体素内非相干运动磁共振弥散加权成像定量参数在肝癌中的应用价值

吴 笋 蒋小莉 王娟艳

肝癌是全球患病率均较高的一种恶性肿瘤，具有患病率高、恶化程度高、复发率高以及病死率高等特点，早期发病隐匿，容易被忽略，随着病情进展，症状逐渐显现[1]。肝癌是富含血管的恶性瘤，肿瘤生长主要依赖于其微循环状态[2]。既往临床主要通过检测微血管密度对机体微循环功能进行分析，但研究内容有限，仅局限于形态学方面的观察，无法了解其功能与活体形态[3]。目前，磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)、X射线计算机断层扫描(X-ray computed tomography，CT)等均在肝癌诊断及微循环评估中有一定应用价值，但也仅局限于通过形态学分析微循环状态，无法明确其微循环功能[4]。

近年来，体素内非相干运动磁共振弥散加权成像(intravoxel incoherent motion-diffusion weighted imaging，IVIM-DWI)技术不断被用于肝癌循环功能量化研究中，该技术能计算两种参数，分别为水分子自由扩散真性运动与微循环灌注，为肝癌的微循环功能评估提供条件[5-6]。本研究旨在探讨IVIM-DWI定量参数在肝癌中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2016年1月至2018年1月荆门市第二人民医院收治的120例肝癌患者并将其纳入研究组，其中男性62例，女性58例；年龄30～76岁，平均年龄(52.29±12.15)岁；肝功能Child-Pugh分级中A级88例，B级32例；肿瘤直径3～10 cm，平均直径(6.42±2.07)cm；病理分级中Ⅰ级58例，Ⅱ级36例，Ⅲ级26例；所有患者均经病理穿刺或临床影像学诊断证实为肝癌。另选取120名同期健康体检者纳入对照组，其中男性68名，女性52名；年龄32～75岁，平均年龄(51.63±11.96)岁。两组一般资料比较无差异，具有可比性。研究方案经医院伦理委员会通过，入组者均知情同意。

1.2 纳入与排除标准

(1)纳入标准：①成年患者；②符合中国抗癌协会肝癌专业委员会制定的《原发性肝癌规范化病理诊断指南(2015年版)》[7]中的诊断标准；③未行手术、放射治疗及化疗等治疗；④无意识和认知障碍。

(2)排除标准：①妊娠、哺乳期妇女；②合并其他恶性肿瘤；③既往有金属物植入史；④过敏体质，可能对造影剂过敏；⑤严重呼吸道疾病，无法憋气；⑥合并大量腹水；⑦既往有精神病史。

1.3 仪器设备

采用Discovery MR750w型3.0T超导型磁共振扫描成像仪(美国GE公司)。

1.4 检查方法

两组受检者均接受IVIM-DWI检查，采用3.0 T超导型磁共振扫描成像仪及32通道腹部线圈。研究组患者在入院当日受检，选取仰卧位，扫描时引导患者控制呼吸，使伪影减少。在扫描前4 h，受检者禁水、禁食，受检前30 min开始接受呼吸训练，呼吸必须保持稳定。

(1)常规MRI扫描序列：轴位T1W1序列，重复时间(repetition time，TR)为300～600 ms，回波时间(echo time，TE)为2～20 ms；冠状位T2W1序列，TR为2000～8000 ms，TE为80～150 ms。

(2)DWI序列：采用横轴位单次激发自旋回波平面回波成像(single-shot echo planar imaging，SSEPI)序列，扩散系数(b值)为0 s/mm2、800 s/mm2，TR为2000 ms，TE为52.4 ms，矩阵=128×160，层间距为1.0 mm，层厚为5.0 mm，扫描时间为60 s。

(3)IVIM序列：采用横轴位单次激发自旋平面回波扩散加权成像，b值分别为0 s/mm2、10 s/mm2、30 s/mm2、40 s/mm2、50 s/mm2、100 s/mm2、200 s/mm2、400 s/mm2、600 s/mm2以及800 s/mm2。TR为6000 ms，TE为52.4 ms，矩阵为128×160，层间距为1.0 mm，层厚为5.0 mm，扫描时间为210 s。

(4)肝脏快速容积成像：造影剂为钆-二乙烯五胺乙酸(Gadolinium diethylenetriamine pentaacetic acid，Gd-DTPA)(钆-喷替酸葡甲胺)，利用高压注射器经肘静脉注射(3 ml/s)，并取30 ml生理盐水注入。

1.5 观察与评价指标

由两名有丰富经验的医师阅片，分析病灶大小、位置及信号程度，并对病灶灌注值进行测量，评价患者的微循环功能，记录并比较两组灌注成像参数，包括表观弥散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)、灌注分数(f)、真实扩散系数(D)及灌注相关弥散系数(D*)值。

(1)比较两组定量参数ADC、f、D及D*值，用于评价患者循环功能。

(2)比较不同病理分级肝癌患者定量参数ADC、f、D及D*值，病理分级参考《原发性肝癌规范化病理诊断指南(2015年版)》[5]评估：①Ⅰ级，病灶与正常肝细胞非常相似，细胞核呈圆形，大小基本相同，且不存在明显异常核分裂像；②Ⅱ级，肿瘤细胞形态呈轻微不规则，核浆比例有所增长，存在少量异常核分裂，胞浆内有胆汁小滴形成，肿瘤细胞排列呈巢状、索条状；③Ⅲ级，肿瘤细胞明显变形，核浆比例增加，胞浆胆汁小滴减少，细胞核增加，异常核分裂像变多。

(3)通过绘制受试者工作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲线，预测肝癌的ROC曲线下面积(area under curve，AUC)，分析定量参数ADC、f、D及D*值对肝癌的诊断效能。

1.6 统计学方法

利用SPSS20.0统计软件对两组临床资料进行分析，计数资料用(%)表示，采用x2检验，计量资料用表示，采用t检验，重复测量数据采用重复测量方差分析，利用ROC曲线分析各参数对肝癌的预测价值，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组定量参数值比较

研究组ADC和D值低于对照组，差异有统计学意义(t=3.650，t=4.518；P＜0.05)；研究组f和D*值高于对照组，差异有统计学意义(t=2.395，t=5.612；P＜0.05)，见表1。

表1 两组定量参数ADC、f、D及D*值比较(±s)

表1 两组定量参数ADC、f、D及D*值比较(±s)

注：表中ADC为表观扩散系数；f为灌注分数；D为真实扩散系数；D*为灌注相关扩散系数

2.2 不同病理分级定量参数值比较

不同病理分级肝癌患者定量参数ADC、f、D及D*值显示：Ⅰ级患者的ADC和D值高于Ⅱ级，Ⅱ级高于Ⅲ级；Ⅰ级患者的f和D*值低于Ⅱ级，Ⅱ级低于Ⅲ级，不同病理分级患者定量参数ADC、f、D及D*值比较差异均有统计学意义(F=3.547，F=1.032，F=4.012，F=16.944；P＜0.05)，见表2。

表2 不同病理分级肝癌患者定量参数ADC、f、D及D*值比较(±s)

表2 不同病理分级肝癌患者定量参数ADC、f、D及D*值比较(±s)

注：表中ADC为表观扩散系数；f为灌注分数；D为真实扩散系数；D*为灌注相关扩散系数

表3 定量参数ADC、f、D及D*值对肝癌的诊断效能

2.3 定量参数对肝癌的诊断效能

ROC曲线显示：ADC、f、D及D*值诊断肝癌的曲线下面积分别为0.799、0.600、0.700和0.593，其中ADC和D值的诊断效能优于f和D*值，其对应的最佳截断值分别为2.011×10-3mm2/s、2.141×10-3mm2/s，见表3；定量参数ADC、f、D及D*值预测肝癌的ROC曲线见图1。

图1 定量参数预测肝癌ROC曲线

3 讨论

近年来，我国肝癌患病率逐年增高，严重影响患者的生存质量。既往针对肝癌诊断主要采用CT和MRI等，均对肝癌检出有一定价值，然而CT辐射量大，对机体有损害性；MRI则具有较高分辨率，在肝癌分期评估中有较高价值，不过其也存在局限性，如在肝癌微循环功能评估中效果欠佳。IVIM成像近年来被用于肝癌诊断中，其是一种新型磁共振DWI方法，可利用梯度敏感的MRI成像技术实现成像[8-9]。

本研究针对肝癌患者采用IVIM-DWI灌注成像对其微循环功能进行评估，研究结果显示，与健康对照组相比，研究组的ADC和D值低于对照组，f和D*值高于对照组，提示肝癌患者的微循环功能出现异常。ADC值能反映水分子弥散程度，b值越大，则体素斜坡斜率也变大，ADC值上调，表明水分子呈高度弥散状态[10]。薛明团等研究[11]表明，实体瘤患者细胞密度大，其ADC值低于正常者，与本研究结论基本符合。D值代表真弥散系数，可相对真实展现水分子弥散状态，对组织标志物进行描述。D*值是灌注弥散系数，其能体现毛细血管流速。f是毛细血管容积在整个组织容积中的占比，范围为0～1。由此可见，ADC、f、D及D*值是反映肝癌微循环功能的重要指标。本研究发现，肝癌患者ADC和D值较正常者明显下降，f和D*值较正常者明显增高，究其原因可能在于肝癌主要供血途径为肝动脉，血流灌注速度明显增加，导致体素内水分子运动异常，毛细血管血液运动也发生异常，从而引起微循环功能障碍。

本研究通过分析病理分级肝癌患者的灌注成像参数，发现Ⅰ级患者的ADC和D值高于Ⅱ级和Ⅲ级患者，f和D*值低于Ⅱ级和Ⅲ级患者，且Ⅱ级和Ⅲ级患者各参数间也有差异，表明病理分级不同，患者的微循环障碍程度也不同。这与国外相关研究[12]结论基本相符，其原因可能在于Ⅰ级肝癌患者病理改变相对较轻，因此，微循环功能障碍也相对较轻。

通过绘制ROC曲线，发现ADC和D值对肝癌的预测效果较好，提示微循环功能的评估对肝癌具有一定预测价值。杨欢等[13]研究表明，ADC值越大，则表明病理分级越低，组织分化越好，在微循环评估中有重要意义。而D值评估微循环的优势在于外界干扰因素较少，能更真实、准确的体现组织扩散情况。本研究发现，f和D*值对肝癌的预测效果相对较差，这可能是因为f和D*值受到的外界因素较多，稳定性低于ADC和D值。单群刚研究[14]表明，f和D*值容易受体液、扫描方式、生理运动等影响，精确性欠佳，与本研究结论基本符合。

IVIM-DWI检查对肝癌微循环功能评估具有较高的应用价值，其定量参数有利于了解患者的病理分级，其中ADC和D值对肝癌的预测效果较理想。本研究的创新之处在于明确了ADC、f、D及D*值预测肝癌的曲线下面积及最佳截断值，能为临床肝癌诊断提供更多依据。此外，本研究也存在局限性，如纳入样本量少，未来将扩大样本量对IVIM-DWI检查在肝癌中的应用价值做进一步论证。