体素内不相干运动磁共振扩散加权成像诊断肝脏占位性病变

李晓娟， 孟晓岩， 陈晓， 王艳春， 余浩， 胡道予



体素内不相干运动磁共振扩散加权成像诊断肝脏占位性病变

李晓娟， 孟晓岩， 陈晓， 王艳春， 余浩， 胡道予

目的：探讨体素内不相干运动磁共振扩散加权成像技术(IVIM DWI)对肝脏占位性病变的诊断价值。方法：对经手术病理证实或临床资料确诊的57例患者(65个肝脏病灶)术前进行3.0T MR DWI扫描，设定12个b值(范围0～1700 s/mm2)，扫描图像传至工作站，运用MADC后处理软件进行图像后处理，测量表观扩散系数(ADC)、真实扩散系数(D)、灌注相关扩散系数(D*)及灌注分数(f)。比较肝脏良、恶性占位性病变各参数之间的差异，采用独立样本t检验及单因素方差分析方法进行统计学分析。结果：肝脏良性占位性病变的ADC及D值[(2.01±0.66) ×10-3和(1.61±0.53)×10-3mm2/s]均高于恶性占位性病变[(1.13±0.35)×10-3和(0.86±0.25)×10-3mm2/s]，差异具有统计学意义，P<0.001。实性肝脏良性占位性病变的f值(0.49±0.12)明显高于恶性占位性病变(0.29±0.09)，差异具有统计学意义(P<0.001)。ROC曲线下面积分别为AUCADC=0.877，AUCD=0.913及AUCf=0.892，其诊断肝脏良、恶性占位性病变的敏感度分别为90.9%、97.7%及81.8%，特异度分别为71.4%、71.4%及81.8%。结论：IVIM DWI中ADC值、D值及f值对鉴别肝脏占位性病变有较高的诊断价值，其中D值的诊断价值最大。

扩散磁共振成像； 肝脏病学； 诊断

水分子扩散加权成像(DWI)是基于水分子在细胞内及细胞间隙的随机运动理论发展而来的磁共振成像技术，通过测定ADC值可定量反映组织器官的微观结构变化[1]。Yamada等[2]报道微循环灌注对单指数模型DWI的ADC值存在干扰，所测ADC值大于真实扩散值。近年来，基于体素内不相干运动(intravoxel incoherent motion，IVIM)的双指数模型广泛运用于脑、肝脏等部位病变的诊断与鉴别诊断[3-5]，在传统算法基础上区分真实扩散系数(D)、灌注相关扩散系数(D*)及灌注分数(f)。一般认为小b值(<200 s/mm2)主要反映组织微循环灌注，b>200 s/mm2反映水分子在组织间隙的扩散即真实扩散[6]，因此IVIM多b值DWI不仅反映病变组织的扩散系数，还可反映病变组织的血流微灌注情况。目前IVIM DWI已广泛用于肝脏病变的诊断研究，但大多均为采用较低b值研究扩散及微灌注对于病变的评估价值[1,2,7]。本研究设置12个b值，最高b值达到1700 s/mm2，低b值反映灌注，高b值反映扩散，旨在探讨较高b值IVIM DWI对肝脏占位性病变的诊断价值。

表3　肝脏不同病理类型病变之间的各参数平均值

注：其中ADC、D、D*的单位为×10-3mm2/s。

表4　肝脏不同病理类型占位性病变各参数比较的P值

注：P1为HCC与ICC比较，P2为HCC与FNH比较，P3为HCC与肝血管瘤比较，P4为HCC与肝囊肿比较，P5为ICC与FNH比较，P6为ICC与肝血管瘤比较，P7为ICC与肝囊肿比较，P8为FNH与肝血管瘤比较，P9为FNH与肝囊肿比较，P10为肝血管瘤与肝囊肿比较。

材料与方法

1.病例资料

搜集本院2014年4月-2015年8月共57例肝脏占位性病变患者行肝脏MR扫描，所有患者均无磁共振检查禁忌症并知情同意，其中男44例，女13例，平均年龄(54.18±11.24)岁(23～75岁)，共65个肝脏病灶，所有病灶经临床手术病理证实或临床资料确诊，其中肝细胞癌(HCC)38例，肝胆管细胞癌(ICC)6例，肝局灶性增生结节(FNH)3例，肝血管瘤8例，肝囊肿10例。

2.检查方法

利用3.0T(High Discovery 750，GE Health)超导扫描仪，使用32通道体部相控阵线圈，检查前禁食≥4 h。患者取仰卧位，双上肢上举置于头部两侧，采用呼吸门控，扫描序列包括：轴面屏气LAVA-FLEX序列、轴面T2WI Propeller序列以及DWI序列，其中T2WI及DWI序列采用呼吸触发扫描，扫描范围自膈顶至胰头部下方，覆盖全肝，DWI序列以病灶为中心进行扫描。

DWI序列扫描参数如下：TE=minimum，视野40 cm×28 cm，矩阵128×160，带宽±250 kHz，层厚6 mm，层间距2 mm，扩散方向为ALL，b=0、50、80、100、150、200、300、500、800、1000、1300和1700 s/mm2。

3.图像分析

将多b值DWI扫描图像传至ADW4.5(GE)工作站应用MADC软件进行图像后处理，结合常规T1WI、T2WI及DWI图像选择以实性病灶为主的层面进行测量，避开出血坏死囊变及有呼吸伪影区域，依据病灶大小划取合适的感兴趣区，记录病变区ADC、D、D*和f值。

4.统计学分析

结　果

1.良、恶性组肝脏占位各参数比较

恶性病变组的ADC值及D值(图1c-d)均小于良性病变组(图2c-d)，差异具有统计学意义(P<0.001，表1)。恶性病变组的f值(图1f)小于实性良性组(图2f)，差异具有统计学意义(P<0.001)；实性良性组D*大于恶性病变组，差异无统计学意义(表2)。

表1　良性组及恶性组肝脏占位性病变参数平均值的比较

注：ADC、D的单位为×10-3mm2/s，良性病变组包括肝血管瘤、FNH和肝囊肿，恶性病变组包括HCC和ICC。

表2　实性良性组及恶性组肝脏占位性病变参数平均值的比较

注：D*的单位为×10-3mm2/s，f为百分数，实性良性组包括除肝囊肿以外的肝血管瘤和FNH，恶性病变组包括HCC和ICC。

2.IVIM DWI各参数的诊断效能

ADC值和D值诊断肝脏良恶性病变的最佳阈值分别为1.60×10-3mm2/s及1.31×10-3mm2/s，对应的敏感度及特异度分别为90.9%，71.4%及97.7%，71.4%。f值鉴别实性良恶性肝脏病变的最佳阈值为0.38，诊断的敏感度和特异度均为81.8%。AUCD>AUCADC，但差异无统计学意义(P>0.05)；AUCf>AUCD*，差异有统计学意义(Z=2.626，P=0.0087)(图3)。

3.不同病理类型肝脏占位各参数比较

不同病理类型肝脏占位性病变的各参数平均值见表3，组间ADC值有差异(F=24.616,P<0.05)，D值有差异(F=52.328,P<0.05)，f值有差异(F=30.933,P<0.05)。肝血管瘤的ADC值大于HCC，肝囊肿的ADC值大于其他各病变的ADC值，差异具有统计学意义；ICC、血管瘤的D值大于HCC和FNH，肝囊肿的D值大于其他各病变，差异具有统计学意义；HCC、ICC、血管瘤的f值大于肝囊肿，血管瘤的f值大于HCC，差异具有统计学意义(表4)。

讨　论

DWI利用生物体内源性水分子的运动变化即可显示病灶，以其对水分子扩散运动的高度敏感性，反映组织微观结构的变化，目前广泛应用于多种疾病的诊断及鉴别诊断，然而诊断图像质量、ADC值的准确性及病灶检出率更多依赖于b值的选择[8，9]。随着信号强度衰减曲线拟合算法的发展，IVIM DWI通过设置多个b值使ADC值测量更精准同时提高病灶检出率[5]，逐渐成为临床常规检查方法。IVIM DWI扫描通过设置多个不同b值区分真实扩散系数(D)、灌注相关扩散系数(D*)，同时还可计算灌注分数(f)。D代表slowADC，表示真实扩散系数，低于传统ADC值；D*代表fastADC，表示灌注相关扩散系数，与血流速与血管长度有关；f代表fraction of fast ADC，表示灌注相关扩散所占比例，反映血流量[6，10]。目前国内外文献报道不同b值的IVIM DWI对肝脏病变诊断、鉴别诊断、疗效及预后评估具有一定的价值[1-7,11]。本研究IVIM DWI设置较高b值，兼顾ADC值测量准确性及病灶检出率，从而更有助于病变的定性和鉴别诊断。

研究结果显示肝脏良性占位性病变的ADC及D值高于恶性占位性病变，肝脏恶性占位性病变主要由排列紊乱形态各异的癌细胞构成，细胞小密度大，细胞间隙较小，核浆比例高，水分子含量较少，细胞间隙和细胞内的水分子运动受限明显，ADC及D图显示病灶以蓝绿色信号为主，ADC、D及f值较低(图1、2)；本研究良性病变主要为血管瘤及囊肿，病灶内液体成分居多，细胞含量少，细胞间隙大，水分子运动受限不明显(图3～5)，因此ADC及D值大于恶性病变。FNH的DWI表现与HCC类似(图1、3)，分析原因FNH为肝细胞增生，细胞密度较大，且富含小动静脉，因此扩散运动受限稍明显，临床中可根据其特有的中央瘢痕及强化方式特点与HCC相鉴别。同时，本研究结果显示肝脏占位性病变的ADC值高于D值，与文献报道一致[2]，证实微灌注对ADC值的影响。

实性肝脏良性占位性病变的f值明显大于恶性病变，本研究中实性良性病变包括血管瘤和FNH，均血供丰富，富含小血管，尤其血管瘤由明显扩大充盈血液的血管腔构成，因此灌注相关扩散所占比例较大，f值明显高于恶性病变。恶性占位性病变以HCC为主，HCC新生微血管多，发育不完整，癌组织内血管扭曲纤细，导致f值较低。实性良性占位性病变的D*高于恶性占位性病变，但差异并无统计学意义，文献报道低于50 s/mm2的b值至少两个才能较精确的评估D*[12]，而本实验未设置低于50 s/mm2的b值。然而，国内外关于D*的诊断价值报道不一，且可重复性差[13-16]，ADC和D重复性较好[17]。

ADC、D及f值对于良恶性肝脏病变的诊断效能高，其中以D值诊断效能最好。由于各个研究扫描参数、b值设置、算法选择等不同，目前鉴别肝脏良恶性病变的ADC阈值并无统一标准，有相关文献报道鉴别肝脏良、恶性病变的ADC阈值分别为1.6×10-3mm2/s[8]和1.5×10-3mm2/s[18]。本研究结果显示ADC阈值为1.60×10-3mm2/s，与文献报道一致。

此外，HCC及FNH的D值均显著小于ICC、血管瘤、肝囊肿的D值，表明D值对鉴别良恶性肝脏占位性病变及不同病理类型肝脏占位性病变均有一定价值，与文献报道一致[7，14]。 因此，采用较高b值IVIM DWI可用于肝脏良恶性占位性病变的鉴别，且D值诊断价值较高。

本研究不足之处在于b值间隔较大，较低b值设置较少，对研究准确性可能有一定影响，但总体结果与多数报道一致；较高b值时部分患者图像受呼吸运动伪影较重，一定程度影响病灶的显示及测值，因此扫描前对患者的呼吸训练非常重要；病例数及病变种类较少，各病变种类分布不均，对结果有一定影响。本研究结果还有待进一步验证其可重复性和稳定性。

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The diagnostic value of intra-voxel incoherent motion diffusion-weighted imaging in evaluating hepatic lesions

LI Xiao-juan，MENG Xiao-yan，CHEN Xiao，et al.

Department of Radiology,Tongji Hospital,Tongji Medical College,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430030,China

Objective:To investigate the value of intra-voxel incoherent motion diffusion-weighted imaging (IVIM DWI) for the diagnosis of hepatic lesions.Methods:A total of 65 hepatic lesions in 57 patients underwent DWI with 12 b-values (0～1700s/mm2) at a 3T MR scanner.All lesions were pathologically or clinically confirmed.All DW-MRI images were transferred to the dedicated workstation and post-processed using MADC software.Apparent diffusion coefficient (ADC),true diffusion coefficient (D),perfusion-related diffusion coefficient (D*) and perfusion fraction (f) were measured respectively.The mean values of these parameters between benign and malignant hepatic lesions were compared to each other with independent samplest-test and one-way ANOVA analysis.Results:ADC and D values were higher in benign [(2.01±0.66)×10-3,(1.61±0.53)×10-3mm2/s] than in malignant hepatic lesions [(1.13±0.35)×10-3,(0.86±0.25)×10-3mm2/s];the difference was significant withP-values less than 0.001 for both values.Solid benign hepatic lesions had higher f than malignant lesions (0.49±0.12 vs 0.29±0.09),with significant difference (P<0.001).The areas under the receiver-operating-characteristic (ROC) curve were AUCADC=0.877,AUCD=0.913,AUCf=0.892,respectively.The corresponding sensitivity and specificity were 90.9%,97.7%,81.8% and 71.4%,71.4%,81.8% for ADC,D and f values.Conclusion:On IVIM DWI,ADC,D and f values have high diagnostic value in differentiating hepatic lesions,while D value has the best diagnostic value.

Diffusion magnetic resonance imaging; Hepatology; Diagnosis

430030武汉，华中科技大学同济医学院附属同济医院放射科

李晓娟(1988-)，女，新疆昌吉人，硕士研究生，主要从事腹部影像学研究。

胡道予，E-mail:cjr.hudaoyu@vip.163.com

国家自然科学基金(81371524)及国家自然科学青年基金(81501447)。

R445.2; R57

A

1000-0313(2016)05-0526-05

10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.06.011

2015-11-16

2016-01-20)