喬敏霞 QIAO Minxia

時(shí)惠平 SHI Huiping

秦 丹 QIN Dan

周旭嘉 ZHOU Xujia

董世博 DONG Shibo

楊 帆 YANG Fan

梁 鵬 LIANG Peng

3.0T MRI多b值擴(kuò)散加權(quán)成像對(duì)女性盆腔良、惡性病變的鑒別診斷價(jià)值

喬敏霞 QIAO Minxia

時(shí)惠平 SHI Huiping

秦 丹 QIN Dan

周旭嘉 ZHOU Xujia

董世博 DONG Shibo

楊 帆 YANG Fan

梁 鵬 LIANG Peng

目的采用3.0T MRI診斷盆腔病變，確定雙指數(shù)模型對(duì)盆腔病變的診斷價(jià)值。資料與方法50例盆腔占位患者（良性30例，惡性20例）行MR750-擴(kuò)散加權(quán)成像（DWI）掃描，b值取0、50、300、600、800、1200 s/mm2，在AW 451工作站，利用Functool-MADC軟件進(jìn)行處理，分別記錄并比較良、惡性病變Slow ADC值、Fast ADC值、Standard ADC值、Fraction of fast ADC值，并將Standard ADC圖與軸位T2脂肪抑制圖像融合。結(jié)果良性病變Slow ADC值[（1.83±0.86）×10-3mm2/s]及Standard ADC值[（1.79±0.78）×10-3mm2/s]均大于惡性病變[Slow ADC值：（1.05±0.31）×10-3mm2/s；Standard ADC值：（1.13±0.39）×10-3mm2/s]（t=3.90、3.51, P＜0.01），且Slow ADC值在良、惡性病變間差異最大。良性病變及惡性病變Slow ADC值均顯著小于Fast ADC值[良性：Slow ADC值為（1.83±0.86）×10-3mm2/s，F(xiàn)ast ADC值為（16.95±8.63）×10-3mm2/s；惡性：SlowADC值為（1.05±0.31） ×10-3mm2/s，F(xiàn)ast ADC值為（15.12±9.90）×10-3mm2/s]（t=－10.40、－6.29, P＜0.01）。結(jié)論雙指數(shù)衰減模型能很好地鑒別診斷良、惡性盆腔腫瘤，對(duì)臨床術(shù)前診斷意義重大。

盆腔腫瘤；磁共振成像，彌散；擴(kuò)散加權(quán)成像；雙指數(shù)衰減模型；診斷，鑒別；女(雌)性

近年，擴(kuò)散加權(quán)成像（DWI）技術(shù)逐漸成為一種常規(guī)的影像學(xué)檢查，尤其在盆腔疾病的診斷中逐漸得到肯定[1]。常用的單指數(shù)模型描述水分子擴(kuò)散在單一的環(huán)境中，而人體由不同的組織構(gòu)成，各組織的細(xì)胞類型、細(xì)胞密度及血供情況均有差異，因此，用單指數(shù)模型描述人體內(nèi)水分子的運(yùn)動(dòng)有一定的偏差。本研究采用多b值雙指數(shù)模型，通過多參數(shù)測(cè)量，反映活體組織的擴(kuò)散和灌注信息，為盆腔腫瘤良、惡性鑒別、后期隨訪及預(yù)后提供可靠的依據(jù)[2]，為臨床診斷和制訂治療方案提供指導(dǎo)。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 2013-03～07于北京空軍總醫(yī)院就診的50例女性盆腔病變患者，其中良性病變30例，經(jīng)常規(guī)MRI T1、T2及T1脂肪抑制增強(qiáng)掃描確診，年齡17～71歲，平均（46.30±15.15）歲；子宮肌瘤11例，囊腫10例，巧克力囊腫6例，卵巢囊腺瘤3例。惡性病變20例，均經(jīng)手術(shù)病理證實(shí)，年齡35～74歲，平均（54.80±10.14）歲；宮頸癌11例，子宮內(nèi)膜癌6例，卵巢癌3例。臨床表現(xiàn)：腹痛35例，腹脹5例，絕經(jīng)后陰道流血15例，6例經(jīng)體格檢查發(fā)現(xiàn)。

1.2 儀器與方法 采用GE Discovery MR750 3.0T MRI掃描儀，采用8通道體部線圈（3.0T HD8-CH TORSO ARRAY），快速自旋回波序列（FSE）行常規(guī)軸位、矢狀位掃描，T1WI：TR 380 ms，TE 8.5 ms；T2WI：TR 5469 ms，TE 85.6 ms，視野280 mm×280 mm，矩陣256×256，激勵(lì)次數(shù)1.5，回波次數(shù)1，接受帶寬83.3 Hz。增強(qiáng)掃描：經(jīng)肘正中靜脈高壓注射釓噴酸葡胺（0.5 mmol/ml），速度2 ml/s，劑量0.1 mmol/kg，注射后行軸位、矢狀位、冠狀位T1脂肪抑制掃描。掃描范圍：自恥骨聯(lián)合向上至髂骨嵴共24層；失狀位，以子宮正中矢狀位為基礎(chǔ)，向左右各12層。

多b值DWI掃描：自旋回波-回波平面（SE-EPI）序列；全部擴(kuò)散方向；當(dāng)b值取50、300、600 s/mm2時(shí)，激勵(lì)次數(shù)為2；當(dāng)b值取800、1200 s/mm2時(shí)，激勵(lì)次數(shù)為4；TR 2400 ms，TE 59.5 ms，層厚5 mm，層間距1 mm，視野280 mm×280 mm，矩陣128×160，回波次數(shù)1，接受帶寬250 Hz。

1.3 圖像分析 由2名具有5年MRI工作經(jīng)驗(yàn)的MRI醫(yī)師采用雙盲法進(jìn)行分析，在AW 451工作站，利用Functool-MADC軟件進(jìn)行處理，分別記錄Slow ADC值、Fast ADC值、Standard ADC值、Fraction of fast ADC值，并將Standard ADC圖與軸位T2脂肪抑制圖像融合，融合圖像可以清楚地顯示盆腔的解剖結(jié)構(gòu)（圖1B），使腫瘤的定位更加準(zhǔn)確。每個(gè)病灶測(cè)量3次取平均值（圖1A），每次設(shè)定感興趣區(qū)（ROI）面積盡量一致（每次浮動(dòng)范圍不超過20 mm2），盡量避開壞死、出血及纖維化等信號(hào)不均勻區(qū)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 17.0軟件，良、惡性病變組間平均Standard ADC值、Slow ADC值、Fast ADC值、Fraction of fast ADC值比較采用成組t檢驗(yàn)，組內(nèi)各ADC值比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 良、惡性腫瘤的DWI及ADC圖特征 DWI圖：當(dāng)b=50 s/mm2時(shí)，宮頸癌和囊腫均呈高信號(hào)（圖2），囊腫的信號(hào)高于宮頸癌，隨著b值的增加，宮頸癌的高信號(hào)衰減不明顯，而囊腫的信號(hào)衰減很快。

圖1 A為DWI圖，顯示選取的ROI內(nèi)密度均勻，3次測(cè)量的ROI范圍大致相同；B為DWI圖與T2脂肪抑制圖像的融合，清楚地顯示盆腔內(nèi)的解剖結(jié)構(gòu)：髂骨（箭）、肌肉群（星號(hào)）、腸管（箭頭）及病灶

圖2 A、B分別為b=50 s/mm2時(shí)宮頸癌（箭）和囊腫（箭頭）的DWI圖。宮頸癌信號(hào)明顯低于囊腫

圖3 A、B分別為宮頸癌（箭）和囊腫（箭頭）的Standard ADC圖。宮頸癌呈淺藍(lán)色，而囊腫呈紅色

圖4 A、B分別為宮頸癌（箭）和囊腫（箭頭）的Slow ADC圖。宮頸癌呈淺藍(lán)色，而囊腫呈均勻紅色

Standard ADC圖（圖3）顯示，宮頸癌呈淺藍(lán)色，囊腫呈紅色；由良性腫瘤到惡性腫瘤，腫瘤顏色由紅色變?yōu)樗{(lán)色。Slow ADC圖（圖4）與Standard ADC圖比較相似，宮頸癌內(nèi)顏色不均一，出現(xiàn)點(diǎn)狀淺藍(lán)色，可能與宮頸癌內(nèi)細(xì)胞形態(tài)、大小及大分子物質(zhì)不同有關(guān)；囊腫內(nèi)顏色均一。Fast ADC圖（圖5）顯示，由良性腫瘤到惡性腫瘤，隨著血流增多，腫瘤顏色由紅色變?yōu)樗{(lán)色。Fraction of fast ADC圖（圖6）顯示，惡性腫瘤由于血供豐富，其內(nèi)主要呈淺藍(lán)色；良性腫瘤內(nèi)血流灌注少，其內(nèi)淺藍(lán)色信號(hào)逐漸減少，囊腫由于無血流，其內(nèi)無顏色填充。

2.2 良、惡性腫瘤各ADC值比較 良性腫瘤Slow ADC值及Standard ADC值均顯著大于惡性腫瘤，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=3.90、3.51, P＜0.01），且Slow ADC值在良、惡性腫瘤間差異較大；良性腫瘤Fast ADC值略大于惡性腫瘤，F(xiàn)raction of fast ADC值略小于惡性腫瘤，提示良性腫瘤的微循環(huán)灌注分?jǐn)?shù)小于惡性腫瘤，但差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=0.69、－1.15, P＞0.05）。

圖5 A、B分別為宮頸癌（箭）和囊腫（箭頭）的Fast ADC圖。宮頸癌由于有血流灌注，呈淺藍(lán)色；囊腫無血流灌注，呈紅色

圖6 A、B分別為宮頸癌（箭）和囊腫（箭頭）的Fraction of fast ADC圖，即灌注分?jǐn)?shù)。宮頸癌血流豐富；囊腫無血流灌注，圖像顯示無信號(hào)，即Fraction of fast ADC為0

良性腫瘤及惡性腫瘤組內(nèi)比較，Slow ADC值與Fast ADC值、Fast ADC值與Standard ADC值間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（良性：t=－10.40、10.23, P＜0.01；惡性：t=－6.29、6.29, P＜0.01），Slow ADC值與Standard ADC值間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（良性：t=0.57, P＞0.05；惡性：t=－1.30, P＞0.05），說明Slow ADC值更接近Standard ADC值。見表1。

表1 盆腔良、惡性腫瘤各ADC值比較（×10-3mm2/s）

3 討論

3.1 DWI概述 DWI應(yīng)用二維平面回波擴(kuò)散加權(quán)序列（EPI2DWI）技術(shù)，在自旋回波T2加權(quán)序列180°脈沖兩側(cè)各加上一個(gè)擴(kuò)散敏感梯度脈沖即擴(kuò)散梯度，使自由運(yùn)動(dòng)的水分子失相位，擴(kuò)散受限的水分子失相位較少而呈高信號(hào)。DWI通過不同組織間的水分子擴(kuò)散差異造成信號(hào)衰減不同來成像[3]，可以從分子水平反映組織結(jié)構(gòu)、功能和代謝異常[4]，反映活體組織微觀結(jié)構(gòu)的改變。以37℃體溫下自由水為標(biāo)準(zhǔn)，水分子在50 ms內(nèi)的平均位移為30 μm[5]，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于人體內(nèi)細(xì)胞的大小，因此，人體內(nèi)細(xì)胞膜、大分子物質(zhì)阻礙了水分子的運(yùn)動(dòng)。DWI技術(shù)中把施加的擴(kuò)散敏感梯度場(chǎng)參數(shù)稱為擴(kuò)散敏感系數(shù)，即b值，人體內(nèi)水分子的擴(kuò)散狀態(tài)用ADC表示，分子擴(kuò)散越受限，ADC越低；反之則較高。

3.2 雙指數(shù)模型在鑒別診斷良、惡性病變中的價(jià)值雙指數(shù)衰減模型是在體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)技術(shù)基礎(chǔ)上把人體內(nèi)的水分成血管內(nèi)水和血管外水[6,7]，血管外水即細(xì)胞內(nèi)水和細(xì)胞間液，流動(dòng)比較緩慢，這種移動(dòng)稱為表觀擴(kuò)散。血管內(nèi)水即人體內(nèi)流動(dòng)的血液中的水，這種水伴隨著血液流動(dòng)很快，相對(duì)于血管外水，這種水運(yùn)動(dòng)稱為假擴(kuò)散，即灌注[8]。灌注對(duì)單一的曲線衰減有影響，但經(jīng)常被忽視。雙指數(shù)模型能彌補(bǔ)這一點(diǎn)，它能分離體內(nèi)水分子的擴(kuò)散和灌注，分別用Slow ADC值、Fast ADC值表示。Standard ADC值是計(jì)算機(jī)算出來的一個(gè)綜合ADC值；Fraction of fast ADC代表Fast ADC值所占比例，即灌注系數(shù)f。

本研究結(jié)果顯示，良性腫瘤各ADC值均大于惡性腫瘤，且Slow ADC值在良、惡性腫瘤間的差異較大，提示惡性腫瘤的血管外水（即細(xì)胞內(nèi)水和細(xì)胞間液）和血管內(nèi)水?dāng)U散較良性腫瘤均受限，且描述血管外水分子擴(kuò)散狀態(tài)的Slow ADC值對(duì)鑒別盆腔腫瘤的良、惡性意義較大。良、惡性腫瘤的差別主要是細(xì)胞類型及細(xì)胞密度不同，Matsumoto等[9]研究表明，ADC值與細(xì)胞所處的溫度、細(xì)胞密度、細(xì)胞膜的完整性有關(guān)，細(xì)胞所處的溫度從27℃升高到45℃時(shí)以及細(xì)胞膜破壞時(shí)，ADC值均升高；細(xì)胞密度增加時(shí)，ADC值減低。惡性腫瘤代謝快，需要更多的細(xì)胞器提供能量，細(xì)胞核大，排列緊密，細(xì)胞外間隙窄，因此對(duì)細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間水分子的擴(kuò)散更受限。良性腫瘤Fraction of fast ADC值小于惡性腫瘤，提示良性腫瘤的微循環(huán)灌注小于惡性腫瘤，與惡性腫瘤生長速度快、血管密集、血流豐富，即與微循環(huán)灌注活躍有關(guān)[10]。

良、惡性腫瘤間Fast ADC值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。由于Fast ADC代表局部血流微灌注，與良性腫瘤有一些重疊，也可能是由于本研究所選用的良性腫瘤種類不同、血供不同所致。良、惡性腫瘤Slow ADC值與Standard ADC值間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），提示Slow ADC值更接近Standard ADC值。無論是良性腫瘤還是惡性腫瘤，其Slow ADC值均小于Fast ADC值，說明血管外水比血管內(nèi)水?dāng)U散更受限，且血管外水的擴(kuò)散狀態(tài)更接近組織整體的擴(kuò)散狀態(tài)，而血管內(nèi)水的擴(kuò)散狀態(tài)即灌注只占很小一部分[良性為（0.21±0.18）×10-3mm2/s，惡性為（0.28±0.22）×10-3mm2/s]。既往研究認(rèn)為b值≥150 s/mm2可以消除灌注對(duì)組織擴(kuò)散狀態(tài)的影響[5,11]。因此，應(yīng)用雙指數(shù)衰減模型可以定量描述細(xì)胞水分子的擴(kuò)散狀態(tài)和組織血流灌注情況，較好地鑒別腫瘤的良、惡性，還可以進(jìn)一步確定腫瘤分級(jí)。King等[12]的研究表明，腫瘤惡性程度越高，ADC值越低 。

3.3 雙指數(shù)模型的意義 相對(duì)于單指數(shù)衰減模型，多b值雙指數(shù)模型不僅可以用多個(gè)參數(shù)描述腫瘤的特性，為腫瘤良、惡性的鑒別診斷提供充分的依據(jù)，還可以提供腫瘤的血流灌注情況，有望代替增強(qiáng)掃描，避免造影劑的過敏反應(yīng)和后期的肝腎損害，適用于有造影劑禁忌證的患者。在后期的腫瘤隨訪中，可以鑒別腫瘤復(fù)發(fā)和術(shù)后改變，作為一種早期的無創(chuàng)方法監(jiān)測(cè)腫瘤對(duì)癌癥治療的反應(yīng)。

總之，DWI多b值雙指數(shù)模型作為一種無創(chuàng)的掃描技術(shù)，從分子水平描述腫瘤組織的特性，有助于臨床診斷及腫瘤良、惡性的鑒別診斷，可以作為一種常規(guī)的影像學(xué)檢查技術(shù)應(yīng)用于臨床。然而由于本研究樣本量較少，還需增加樣本量進(jìn)一步研究，以確定DWI雙指數(shù)模型的應(yīng)用前景。

[1] Sala E, Rockall A, Rangarajan D, et al. The role of dynamic contrast-enhanced and diffusion weighted magnetic resonance imaging in the female pelvis. Eur J Radiol, 2010, 76(3): 367-385.

[2] 王岳, 蔡文超, 葉錦棠, 等. 多b值DWI序列檢測(cè)前列腺癌擴(kuò)散和灌注信息的初步研究. 實(shí)用放射學(xué)雜志, 2012, 28(12): 1835-1837.

[3] 郭靖, 汪俊萍, 李威. 擴(kuò)散加權(quán)成像在鑒別診斷子宮內(nèi)膜癌盆腔淋巴結(jié)性質(zhì)中的應(yīng)用. 中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志, 2013, 21(3): 227-230.

[4] Charles-Edwards EM, de Souza NM. Diffusion-weighted magnetic resonance imaging and its application to cancer. Cancer Imaging, 2006, 6: 135-143.

[5] Padhani AR, Liu G, Koh DM, et al. Diffusion-weighted magnetic resonance imaging as a cancer biomarker: consensus and recommendations. Neoplasia, 2009, 11(2): 102-125.

[6] 任靜, 宦怡, 常英娟, 等. 前列腺癌多b值擴(kuò)散加權(quán)成像研究. 實(shí)用放射學(xué)雜志, 2008, 24(4): 502-504, 576.

[7] Giannarini G, Petralia G, Thoeny HC. Potential and limitations of diffusion-weighted magnetic resonance imaging in kidney, prostate, and bladder cancer including pelvic lymph node staging: a critical analysis of the literature. Eur Urol, 2012, 61(2): 326-340.

[8] Riches SF, Hawtin K, Charles-Edwards EM, et al. Diffusionweighted imaging of the prostate and rectal wall: comparison of biexponential and monoexponential modelled diffusion and associated perfusion coefficients. NMR Biomed, 2009, 22(3): 318-325.

[9] Matsumoto Y, Kuroda M, Matsuya R, et al. In vitro experimental study of the relationship between the apparent diffusion coefficient and changes in cellularity and cell morphology. Oncol Rep, 2009, 22(3): 641-648.

[10] Rheinheimer S, Stieltjes B, Schneider F, et al. Investigation of renal lesions by diffusion-weighted magnetic resonance imaging applying intravoxel incoherent motion-derived parameters--initial experience. Eur J Radiol, 2012, 81(3): 310-316.

[11] Thoeny HC, Ross BD. Predicting and monitoring cancer treatment response with diffusion-weighted MRI. J Magn Reson Imaging, 2010, 32(1): 2-16.

[12] King AD, Ahuja AT, Yeung DK, et al. Malignant cervical lymphadenopathy: diagnostic accuracy of diffusion-weighted MR imaging. Radiology, 2007, 245(3): 806-813.

（責(zé)任編輯 張春輝）

3.0T MRI Multi-b-value Diffusion Weighted Imaging in the Differential Diagnosis of Female Pelvic Benign and Malignant Lesions

PurposeTo explore the diagnostic value of double exponential model for pelvic lesions using 3.0T MRI for the diagnosis of pelvic lesion.Materials and MethodsFifty patients with pelvic lesions (30 benign cases and 20 malignant cases) underwent MR750-diffusion weighted imaging (DWI) scans, with b values of 0, 50, 300, 600, 800 and 1200 s/mm2, Functool-MADC software was used on AW 451 workstations for data processing, Slow ADC value, Fast ADC value, Standard ADC value, Fraction of fast ADC value were recorded and compared between benign and malignant lesions, and Standard ADC images were fused with axial T2 fat-suppressed images.ResultsSlow ADC values [(1.83±0.86)×10-3mm2/s] and Standard ADC values [(1.79±0.78)×10-3mm2/ s] of benign lesions were larger than those of the malignant lesions [Slow ADC values: (1.05±0.31)×10-3mm2/s; Standard ADC values: (1.13±0.39)×10-3mm2/s] (t=3.90, 3.51; P＜0.01), and the difference of Slow ADC value was largest between benign and malignant lesions. Slow ADC values of both benign and malignant lesions were significantly less than the Fast ADC values [benign: Slow ADC value=(1.83±0.86)×10-3mm2/s, Fast ADC value=(16.95±8.63)×10-3mm2/s; malignant: Slow ADC value=(1.05±0.31)×10-3mm2/ s, Fast ADC value=(15.12±9.90)×10-3mm2/s] (t=－10.40, －6.29; P＜0.01).ConclusionDouble exponential decay model is capable of differentiating benign and malignant pelvic tumors, thus is of great significance for clinical preoperative diagnosis.

Pelvic neoplasms; Diffusion magnetic resonance imaging; Diffusion weighted imaging; Biexponential decay model; Diagnosis, differential; Female

空軍總醫(yī)院放射科 北京 100142

時(shí)惠平

Department of Radiology, Air Force General Hospital, Beijing 100142, China

Address Correspondence to: SHI Huiping

E-mail: 1684743648@qq.com

R737.3；R445.2

2013-08-11

修回日期：2013-11-19

中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志

2013年 第21卷 第12期：951-954

Chinese Journal of Medical Imaging

2013 Volume 21(12): 951-954

10.3969/j.issn.1005-5185.2013.12.020