IVIM-DWI灌注成像評(píng)價(jià)肝癌微循環(huán)功能的可行性分析

鄭曉君 褚玲茹 孟凱龍 孫紹雯 譚玲

作者單位：056001 河北省邯鄲鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司職工醫(yī)院影像科(鄭曉君，褚玲茹，孫紹雯，譚玲)；河北省邯鄲市第一醫(yī)院放射科(孟凱龍)

肝癌是全球患病率均較高的一種惡性腫瘤，具有患病率高、惡化程度高、復(fù)發(fā)率高、死亡率高等特點(diǎn)[1-2]。目前，MRI、CT等均在肝癌診斷及微循環(huán)評(píng)估中有一定應(yīng)用價(jià)值，但也僅局限于通過(guò)形態(tài)學(xué)分析微循環(huán)狀態(tài)，無(wú)法明確其微循環(huán)功能[3]。近年來(lái)，磁共振體素內(nèi)非相干性彌散成像(IVIM-DWI)在肝癌循環(huán)功能量化研究中被應(yīng)用，該技術(shù)能計(jì)算兩種參數(shù)，分別為水分子自由擴(kuò)散真性運(yùn)動(dòng)與微循環(huán)灌注，為微循環(huán)功能的評(píng)估提供條件[4]。然而，目前關(guān)于IVIM-DWI評(píng)價(jià)肝癌微循環(huán)的研究較少。鑒于此，本院納入60例診斷明確的肝癌患者為研究對(duì)象，分析IVIM-DWI灌注成像評(píng)價(jià)肝癌微循環(huán)功能的可行性，現(xiàn)報(bào)道如下。

資料與方法

一、一般資料

選取我院2016年3月—2018年3月收治的肝癌患者60例，均經(jīng)病理穿刺或臨床影像學(xué)診斷證實(shí)，將其作為肝癌組，選取同期收治的健康體檢者60例作為對(duì)照組。肝癌組男31例，女29例，年齡30～76歲，平均(52.29±12.15)歲；Child-Pugh肝功能分級(jí)：A級(jí)44例、B級(jí)16例；腫瘤直徑3～10 cm，平均(6.42±2.07) cm；病理分級(jí)：Ⅰ級(jí)29例、Ⅱ級(jí)18例、Ⅲ級(jí)13例。對(duì)照組男34例，女26例，年齡32～75歲，平均(51.63±11.96)歲。研究方案經(jīng)本院倫理委員會(huì)通過(guò)，兩組性別、年齡比較無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

二、納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

(一)納入標(biāo)準(zhǔn) ①成年患者；②符合中國(guó)抗癌協(xié)會(huì)肝癌專業(yè)委員會(huì)[5]制定的《原發(fā)性肝癌規(guī)范化病理診斷指南(2015年版)》中的診斷標(biāo)準(zhǔn)；③未行手術(shù)、放療、化療等治療；④無(wú)意識(shí)、認(rèn)知障礙；⑤知情同意。

(二)排除標(biāo)準(zhǔn) ①妊娠、哺乳期婦女；②合并其他惡性腫瘤；③既往有金屬物植入史；④過(guò)敏體質(zhì)，可能對(duì)造影劑過(guò)敏；⑤嚴(yán)重呼吸道疾病，無(wú)法憋氣；⑥合并大量腹水；⑦既往有精神病史。

三、檢查方法

兩組均接受IVIM-DWI灌注成像檢查，檢測(cè)儀器為Philips Achieva3.0T雙源雙梯度超導(dǎo)型型磁共振掃描成像儀及32通道腹部線圈，在入院當(dāng)天受檢，選取仰臥位，掃描時(shí)引導(dǎo)患者控制呼吸，使偽影減少。在掃描前4 h，受檢者禁水、禁食，受檢前30 min開(kāi)始接受呼吸訓(xùn)練，患者呼吸必須保持穩(wěn)定。(1)常規(guī)MRI掃描序列：軸位T1W1序列(TR、TE分別為300～600 ms、2～20 ms)、冠狀位T2W1序列(TR、TE分別為2000～8000 ms、80～150 ms)。(2)DWI序列：橫軸位單次激發(fā)自旋回波、平面回波序列，擴(kuò)散系數(shù)(b值)為0 s/mm2、800 s/mm2，TR=2000 ms，TE=52.4 ms，矩陣=128160，層間距=1.0 mm，層厚=5.0 mm，掃描時(shí)間=60 s。(3)IVIM序列：橫軸位單次激發(fā)自旋平面回波擴(kuò)散加權(quán)成像，B值分別為0 s/mm2、10 s/mm2、30 s/mm2、40 s/mm2、50 s/mm2、100 s/mm2、200 s/mm2、400 s/mm2、600 s/mm2、800 s/mm2。TR=6 000 ms，TE=52.4 ms，矩陣=128160，層間距=1.0 mm，層厚=5.0 mm，掃描時(shí)間=210 s。(3)肝臟快速容積成像：造影劑為釓噴酸葡胺(Gd-DTPA)，利用高壓注射器經(jīng)肘靜脈注影(3 mL/s)，并取30 mL生理鹽水注入。由兩名有豐富經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師閱片，分析病灶大小、位置、信號(hào)程度，并對(duì)病灶MRI灌注值進(jìn)行測(cè)量，評(píng)價(jià)患者的微循環(huán)功能，記錄并比較兩組灌注成像參數(shù)，包括表觀擴(kuò)散系數(shù)(ADC)、灌注分?jǐn)?shù)(f)、真實(shí)擴(kuò)散系數(shù)(D)以及灌注相關(guān)擴(kuò)散系數(shù)(D*)。

四、觀察指標(biāo)

比較兩組表觀擴(kuò)散系數(shù)(ADC)、灌注分?jǐn)?shù)(f)、真實(shí)擴(kuò)散系數(shù)(D)以及灌注相關(guān)擴(kuò)散系數(shù)(D*)，用于評(píng)價(jià)患者循環(huán)功能，分析不同病理分級(jí)肝癌患者的灌注成像參數(shù)變化，通過(guò)繪制受試者工作特征(ROC)曲線分析各參數(shù)對(duì)肝癌的預(yù)測(cè)價(jià)值。病理分級(jí)：參考《原發(fā)性肝癌規(guī)范化病理診斷指南(2015年版)》[5]評(píng)估：Ⅰ級(jí)：病灶與正常肝細(xì)胞非常相似，細(xì)胞核呈圓形，大小基本相同，且不存在明顯異常核分裂像；Ⅱ級(jí)：腫瘤細(xì)胞形態(tài)呈輕微不規(guī)則，核漿比例有所增長(zhǎng)，存在少量異常核分裂，胞漿內(nèi)有膽汁小滴形成，腫瘤細(xì)胞排列呈巢狀、索條狀；Ⅲ級(jí)：腫瘤細(xì)胞明顯變形，核漿比例增加，胞漿膽汁小滴減少，細(xì)胞核增加，異常核分裂像變多。

五、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

結(jié) 果

一、兩組微循環(huán)功能指標(biāo)比較

肝癌組ADC、f、D、D*值分別為(1.18±0.24)10-3mm2/s、(0.17±0.12)%、(1.03±0.14)10-3mm2/s、(61.83±11.29)10-3mm2/s，對(duì)照組ADC、f、D、D*值分別為(2.99±0.37)10-3mm2/s、(0.03±0.01)%、(2.91±0.45)10-3mm2/s、(55.41±14.65)10-3mm2/s。肝癌組ADC、D值低于對(duì)照組，f、D*值高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

二、不同病理分級(jí)肝癌患者的灌注成像參數(shù)比較

Ⅰ級(jí)患者ADC、f、D、D*值分別為(1.19±0.14)10-3mm2/s、(0.09±0.03)%、(1.01±0.10)10-3mm2/s、(39.67±10.38)10-3mm2/s。Ⅱ級(jí)患者ADC、f、D、D*值分別為(1.04±0.15)10-3mm2/s、(0.13±0.06)%、(0.94±0.09)10-3mm2/s、(54.63±16.26)10-3mm2/s。Ⅲ級(jí)患者ADC、f、D、D*值分別為(0.92±0.12)10-3mm2/s、(0.20±0.11)%、(0.84±0.12)10-3mm2/s、(70.72±25.78)10-3mm2/s。Ⅰ級(jí)患者的ADC、D值高于Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)患者，且Ⅱ級(jí)患者高于Ⅲ級(jí)患者，Ⅰ級(jí)患者的f、D*值低于Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)患者，且Ⅱ級(jí)患者低于Ⅲ級(jí)患者，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，如圖A～E。

三、微循環(huán)功能參數(shù)對(duì)肝癌的預(yù)測(cè)價(jià)值

ADC、f、D、D*值預(yù)測(cè)肝癌的曲線下面積分別為0.799、0.600、0.700、0.593。其中ADC、D值對(duì)肝癌的預(yù)測(cè)效果較好(P<0.05)，f、D*值對(duì)肝癌的預(yù)測(cè)效果相對(duì)較差(P>0.05)，見(jiàn)表1。ADC、f、D、D*值預(yù)測(cè)肝癌的ROC曲線見(jiàn)圖1～4。

表1 微循環(huán)功能參數(shù)對(duì)肝癌的預(yù)測(cè)價(jià)值

圖1 ADC值預(yù)測(cè)肝癌的ROC曲線

圖2 f值預(yù)測(cè)肝癌的ROC曲線

圖3 D值預(yù)測(cè)肝癌的ROC曲線

圖4 D*值預(yù)測(cè)肝癌的ROC曲線

四、案例分析

患者，女，67歲，肝右后葉肝癌，上圖A～E分別為ADC圖、DWI圖、D圖、D*圖、f圖，DWI圖顯示結(jié)節(jié)狀高信號(hào)，ADC值1.0610-3mm2/s，D值1.08*10-3mm2/s，D*值48.6710-3mm2/s，f值19%。

討 論

本研究針對(duì)肝癌患者采用IVIM-DWI灌注成像對(duì)其微循環(huán)功能進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果提示與健康對(duì)照組相比，肝癌組的ADC、D值低于對(duì)照組，f、D*值高于對(duì)照組，提示肝癌患者的微循環(huán)功能出現(xiàn)異常。ADC值能反映水分子彌散程度，b值越大，則體素斜坡斜率也變大，ADC值上調(diào)，表明水分子呈高度彌散狀態(tài)[6]。研究表明實(shí)體瘤患者細(xì)胞密度大，其ADC值低于正常者[7]，與本研究結(jié)論基本符合。D代表真彌散系數(shù)，可相對(duì)真實(shí)展現(xiàn)水分子彌散狀態(tài)，對(duì)組織標(biāo)志物進(jìn)行描述。D*是快彌散系數(shù)，它能體現(xiàn)毛細(xì)血管流速。f是毛細(xì)血管容積在整個(gè)組織容積中的占比，范圍為0～1間。本研究發(fā)現(xiàn)肝癌患者ADC、D值較正常者明顯下降，f、D*值較正常者明顯增高，究其原因可能在于肝癌主要供血途徑為肝動(dòng)脈，血流灌注速度明顯增加，導(dǎo)致體素內(nèi)水分子運(yùn)動(dòng)異常，毛細(xì)血管血液運(yùn)動(dòng)也發(fā)生異常，從而引起微循環(huán)功能障礙。

圖5

本研究通過(guò)分析病理分級(jí)肝癌患者的灌注成像參數(shù)，發(fā)現(xiàn)Ⅰ級(jí)患者的ADC、D值高于Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)患者，f、D*值低于Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)患者，且Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)患者各參數(shù)間也有差異，表明病理分級(jí)不同，患者的微循環(huán)障礙程度也不同。這與國(guó)外相關(guān)研究[8]結(jié)論基本相符，其原因可能在于Ⅰ級(jí)肝癌患者病理改變相對(duì)較輕，因此，微循環(huán)功能障礙也相對(duì)較輕。通過(guò)繪制ROC曲線，發(fā)現(xiàn)ADC、D值對(duì)肝癌的預(yù)測(cè)效果較好，提示微循環(huán)功能的評(píng)估對(duì)肝癌具有一定預(yù)測(cè)價(jià)值。研究表明ADC值越大，則表明病理分級(jí)越低，組織分化越好，在微循環(huán)評(píng)估中有重要意義[9]。而D值評(píng)估微循環(huán)的優(yōu)勢(shì)在于外界干擾因素較少，能更真實(shí)、準(zhǔn)確的體現(xiàn)組織擴(kuò)散情況。本研究發(fā)現(xiàn)，f、D*值對(duì)肝癌的預(yù)測(cè)效果相對(duì)較差，這可能是因?yàn)閒、D*值受到的外界因素較多，穩(wěn)定性低于ADC、D值。另有研究表明f、D*值容易受體液、掃描方式、生理運(yùn)動(dòng)等影響，精確性欠佳[10]，與本研究結(jié)論基本符合。

綜上，本研究證實(shí)IVIM-DWI灌注成像在肝癌微循環(huán)評(píng)估中有較高應(yīng)用價(jià)值，有利于了解患者的病理分級(jí)，其中ADC、D值對(duì)肝癌的預(yù)測(cè)效果較理想。本研究的創(chuàng)新之處在于明確了ADC、f、D、D*值預(yù)測(cè)肝癌的曲線下面積及最佳截?cái)嘀?，能為臨床肝癌診斷提供更多依據(jù)。此外，本研究也存在局限性，如納入樣本量少，未來(lái)將擴(kuò)大樣本量對(duì)IVIM-DWI灌注成像在肝癌微循環(huán)功能評(píng)估中的價(jià)值進(jìn)行進(jìn)一步論證。