表观扩散系数直方图鉴别肝细胞癌与肝内胆管细胞癌的价值

2019-11-21田水水许永生高玉岭刘海峰刘钊雷军强

磁共振成像 2019年7期

田水水，许永生，高玉岭，刘海峰，刘钊，雷军强*

原发性肝癌是目前全球第六位常见恶性肿瘤及第三位的肿瘤致死病因，其发病率高、预后差[1-2]。肝细胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)和肝内胆管细胞癌(intrahepatic cholangiocarcinoma，ICC)是原发性肝癌的两种病理类型，二者在发病机制、生物学行为、组织学形态、治疗方法以及预后等方面差异较大[3]，对其二者的鉴别诊断有重要的临床意义。常规在单一层面绘制感兴趣区得到的ADC平均值，容易低估肿瘤的异质性，且感兴趣区的选择存在主观性，容易产生抽样误差[4]。ADC直方图综合整个肿瘤的所有体素，可获得显示ADC分布特征的曲线和描述肿瘤扩散异质性特征的定量参数，有研究已经证明其有助于肿瘤的诊断、生物侵袭性的评价及治疗反应的预测[4-8]。本研究旨在探讨ADC直方图参数鉴别HCC与ICC的价值。

1 材料与方法

1.1 研究对象

回顾性分析本院2013年6月至2019年1月符合以下标准的患者。纳入标准：(1)经术后或穿刺病理(在MRI检查后)证实为HCC、ICC；(2)术前接受肝脏MRI常规扫描、Gd-EOB-DTPA增强及DWI检查；(3)检查前未接受过放疗或化疗。排除标准：(1)病理证实为肝细胞-胆管细胞混合型肝癌；(2)图像质量不佳，不能用于分析和评价。最终125例患者纳入研究，男79例，女46例；年龄35～79岁，平均(56±9)岁，直径约0.6～12.3 cm，中位直径约4.37 cm。HCC 84例；ICC 41例。

1.2 MRI检查方法

采用Siemens Skyra 3.0 T扫描仪，表面阵相控阵线圈。患者取仰卧位，头先进。扫描范围从膈顶至肝下缘，扫描前禁饮食6 h并训练患者呼吸。扫描序列及参数如下：三维容积内插屏气(3D VIBE) T1WI：TR 4.15 ms，TE 2.01 ms，FOV 400 mm×325 mm，矩阵288×216，反转角9°，层厚3 mm；快速自旋回波(TSE) T2WI：TR 3960 ms，TE 96 ms，FOV 350 mm×284 mm，矩阵320×320，反转角160°，层厚6 mm；平面回波DWI：TR 5000 ms，TE 55 ms，b=0、800 s/mm2；FOV 430 mm×300 mm，矩阵160×128，反转角90°，层厚6 mm。Gd-EOB-DTPA动态增强扫描：经外周静脉团注入Gd-EOB-DTPA，剂量按0.1 ml/kg体重，流速1.5 ml/s，后以相同流速注入20 ml生理盐水冲洗。分别在对比剂注入后15～20 s (动脉期)、60～70 s (门静脉期)、3 min (平衡期)、20 min行3D VIBE扫描，扫描参数同T1WI。

1.3 图像分析

由2 名从事腹部影像诊断的医师将图像导入Firevoxel (Firevoxel 289E；Center for Advanced Imaging Innovation and Research，New York University School of Medicine，New York，NY)进行分析。参考T2WI病灶位置，在每层DWI图像(b=0 s/mm2)上手动描绘感兴趣区(region of interest，ROI)，包括囊变坏死、出血。通过单指数模型计算获得肿瘤每个体素ADC值、ADC直方图，再将每个肿块ADC直方图转换为相应的ADC值频数分布表后导入SPSS进行分析，得出肿瘤参数ADC最小值(ADC_min)、ADC第5百分位数(ADC_5th)、ADC第25百分位数(ADC_25th)、ADC第75百分位数(ADC_75th)、ADC第95百分位数(ADC_95th)、ADC最大值(ADC_max)、ADC平均值(ADC_mean)、ADC中位值(ADC_median)、偏度及峰度值。最终取2名医师的平均值进行分析。

另由2名5年以上资历的腹部影像诊断医师独立分析图像，对于有争议的进行讨论达成共识，最终与病理结果对照。A组应用MRI平扫+Gd-EOB-DTPA动态增强评价，B组应用具有最大诊断效能的ADC直方图参数。诊断HCC的标准：动脉期均匀或不均匀明显强化，门脉期和(或)延迟期强化减弱，符合“快进快出”强化方式[3，9]。

1.4 统计分析

采用SPSS 22.0统计分析软件。应用组内相关系数(intraclass correlation coefficient)评估2名医师测量结果的一致性。利用单样本Kolmogorov-Smirnov检验作正态性分析，正态分布的资料以±s表示，偏态分布的资料以中位数(上、下四分位数)表示。正态分布资料比较采用独立样本t检验比较，偏态分布资料采用Mann-Whitney U检验比较。采用ROC曲线下面积(area under curve，AUC)评价ADC直方图对HCC与ICC鉴别诊断效能。P＜0.05为差异有统计学意义。分别计算A、B组诊断病变的敏感度、特异度、准确率，并用卡方检验进行比较。

2 结果

2.1 关于2名医师测量的一致性

2名医师测量ADC_min (0.963)、ADC_5th (0.989)、ADC_25th (0.983)、ADC_75th (0.989)、ADC_95th (0.992)、ADC_max (0.986)、ADC_mean (0.993)、ADC_median (0.991)、偏度(0.975)及峰度值(0.963)的组内相关系数均大于0.95，可重复性较高。

2.2 ADC直方图

HCC和ICC的DWI图、DWI伪彩图和病理表现(图1，2)。HCC及ICC均以正偏态为主。ICC的ADC_75th、ADC_95th、ADC_max、ADC_mean、ADC_median均高于HCC，差异有统计学意义(P＜0.05)，HCC的ADC_min高于ICC，差异有统计学意义(P＜0.05)；二者的ADC_5th、ADC_25th、偏度值与峰度值差异均无统计学意义(P＞0.05)(表1)。

表1 HCC和ICC患者的ADC直方图参数比较Tab. 1 Comparison of the ADC parameters of HCC and ICC

2.3 ADC直方图参数的诊断效能

ADC_max鉴别ICC及HCC的效能最高，AUC为0.901，以2.65×10-3mm2/s 为截断值，敏感度及特异度分别为82.6%和86.9%(表2)。

表2 ADC直方图参数鉴别诊断HCC和ICC的效能Tab. 2 Diagnostic performance of the ADC values for discriminating HCC and ICC

表3 两种不同诊断模式诊断病灶的敏感度、特异度、准确率Tab. 3 The sensitivity, specificity and accuracy of two different diagnostic modes in the diagnosis of lesions

图1 男，50岁。A：轴位DWI (b=0 mm2/s)示肝右叶病灶呈高信号；B：相应层面的DWI伪彩图(b=0 mm2/s)；C：ADC直方图，ADC_max值为2.38×10-3 mm2/s；D：术后病理图片(HE ×100)示高分化肝癌图2 男，54岁。A：轴面DWI示肝左叶片状不均匀高信号；B：相应层面的DWI伪彩图(b=0 mm2/s)；C：ADC直方图，ADC_max值为5.88×10-3 mm2/s；D：术后病理图(HE ×100)示肝内胆管细胞癌Fig. 1 50-year-old man. A: Axial DWI images shows a hyper intense lesion in the right lobe of liver. B: The corresponding pseudo-color image of DWI. C: The ADC histogram, ADC_max=2.38×10-3 mm2/s. D: Histopathological investigation after resection shows a well-differentiated adenocarcinoma (HE ×100). Fig. 2 54-yearold man affected by ICC confirmed by pathology. A: Axial DWI images shows a heterogeneous high signal lesion in the left lobe of liver. B: The corresponding pseudo-color image of DWI. C: The ADC histogram, ADC_max=5.88×10-3 mm2/s. D: Histopathological investigation after resection shows an ICC (HE ×100).

2.4 常规Gd-EOB-DTPA增强与ADC_max诊断的比较

在常规平扫及增强组，84例HCC中有13例未表现出典型的动脉期强化，呈低信号或等信号，5例没有出现明显对比剂的廓清；41例胆管细胞癌中，12例病灶未出现动脉期的边缘环样强化及门脉延迟期逐渐向内填充的强化模式，漏诊1例。A组与B组敏感度、特异度及准确率比较见表3。

3 讨论

HCC及ICC因其相似的影像学特征，依靠常规的成像方法难以进行准确的鉴别，尤其是发生在肝硬化基础之上的肝癌[10]，磁共振DWI技术属于无创磁共振功能成像技术，反映组织中水分子的微观运动，包括血管内、细胞外及细胞内的水分子[9，11]，ADC可以定量描述水分子的扩散[10]，Blazic等[12]发现肿瘤的ADC值高度依赖于ROI的放置方法，ROI的数目、大小、位置变化会对ADC值产生重大影响，全肿瘤容积(whole tumor volume，WTV)测量ADC值能覆盖更多的肿瘤组织，对肿瘤生物学特征进行准确、客观的评估，不仅避免了抽样误差且具有较高的重复性。基于整个肿瘤体积的直方图分析可以计算出所有体素ADC值，更客观地分析整个肿瘤的异质性，可重复性强[13-14]。

3.1 ADC直方图参数对于HCC与ICC鉴别诊断的价值

首先，本研究结果显示，ICC的ADC_75th、ADC_95th、ADC_max、ADC_mean、ADC_median高于HCC，差异有统计学意义，其中，ADC_max的诊断效能(AUC=0.901)最高，以2.65×10-3mm2/s为截断值，敏感度特异度分别为82.6%和86.9%。原因可能为：组织学上，HCC较ICC肿瘤细胞密度高，细胞外间隙减小，水分子扩散受限，导致ADC值减低。而且，ICC大部分由肿瘤细胞、扩张胆管、纤维及坏死组织组成，增生活跃的异型细胞多位于病灶周边，而纤维、坏死组织多位于中央；外周肿瘤细胞体积较小，可排列成不规则腺管样，这也进一步促进了水分子的扩散，并导致ADC值的增加。我们发现HCC与ICC二者的病理差异主要趋向于高百分比ADC值，可能原因是ICC包含部分囊变、坏死成分或扩张胆管，导致其有较高的ADC值，使得二者可以区分。虽然大多数研究的分析都排除了肿瘤内的宏观囊变或坏死区域，但我们的研究表明，其可能有助于区分HCC和ICC。ICC易侵犯临近胆管并沿管壁浸润性生长，形成癌栓，引起的胆管多明显扩张，且扩张胆管多位于病灶内。而HCC所致的胆管扩张较ICC少见，原因也多以受压为主，程度多较ICC轻。本研究ADC_mean的诊断效能(AUC=0.705)低于Wei等[10](AUC=0.792)和谢玉海等[15](AUC=0.783)的研究结果，这也许和后两项研究测得的参数为感兴趣区平均ADC值，并非全肿瘤体积有关。

其次，有研究认为低百分比ADC值代表细胞密度高，对疾病的诊断有较高价值[4]，本研究中，HCC与ICC ADC_min值差异有统计学意义，但HCC高于ICC，有可能与肿瘤分化程度不同有关，也有学者认为可能与病灶边缘噪声大、伪影较重有关。

3.2 ADC直方图参数与特异性增强鉴别诊断的比较

MRI增强已广泛应用于临床HCC与ICC的诊断，典型的HCC表现为动脉期的明显强化，门脉期及延迟期对比剂的廓清；ICC主要表现为初始边缘环样轻度强化，并逐步向内填充[3，16]，但部分病变可能存在慢性肝病、肝硬化或因病灶较小，强化方式会有重叠或较大变异，对临床诊断挑战大。Choi等[17]根据常规廓清，诊断HCC的敏感度及特异度分别为76.6%，94.9%，本组病例中GD-EOB-DTPA增强组对诊断HCC的特异度(68.3%)低于Choi等[17]的结果。经比较两种不同诊断模式发现ADC_max诊断HCC的特异度(86.9%)较高，差异有统计学意义(P＜0.05)。