磁共振扩散加权成像和磁共振波谱在卵巢肿瘤中的应用

蔡宋琪 综述 强金伟 校审

卵巢肿瘤发生隐匿，无明显临床症状，发现时常为晚期，病死率居妇科肿瘤首位，因此及时、准确地判断病变性质，尤其是良恶性病变的鉴别对治疗和预后有重要价值。在显示卵巢的正常结构与病变上，MRI以其良好的软组织对比及多方位、多序列成像，较超声和CT更具优势，但仍有很多局限[1]。与常规MR成像相比，扩散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）和磁共振波谱（magnetic resonance spectroscopy，MRS）可无创性分析病变的水分子运动异常和代谢产物浓度的变化，使MRI对人体的研究深入到细胞分子水平，为卵巢肿瘤良恶性鉴别及病理类型分析提供了新的方法，有助于疾病的早期发现与诊断。

DWI在卵巢肿瘤中的应用

1.原理

小分子在组织中由高浓度到低浓度的扩散即布朗运动是MRI扩散成像的理论基础。DWI通过检测组织中水分子的扩散来反映生理、病理状态下组织内水分子运动状态及其异常改变，是目前唯一能够测定活体组织内水分子扩散运动的无创性检查方法[2]。通常将DWI上测得的生物组织扩散系数称为表观扩散系数（apparent difusion coeficient，ADC），是DWI进行量化分析的指标。b值即扩散敏感因子，是影响DWI的主要因素。b值较大时，ADC值主要反映细胞外水分子扩散情况；b值较小时，血流灌注对ADC值的影响较大，会产生T2透过效应[2－3]。

2.方法

由于平面回波成像（echo planar imaging，EPI）技术成像速度快，由运动引起的伪影可被完全去除，不同b值的图像容易获得，故是盆腔最常用、最实用的DWI成像技术[4]。许多研究在1.5T磁共振机上采用EPI抑脂序列，并使用腹带加压减少运动伪影[5-8]，TR 3000～11500ms，TE 50～80ms，其中 Fujii等[6]合并采用了半傅里叶单次激发自旋回波（half fourier single shot turbo spin echo，HASTE）及快速自旋回波（fast spin echo，FSE）序列。但各研究中b值的取值不一致，常用的有0、200、400、500、600、800和1000mm2／s，b值越高越能反映组织水分子的扩散运动，但对磁共振系统硬件要求也越高，而且运动伪影和磁敏感伪影加重会使信噪比下降，影响图像质量[2]。当b＝1000mm2／s时，可得到权重更大的DWI图像，以减少T2透过效应及灌注效应对组织信号强度的影响，但并不适合用于计算 ADC值[5]。

3.应用进展

DWI最初应用于神经系统，而腹部受呼吸运动的影响图像质量较差，限制了其在临床上的应用[9]。随着MRI快速成像技术的成熟与完善，DWI现已成功地应用于盆腔脏器的定性诊断[10]。Moteki等[11]最早对卵巢囊性病变进行扩散成像分析，发现卵巢囊肿和浆液性囊腺瘤较恶性卵巢病变的囊性成分有更高的ADC值，而黏液性囊腺瘤与恶性肿瘤的ADC值则无明显差异，认为囊液的粘滞度、蛋白浓度、糖及核酸含量不同是造成这种差异的原因，该研究一定程度上证明了DWI具备分析囊液构成、鉴别肿瘤良恶性的功能，Sarty等[12]的研究结论与其一致。国内相关研究显示良、恶性肿瘤囊性部分的ADC值有明显差异，其鉴别诊断的最佳阈值为2.755×10－3mm2／s，并进一步分析指出恶性肿瘤的囊液内含有的许多坏死组织碎片及各种炎性细胞明显限制了水分子的扩散运动，是导致ADC值较良性低的原因；但有些学者也有不同意见，其中罗琳等[3]对比了12例卵巢恶性肿瘤的囊性部分和13例正常卵巢卵泡的囊液成分，发现两组间的ADC值及eADC值差异均无统计学意义。另有研究认为卵巢肿瘤的囊液在b＝1000mm2／s时DWI上呈现高信号能够强烈提示恶性肿瘤，但是ADC值诊断价值有限，仅对特定类型肿瘤的鉴别有一定作用[3，5，13]。卵巢肿瘤的囊液内成分复杂、各肿瘤间血管通透性差别很大以及感兴趣区定位等因素都能影响ADC值。研究结果不一致的原因可能是病变的大小、性质及样本量不同引起，因此卵巢肿瘤囊性成分 ADC值的诊断价值尚需大样本研究证实[3，10，12]。

在对卵巢实性成分的分析中，DWI是否具有特异性的鉴别诊断价值，学者间的观点并不一致。Fujii等[6]评估了DWI鉴别良恶性卵巢肿瘤的准确度，在研究了119例患者（123个病灶）后发现绝大多数的恶性卵巢肿瘤、成熟畸胎瘤及几乎一半的子宫内膜异位肿瘤在DWI上呈现高信号，其中39个恶性肿瘤与13个良性肿瘤实性成分的ADC值差异无统计学意义，这13个良性肿瘤包括6个纤维瘤、2个黏液性囊腺瘤、2个成熟畸胎瘤和3个子宫内膜异位相关肿瘤。Takeuchi等[7]认为子宫内膜异位症和成熟畸胎瘤含有的血液、脂肪、角质成分会造成DWI值升高，但通过常规MRI和脂肪抑制序列即可明确这两类病变的诊断，因此不应包括在DWI敏感度评价中，而且良性肿瘤的样本量偏小，有必要进行更大样本量的研究。Li等[8]对127例131个囊实性病灶进行了病理对照研究，提出鉴别卵巢上皮来源良性肿瘤与交界性或者恶性肿瘤的最佳ADC值为1.25×10－3mm2／s，同时通过与常规序列的比较发现DWI能够提高卵巢来源肿瘤的诊断敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值及诊断符合率，但他们认为这个结论有必要进一步扩大样本量进行证实。

MRS在卵巢肿瘤中的应用

1.原理

MRS是目前唯一能无创进行活体器官和组织代谢检测、化合物定量分析的技术，它利用质子在化合物中共振频率的化学位移现象，测定化合物组成成分及其含量。不同化合物中相同原子的进动频率不同，在频率轴上不同位置形成不同的峰。以发生共振吸收的强度为纵坐标，共振的频率为横坐标，绘出一条共振吸收强度与共振频率变化的曲线，即MRS曲线，其单位为参照物质子共振频率的百万分率（partspermillion，ppm），目前生物体检测的原子核有1H、31P、13C、19F、23Na等[14-16]。由于1H在有机物结构中具有高自然丰度和核磁感性，故最多应用于MRS研究中 。在卵巢肿瘤的诊断中，常用的代谢物主要有胆碱（choline，Cho）、脂质（lipid，Lip）和乳酸（lactate，Lac）等。其中，Cho浓度上升提示细胞膜磷脂合成增加，肿瘤细胞增殖活跃；Lip是一种存在于细胞膜上的脂质，它是细胞分解指示剂，通常表示肿瘤的分化级别；Lac是糖酵解的终产物，浓度上升说明病变内缺氧或无氧。

2.方法

1H－MRS有单体素成像与化学位移成像（chemical shift image，CSI），由于卵巢病变比较局限，需进行精确定位，且盆腔内脂肪成分多，为得到更好的波谱成像质量，多采用单体素扫描，其成像序列有点分辨率自旋回波波谱（point－resolved echo spin spectroscopy，PRESS）与受激回波波谱（stimulated－echo acquisition mode，STEAM）两种。在1.5TMR机上，Okada等[17]和 Hascalik等[18]选择PRESS序列（TE 135ms，TE 136ms）对Cho、Lac、Lip和肌酐（cretine，Cr）进行测量；Cho等[19]则选择STEAM序列（TE 30ms）测量Lip。在3.0TMR机上，McLean等[20]采用呼吸触发PRESS序列（TE 144ms）测量Cho和Gly。体素随病灶大小取值不等，体素越大受激发的核越多，信噪比越高，但空间分辨力会降低，峰随之增宽。Cho和李文华等[21]选择体素为8（2×2×2）cm3。CSI可在同一时间获得多体素的数据，但在盆腔中的应用较少。Esseridou等[22]认为在1.5T条件下进行3DCIS研究卵巢肿瘤具有可行性，其序列为PRESS（TR 700ms，TE 135ms）。所有研究均采用选择性化学位移饱和技术抑制水信号。

3.应用进展

随着MRI技术的发展，作为MR结构性成像的补充，MRS对组织性质的诊断与病理活检的一致性高达100%[23]，其诊断价值得到了普遍认可，目前MRS已能从组织代谢角度对卵巢肿瘤的良恶性及肿瘤类型进行定性诊断。

Wallace等[24]最早通过线性分析证明，MRS在鉴别卵巢癌与正常卵巢组织的敏感度为100%，特异度为95%，诊断符合率为98%；进一步分析表明其鉴别残余卵巢癌与卵巢复发的敏感度为92%，特异度为100%，诊断符合率为97%，为活体无创性诊断卵巢癌提供了依据。恶性肿瘤增殖速度快、细胞活性高，往往与细胞膜合成代谢相辅相成，因此Cho浓度高低常能提示肿瘤的性质。李文华等[21]认为，肿瘤的分化程度与Cho峰呈正相关，即肿瘤的恶性程度越高，Cho峰越高；将Cho峰与噪声之比＞2作为鉴别盆腔肿瘤良恶性的阈值，可准确鉴别肿瘤的良恶性，这一结论和脑肿瘤MRS所显示Cho峰的意义一致。Esseridou等[22]研究表明Cho升高提示恶性肿瘤的敏感度为89%，进一步验证了这个观点。但是McLean等[20]发现在8例未检测到Cho峰的患者中有7例的信噪比＜2，说明Cho峰值受技术影响较大，假阴性率高，因此在操作时应注意采用的参数及所采集数据的质量。有关研究表明Lac峰也能在一定程度上提示肿瘤的恶性生物学行为，因为Lac峰的出现常提示细胞生长与供氧之间出现不平衡，而恶性肿瘤的供氧不足更明显。Okada等[17]的研究发现Lac峰可出现在盆腔恶性肿瘤及一些良性肿瘤中，但前者的Lac峰明显高于后者，但需排除盆腔脓肿[18]。Lip是一种存在于细胞膜上的脂质，Cho等[19]对31例患者行MRS研究后发现大多数卵巢恶性肿瘤和良性畸胎瘤波谱中1.3ppm处的Lip峰明显升高，但在良性上皮源性肿瘤中未发现该峰。Belkic[25]也有类似发现，这可能与脂肪酸链中存在的亚甲基有关，表明Lip峰能够在一定程度上提示肿瘤的生物学行为，另有研究证明其对卵泡膜细胞瘤的诊断具有特异性[19]。

存在的问题和展望

作为一种新兴技术，DWI和MRS在卵巢中的应用尚处于起步阶段，还存在一些问题。对于盆腔DWI图像，b值越高越能反映组织水分子的扩散运动，但会影响图像质量，因此合适的b值是决定成像质量的关键；此外TR值的长短、层厚、视野及线圈的选择都会影响图像质量[2]。对于 MRS而言，由于巧克力囊肿含有出血及畸胎瘤内多有骨骼、牙齿等成分，易导致波峰干扰和信号差；其次，盆腔组织脂肪丰富，卵巢肿瘤多呈囊性肿块，致使MRS检查中对脂肪及水抑制存在一定困难，再加上女性腹式呼吸及肠道运动伪影等都从一定程度上影响了MRS图像质量；此外，当所测物质不同时，TE值与检查序列会改变图像的信噪比。通过选择合适的b值、TR值、TE值、线圈及检查序列，增大视野、减少层厚，避免强烈的脂质信号干扰，可使盆部DWI及MRS波谱图像质量提高。至今为止，尚无学者就卵巢周期性变化进行探索，相信随着MRI软硬件技术的改进，功能磁共振的应用前景必会更加广阔。

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