不同b值對瘤體及瘤周水腫擴散加權成像的影響

王萍，翟昭華，唐光才，韓福剛，舒健

·中樞神經影像學·

不同b值對瘤體及瘤周水腫擴散加權成像的影響

王萍，翟昭華，唐光才，韓福剛，舒健

目的：探討不同b值對高級別膠質瘤瘤體及瘤周水腫擴散加權成像（DWI）的影響。方法：25例高級別膠質瘤患者行3種b值DWI檢查，比較興趣區域信號值（SI）、表觀擴散系數（ADC）與b值的關系。結果；隨著b值的升高，各興趣區SI、ADC值均降低，SI值在瘤周區域下降最多，ADC值在瘤體區域下降最多。不同b值時瘤體的ADC值與SI值與瘤周差異均有統計學意義（P＜0．05）。b值3000s／mm2時SI、ADC值對瘤體、瘤周鑒別能力最佳，曲線下面積分別為0．90，0．93，敏感度、特異度、陽性預測值、陰性預測值分別為88．0%，80．0%，81．5%，87．0%及96．0%，84．0%，87．5%，84．6%。結論：b值為3000s／mm2時對高級別膠質瘤瘤體、瘤周鑒別能力最佳，此結論尚需進一步大樣本研究證實。

磁共振成像；擴散加權成像；表觀擴散系數；膠質瘤

磁共振擴散加權成像（DWI）是目前對活體組織水分子擴散運動進行檢測的唯一無創影像學檢查技術，高b值DWI由于權重增加及T2透射效應對圖像影響減少，能敏感并準確反映更微小的水分子運動［1－4］，但隨著b值的升高，圖像信噪比降低，圖像質量降低，甚至影響觀察［1］。本文通過分析高級別膠質瘤患者不同b值DWI圖像，旨在研究高級別膠質瘤瘤體及瘤周顯示最佳的b值。

材料與方法

1．一般資料

搜集川北醫學院附屬醫院2012年6月－2013年 10月經病理證實的25例高級別膠質瘤患者的MRI資料，男13例，女12例，年齡13～79歲，平均（56．9± 15．8）歲，其中WHO分級Ⅱ～Ⅲ級3例，Ⅲ級5例，Ⅲ～Ⅳ級9例，Ⅳ級8例。

2．檢查方法

采用GE Discovery MR750 3．0T超導磁共振掃描儀，32通道頭部線圈，馬根維顯對比劑。T1WI FLAIR：TR 1955．7ms，TE 21．1ms；T2WI FSE：TR 4911．0ms，TE 108．9ms；T2WI FLAIR：TR 8000．0ms，TE 147．4ms；DWI：取3個不同b值，分別為1000、3000、5000s／mm2。由兩名資深放射學診斷醫師對瘤體區域、瘤周區域ADC值及SI值進行測定。瘤體區域定義為T2WI及T2WI FLAIR高信號，增強掃描明顯強化區域，避開囊變、壞死、出血、顱骨及偽影區域；瘤周區域定義為T2WI及T2WI FLAIR呈高信號，增強掃描未見強化，且距瘤體1cm以內的區域；ROI大小為20～30mm2，測量3個不同區域ADC值及SI值，取其平均值。

3．統計學處理

采用SPSS 13．0軟件包，分析比較不同b值瘤體、瘤周SI和ADC值，采用獨立樣本t檢驗，以P＜0．05為差異具有統計學意義，并繪制SI、ADC值ROC曲線圖，分析對瘤體、瘤周鑒別的最佳b值。

結 果

1．瘤體、瘤周區域SI值、ADC值比較

瘤體、瘤周區域SI值、ADC值均隨b值升高而降低，以b值1000s／mm2為參考，b值3000s／mm2、5000s／mm2時瘤體SI值分別下降約61．5%、74．3%，瘤周SI值分別下降約78．3%、85．5%，而瘤體ADC值分別下降約34．4%、55．6%，瘤周ADC值分別下降約25．0%、47．5%。不同b值時，瘤體與瘤周的SI值及ADC值差異均有統計學意義（P＜0．05），見表1～2、圖1。

表1 不同b值瘤體、瘤周區域SI比較

表2 不同b值瘤體、瘤周區域ADC比較 （×10－3mm2／s）

圖1 女，67歲，右側額葉膠質母細胞瘤。a）b＝1000s／mm2DWI信號圖；b）b＝3000s／mm2DWI信號圖；c）b＝5000s／mm2DWI信號圖；d）b＝1000s／mm2ADC圖；e）b＝3000s／mm2ADC圖；f）b＝5000s／mm2ADC圖；g）鏡下見腫瘤細胞（箭）分化差，并見血管增生（HE，×200）

2．b值的選擇

根據SI、ADC值的ROC曲線下面積（area under the curve，AUC），取敏感度、特異度均最高的點作為鑒別診斷閾值，不同b值時對瘤體、瘤周區域鑒別的敏感度、特異度、陽性預測值、陰性預測值見圖2～3、表3～4。當b值為3000s／mm2時SI值及ADC值對瘤體、瘤周鑒別能力最佳，其ROC曲線下面積（AUC）分別為0．91、0．93，高于b值1000、5000s／mm2時SI值及ADC值ROC曲線下面積0．73、0．86及0．81、0．92。

表3 不同b值瘤體、瘤周SI ROC曲線分析

表4 不同b值瘤體、瘤周ADC ROC曲線分析

圖2 不同b值SI值對瘤體、瘤周鑒別的ROC曲線。 圖3 不同b值ADC值對瘤體、瘤周鑒別的ROC曲線。

討 論

1．不同b值DWI對高級別膠質瘤顯示的基礎

高級別膠質瘤為腦內最常見的原發惡性腦腫瘤，年發病率5／100000［5］，治療方法主要是最大限度的切除病灶，術后行放化療。腫瘤實質部分與瘤周區域的鑒別對手術范圍的確定、放療劑量的調整及療效評估有重要作用。DWI是依賴于水分子的運動而非組織的自旋質子密度、T1、T2值對水分子擴散運動進行檢測的影像學檢查技術［1］。DWI能定量分析組織的微觀結構和功能改變，在一定程度上反映腫瘤的細胞密度、核漿比及瘤周侵潤情況，在腦腫瘤診斷及分級上已經獲得越來越多的認可［6］。常規b值（b≤1000s／mm2）在臨床中廣泛運用，但是，當b值較低時，由于圖像受T2透射效應的影響大，易出現擴散受限的假陽性，DWI信號高低不能真實反映病理情況下組織內水分子擴散的快慢變化［1］。隨著磁共振系統的升級，高b值DWI成為可能，由于DWI權重增加及T2透射效應對圖像影響減小，能敏感和準確的反映更加微小的水分子運動，對病變區域和正常組織進行更好的鑒別［3－4］。惡性膠質瘤，腫瘤細胞異常增殖旺盛，細胞密度大，細胞外間隙減少［5－7］，DWI圖像上腫瘤SI明顯升高，而ADC值降低［8－10］。瘤周區域主要是各種腫瘤因子如腫瘤壞死因子（TNF）、血管內皮生長因子（VEGF）以及惡性腦腫瘤細胞侵潤所致的水腫，細胞外液和組織間液增多，有利于水分子的擴散，使得水腫區域的水分子擴散更為自由［11－12］，其SI值較瘤體區域降低，ADC值升高。雖然高b值DWI能更準確反映組織的病理特性［3－4，13－14］，但隨著b值升高掃描時間延長，圖像信噪比升高、分辨力降低，圖像質量下降，影響病灶的觀察和鑒別［1］。因此本研究運用3種b值（1000，3000，5000s／mm2）進行成像掃描，并研究高級別膠質瘤瘤體、瘤周區域鑒別最佳的b值。

2．不同b值對各興趣區SI、ADC值的影響

隨著b值升高，瘤體及瘤周SI值、ADC值均降低；各b值時瘤體SI值均大于瘤周區域（P＜0．05），瘤體ADC值均小于瘤周區域（P＝0．000），這與劉水源等［12］研究相似，這是由于低b值時，信號的衰減基本按單指數衰減，當b值＞1000s／mm2時，信號衰減呈曲線衰減，導致各興趣區SI值及ADC值降低；瘤體細胞密度大于瘤周區域，因此瘤體SI值較瘤周高，ADC值較瘤周低。本研究還得出隨b值升高SI值在瘤周區域下降最多，ADC值則在瘤體區域降低最多。推測主要是由于隨b值升高瘤體、瘤周區域擴散成分衰減不同引起的。Mardor等和李玉華等［14－15］研究認為生物組織內水主要由兩種成分決定的：一種是被大分子、細胞內成分和細胞膜所限制的低流動性水（結合水），一種是不受這些阻礙的高流動性水（自由水）。低b值DWI圖像信號主要反映高流動自由水，而高b值DWI自由水信號大部分被衰減，圖像信號主要反映低流動結合水；瘤體區域細胞密度大，主要為低流動性的結合水，隨b值升高其衰減較少，因此瘤體SI值下降少；腫瘤瘤周區域廣泛水腫致細胞外水分子明顯增加，即高流動性的自由水增加，隨b值升高大多數信號被過濾掉了，其信號衰減明顯，因此瘤周SI值隨著b值升高而降低明顯。瘤體ADC值隨b值升高降低較瘤周明顯，推測這與瘤體區域血流灌注較瘤周明顯有關。李飛宇等［16］研究認為ADC值除了與水分子熱運動相關外，還受組織灌注的影響，而灌注對于ADC值的影響是隨著b值的升高而明顯減弱的；由于腫瘤瘤體血流灌注明顯強于瘤周區域，因此，隨著b值的升高，瘤體區域血流灌注對ADC值貢獻明顯下降，致瘤體ADC值降低較瘤周區域明顯。

3．鑒別瘤體與瘤周區域的b值優化

本研究得出當b值為3000s／mm2時SI、ADC對瘤體、瘤周鑒別能力最佳，其ROC曲線下面積分別為0．91、0．93，高于b值1000、5000s／mm2時SI值、ADC值ROC曲線下面積0．73、0．86及0．81、0．92，其敏感度、特異度、陽性預測值、陰性預測值分別為88．0%，80．0%，81．5%，87．0%及96．0%，84．0%，87．5%，84．6%。推測可能這與不同b值對水分子擴散敏感性及圖像信噪比的影響不同有關。低b值時圖像信噪比較高，但受組織灌注、T2透射效應等影響較大，對水分子擴散運動的敏感性弱，對組織真實擴散情況反映弱；隨著b值升高，水分子擴散運動敏感性增加，但掃描時間延長，圖像信噪比降低，導致圖像偽影大、質量差，對觀察、分析產生一定的影響［17］。本研究得出當b值為3000s／mm2時，SI值＞143．74或ADC＜0．82×10－3mm2／s時為瘤體可能性大。

隨著b值的升高，各興趣區SI、ADC值均降低，SI值在瘤周區域下降多，ADC值在瘤體區域下降多；不同b值時SI、ADC值對瘤體區域鑒別能力不同，當b值為3000s／mm2時對腫瘤瘤體、瘤周區域鑒別能力最佳。由于樣本量及b值選擇相對較少，結論需進一步臨床大樣本、多b值研究證實，這將是筆者下一步的研究方向。

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Effect of different b－values in tumor and peritumoral edema on diffusion weighted imaging

WANG Ping，ZHAI Zhao－hua，TANG Guang－cai，et al．Department of Radiology，the Affiliated Hospital of Luzhou Medical College，Sichuan 646000，P．R．China

Objective：To investigate the effect of different b values in high grade glioma and peritumoral edema on diffusion weighted imaging（DWI）．Methods：Twenty－five patients with high grade glioma underwent DWI，three different bvalues were applied．The signal intensity（SI）and apparent diffusion coefficients（ADC）values in regions of interests（tumor and peritumoral edema）were measured and compared．Results：The SI and ADC values in all regions of interest decreased with the increasing of b－value．The most significant declination of SI was in regions of peritumoral edema while the ADC value declined most significantly in regions of tumor．The SI and ADC values in the regions of tumor was significantly different from that in the region of peritumoral edema with three different b－values（P＜0．05）．The capability of SI and ADC value in differentiating tumor from peritumoral edema was optimal as b－value was 3000s／mm2．The area under the curve was 0．91，0．93，respectively．The sensitivity，specificity，positive predictive value，negative predictive value were 88．0%，80．0%，81．5%，87．0%and 96．0%，84．0%，87．5%，84．6%，respectively．Conclusion：The optimal b－value in differentiating tumor from peritumoral edema was 3000s／mm2．This conclusion needs to be further evaluated by a large sample study．

Magnetic resonance imaging；Diffusion weighted imaging；Apparent diffusion coefficients；Glioma

R445．2；R739．41

A

1000－0313（2015）03－0224－04

10．13609／j．cnki．1000－0313．2015．03．004

2014－09－22

2014－12－08）

646000 四川，瀘州醫學院附屬醫院放射科（王萍、唐光才、韓福剛、舒健）；637000 四川，川北醫學院附屬醫院放射科（翟昭華）

王萍（1986－），女，四川眉山人，碩士研究生，住院醫師，主要從事中樞神經系統影像診斷工作。

翟昭華，E－mail：zhaizhaohuada＠163．com