磁共振功能成像DWI技术在家兔胰腺肿物模型鉴别中的应用价值

郝利国，崔红升，孟 鑫，隋雪峰，杨艳丹，张广凤，张淑丽△， 王梓旭，周 蕾，陈 曲，申洪远，黄 钰

(1.齐齐哈尔医学院医学技术学院影像设备与技术学教研室，黑龙江齐齐哈尔 161000； 2.齐齐哈尔医学院附属第三医院MR室，黑龙江齐齐哈尔 161000)

·技术与方法·

磁共振功能成像DWI技术在家兔胰腺肿物模型鉴别中的应用价值

郝利国1，崔红升2，孟 鑫2，隋雪峰2，杨艳丹2，张广凤2，张淑丽1△， 王梓旭1，周 蕾1，陈 曲1，申洪远1，黄 钰1

(1.齐齐哈尔医学院医学技术学院影像设备与技术学教研室，黑龙江齐齐哈尔 161000； 2.齐齐哈尔医学院附属第三医院MR室，黑龙江齐齐哈尔 161000)

目的 探讨磁共振分子功能成像DWI技术在动物模型胰腺癌与肿块型胰腺炎的鉴别中的应用价值。方法 选取实验室内家兔胰头移植瘤模型、慢性肿块型胰腺炎模型、正常家兔各8只，对其进行磁共振弥散加权分子功能成像，b值为333、667、1 000 s/mm2，观察不同b值下胰腺癌模型、慢性炎性模型及正常兔胰腺区的表观弥散系数(ADC)，并分析不同b值下胰腺癌模型、慢性炎性模型及正常兔胰腺区的ADC值及表观弥散系数差值(DADC)的变化情况，并观察各组织在分子扩散、组织灌注等方面中的差异。结果 整个研究周期，胰头移植瘤模型死亡率为50%；肿块型胰腺炎模型和8只正常家兔均正常存活。相同b值下胰腺癌ADC值明显低于慢性炎症及正常胰腺区，随着b值的增大，各组织ADC值明显下降，b值为333 s/mm2时，各组织内ADC数值存在差异(F=6.662,P=0.014)，组间两两比较，胰腺癌与胰腺炎(t=6.773,P=0.003)，胰腺癌与正常胰腺(t=5.883,P=0.016)，差异有统计学意义(P<0.05)。b值增大，DADC越小，不同b值时胰腺癌区与慢性炎症肿块区、胰腺癌区与正常胰头区各组织DADC值变化差异有统计学意义(P<0.05)。结论 合理选择b值的分子功能成像DWI技术能够较好的鉴别胰腺癌与肿块型胰腺炎，可在动物胰头癌模型的评价中推广应用。

磁共振成像；胰腺肿瘤；胰腺炎；鉴别诊断

胰腺癌是一种较为常见的、恶性程度较高的恶性肿瘤，胰腺炎是一种常见的疾病，胰腺癌与胰腺炎在整个发生发展过程中，都有其独特的病理生理与分子生物学特征[1]。通过MRI扩散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)影像学方法对胰腺占位进行评估，可以在不损伤动物模型的前提下，对占位进行评估，诊断与鉴别诊断。DWI是在活体组织上检测水分子布朗运动的成像技术，通过观测水分子在组织中的跨细胞膜或细胞内运动的程度最终判断组织的性质。有文献报道，DWI信号衰减程度与所测的表观弥散系数(apparent diffusion coefficient,ADC)和选取使用的扩散敏感系数(b值)有密切关系[2]。为探讨不同b值下，ADC值及表观弥散系数差值(difference of apparent diffusion coefficient，DADC)在对胰腺癌肿块模型诊断中的作用，本研究选择不同b值下，对胰腺癌模型、慢性炎性模型及正常家兔胰腺区的ADC值及DADC的变化情况进行分析，探讨b值在家兔胰腺癌模型和慢性炎性模型中的分子扩散、生化代谢、组织灌注等方面中存在的差异。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取齐齐哈尔医学院医学影像与生物医学工程实验室内家兔胰头移植瘤模型(8只)，慢性肿块型胰腺炎模型(8只)，正常健康家兔8只，兔龄均为3～6个月，家兔由齐齐哈尔医学院动物实验中心提供，MR分子成像部分在齐齐哈尔医学院附属第三医院MR室进行，设备为美国GE 750 3.0T MR。

1.2 研究方法 MRI检查前准备，MRI扫描前用乌拉坦麻醉家兔模型。麻醉方法采用耳缘静脉注射，注射剂量为5 mL/kg。将麻醉平稳的家兔模型根据实验要求固定于自制的固定架上。仰卧位，头部先进。垫高家兔使其位于扫描线中心部位，将膝关节线圈放置于家兔上方。肿瘤区置于线圈中心部位，其侧方放置标准水模。利用磁共振成像技术测定占位组织的横向弛豫时间(T2)，扫描参数：TR 3 000 ms，TE 72 ms，FOV 38 cm×38 cm，矩阵128×128，层厚5 mm，层间距0，激励次数2次，采集频带宽每像素1 250 Hz。b值采用333、667、1 000 s/mm2。通过DWI测定其ADC，以及氢磁共振波谱分析(1HMRS)测定肿瘤组织内主要代谢物波谱。本过程要求在胰头占位在发生发展变化过程中，从胰腺肿块长至1 cm开始扫描，每周扫描1次，历时1个月，比较每次扫描肿瘤图像信号及相应组织的变化。

2 结 果

2.1 模型生存结果 8只家兔胰头移植瘤模型在第2次扫描时死亡1只，在第3次扫描时共计死亡3只，第4次扫描，死亡4只，整个研究期间(4周)，死亡率50%；8只慢性肿块型胰腺炎模型和8只正常家兔均正常存活，无死亡。

2.2 胰腺癌、胰腺炎及正常胰腺组织ADC值差异比较 相同b值下胰腺癌ADC值明显低于慢性炎症及正常胰腺区，随着b值的增大，各组织ADC值明显下降，b值为333 s/mm2时，各组织内ADC数值存在差异(F=6.662，P=0.014)，分别进行组间两两比较，胰腺癌与胰腺炎(t=6.773，P=0.003)，胰腺癌与正常胰腺比较(t=5.883，P=0.016)，差异有统计学意义(P<0.05)，当b值为667 s/mm2和1000 s/mm2各组间比较差异无统计学意义(P>0.05)。见图1，表1。

图1 不同b值下胰腺癌、胰腺炎及健康 胰腺组织ADC值差异比较

组别n333s/mm2667s/mm21000s/mm2胰腺癌81．83±0．461．46±0．221．22±0．17胰腺炎82．75±0．521．94±0．471．55±0．23正常胰腺82．37±0．381．86±0．231．53±0．22F6．6622．1160．997t0．0140．2710．872

正常胰腺与肿块性胰腺炎ADC值下降的程度大于胰腺移植瘤区域，两者的绝对值逐渐降低，最后相互接近，而且b值越大， DADC越小，说明胰腺癌低灌注和胰腺炎高灌注。不同b值时胰腺癌区与慢性炎症肿块区、胰腺癌区与正常胰头区各组织差值表观扩散系数DADC值差异变化进行比较差异均有统计学意义(P<0.05)，见表2。

表2 各组DADC比较

2.3 胰腺癌、肿块型慢性胰腺炎磁共振影像差异比较 1个月后处死家兔胰腺癌模型后，胰腺生长情况见图2A，胰腺癌MRI影像多表现为边界较清楚、信号较均匀的肿块(图2E、F、G、H)；主胰管相对光滑均匀的扩张后于肿块处突然中断多提示胰腺癌；胰腺癌更容易侵犯胰周血管并出现淋巴结转移。氢磁共振波谱分析(1HMRS)显示Ch与NAA峰异常增高(图2B)。MRI表现为边界不清、散在分布、信号混杂不均的肿块为炎性肿块的可能性大(图2C、D)；胰腺炎性肿块更容易出现T2WI 高信号、T1WI 低信号的小泡状影，常常多发，其病理基础为小潴留囊肿；近端胰管及胆管不规则扩张或呈串珠状改变以炎性狭窄的可能性为大。

A：家兔胰腺癌解剖图像，胰腺区域可见大量胰腺占位肿瘤；B：家兔胰腺癌波谱分析，可见Ch与NAA峰异常增高；C：慢性胰腺炎MR T2图像：胃体下缘可见点状等信号及稍高信号影(b为333 s/mm2，兔8第2周图像)；D：慢性胰腺炎MR T2图像，胃体下方见稍高信号影(b为333s/mm2，兔4第4周图像)；E：胰头移植瘤模型，胰腺区域见肿瘤稍高信号影像，1.00 cm×0.50 cm(兔2第1周图像)；F：胰头移植瘤模型，胰腺区域见肿瘤稍高信号影像，1.02 cm×0.5 cm(兔2第2周图像)；G：胰头移植瘤模型，胰腺区域见肿瘤高信号影像，2.10 cm×0.50 cm(兔8第3周图像)；H：胰头移植瘤模型，胰腺区域见肿瘤高信号影像，2.15 cm×0.82 cm(兔4第4周图像)

图2 家兔胰腺占位MRI DWI图像

3 讨 论

早期诊断较为困难，发现时往往达到晚期，MRI在正常胰腺组织中T1WI与肝脏、肌肉等非脂肪组织比较呈高信号表现，而T2WI仅比肌肉信号略强，在抑脂T2WI中正常胰腺与周围抑制脂肪之间的比较差异较小[3]。而在MRI增强扫描中由于胰腺为血供丰富器官，正常胰腺实质动脉期为均匀强化，但高于肝脏、脂肪信号。虽然MRI对胰腺癌具有较高的检出能力，但对于胰腺癌与肿块型慢性胰腺炎二者之间的鉴别诊断能力仍较弱，误诊率达25%以上[4]。本研究中可以看出图2H虽为胰腺癌模型，但是病变形态不规则，与常见的肿块型胰腺炎影像类似，因此单从MRI影像表现中容易造成一定的误诊率。

功能成像DWI，通过对体内水分子不规则随机运动进行检测，应用ADC对水分子扩散运动的随机性进行描述和测量，而b值与信号强度密切相关，b值越大，DWI的扩散加权越重，对水分子的扩散越敏感，图像的信噪比越弱[5]；b值越小，图像的信噪比越强，但扩散加权变弱，T2透过效应明显。临床动物实验研究显示，DWI不仅与细胞内水分子运动和水分子跨膜运动有关，还受到组织灌注状态和细胞外水分子运动的影响，因而随着b值的升高，胰腺癌区、炎性肿块区和正常胰腺组织的ADC值都会出现一定变化[6]。

在胰腺癌与肿块型慢性胰腺炎的鉴别诊断中，可以利用磁共振分子功能成像水分子的弥散速度在胰腺癌细胞内和细胞外不同，进行弥散成像检查[7]。ADC值表观扩散系数相对于扩散系数DC来说，更能够反映组织内水分子运动受到的呼吸、脉搏、血流等影响时的扩散状态[8-9]，ADC值反映水分子的扩散运动范围以及速度[10]。本组从表1和图1的实验结果中可以看出，相同b值下胰腺癌ADC值明显低于慢性炎症及正常胰腺区，随着b值的增大，各组织ADC值明显下降，b值为333 s/mm2时，各组织内ADC数值第3周差异存在统计学意义(F=6.662,P=0.014)，组间两两比较，胰腺癌与胰腺炎(t=6.773,P=0.003)，胰腺癌与正常胰腺比较(t=5.883,P=0.016)，差异均有统计学意义；并且当b值为667 s/mm2和1 000 s/mm2各组间比较差异无统计学意义(P>0.05)。胰腺炎和胰腺癌随b值增加，ADC值逐渐减低，这主要是由于组织出现纤维化改变，造成胰腺血流及水分减少，从而灌注水平下降，低b值(333 s/mm2)对灌注情况比较敏感。

在不同组织，以及相同组织的病理生理过程中，组织的ADC值不同，DADC也会存在一定的差异，同一病变的不同阶段以及同一组织的不同病变DADC均不同，与组织的灌注情况密切相关[11]。从表2中可以看出，不同b值时胰腺癌区与慢性炎症肿块区、胰腺癌区与正常胰头区各组织比较DADC差异均有统计学意义，正常胰腺与肿块性胰腺炎ADC值下降的程度大于胰腺移植瘤区域，两者的绝对值逐渐降低，最后相互接近，而且b值越大，DADC越小，说明胰腺癌低灌注和胰腺炎高灌注。因此利用对灌注敏感的较低b值(333 s/mm2)DWI下的ADC值进行检测，与分子扩散权重高b值DWI下的ADC值变化进行比较，即可以得到DADC的差异。这种方法有助于对胰腺占位进行鉴别。因此应用该规律，应用不同高b值和低b值的变化规律来鉴别胰腺癌和胰腺炎是可行的。同时本组实验在不同b值测得胰腺癌ADC 值较正常胰腺组织降低，随着b值的减小两者DADC值有增大趋势，但差异无统计学意义，说明MR分子功能成像下胰腺癌与慢性胰腺炎在分子扩散、组织灌注等方面存在一定差异。

综上所述，b值能够反映DWI水分子的扩散运动状态，并且在小b值(333 s/mm2)下，更容易获得血流灌注对病变的影响，因此分子功能成像DWI技术，合理选择b值，能够较好的鉴别胰腺癌与肿块型胰腺炎。由于观察动物模型较少，因此研究结果需后续动物实验进一步验证。

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Application value of magnetic resonance diffusion weighted imaging technology in identification of rabbit pancreatic tumor model*

HaoLiguo1,CuiHongsheng2,MengXin2,SuiXuefeng2,YangYandan2,ZhangGuangfeng2,ZhangShuli1△,WangZixu1,ZhouLei1,ChenQu1,ShenHongyuan1,HuangYu1

(1.DepartmentofImagingEquipmentandTechnology,MedicalTechnologySchoolofQiqihaerMedicalUniversity,Qiqihaer,Heilongjiang161000,China;2.MRIRoom,ThirdAffiliatedHospitalofQiqihaerMedicalUniversity,Qiqihaer,Heilongjiang161000,China)

Objective To explore the application value of magnetic resonance molecular functional imaging diffusion weighted imaging(DWI) in the identification of pancreatic carcinoma and mass-type pancreatitis of animal model.Methods Each 8 cases of laboratory pancreatic head transplantation tumor model,chronic mass-type pancreatitis model and normal rabbits were selected and performed the MR DWI molecular functional imaging,the b values were 333,667,1 000 s/mm2respectively.The apparent diffusion coefficients(ADC) of pancreatic carcinoma model,mass-type pancreatitis model and normal pancreas under different b values were observed.Then the change situation of ADC values of pancreatic carcinoma model,mass-type pancreatitis model and normal pancreas under different b values and difference of ADC(DADC) was analyzed.Moreover the differences in molecular diffusion,tissue perfusion among various groups were observed.Results Throughout the study period,the mortality rate of pancreatic head transplantation tumor model was 50%;the mass-type pancreatitis model and 8 normal rabbits were normally survival.The ADC value of pancreatic carcinoma under the same b value was significantly lower than that of chronic inflammation and normal pancreas area.The ADC value in each group was decreased with the increase of b value,and there was significant difference in ADC value when the b value was 333 s/mm2(F=6.662,P=0.014),in the pairwise comparison among groups,the difference between pancreatic cancer and pancreatitis (t=6.773,P=0.003) and between pancreatic cancer and normal pancreas(t=5.883,P=0.016) had statistical significance (P<0.05).The b value was increased,DADC was smaller,the difference change of DADC between pancreatic cancer area and chronic pancreatitis mass area,between pancreatic cancer area and normal pancreatic head area had statistical significance (P<0.05).Conclusion Rationally selecting the molecular functional imaging DWI technology of b value can better distinguish pancreatic cancer from mass-type pancreatitis,which may be promoted and applied in the evaluation of animal pancreatic head cancer model.

magnetic resonance imaging;pancreatic neoplasms;pancreatitis;differential diagnosis

黑龙江中医药中青年科技攻关项目(ZQG-077)；齐齐哈尔市科学技术计划项目(SFGG-201624)。

郝利国(1980-)，讲师，硕士，主要从事医学成像理论与肿瘤分子成像的研究。

△通信作者，E-mail:zhangshuli63105@163.com。

10.3969/j.issn.1671-8348.2017.24.018

R735.9

A

1671-8348(2017)24-3375-03

2017-01-25

2017-03-06)