相位校正多回波GRE Dixon序列在原發性肝癌診斷價值的初步探討

齊石，趙大偉，趙晶，員達，張愛東，毛笑西，史東立，李宏軍，劉慧

1.首都醫科大學附屬北京佑安醫院放射科，北京 100069

2.西門子(中國)有限公司，北京 100102

肝癌的診斷治療需要影像學發現[1-2]，鑒別肝細胞癌與膽管細胞癌對選擇治療方案以及預后都具有重要意義。而影像學上鑒別膽管細胞癌與肝細胞癌還存在不足。目前Dixon技術主要用于肝臟脂肪含量檢測[3]，多回波GRE掃描生成R2*像主要用于肝鐵過載的檢測[4]。而相位校正多回波GRE Dixon序列(簡稱GRE Dixon序列)將前兩者結合在一個序列中，縮短了總掃描時間。本文初步探討肝癌在GRE Dixon序列中的表現，希望能夠利用新序列分析腫瘤內成份，從而有利于肝細胞癌、膽管細胞癌的鑒別。

1 材料與方法

1.1 一般資料

收集北京佑安醫院2014年1月至11月經病理證實的22例原發性肝癌(包括肝細胞癌和膽管細胞癌)。男性18例，女性4例，年齡在27～85歲，中位年齡57歲。其中乙型肝炎病毒感染者13例(2例合并酒精性肝病)，丙型肝炎病毒感染者4例(1例合并酒精性肝病)，4例無慢性肝病史，1例酒精性肝病。病例入 選標準：穿刺活檢或手術與MRI影像學檢查時間在1個月內，穿刺活檢病灶對照影像定位明確；被檢查者同意在肝臟常規掃描時增加GRE Dixon掃描序列的檢查。

1.2 檢查方法

使用Siemens TRIO TIM 3.0 T，聯合應用12通道體部及脊柱線圈。患者掃描前進食4 h。常規方法，FOV(300～380)mm ×380 mm，平掃層厚5～7 mm，同反相位T1WI TR 170 ms，TE 2.3 ms、3.67 ms，翻轉角65°。T2WI TR 4000 ms，TE 103 ms。DWI TR 4700 ms，TE 70 ms，b值原則0 s/mm2、150 s/mm2、800 s/mm2。GRE Dixon序列，層厚5 mm，TR 200 ms，TE 2.46 ms、6.15 ms、9.84 ms、12.30 ms、14.76 ms、17.22 ms，翻轉角30°。系統自動重建出水相位圖、脂相位圖、水像、脂像、T2*像、R2*像。水/脂相位圖由公式：水(脂)相位圖=水(脂)/(水+脂)計算生成[5]。

表1 實驗室檢查病理結果(例)Tab.1 Results of pathologic about laboratory examination(n)

表2 磁共振影像表現(例數/百分數)Tab.2 Finding on magnetic resonance imaging(n/%)

1.3 圖像分析

由兩名有肝臟影像診斷經驗的醫生分析圖像，并在R2*像和水像上分別測量病灶與周圍肝組織R2*值與水的百分含量，采樣面積為1 cm2，較大(直徑大于2 cm)病灶取多點(2～5)平均。測量并計算水像、R2*像、同相位T1加權像、T2加權像的信噪比(signal noise ratio，SNR)、R2*像、T2加權像腫瘤與肝組織的對比噪聲比(contrast to noise ratio，CNR)。

1.4 統計方法

不服從正態分布數據使用SPSS 16軟件中秩和檢驗對圖像的測量結果進行假設檢驗。

2 結果

2.1 實驗室檢查結果及病理表現

16例肝細胞癌血中甲胎蛋白(1.4～11794.0)ng/mL，2例大于200 ng/mL，中位平均數為25.3 ng/mL。6例膽管細胞癌糖鏈抗原19-9(3.2～1000.0)U/mL，4例大于37 U/mL，中位平均數66.7 U/mL。血中鐵蛋白含量(19例)(36.4～761.2)ng/mL，中位平均數195.1 ng/mL。22例患者中手術切除12例，穿刺活檢10例。病理結果(表1)見肝細胞癌16例(其中11例中分化，2例中低分化，3例低分化)，5例病灶內見脂肪變(均為中分化肝細胞癌)，膽管細胞癌6例(其中3例中分化，3例低分化)，5例膽管細胞癌腫瘤內見較豐富的纖維結締組織。

2.2 影像表現

腫瘤大小(13 mm×11 mm)～(83 mm×52 mm)，15例腫瘤位于肝右葉(11例肝細胞癌)，7例腫瘤位于肝左葉，4例伴有腫大淋巴結(位于肝門及腔靜脈旁，＞10 mm)。磁共振影像表現統計結果見表2。R2*像SNR平均值為15.3，T2加權像SNR平均值為38.4，水像SNR平均值為49.8，同相位SNR平均值為77.0。T2WI、R2*像腫瘤與肝組織的對比噪聲比平均值分別為19.7、5.3，在同/反相位T1加權像上共13例病灶信號不均勻，8例病理示腫瘤內壞死或出血，1例腫瘤內脂肪變伴淤血。在抑脂T2加權像上10例病灶信號不均勻，8例病理示腫瘤見壞死或出血，1例腫瘤內較豐富纖維結締組織。

R2*像上病灶內可見呈片狀、斑片狀、條狀高信號者共13例，其中11例(84%)在鏡下病理見壞死(伴/不伴出血)(圖1)。另外1例腫瘤內見脂肪變伴淤血，1例穿刺病理未見出血壞死。11例伴壞死的病灶中，1例在R2*像上病灶內大部呈片狀高信號(圖2)，鏡下病理腫瘤內廣泛出血壞死；另外10例中4例腫瘤內伴出血，3例腫瘤內伴出血及脂肪變。在R2*像上表現較均勻低信號的9例病例中，有1例鏡下病理見腫瘤內壞死，但在R2*像上病灶呈均勻低信號，T2WI呈較均勻高信號，此例病灶大小約為13 mm×11 mm×11 mm。而在T2WI或T1WI發現6例病灶有壞死或3例出血。

水像上9例病灶呈較均勻等信號，其中7例在T2WI上信號較均勻高信號，6例在反相位T1加權像呈等信號。水像上4例不均勻等信號病灶中3例在鏡下病理可見病灶內壞死或出血，T2WI上都呈不均勻高信號，在反相位T1加權像3例成不均勻低信號。水像上7例低信號病灶中病理示4例腫瘤內脂肪變(2例伴壞死)，3例腫瘤內含纖維結締組織(其中2例伴壞死)，在T2WI上6例呈不均勻高信號，在反相位T1加權像7例不均勻低信號。水像上2例高信號病例中腫瘤外肝組織信號減低(鐵沉積所致)導致腫瘤組織相對呈高信號，肝實質信號明顯不均勻。5例含脂變病灶中4例在脂像、反相位T1加權像上可明確病灶內含脂變，另1例鏡下病理示病灶內脂變小于5%。

6例膽管細胞癌中，纖維組織不豐富的1例病灶在水像、T1加權像上呈等信號，在R2*像呈低信號。富含纖維組織3例在水像、T1加權像、R2*像呈稍低信號(圖3)，其中2例伴壞死，在水像、R2*像上信號不均勻。另外2例富含纖維組織伴大量壞死的病灶在水像上呈不均勻等信號，在R2*像表現為低信號少量條狀稍高信號及斑片影。

統計結果顯示：經正態性檢驗(Kolmogorov-Smirnov)R2*測量值(P=0.014)與水百分含量(P＜0.001)不服從正態分布。以上數據利用秩和檢驗(Kruskal-Wallis H)進行比較，結果見表3。

表3 研究對象的統計結果Tab.3 Results of statistical about research object

3 討論

傳統Dixon序列利用水分子與脂肪分子中氫質子進動頻率的差別，在特定時間點(水與脂中質子磁矩相位差在180度的時間間隔)采集兩次回波(同/反相位回波)，可以得到水與脂的同/反相位圖像[6-7]。由于多回波技術采集時間的縮短，可以利用多回波采集肝臟圖像，而GRE Dixon序列就是利用多個回波時間(一般6個，最多12個回波)采集圖像信息，而前兩個回波時間是傳統Dixon序列相同(同/反相位的回波)，之后采集均為同相位的回波。全部的同相位回波用來生成T2*圖像，經過相位校正演算得出同/反相位圖像[3，5，8]。與傳統的DIXON序列比較，新序列增加了T2*、R2*像及水/脂相位圖。由于全部采用同相位回波計算能夠得出更準確T2*圖像[5]。需要說明的是目前GRE Dixon中的水/脂像不同于傳統Dixon序列中同/反相位圖像，GRE Dixon序列是通過原始像重建的水/脂像，由于翻轉角降低和相對長的TR時間，減少了T1的影響。肝臟MR信號的主要來源于水，脂與順磁性物質。新序列能夠在一次掃描中將3種信號分離出來得到二維圖像，更直觀地觀察腫瘤與肝組織的對比及腫瘤內部信號。

在磁共振的臨床應用早期，曾通過T2信號做過肝腫瘤與正常組織間水含量的研究，結論一般認為腫瘤的T2對比與含水多少有關，但腫瘤有更寬的T2值[9-10]。近來研究認為腫瘤的信號受更多的因素影響，如脂肪、鐵離子等[11-12]。本研究顯示腫瘤與周圍肝組織中水信號相似者占多數(59%)，并通過統計學顯示腫瘤與周圍組織內水含量無顯著差異，表明腫瘤組織與周圍肝組織的水含量相似。在同相位T1加權像上大部分腫瘤組織與周圍肝組織比較呈低信號，GRE Dixon序列水像病灶呈等信號的更多，表明在同相位T1加權像上腫瘤組織與肝組織對比更好，兩者相比同相位T1加權像更容易發現病灶。GRE Dixon序列水像與傳統Dixon T1加權像顯示腫瘤內信號不均勻的比例相似，表明兩者在顯示組織內部均一性上差別不大。本組5例膽管細胞癌的GRE Dixon圖像，1例含有少量纖維組織病例在水像中呈等信號。2例富含纖維組織的病例的水像呈低信號(圖3)，2例富含纖維組織并存在壞死及出血的水像也呈低信號。說明富含纖維成份的腫瘤在水像上可呈低信號，但可能受腫瘤內壞死或出血的影響。此序列有利于分辨富含纖維的腫瘤，但需要與含脂較多病變區分(脂像/脂相位圖顯示病灶較周圍肝實質信號高)。膽管細胞癌富含纖維成份，含有脂類很少，這一點有利于與肝細胞癌的鑒別。

圖1 男，69歲，乙型病毒肝炎病史10年，甲胎蛋白 182.7 ng/ml。反相位T1加權像(A)示肝左葉外側段橢圓形占位，呈T1低信號；抑脂T2加權像(B)病灶呈較均勻高信號；水像(C)示病灶大部呈等信號，少部片狀高信號；R2*像(D)可見病灶大部成低信號，病灶邊緣可見斑片狀高信號；病理診斷(E)低分化肝細胞癌，伴壞死 圖2 男，41歲，乙型病毒肝炎病史10年，甲胎蛋白17.1 ng/ml。同相位T1加權像(A)，肝右葉前下段橢圓形病灶大部呈高信號，信號不均勻；反相位T1加權像(B)病灶信號明顯降低；脂像(C)病灶呈稍高信號；R2*像(D)病灶呈高信號，中心呈低信號；病理診斷(E)中低分化肝細胞癌，病理示腫瘤內脂變及出血壞死 圖3 男，40歲，既往無肝病史，甲胎蛋白 74.7 ng/ml。反相位T1加權像(A)肝右葉類圓形低信號，信號較均勻；抑脂T2加權像(B)可見病灶呈高信號，中心見更高信號；水像(C)病灶大部呈低信號；R2*像(D)呈較均勻低信號；病理診斷(E)中分化膽管細胞癌，腫瘤內較致密纖維結締組織Fig.1 Hepatocellular carcinoma in a 69 years old man with ten years hepatitis B and with serum alpha-fetoprotein levels,182.7 ng/ml.Inphase T1 weighted imaging(A)shows an oval occupy-spacing hypointensity lesion in the segment Ⅲ; The lesion is homogeneous hyperintensity in fat suppressed T2 imaging(B); Isointensity in water image(C)and hypointensity in R2* mapping(D); Histopathological diagnosis(E)is poor differentiated hepatocellular carcinoma with necrosis.Fig.2 Moderately differentiated hepatocellular carcinoma in a 41 years old man with ten years hepatitis B and with serum alpha-fetoprotein levels,17.1 ng/ml.The tumor in segment Ⅴ is heterogeneous hyperintensity in inphase T1 weighted imaging(A)and reduction in oppose phase(B).The lesion is hyperintensity in fat image(C)and hyperintensity in R2* mapping(D).Histopathological diagnosis(E)is moderately differentiated hepatocellular carcinoma.Fig.3 Moderately differentiated cholangiocarcinoma in a 40 years old man without chronic liver disease and with serum alphafetoprotein levels,74.7 ng/ml.Oppose phase T1 weighted imaging(A)shows an oval occupy-spacing hypointensity lesion in the right lobe.The lesion is heterogeneous hyperintensity in fat suppressed T2 imaging(B),heterogeneous hypointensity in water image(C)and homogeneous hypointensity in R2*mapping(D).Histopathological diagnosis(E)is moderately differentiated cholangiocarcinoma with rich fi brosis.

在GRE Dixon序列脂像與傳統Dixon T1加權像對含脂腫瘤的檢出兩者基本沒有差別。但在實際觀測圖像時，GRE Dixon序列中含脂病變與肝組織對比有時并不顯著(例如病變與肝組織含脂相似時)，需要在脂相位圖測量病灶或肝組織，用傳統Dixon序列精確診斷脂肪肝時需要復雜計算[13]，而GRE Dixon能夠生成水/脂相位圖，直接定量測量水/脂肪百分含量，較傳統Dixon序列更方便直觀。但傳統Dixon序列信噪比更好，GRE Dixon序列中水/脂像的信噪比相對低。

在肝臟R2*像的研究中大部分集中在肝鐵沉積[14]及肝臟腫瘤血供上[15]。Sun[16]研究認為R2*值能夠鑒別肝臟良惡性腫瘤。本次研究中膽管細胞癌較肝細胞癌的R2*值更低，有利兩者的鑒別。在GRE Dixon R2*像中腫瘤沒有等信號，表明在R2*像上腫瘤較容易被發現，但R2*像稍低，腫瘤與肝組織的對比噪聲比相對低。而R2*序列對磁場不均勻比較敏感，特別是順磁性物質。所以腫瘤內的出血很容易被發現，如圖2，R2*像上較容易發現腫瘤內片狀高信號的出血及壞死區域，而在T1加權像上未見腫瘤內出血的信號。R2*像上病灶斑片狀高信號，病理僅見壞死，未見出血灶(圖1)。10例壞死或出血灶中9例在R2*像上可見片狀、條狀、斑片狀高信號。本組觀察到膽管細胞癌和肝細胞癌均有較高比率伴有壞死或出血，在R2*像上的表現基本相似。與T1、T2加權像比較R2*像在顯示壞死或出血方面有更高的敏感性。但圖像信噪比，與T2加權像還存在差距。

綜上所述，雖然采用了相位校正計算，但由于降低了翻轉角，使GRE Dixon序列生成圖像的信噪比低。不過GRE Dixon序列能夠在一次掃描中同時生成水/脂像、水/脂相位圖、T2*/R2*像，能夠直接測量水/脂的百分含量，縮短了總檢查時間。通過分析圖像能夠判斷肝臟腫瘤組織內的出血、壞死、脂變、纖維成份，有利于膽管細胞癌與肝細胞癌的鑒別。

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