食管癌擴(kuò)散加權(quán)成像的b值選取及其在惡性程度評(píng)估中的應(yīng)用

陳偉， 朱艷， 徐青青， 周勝利， 柏根基， 王亞婷， 陸洋

·胸部影像學(xué)·

食管癌擴(kuò)散加權(quán)成像的b值選取及其在惡性程度評(píng)估中的應(yīng)用

陳偉， 朱艷， 徐青青， 周勝利， 柏根基， 王亞婷， 陸洋

目的：探討食管癌擴(kuò)散加權(quán)成像的最佳b值及ADC值在預(yù)測(cè)食管癌惡性程度中的價(jià)值。方法：對(duì)45例經(jīng)病理證實(shí)的食管癌患者行常規(guī)MRI及多b值DWI掃描，分別采用b值500、800和1000s/mm2。結(jié)果：隨著b值的升高，DWI圖像上食管癌病變的信號(hào)噪聲比(SNR)、對(duì)比噪聲比(CNR)逐漸下降(SNR分別為55.79±27.74、42.05±22.74、30.38±17.30；CNR分別為31.85±19.82、22.35±13.57和17.35±14.49)。經(jīng)受試者工作特征(ROC)曲線分析，各b值下病變的ADC值均可作為評(píng)估腫瘤分化程度的有效指標(biāo)，但以選取b值為500s/mm2時(shí)診斷效能最高，曲線下面積最大(AUC=0.902)，ADC值的最佳閾值為1.72×10-3mm2/s。結(jié)論：使用b值為500s/mm2的DWI檢查有利于食管癌病變的檢出。DWI及ADC值在一定程度上能夠反映腫瘤的分化情況，有助于食管癌的術(shù)前評(píng)估。

食管癌； 擴(kuò)散加權(quán)成像； 表觀擴(kuò)散系數(shù)； 信號(hào)噪聲比； 對(duì)比噪聲比

食管癌是我國(guó)高發(fā)的惡性腫瘤之一，術(shù)前準(zhǔn)確診斷對(duì)食管癌手術(shù)方式的選擇及預(yù)后至關(guān)重要。擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)可以從細(xì)胞及分子水平上診斷疾病，近年來DWI在食管癌中的應(yīng)用已有了初步研究[1-4]，但對(duì)于食管癌DWI檢查 b值的選取尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。本研究通過對(duì)食管癌患者選取不同b值行DWI掃描，旨在探討食管癌DWI掃描的最佳b值及表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)值在評(píng)估食管癌惡性程度方面的價(jià)值。

材料與方法

1.臨床資料

對(duì)確診為食管癌的45例患者進(jìn)行MRI研究，病例入選標(biāo)準(zhǔn)為 MRI檢查前經(jīng)內(nèi)鏡下活檢確診為食管癌、且術(shù)前未行放療或化療等輔助治療者。45例中，男28例，女17例，年齡45～71歲，平均56.8歲，術(shù)后病理診斷均為鱗癌，其中低分化15例、中分化18例、高分化12例。

2.檢查方法

使用GE Signal HDxt 3.0T磁共振掃描儀和8通道體部相控陣線圈。所有病例先進(jìn)行常規(guī)平掃，檢查前訓(xùn)練患者行胸式呼吸，并于雙側(cè)髂前上棘上方加壓放置腹帶，在不影響患者呼吸的情況下盡量拉緊腹帶以減少呼吸運(yùn)動(dòng)影響。采用單次激發(fā)SE-EPI序列行DWI掃描，分別采用4種b值(0、500、800和1000 s/mm2)，掃描參數(shù)：TR 8000 ms，TE 50.8～67.4 ms，層厚5 mm，層間距0 mm，視野44 cm×44 cm～48 cm×48 cm，矩陣96×130，激勵(lì)次數(shù)3，獲得各b值下食管癌病灶的DWI及ADC圖。

表1 不同b值下食管癌DWI及T2WI的SNR及CNR

表2 不同b值及不同分化程度間食管癌ADC值比較

3.圖像分析

將所得DWI圖像傳輸至GE ADW4.5后處理工作站，應(yīng)用Functool軟件包對(duì)圖像資料進(jìn)行后處理。分別測(cè)量T2WI圖像及不同b值DWI圖像腫瘤病灶信號(hào)強(qiáng)度及背景噪聲強(qiáng)度，根據(jù)系統(tǒng)自行生成的ADC圖，計(jì)算腫瘤 ADC值，每個(gè)數(shù)值測(cè)量三次取其平均值。

4.數(shù)據(jù)分析

計(jì)算并比較 DWI 圖像上腫瘤病灶的信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)及對(duì)比噪聲比(contrast-to-noise ratio，CNR)：

(1)

(2)

S腫瘤為腫瘤病灶的信號(hào)強(qiáng)度，S肌肉組織為正常食管壁的信號(hào)強(qiáng)度，SD噪聲為相應(yīng)層面背景組織信號(hào)強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差。

使用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行分析。本研究中所有數(shù)據(jù)均滿足正態(tài)分布，不同b值圖像及T2WI上病變的SNR和CNR的比較采用單因素方差分析；在同一b值下，對(duì)不同分化程度間腫瘤ADC值的比較亦采用單因素方差分析，并進(jìn)一步進(jìn)行受試者工作特征(ROC)曲線分析。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1.不同b值DWI的圖像質(zhì)量

不同b值DWI上病灶的SNR和CNR測(cè)量結(jié)果見表1。隨著b值增加，DWI上食管癌病灶的SNR及CNR逐漸下降。當(dāng)b值為500 s/mm2時(shí)，DWI圖像上食管癌病灶的SNR高于T2WI，但兩組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.113)；當(dāng)b值為800、1000 s/mm2時(shí)，食管癌DWI圖像上病灶的SNR均低于T2WI，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。在不同b值下DWI圖像病灶CNR均高于T2WI圖像的CNR，且兩兩比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；而b=500 s/mm2與b=800 s/mm2兩者病灶CNR間比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.002)，b=800 s/mm2與b=100 s/mm2時(shí)，兩者病灶CNR間比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.103)。

2.不同分化程度食管癌的ADC值比較

不同b值下不同分化程度食管癌的ADC值測(cè)量結(jié)果及比較見表2。各個(gè)b值下，病灶的 ADC值均隨著腫瘤分化程度的增高而升高，三組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。進(jìn)一步兩兩比較結(jié)果顯示，b=500 s/mm2時(shí)，各分化組間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；b=800 s/mm2時(shí)，低分化組與中分化組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.078)，而低分化組與高分化組、中分化組與高分化組之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；b=1000 s/mm2時(shí)，低分化組與中分化組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.594)，而低分化組與高分化組、中分化組與高分化組之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0. 05)。

3.ADC值的ROC曲線分析

將食管癌分為低分化組和中高分化組，應(yīng)用ROC曲線分析各b值組ADC值的鑒別診斷效能。結(jié)果顯示，3組b值所取得的ADC值均具有診斷意義，其中b值取500 s/mm2時(shí)ROC曲線下面積(Az)最大，診斷效能最高(圖2)。依ROC曲線分析結(jié)果選擇各b值下對(duì)低分化與中高分化食管癌腫塊鑒別的ADC值最佳診斷閾值，并確定各自的敏感度、特異度(表3)。 其中取b值為500 s/mm2時(shí)，選取ADC值1.72作為診斷閾值，其敏感度和特異度均較高，分別為85.7%和82.4%。

表3 不同b值下ADC值的ROC曲線分析結(jié)果

注：ADC值的單位為×10-3mm2/s。

討 論

DWI在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用已經(jīng)較為成熟，目前已有關(guān)于其在胸腹部成像研究中的應(yīng)用[5]。但是，DWI在食管成像方面的應(yīng)用尚處于初步研究階段[3,6]，目前對(duì)于食管癌DWI檢查中b值的選取尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

1.食管癌DWI中b值的選擇

DWI的理想目標(biāo)是在能夠清晰分辨病變與周圍組織器官的基礎(chǔ)上獲得準(zhǔn)確反映組織擴(kuò)散特性的圖像，b值的選擇原則是應(yīng)采用盡可能高的b值，并且能夠清晰顯示和分辨被檢組織。國(guó)內(nèi)有學(xué)者認(rèn)為在食管癌DWI檢查中最佳b值為500 s/mm2，獲得的DWI圖像不僅能較好地克服灌注、T2穿透效應(yīng)等對(duì)圖像質(zhì)量的影響，而且能較準(zhǔn)確地反映腫瘤組織的擴(kuò)散特性[7]。

本研究中對(duì)b值為500、800和1000 s/mm2的DWI及T2WI的圖像質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示b值在500～1000 s/mm2時(shí)，DWI圖像上食管癌病灶的CNR均高于T2WI，兩兩比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。b值從500 s/mm2升高至1000 s/mm2時(shí)病灶的CNR逐漸下降，即隨著 b值的增高，DWI對(duì)食管癌病灶的分辨能力將會(huì)逐漸降低，且隨著噪聲信號(hào)在圖像中比重的增加，DWI對(duì)于食管癌的分辨能力隨b值的增加終將低于T2WI。同時(shí)，本研究中對(duì)各組圖像中腫瘤的SNR值進(jìn)行了比較，結(jié)果顯示腫瘤的SNR隨著 b值增加逐漸下降，表明DWI的圖像質(zhì)量隨b值的增高而逐漸下降；但b值為500 s/mm2時(shí)的DWI圖像上腫瘤的SNR高于T2WI，但兩組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.113)；而當(dāng)b值為800、1000 s/mm2時(shí)，食管癌DWI圖像病灶SNR均低于T2WI圖像上病灶的SNR，且兩兩比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.001)；b值500 s/mm2的DWI圖像上腫瘤的SNR明顯高于b值800和1000 s/mm2的DWI圖像，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

2.DWI對(duì)不同分化程度食管癌的鑒別診斷價(jià)值

DWI能夠從分子水平上早期檢測(cè)組織與器官的病理生理學(xué)改變。ADC值可以定量評(píng)估腫瘤組織微結(jié)構(gòu)的變化，目前已被廣泛應(yīng)用于良惡性腫瘤的鑒別診斷及惡性腫瘤的療效評(píng)價(jià)[8-10]。

有研究表明腫瘤組織中水分子自由擴(kuò)散能力是影響ADC值大小的主要因素[11]。在病理學(xué)上，食管癌分化程度越低，腫瘤細(xì)胞越大，腫瘤細(xì)胞增多且排列緊密，腫瘤組織內(nèi)細(xì)胞外間隙減小，水分子自由擴(kuò)散受限，因而ADC值減低，即理論上分化程度不同的食管癌之間ADC值應(yīng)該不同。本研究中根據(jù)食管癌細(xì)胞分化程度將患者分為3組，在b值分別為500、800和1000 s/mm2時(shí)，以b值=500 s/mm2時(shí)曲線下面積最大(Az=0.902)，因此筆者認(rèn)為ADC值可以作為鑒別食管癌惡性程度的定量指標(biāo)，這與上述理論相符，且以b值取500 s/mm2時(shí)ADC值的診斷效能最高，在該b值下取ADC值1.72×10-3mm2/s作為鑒別低分化與中高分化食管癌的診斷閾值時(shí)，其敏感度和特異度均較高(分別為85.7%和82.4%)。

綜上所述，通過選取合適的b值進(jìn)行食管癌DWI檢查，可以清晰顯示病灶范圍及大小，并能通過測(cè)量ADC值來預(yù)測(cè)腫瘤的分化程度，DWI檢查可作為食管癌的常規(guī)掃描序列在臨床工作中推廣應(yīng)用。

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Appropriate b factor selection of DWI and evaluating the malignant degree in esophageal cancer

CHEN Wei,ZHU Yan,XU Qing-qing,et al.

Department of Radiology,the First Huaian Hospital,Nanjing Medical University,Jiangsu 223300,China

Objective:To explore the appropriate b value of DWI for esophageal cancer and to assess the value of ADC in the prognosis of malignant degree of esophageal cancer.Methods:Forty-five patients with esophageal cancer proved by pathology were enrolled in this study.After conventional MRI,DWI was performed using three different b values (0,500,800 and 1000s/mm2).Results:With the increase of b value,the signal-to-noise ratio (SNR) and contrast noise ratio (CNR) of esophageal lesions gradually decreased (SNR=55.79±27.74,42.05±22.74 and 30.38±17.30;CNR=31.85±19.82,22.35±13.57 and 17.35±14.49).The result of analyzing with receiver operating characteristic (ROC) curve showed that with each b value,ADC value was effective index for evaluating the degree of tumor differentiation,especially with b value of 500s/mm2,the area under ROC curve (AUC) was the largest,the optimal threshold values of ADC was 1.72×10-3mm2/s.Conclusion:The optimal b value on DWI for the early diagnosis of esophageal cancer is 500s/mm2in this study.Features on DWI and ADC values of esophageal cancer can reflect the degree of differentiations to some extent,they are helpful for eva-luation of esophageal cancer before operation.

Esophageal cancer； Diffusion weighted imaging； Apparent diffusion coefficient； Signal noise ratio； Contrast noise ratio

223300 江蘇，南京醫(yī)科大學(xué)附屬淮安第一醫(yī)院影像中心

陳偉(1984-)，男，江蘇灌南人，碩士，主治醫(yī)師，主要從事腹部影像診斷工作。

周勝利，E-mail：zsl2413@sina.com

R445.2；R

A

1000-0313(2016)12-1182-04

10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.12.017

2016-04-05

2016-07-15)