基于iShim的体素内不相干运动扩散加权成像在鉴别肝脏局灶性病变中的应用

王倩倩，殷志杰，王静，杨立光，周倩，刘新疆

滨州医学院附属医院放射科，山东滨州 256603； *通讯作者 刘新疆 lxj6513@163.com

基于单层动态匀场技术（integrated specific slice dynamic shim，iShim）的体素内不相干运动扩散加权成像（intravoxel incoherent motion diffusion weighted imaging，IVIM-DWI）双指数模型不仅可提供水分子的定量参数，还可提供灌注信息。iShim在传统平面回波成像（echo planar imaging，EPI）基础上提高的主磁场的均匀性，减少因主磁场不均匀导致的失相位与局部磁敏感伪影。iShim优化了图像采集方式，提高了信噪比以及参数拟合的准确性，因此可以更准确地反映病灶信息[1]。本研究探讨iShim的IVIM-DWI在鉴别肝脏局灶性病变中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象 收集2016年7月—2018年1月滨州医学院附属医院检查的肝脏局灶性病变患者58例，均经穿刺或手术病理证实，临床及影像学检查确诊的肝细胞肝癌33枚病灶、肝血管瘤17枚病灶、局灶性结节增生（focal nodular hyperplasia，FNH）4枚病 变、再生结节15枚病灶、胆管细胞癌9枚病灶，其中4例患者肝癌合并再生结节（6枚病灶），2例肝癌合并肝血管瘤（2枚病灶）。根据影像学及病理诊断将病灶分为恶性组42枚和良性组36枚。恶性组包括肝细胞癌及肝内胆管细胞癌；良性组包括再生结节、肝血管瘤及肝脏局灶性结节增生。纳入标准：①无MRI检查禁忌，且未经过任何治疗的肝脏局灶性占位患者；②有明确的诊断结果。本研究经滨州医学院附属医院伦理委员会批准。

1.2 检查方法 采用Siemens MagnetomSkyra 3.0T MR，腹部线圈体部专用相控阵线圈。患者采取头先进仰卧位，均行常规MRI序列、iShim IVIM-DWI。常规检查：横断面T1-opp-in、T2-haste、T2-fs、T2-haste冠状面、DWI，扫描参数见表1。iShim IVIMDWI横轴位扫描b值分别取0、20、40、80、120、200、400、800、1000 s/mm2，激励次数分别为2、2、2、2、2、2、4、6、8；iShim采用膈肌导航技术。

表1 MRI各序列参数

1.3 图像处理 将iShim的IVIM-DWI原始图像导入西门子MMWP后处理工作站进行分析。按双指数模型按=(1-f)exp(-bD)+fexp[-b(D∗+D)]进行处理，分别获得D*、D、f图[2]。手动选取感兴趣区（ROI），面积20~50 mm2，尽量避开病灶的囊变、坏死区域，同一平面的病变取3次，取平均值，分别获得表观扩散系数（ADC）、慢表观扩散系数（D）、快表观扩散系数（D*）、灌注分数（f）值。

1.4 统计学方法 采用SPSS 20.0软件，并对ADC值、D*值、D值、f值等进行正态分布检验。若不符合正态分布，则采用Kruskal-WallisH检验比较肝脏不同占位性病变ADC值、D*值、D值、f值的差异。P<0.05表示差异有统计学意义。绘制受试者工作特征（ROC）曲线，计算曲线下面积（AUC）以评估iShim的IVIM-DWI鉴别肝脏局灶性病变 的诊断效能；以Youden指数计算各参数的诊断阈 值。

2 结果

2.1 肝脏各局灶性病变参数比较 肝血管瘤ADC值及D值最大，肝脏再生结节ADC值及D值最小。肝细胞肝癌ADC值、D值均小于肝内胆管细胞癌的相应参数，差异有统计学意义（P<0.05）。肝血管瘤、FNH的D值及ADC值均大于肝细胞肝癌及肝内胆管细胞癌的相应参数；再生结节ADC值及D值均小于肝细胞肝癌及肝内胆管细胞癌的相应参数，差异均有统计学意义（P<0.05），见表2。

2.2 肝脏良、恶性病变比较及诊断效能评价 良、恶性病变组中ADC值、D值、f值差异均有统计学意义（P<0.05），但D*值差异无统计学意义（P>0.05），见表3。ADC值、D值、f值和D*值的阈值分别为1.174×10-3mm2/s、1.068×10-3mm2/s、16.7%和33.1×10-3mm2/s。ROC曲线下面积分别为0.651、 0.743、0.461及0.407，见图1、表4。故D值较其他 参数能够更好地鉴别肝脏肿瘤的良恶性。

表2 肝脏占位性病变的各参数值

表3 肝脏良、恶性组各参数比较

图1 肝脏局灶性病变各参数诊断良、恶性病变的ROC曲线

表4 肝脏良、恶性病变鉴别各参数诊断阈值及诊断效能

3 讨论

近年来，IVIM-DWI在肝脏局灶性病变中逐渐增多。IVIM-DWI的双指数模型不仅可提供水分子的定量参数，还可反映组织灌注情况，区分微循环灌注和 扩散，分别测量D、D*及f值，更能反映病变的病理 生理变化[2]。

iShim技术可提高主磁场的均匀性，优化图像采集方式，提高信噪比；同时iShim采用呼吸触发及膈肌导航技术，在一定程度上减少磁敏感伪影，改善图像的质量，提高参数拟合的准确性。因此，优化肝脏IVIM-DWI的生理触发方案以提高图像的信噪比及ADC和IVIM参数的精度、可重复性极为必要。刘再毅等[3]研究发现b值越小，ADC值越大；多个b值可提高ADC值的可重复性，临床上测量肝脏ADC值时使用多个b值计算更为精确。terVoert等[4]报道IVIM参数的平均相对误差取决于b值的数量及其分布，当包含b值的数目从4增加到16时，平均相对误差可至少减少40%；该研究包括更多的b值，并应用优化的b值分布显著减少了IVIM参数估计的误差，从而提高了其准确性。terVoert等[4]及Lemke等[5]均认为优化算法最常选择0~50 s/mm2的b值范围；而对于低IVIM灌注，50~100 s/mm2的低b值占主要作用。terVoert等[4]分别采用4、9、25个b值研究发现，IVIM参数的平均相对误差取决于b值的数量及其分布。当b值增加时，可明显减少各参数的平均相对误差，且肿瘤组织中的平均相对误差比正常组织更高。Hussein等[6]研究认为使用高b值（800~1000 s/mm2）可抑制来自正常肝实质的背景信号，从而增加正常肝脏和病变之间的对比，有助于检测肝脏病灶。故本研究中选择9个b值，并有3个b值小于50 s/mm2。

基于iShim的IVIM-DWI在肝脏良、恶性占位的诊断研究发现，除D*值外，ADC值、D值、f值差异均有统计学意义，与既往研究结论一致[7-9]。除再生结节外，肝脏良性病变的ADC值、D值均大于肝脏恶性病变，且ADC值略大于D值，D值较ADC值具有更高的诊断效能，推测其原因为ADC值不仅受D值影响，且受反映微循环的D*值影响。近年研究发现，除IVIM模型的2个扩散分量外，还可能存在附加成分对ADC值测量的影响[10]。本研究发现，再生结节的ADC值及D值均低于肝癌及胆管细胞癌，这与肝脏良性病变的ADC值及D值均大于恶性病变的结论矛盾；且再生结节的ADC值及D值均低于肝脏良性病变的诊断阈值，可能与再生结节的组织及病理生理相关。再生结节由纤维分隔包绕，肝门静脉终末分支狭窄、闭塞，导致再生结节血供较肝癌少[11]。由于ADC值及D值反映微循环灌注、扩散信息，故再生结节的ADC值、D值减小，仅iShim的IVIMDWI序列各参数无法准确鉴别肝癌及再生结节。Renzulli等[12]研究认为肝脏平扫鉴别肝再生结节与小肝癌较为困难，研究动态增强鉴别两者的新征象可提高小结节的诊断敏感性。

本研究中恶性病变包括肝细胞癌和肝内胆管细胞癌，结果显示，肝细胞癌ADC值及D值均低于肝内胆管细胞癌，且D值具有更高的诊断效能，与Wei等[13]报道的IVIM-DWI在肝细胞癌与肝内胆管细胞癌的鉴别诊断价值结论一致，推测其原因为肝癌细胞数高于胆管细胞癌，高细胞数可减少细胞外间隙，限制水分扩散，最终降低ADC值和D值；此外，肝内胆管细胞癌的病理结构主要由恶性肿瘤细胞、纤维化组织和坏死组织组成，肿瘤周围为肿瘤细胞，肿瘤中心主要为纤维化组织[14]。肝内胆管细胞癌细胞相对较小，肿瘤细胞可排列成腺泡样结构，进一步促进水分子扩散，增加ADC值和D值。研究表明，肝内胆管细胞癌具有多种细胞起源，包括分化肝细胞、肝内胆管上皮细胞和多能干细胞。多细胞起源可能具有相似的生物学行为[14]。因此，从细胞起源和生物学角度考虑这2种肿瘤的测定也可能重叠，与Li等[15]的综述中报道不同研究数据差异较大，且IVIM不能为肝脏提供准确的测量，无法准确鉴别肝脏肿瘤的结论一致，该研究认为D值较可靠。由于扫描参数及b值不同，各研究中D值仍存变化，目前f和D*准确值仍不清楚。对IVIM-DWI在肝脏病变中的研究，存在以下问题：不同数目b值条件下各参数存在的差异性；评估同一受试者不同b值获得的各参数的一致性及可信度[16]。因此，规范检查方法及参数选择，制订统一的标准，基于iShim IVIM-DWI在肝脏局灶性病变中的应用价值仍需进行大样本研究。

本研究的不足之处为：①样本量较少；②研究中部分病变缺乏明确的病理结果，仅依靠临床及影像学检查确诊；③基于iShim序列的IVIM-DWI不同b值的各参数值与其他研究比较，无自身对比；④对图像 质量的判断较具主观性；⑤人工选取ROI，存在测量 误差，且部分病变较大其内存在囊变、坏死区。