非对比增强定量T1 mapping技术对肝血管瘤、肝细胞癌及肝转移瘤的诊断价值

张玉佩，李小虎*，汪飞，杨擎，侯唯姝，朱娟，何安东，卢慧敏，胡汉金

1.安徽医科大学第一附属医院影像科，安徽 合肥 230022；2.安徽医科大学附属安庆医院（安庆市立医院）磁共振室，安徽 安庆 246003；*通信作者 李小虎 cjr.lixiaohu＠vip.163.com

纵向弛豫是组织的固有特性，利用纵向弛豫时间定量成像（longitudinal relaxation time mapping，T1 mapping）技术能够进行非侵入性的可视化组织病理学改变（如水肿、纤维化等），可以直接定量得到组织的初始T1值、细胞外容积，其正逐渐应用于临床[1-2]。近年，T1 mapping技术越来越多地应用于肝脏，主要集中在肝纤维化、肝功能评估及肝脏局灶性病变的鉴别诊断等[3-5]。扩散加权成像（DWI）是通过测量组织内水分子的扩散特性提供组织对比度的经典成像技术，反映了每种组织特有的扩散特性，在良、恶性病变的检测和鉴别、肿瘤治疗监测和预后等方面发挥重要的作用[6-7]。因此，本研究以DWI表观扩散系数（ADC）值为参照，探讨非对比增强T1 mapping技术初始T1值对肝脏局灶性病变的鉴别诊断价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性收集2018年6月—2019年10月在安徽医科大学附属安庆医院进行上腹部MRI检查的68例患者共105枚病灶，其中男44例，女24例；年龄26～84岁，平均（60.9±12.7）岁，基本资料见表1。 纳入标准：①术前或治疗前2周内行MRI检查；②所有肝细胞癌、肝转移瘤及其中5例肝血管瘤均经手术或穿刺病理证实，其余20例肝血管瘤应用细胞外造影剂进行CT或MRI动态增强扫描诊断，并随访6个月以上病变大小无变化。排除标准：①肿瘤复发或治疗后；②图像质量不佳不能进行数据分析者。本研究经安徽医科大学附属安庆医院伦理委员会批准（医学伦审〔2021〕第74号），患者检查前均签署知情同意书。

表1 肝血管瘤、肝细胞癌及肝转移瘤病灶大小

1.2 MRI检查 采用西门子3.0T超导MR扫描仪Magnetom Skyra，18通道体部相控阵线圈进行数据采集。患者取仰卧位，扫描前对患者进行屏气训练，并告知扫描过程中的注意事项。T1 mapping技术采用双翻转角三维容积式插入法屏气检查（3D-VIBE）采集，且采集前进行一次B1场校准扫描，计算机自动计算生成T1 mapping伪彩图。DWI使用呼吸触发单次激发平面回波成像（EPI），采用频率选择饱和脂肪抑制技术，b值=50、1 200 s/mm2，计算机自动计算生成ADC图。扫描序列及参数见表2。

表2 MR扫描序列及参数

1.3 图像分析 应用西门子Syngo工作站测量病灶T1值和ADC值。感兴趣区（ROI）选择在病变实质部分，避开肿瘤出血、坏死、脂肪及血管，应用圆形ROI，直径4 mm，采用ROI复制的方法，保证测量面积相同，每个病灶测量3次，取平均值。由2名具有5年以上腹部诊断经验的主治医师独立绘制ROI，意见不一致时，经讨论后达成共识。

1.4 统计学方法 采用SPSS 25.0软件，符合正态分布的计量资料以±s表示。采用单因素方差分析比较3组病变初始T1值及ADC值的差异，组间两两比较采用LSD法，P＜0.05表示差异有统计学意义。利用线性 判别分析分别对单纯使用T1值作为变量、单纯使用ADC值作为变量及同时使用T1值与ADC值作为变量对上述3组病变分类准确率进行统计。

2 结果

2.1 3组病变的信号特点 肝血管瘤在T1 mapping伪彩图上呈明显的高信号，相对于正常肝背景（蓝色）为红色，T1值为3 200.87 ms；肝转移瘤在T1 mapping图上呈高信号，色彩介于红色与蓝色之间，T1值为1 467.45 ms；肝细胞癌在T1 mapping图上呈等、稍高信号，色彩接近正常肝背景（蓝色），T1值为1 006.23 ms，见图1。

图1 肝血管瘤、肝细胞癌及肝转移瘤病变MRI图像。第1列为T2WI-fs；第2列为DWI（b=1 200 s/mm2）；第3列为ADC图；第4列为T1 mapping。A～D.男，46岁，肝细胞癌。病变在T2WI-fs呈稍高信号，DWI呈稍高信号，ADC值0.987×10-3 mm2/s，T1值1 006.23 ms；E～H.男，65岁，肝转移瘤。病变在T2WI-fs呈不均匀高信号，中央可见斑片状高信号坏死区，DWI呈明显高信号，ADC值0.836×10-3 mm2/s，T1值1 467.45 ms；I～L.女，48岁，肝血管瘤。病变在T2WI-fs呈明显高信号，DWI病灶边缘见少许稍高信号，ADC值1.876 ×10-3 mm2/s，T1值3 200.87 ms。DWI：扩散加权成像；ADC：表观扩散系数；T1 mapping：纵向弛豫时间定量成像

2.2 3组病变初始T1值及ADC值比较 3组病变的T1值差异有统计学意义，肝血管瘤的T1值明显高于肝细胞癌及肝转移瘤，3组病变间差异均有统计学意义（P均＜0.01）；肝血管瘤的ADC值与肝细胞癌、肝转移瘤间差异均有统计学意义（P均＜0.01），肝癌与肝转移瘤的ADC值差异无统计学意义（P=0.36），见表3、图2。

图2 3组病变T1值和ADC值组间两两比较结果。ADC：表观扩散系数

表3 3组病变平均初始T1值及ADC值比较（±s）

表3 3组病变平均初始T1值及ADC值比较（±s）

注：ADC：表观扩散系数

组别 病灶数 （个） T1值 （ms） ADC值 （×10-3 mm2/s） 肝血管瘤 25 1 788.63±261.91 1.73±0.32 肝细胞癌 26 1 221.84±173.83 0.92±0.13 肝转移瘤 54 1 538.86±189.04 0.88±0.14 F值 49.09 172.09 P值 0.000 0.000

2.3 线性判别分析结果 单纯使用T1值作为变量对3组病变的分类准确率为64.8%，单纯使用ADC值作为变量对3组病变的分类准确率为62.9%，同时使用T1值与ADC值作为变量对3组病变的分类准确率为78.1%。同时使用T1值与ADC值作为变量进行贝叶斯判别分析定义的贝叶斯分类函数的系数见表4。同时使用T1值与ADC值作为变量的交叉验证估计分类错误率为21.9%（表5）。Fisher判别分析图示肝血管瘤作为肝脏良性病变与肝脏恶性病变（肝细胞癌与肝转移瘤）数据点具有良好的线性可分性（图3）。

图3 Fisher判别分析。判别函数1和2为T1值与ADC值的线性组合。ADC：表观扩散系数

表4 同时使用T1值与ADC值作为变量定义的贝叶斯分类函数系数

表5 同时使用T1值与ADC值作为变量的交叉验证分类错误率估计

3 讨论

肝海绵状血管瘤、肝细胞癌及肝脏转移瘤是临床较常见的几种肝脏局灶性病变，其鉴别诊断对于选择肝脏疾病早期治疗方案至关重要[8-9]。影像学检查是鉴别肝脏局灶性病变的重要方法，大部分病例能根据其典型影像学表现准确鉴别，但临床上仍有部分不典型血管瘤、肝细胞癌及未明确原发灶的肝转移瘤难以鉴别[10-11]。DWI 能够反映水分子的扩散运动特性及组织内毛细血管微循环灌注的探测能力，ADC 值可以量化这一组织特性，是肝脏局灶性病变鉴别诊断的有力指标，多项临床研究[12-15]表明，ADC 值定量方法在肝脏良、恶性病变的鉴别方面具有较大价值，但较少有研究集中在对肝脏局灶性病变的准确分类上。

T1 mapping技术最早应用于心脏，主要由反转恢复序列或饱和恢复序列实现，均使用第一脉冲改变原始纵向磁化强度，然后沿弛豫曲线采集图像，并通过拟合模型得到组织T1值[16]，该技术广泛用于心肌定量研究[17-19]。肝脏较心脏位置固定、不受心率影响，技术要求较心脏成像低。本研究中肝脏T1 mapping技术采用简单易行、操作性强的可变多翻转角成像技术，一次屏气19 s即可获得T1 mapping伪彩图，且可以直接测量组织T1值，不受后处理软件影响[2,20]。Yoon等[2]在快速多节段B1非均匀性校正的容积T1成像定量分析肝功能研究中发现，根据Child-Pugh分级，B1非均匀性校正容积T1 mapping上的肝脏T1值比未校正容积T1 mapping能更好地对患者进行分类。本研究中使用的T1 mapping技术正是加入了B1场校准扫描，与该研究使用技术相同。

MRI是基于人体内氢质子（1H）含量的成像方法，不同组织内自由水1H及脂肪1H含量均不相同，T1值亦不同，通过测量组织T1值鉴别不同类型病变正是基于这一原理。本研究选取3种肝脏局灶性病变：肝血管瘤、肝细胞癌及肝转移瘤，结果发现3组病变初始T1均有显著差异，且在肝细胞癌及肝转移瘤的鉴别诊断中优于ADC值。T2WI也是评估肝脏病变的重要扫描序列之一，但因其无法定量测量组织T2值，诊断主要靠主观目视评估，因此本研究未联合T2WI对肝脏病变进行评估。Peng等[21]研究发现，T1 mapping技术可以用于对肝血管瘤、肝脏局灶性结节性增生及肝细胞癌进行分类，且3组病变初始T1值有显著差异，与本研究结果相符。本研究中，肝血管瘤T1值明显高于肝细胞癌或肝转移瘤，肝转移瘤的T1值稍高于肝细胞癌，这可能是由于血管瘤扩张的窦腔内有大量的血液，而血液中含有较多的自由水，延长了组织T1弛豫时间。Araki等[22]在MRI脑肿瘤T1值测定研究中发现，各种组织的弛豫时间与组织内自由水含量成正比，由于侵入性组织中的未成熟细胞通常比成熟或非侵入性细胞含水量更高，因此肿瘤弛豫时间的测定有助于确定肿瘤的侵袭性。肝转移瘤的恶性程度最高、侵袭性最强，且瘤内易出血、坏死，可能是造成本研究中肝转移瘤T1值较肝细胞癌长的原因。线性判别分析结果显示，单纯使用T1值作为变量及单纯使用ADC值作为变量对3组病变分类准确率相仿，分别为64.8%与62.9%，而同时使用T1值与ADC值作为变量对3组病变分类准确率明显提高到78.1%。在以上研究基础上，本研究认为T1 mapping技术结合DWI技术可以提高对肝脏局灶性病变的诊断准确性。

本研究存在一定的局限性：首先，样本量较小、需扩大样本量进一步研究；其次，仅纳入3种类型的肝脏典型局灶性病变，未纳入肝脏局灶性结节增生、肝细胞腺瘤等其他肝脏局灶性病变。

总之，非对比增强T1 mapping技术操作简单、T1值测量准确，对肝血管瘤、肝细胞癌及肝转移瘤有较好的鉴别诊断效能，且联合应用T1 mapping与DWI技术可以显著提高对肝血管瘤、肝细胞癌及肝转移瘤的诊断准确率。因此，T1 mapping技术初始T1值对于肝血管瘤、肝细胞癌及肝转移瘤的定性诊断是一种具有临床应用潜能的新技术。