磁共振扩散加权成像对肝癌的诊断及鉴别诊断作用

摘要

目的: 探讨磁共振扩散加权成像对肝癌诊断及鉴别诊断的作用.

方法: 选取肝脏占位性病变88例, 其中原发性肝细胞癌28例, 转移瘤15例, 肝血管瘤33例, 肝囊肿12例. 应用不同的b值分别行轴位扩散加权成像扫描, 在拟合出的ADC图上分别测出ADC值并进行统计分析.

结果: 随着b值或b值差的增大, 肝脏占位病变的ADC值明显减小, 而且波动范围减小, b值越大时越接近实际DC值. 采用b值差为500时各组病变的ADC值作为肝脏占位病变的ADC平均值. 肝囊肿(3.24±0.68)ADC值明显高于原发性肝癌(1.20±0.32)、血管瘤(2.01±0.53)和转移瘤(1.57±0.42)(P<0.01). 血管瘤ADC值显著高于原发性肝癌(P<0.01)及转移瘤(P<0.05). 转移瘤ADC值高于原发性肝癌, 但无统计学意义(P>0.05).

结论: ADC值的应用可大大提高MRI对肝癌的诊断和鉴别诊断能力.

关键词: 肝癌; 磁共振; 扩散加权成像; 诊断; 鉴别诊断

Application of magnetic resonance diffusion weighted imaging in the diagnosis and differential diagnosis of hepatocellular carcinoma

Zhi-Lan Liu, Xiao-Juan Li, Wei Wang, Peng-Fei Liu

Zhi-Lan Liu, Xiao-Juan Li, Wei Wang, Peng-Fei Liu, Department of Magnetic Resonance Imaging, the First Affiliated Hospital of Harbin Medical University, Harbin 150001, Heilongjiang Province, China

Supported by: the Natural Science Foundation of Heilongjiang Province, No. D0337.

Correspondence to: Dr. Zhi-Lan Liu, Department of Magnetic Resonance Imaging, the First Affiliated Hospital of Harbin Medical University, 23 Youzheng Street, Harbin 150001, Heilongjiang Province, China. liuzhilan64@yahoo.com.cn

Received: February 10, 2007
Revised: February 24, 2007
Accepted: March 19, 2007
Published online: May 8, 2007

Abstract

AIM: To evaluate the efficacy of magnetic resonance diffusion weighted imaging (MR-DWI) in the diagnosis and differential diagnosis of hepatocellular carcinoma.

METHODS: MR-DWI was performed with the different b values in 88 patients with hepatic lesions, including hepatocellular carcinoma (n = 28), hepatic metastatic tumor (n = 15), hepatic cavemous hemangioma (n = 33), and hepatic cyst (n = 12). The apparent diffusion coefficient (ADC) map was constructed by DWI. The ADC values of these lesions were measured, and then statistical analysis was performed.

RESULTS: ADC with high b values was lower and more accurate than that with low b values. Therefore, the ADC with b value of 500 s/mm² was used as the average values. The ADC value of hepatic cyst (3.24 ± 0.68) was significantly higher than that of hepatic cavernous hemangioma (2.01 ± 0.53), hepatocellular carcinoma (1.20 ± 0.32) or hepatic metastatic tumor (1.57 ± 0.42) (P < 0.01). The ADC value of hepatic cavernous hemangioma was markedly higher than that of hepatocellular carcinoma (P < 0.05) or metasatic tumor (P < 0.01). The ADC value of metasatic tumor high than that of hepatocellular carcinoma, but there was markedly statistical difference between them (P > 0.05).

CONCLUSION: The measurement of ADC values can help magnetic resonance imaging diagnose and differentially diagnose hepatocellular carcinoma.

Key Words: Hepatocellular; Carcinoma; Magnetic resonance imaging; Diffusion weighted imaging

0 引言

在中国原发性肝癌发病率被列为恶性肿瘤的第3位, 由于起病隐匿, 确诊时多为中晚期而丧失治疗机会, 因此如何早期发现肝癌并与其他肝脏疾病相鉴别是选择治疗方案、延长生存期的关键. 本研究通过磁共振扩散加权成像对肝癌进行定性、定量分析, 为肝癌的早发现、早诊断、早治疗提供依据.

1 材料和方法

1.1 材料

选取我院2003-11/2006-11检查的肝脏占位性病变88例, 男56例, 女32例, 年龄35-86岁, 平均62岁. 其中原发性肝细胞癌28例, 转移瘤15例, 肝血管瘤33例, 肝囊肿12例. 所有原发性肝细胞癌均有慢性肝病、肝硬化病史, AFP持续增高, 其中16例经手术或穿刺病理证实, 其余12例均经B超、CT、MRI平扫及动态增强扫描、DSA等综合影像分析确诊. 转移瘤15例, 均为多发, 均有原发恶性肿瘤病史并经手术或穿刺病理证实, 其中直肠癌3例, 胃癌4例, 胰腺癌3例, 肾癌1例, 肺癌4例. 13例血管瘤经手术病理证实, 其余血管瘤病例及所有肝囊肿病例均经B超、CT、MRI平扫及动态增强、DSA等综合影像分析确诊, 部分病例经随访证实.

1.2 方法

MR检查使用仪器为Philips Intera 1.5T超导型磁共振扫描仪, 体部表面相控阵线圈. 行常规磁共振全肝扫描, 包括上腹部横轴位T1WI、T2WI、T2/SPIR(脂肪抑制序列), 冠状Balance扫描, 各序列层厚均为5 mm. 对经过常规MRI检查发现肝内有占位病灶的患者行扩散加权成像扫描, 采用单次激发平面回波成像序列(single shot echo planar imaging, EPI), 横轴位成像, TR 3600 ms, TE随b值相应调整, 在Z轴方向施加扩散敏感梯度磁场, 取4个扩散敏感度b值, 分别为50, 100, 500, 800 s/mm², 于吸气末屏气, 一次屏气可获得多层图像, Fov: 375 mm×400 mm, 层厚: 5 mm, Flip angle: 25°, 矩阵128-256×256, NSA: 2.

本研究应用Philips Intera 1.5TMR机固有软件, 通过两个或两个以上不同b值的扩散加权图像拟合出表观扩散系数(apparent diffusion coefficient, ADC)图, 在ADC图上利用感兴趣区测出ADC值. 方法是: 分别选取不同b值差所对应的各病变的ADC图, 在ADC图上选取病灶最大径值所在层面, 描出感兴趣区(region of interest). 感兴趣区应尽量包括病灶最大面积, 避开坏死部分, 每个病灶测3次, 取其平均值. 如一个病例有多个病灶, 只选取最典型病灶进行测量. 测出不同b值差所对应的各病变的ADC值, 以平均数±标准差表示.

统计学处理 数据处理采用方差分析, 多样本均数q检验及配对t检验, 检验标准为: P<0.05有统计学意义.

2 结果

所有病例均得到扩散加权图像, 并分别拟合出b值差为50, 100, 500和800的扩散系数(ADC)图(因为当b = 800时, 部分病例病灶显示欠清, 影响测量, 故其数据被舍弃). 选用低b值差时, 原发性肝癌、血管瘤、转移瘤、肝囊肿的ADC值均高于高b值差时的ADC值, 随着b值差的增大, 肝脏占位病变的ADC值明显减小(表1), 而且ADC值的波动范围较小. 故实际采用b值差为500时各组病变的ADC值作为肝脏占位病变的ADC平均值(表2). 肝囊肿ADC值明显高于原发性肝癌、血管瘤和转移瘤(图1-2), P<0.01, 有显著统计学意义. 血管瘤ADC值明显高于原发性肝癌, P<0.01, 有显著统计学意义. 血管瘤ADC值高于转移瘤, P<0.05, 有统计学意义. 转移瘤ADC值高于原发性肝癌, P>0.05, 无统计学意义.

表1 肝脏占位病变的ADC值(×10^-3 mm²/s).

疾病	b值差(s/mm2)
	50	100	500
原发性肝癌	2.33±1.25	1.52±0.41	1.20±0.32
转移瘤	2.38±1.62	1.93±0.43	1.57±0.42
血管瘤	3.60±1.85	3.24±0.68	2.01±0.53
肝囊肿	3.98±1.89	3.86±0.75	3.24±0.68

图1 肝右叶病灶为肝囊肿, 肝左叶病灶为肝血管瘤. A: T2WI, 两病灶均呈高信号影, 边界清晰; B: 动态增强门脉期图像, 肝右叶病灶未见造影剂填充, 证实为肝囊肿, 肝左叶病灶边缘被造影剂填充证实为肝血管瘤; C: ADC图, 肝右叶肝囊肿的ADC值为3.16×10^-3 mm²/s, 肝左叶血管瘤的ADC值为2.34×10^-3 mm²/s.

表2 肝脏占位病变的ADC平均值(×10^-3 mm²/s).

疾病	平均ADC值
原发性肝癌	1.20±0.32
转移瘤	1.57±0.42
血管瘤	2.01±0.53
肝囊肿	3.24±0.68

图2 肝右叶原发性肝癌. A: T2WI, 病灶较正常肝组织信号略高; B: DWI, 病灶较正常肝组织信号高, 边界较清晰; C: ADC图, 病灶的ADC值为1.10×10^-3 mm²/s.

3 讨论

磁共振成像应用不同的脉冲序列和扫描参数可以得到反映组织学不同侧重点的图像, 磁共振扩散加权成像(DWI)是利用磁共振成像的特殊序列观察活体组织中水分子的微观扩散运动的一种成像方法, 是一种对水分子扩散运动敏感的成像技术, 他改变了传统影像学基于解剖组织结构改变诊断疾病的模式, 将影像学诊断引入到了更微观的分子水平, 是目前唯一能够在活体无创探测水分子自由扩散运动的影像学技术[1].

在活体组织中扩散系数受许多微循环因素影响, 如液体的流动、细胞的渗透性、温度、毛细血管灌注和细胞膜通透性的方向. 同时又受宏观因素如呼吸、血管搏动、肠蠕动等生理活动的影响[2], 因此直接通过信号值计算所得到的扩散系数不仅仅反映水分子的扩散运动, 所以人们把他称为表观扩散系数即ADC, 在实际工作中常用ADC来代替真正的扩散系数(DC), 但前者常明显大于后者[3-4]. 本研究使用的平面回波成像即EPI技术是目前为止最快速的磁共振信号采集方式, 他能够在数十毫秒的时间内完成单幅图像的采集, 几乎能够冻结人体的生理运动如呼吸、血管搏动等[5], 能明显减少包括呼吸运动伪影在内的各种生理运动对扩散加权图像的信号影响, 使测得的组织内水分子的ADC值更接近于DC值, 从而更真实地反映水分子的扩散运动. 水分子的扩散运动分为自由扩散和限制性扩散, 由于细胞膜和分子周边的限制, 不存在完全的自由扩散. 限制性扩散又分为各向同性和各向异性扩散[6]. 在均匀的介质中各方向的扩散系数均相等, 称为各向同性扩散; 在非均匀的介质中各方向的扩散系数不同, 称为各向异性扩散. Taouli et al[7]的研究结果表明肝脏组织中的水分子的扩散运动是各向同性的, 因而本研究只在Z轴一个方向上施加了扩散敏感梯度磁场.

在活体组织中生物膜及体液中的大分子限制水分子的运动, 不同的组织结构和分子环境对水分子运动的限制程度不同, DWI通过检测组织内水分子的运动状态来反映组织的结构特点[8]. 肝囊肿内含大量自由水, 扩散不受限制, ADC值最高, 也最接近DC值; 血管瘤主要由纤维间隔和血窦组成, 血窦内充满血液, 分子运动相对自由, 扩散运动较快, 因此扩散系数大于肝脏恶性肿瘤. 而血管瘤内血液黏滞系数较大以及周围大量的纤维间隔, 相对限制了血液的扩散运动, 扩散系数小于肝囊肿[9]; 原发性肝癌多为实体成分, 所含自由水相对较少, 扩散运动较慢, 扩散系数较小; 转移瘤的性质随原发灶而异, 本组转移瘤多为实质性, 扩散系数较低. 不同的肝脏病变有不同的组织结构特点, 因而DWI能从微观水平为病变的鉴别诊断提供信息. 扩散成像技术可提供扩散加权图像、ADC图、ADC值三项资料, 其中ADC值是定量指标, 可通过不同病变具有不同的ADC值而对疾病的诊断提供量化指标[10]. 本研究显示, 肝脏良性肿瘤的ADC值明显高于恶性肿瘤的ADC值, 且两者比较有显著的统计学意义, ADC值从大到小以肝囊肿、肝血管瘤、转移瘤、原发性肝癌为序, 这些病变的ADC值都大于正常肝实质的ADC值, 而肝转移瘤和原发性肝癌的ADC值之间差异无统计学意义, 说明ADC值用于肝脏良恶性肿瘤的鉴别诊断有意义, 与国内外学者[7,11]的研究结果一致. 但肝转移瘤和原发性肝癌之间的鉴别有困难. 国内孙希杰 et al[12]研究引入病灶ADC值/正常肝脏ADC值的比值进行统计学处理, 发现原发性肝癌和肝转移瘤间有显著的统计学差异, 用此方法可对原发性肝癌和肝转移瘤进行鉴别, 为小肝癌的鉴别诊断提供依据.

b为梯度敏感因子, 他决定检测组织水分子扩散运动的敏感性, 扩散成像及ADC值也明显受梯度敏感因子b值的影响[13]. 应用小b值可使血管及周围组织的高信号转变成低信号, 有利于肝脏小病灶的显示[14]. 在本研究中有4例病变直径小于2 cm的病例, 行常规T1, T2扫描时难以确定病灶的存在, 利用DWI则较清晰地显示了病灶. 郑晓林 et al[15-16]也报道了在DWI上, 病灶与肝组织的对比噪声比明显高于T2WI, 说明DWI检测肝内小病灶的能力明显优于T2WI. 当b值越大时, 对扩散运动的敏感性越高, 测得的ADC值越接近DC值, 但需用较长的TE成像, 图像的信噪比会明显下降. 所以需选择合适的b值以兼顾图像质量并减小血流灌注对ADC值的影响, 我们认为当b值取500 s/mm2时, 既能得到较稳定的ADC值, 又可得到清晰的DWI图像, 有利于病变的诊断, 与以往文献[14]报道结果不谋而合.

总之, 如何在早期发现和诊断肝癌是临床研究的热点, DWI速度快, 方法简单易行, 从分子水平为疾病的鉴别提供全新的信息, 属于功能成像, ADC值的应用大大提高了MRI对肝癌的诊断和鉴别诊断能力.

评论

背景资料

众所周知, 扩散是分子微观的随机的热运动, 磁共振扩散加权成像技术是目前唯一能够在活体无创探测水分子自由扩散运动的影像学技术, 可通过测量表观扩散系数对水分子扩散运动进行量化分析. 目前研究热点是DWI对于肝脏良恶性肿瘤的鉴别诊断意义以及梯度敏感因子b值选取多少较为适合, 在本文中均给出了答案.

应用要点

ADC值的应用大大提高了MRI对肝癌的诊断和鉴别诊断能力.

同行评价

本文将MR功能成像及动态增强扫描应用于肿瘤的诊断及鉴别诊断, 是国内外医学影像领域的热门研究课题, 文章选题新颖, 所采用的技术方法先进, 设计合理, 数据可信.

备注

电编:张敏 编辑:张焕兰

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