI)，b值为0、600 s/mm2，TR/TE=6 000/58.6 ms，采集矩阵130×96， FOV 36～42 cm，层数20，层厚5 mm，层间距1 mm，采集次数8次，加速因子2，带宽250 kHz；肝脏快速容积成像(liver acquisition with volume acceleration，LAVA),TR/TE=2.6/1.2 ms，带宽125 kHz，反转角11°，采集矩阵256×180，FOV 41～44 cm，层厚5 mm，层间距0 mm。胰腺癌患者最后行LAVA动态增强扫描。

三、数据处理

利用工作站自带软件(Function 6.3.13，GE adw4.4，USA)及DWI数据重建ADC图。ADC值测量由一位临床研究经验丰富的放射科医师和一位从事胰腺疾病研究的临床医师讨论一致情况下完成。正常胰腺ADC测量时参考T2及LAVA图像，避开主胰管、动脉血管及伪影，采用圆形或椭圆形感兴趣区(region of interest, ROI)对每个正常的胰腺从头至尾测量3个ADC值[12]；胰腺癌ADC测量时避开伪影、肿块边缘及肿块内囊变坏死出血区，并注意观察下层图像，避免ROI过大造成部分容积效应影响带来的测量误差。ROI大小为33～163 mm2，平均68.2 mm2。

四、统计学处理

应用SPSS 16.0统计软件进行统计学分析。正常胰腺不同解剖部位ADC差异行Friedman检验；胰腺癌与正常胰腺组织(头、体及尾部)ADC差异采用独立样本非参数Mann-WhitneyU检验，应用受试者工作特征曲线下面积(AUC)分析ADC对胰腺导管腺癌的诊断效能。P<0.05为差异具有统计学意义。

结果

一、健康志愿者、胰腺癌患者的ADC值

健康志愿者上腹部MRI图像未显示胰腺异常信号，DWI图像未见明显伪影，胰腺边界清晰，ADC图像清晰显示胰腺头、体及尾部形态结构(图1)。胰腺头、体及尾部ADC值分别为[1.66±0.34(1.23～2.34)、1.77±0.36(1.26～2.57)、1.62±0.38(1.03～2.87)]×10-3mm2/s，最大值出现在胰腺体部，3个部位ADC的差异具有统计学意义(Chi-Square=10.738，P=0.005)。胰腺癌在DWI图像上显示出明显的高信号(图2)，ADC值为[1.36±0.14(1.08～1.74)]×10-3mm2/s，低于正常胰腺头、体或尾部ADC值，差异均具有统计学意义(Z值分别为-4.661、-6.792、-4.149，P值均为0.000)。

图1　健康志愿者横断位RT DWI及相应ADC图　1A、1B、1C分别为b值0、600 s/mm 2时胰头颈部DWI图像及相应的ADC图；1D、1E、1F分别为b值0、600 s/mm 2时胰腺体尾部DWI图像及相应的ADC图。箭头处分别为胰头、体、尾部ADC测量的感兴趣区

二、ADC值对胰腺导管腺癌的诊断效能

以正常胰头、体、尾部ADC为参考，诊断胰腺癌的AUC分别为0.767、0.889、0.737；95%可信区间分别为0.673～0.860、0.825～0.952、0.639～0.835，分别以ADC≤1.545×10-3、1.485×10-3、1.535×10-3mm2/s作为诊断胰腺癌的临界值，敏感度分别为51.0%、83.7%、49.0%，特异度分别为96.3%、81.5%、96.3%，假阳性率分别为37.0%、18.5%、3.7%，假阴性率分别为49.0%、12.7%、51.0%；阳性预测值分别为93.8%、83.3%、93.6%；阴性预测值分别为64.1%、81.9%、63.1%。以胰体部的诊断效能最佳。

图2胰头部导管腺癌患者的横断位RT DWI及相应ADC图2A、2B、2C分别为b值0、600 s/mm2时胰腺肿瘤部DWI图像及相应的ADC图，b=600 s/mm2DWI图像上表现典型的扩散受限(高信号)。箭头代表胰腺癌实性组织ADC测量感兴趣区

讨论

DWI是唯一在体观测组织内水分子热运动的方法。它能在无对比剂的情况下反映组织微观结构并提供定性(DWI)及定量的信息(ADC)。腹部DWI临床应用中最常用技术有屏气、自由呼吸和呼吸触发。屏气扫描可有效减少检查时间及运动伪影，但图像信噪比低；自由呼吸虽然能够在较短扫描时间获得高信噪比，但腹部呼吸运动及磁化率伪影大大降低图像质量；呼吸触发利用呼吸门控技术，保障较高图像质量的同时大大提高信噪比。Kartalis等[5]从DWI图像质量、信号强度及胰腺癌ADC值等方面评估3种技术在胰腺成像中的优劣，结果显示呼吸触发是胰腺癌成像的最优技术。Koc等[6]研究了腹部病变DWI时的优化b值，认为在鉴别诊断腹部器官良恶性结节时DWI设置的b值≥600 s/mm2是最为推荐的参数。另外，b值为600 s/mm2的DWI具有操作时间短、图像变形及伪影小、后处理方便等优点，且可有效降低ADC值测量中T2透射效应带来的误差，使ADC值更接近于真实值[9]。本研究选择呼吸触发技术及b值为600 s/mm2的DWI就是要最大程度地保证胰腺DWI图像质量及ADC值测量的可靠性。本研究结果显示胰腺癌ADC值显著低于正常胰腺的ADC值，与文献报道的结果是一致的[10-15]。

水分子扩散能够反映组织的生理及形态学特征，如细胞密度、组织功能。胰腺头、体及尾部ADC值的差异反映出胰腺各部位组织成分的不同。胰腺起源于内皮细胞，成熟的胰腺是在背胰和腹胰融合之后形成，胰头起源于背胰和腹胰两个部分，而胰体尾部起源于背胰。解剖研究已表明胰腺不同部位细胞成分的差异[16-17]。本研究结果显示胰头及尾部ADC值低于胰体部，与本课题组之前的研究结果是一致的[8]。其原因可能是胰头内大量的小体积的腺泡、较多纤维组织和外分泌细胞及胰尾部含有高密度的胰岛细胞限制了水分子的自由运动所致。

在胰腺疾病DWI研究中的对照组选择上，许多实验设计测量健康志愿者的正常胰腺组织ADC，或者以远离于胰腺病变部位的胰腺组织的ADC作为对照进行数据分析，往往忽略了胰腺解剖结构差异[10-15]。本研究结果显示，以正常胰腺体部ADC为参考，诊断胰腺癌组的AUC最大，同时具有较高的敏感度和特异性。因此，鉴别诊断胰腺癌时以正常胰腺体部ADC作为对照是最佳选择。有研究报道[1]，与正常胰腺组织相比，胰腺炎造成ADC降低或者升高可反映胰腺炎性特征及程度。因此，当进行胰腺DWI研究时，特别在胰腺炎性疾病对照组的选择上同样应该考虑到不同解剖位置ADC值的差异。

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(本文编辑：屠振兴)