IVIM-DWI多模型參數在鑒別單發轉移瘤和肝癌中的聯合應用

王海霞 邰兆琴* 許亞春 李 宏 劉向東 楊孺牛

磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)是診斷肝臟占位性病變的重要影像學方法之一[1-2]。肝細胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)是肝臟最常見的原發性腫瘤，其發病率和病死率高[3-4]。肝臟因其血供豐富，是全身多種腫瘤的好發轉移部位之一，在多發轉移灶時診斷較為明確，然而單發轉移瘤(metastatic tumor，MT)和HCC常規MRI表現常有重疊，較難以明確區分。多b值采集的體素內不相干運動(intra voxel incoherent motion，IVIM)-DWI序列，不僅能獲得水分子的真性擴散信息，還能夠分離提取微循環灌注形成的假性擴散，因此該技術可同時定量的獲得組織擴散和灌注信息[5-6]。IVIM-DWI已被用于全身多個器官多種疾病的研究之中[5-10]。在肝臟中主要應用于實質性占位良惡性的鑒別診斷研究[6，10-11]。本研究通過IVIM-DWI單、雙指數模型多個參數的聯合，探討其在鑒別單發MT和HCC中的應用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧分析2016年1月至2018年12月間南通大學附屬海安醫院就診的經術后病理或穿刺活檢確診的45例單發肝細胞癌(HCC)和單發轉移瘤(MT)患者，分別將其納入HCC組(27例)和MT組(18例)，HCC組中男性19例，女性8例；年齡35～74歲，平均年齡(57.56±12.66)歲。MT組中男性11例，女性7例；年齡42～79歲，平均年齡(60.08±11.66)歲。分析兩組患者的MRI圖像和IVIM-DWI參數圖。兩組患者一般資料差異均無統計學意義，具有可比性。本研究獲醫院倫理委員會批準，并獲得所有患者的知情同意。

1.2 納入與排除標準

(1)納入標準：①病灶為單發，直徑≥1.0 cm；②MRI檢查前診斷不明，且未經藥物或介入治療；③MRI檢查后，均有病理或穿刺活檢明確診斷；④患者或授權家屬簽署知情同意書。

(2)排除標準：①患者配合不佳；②圖像偽影重。

1.3 儀器設備

采用Discovery 750型3.0T MRI掃描儀(美國GE公司)。

1.4 檢查方法

所有患者均使用Discovery 750型3.0 T的MRI掃描儀，8通道腹部線圈和呼吸門控技術。檢查前患者均禁食時間＞6 h；掃描前對患者進行呼吸配合訓練，取仰臥體位，掃描范圍包括全部肝臟組織。MRI平掃包括：①橫斷位：T2加權成像(T2weighted image，T2WI)壓脂重復時間(repetition time，TR)為4000 ms，回波時間(echo time，TE)為72 ms，橫斷位T1WI的TR為128 ms，TE為5 ms；②冠狀位：T2WI的TR為2800 ms，TE為80.1 ms。IVIM-DWI采用呼吸觸發橫斷位掃描，掃描參數10個b值分別為0、20 s/mm2、50 s/mm2、100 s/mm2、150 s/mm2、200 s/mm2、400 s/mm2、600 s/mm2、800 s/mm2和1200 s/mm2，TR為3158 ms，TE為61.3 ms，矩陣128×128，視野380 mm×380 mm，層厚為5 mm，層間距為1 mm，掃描時間650 s。

1.5 圖像處理

所有數據圖像均導入MRI自帶后處理工作站(GE AW4.6版本)。IVIM-DWI序列采用工作站Functool軟件包中的MADC軟件后處理，以單指數模型重建表觀彌散系數(apparent diffusion coefficient，ADC)參數圖，以雙指數模型重建真實彌散系數(D值)、灌注相關彌散系數(D*值)(也稱為假彌散系數)和灌注分數(f值)參數圖。在腫瘤病灶最大層面手動選取感興趣區(region of interest，ROI)，各參數圖ROI自動復制保持大小、形狀不變，測量病灶ADC值、D值、D*值和f值。復制ROI于同一層面背景肝實質，測量背景肝實質的各參數值(ADC0值、D0值、D*0值和f0值)，以此計算各參數相對值(rADC值、rD值、rD*值和rf值)。rADC=ADC÷ADC0，rD=D÷D0，rD*=D*÷D*0，rf=f÷f0。

1.6 評價指標

由醫院2位影像科主治醫師分別完成對圖像處理工作。ROI選取大小約50～450 mm2，同時應盡量避免囊變壞死區、血管及偽影區域，兩位閱片醫師分別測量后取兩者平均值。

使用受試者工作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲線結合二項logistic回歸分析ADC值、D值、rADC值、rD值以及兩者聯合(ADC+D值、rADC+rD值)在組間的診斷效能，并使用MedCalc軟件對ROC曲線下面積(area under the curve，AUC)進行統計學比較。

1.7 統計學方法

使用SPSS20.0軟件和MedCalc18.2軟件進行數據分析，對計量數據進行正態分布檢驗，本組數據均符合正態分布，以均數±標準差()表示。兩組性別構成比采用x2檢驗，兩組患者年齡、病灶各參數組間差異比較，采用獨立樣本t檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義。

表1 兩組間各重建參數比較

2 結果

2.1 兩組間各重建參數比較

(1)兩組患者IVIM-DWI圖像的重建參數，HCC組病灶ADC值、D值、rADC值和rD值均低于MT組，差異具有統計學意義(t=-2.903，t=-2.957，t=-3.447，t=-4.717；P＜0.05)；HCC和MT兩組病灶D*值、f值、rD*值和rf值差異均無統計學意義(t=1.973，t=-1.286，t=1.180，t=-1.632；P＞0.05)，見表1。

(2)HCC典型的MRI和IVIM-DWI參數圖如圖1所示。

2.2 ROC曲線分析診斷效能

ADC值、D值、rADC值和rD值鑒別兩組病灶的最佳閾值、AUC及對應的敏感性、特異性和約登指數，鑒別HCC和MT，ADC值、D值、rADC值和rD值的最佳閾值分別為1.305×10-3mm2/s、1.080×10-3mm2/s、0.635和0.735；正確指數(約登指數)最高的兩個參數是rADC值聯合rD(rADC+rD)和rD值，最低的兩個參數是ADC值和rADC值；AUC最大的是rADC+rD值，最小的是ADC值，見表2和圖2。

表2 肝腫瘤患者各參數組間診斷效能

圖2 鑒別HCC和MT的ROC曲線分析圖

2.3 各參數鑒別診斷AUC比較

ADC值、D值以及兩者聯合鑒別HCC和MT的AUC分別表示為AUCADC、AUCD和AUCADC+D，兩兩比較差異均無統計學意義(P＞0.05)。rADC、rD以及兩者聯合鑒別HCC和MT的AUC分別表示為AUCrADC、AUCrD和AUCrADC+rD，其中AUCrD與AUCrADC+rD兩者差異無統計學意義(P＞0.05)，而AUCrADC則明顯小于AUCrD和AUCrADC+rD，差異均有統計學意義(Z=2.561，Z=2.992；P＜0.05)。雖然AUCrADC、AUCrD和AUCrADC+rD均大于AUCADC、AUCD和AUCADC+D，然而僅AUCrD與AUCD相比，AUCrADC+rD與AUCADC+D相比，差異有統計學意義(Z=2.776，Z=3.712；P＜0.05)。

3 討論

HCC和MT是肝臟常見的惡性腫瘤，當MT表現為單發病灶時，常規MRI從形態學上對兩者鑒別診斷存在一定的困難。DWI序列的ADC值是一種功能成像技術，可定量組織內彌散受限程度，通常惡性病變因其細胞增殖速度快，導致細胞密度高、間隙窄，水分子運動受限更重，引起ADC值減低[12]。IVIM-DWI技術，在常規DWI基礎之上，采用多b值掃描，可使用雙指數模型后處理擬合出代表真實組織間水分子彌散的D值參數圖，代表微循環灌注相關彌散效應的D*值參數圖，此外還有灌注分數f值參數圖，用來反映組織內毛細血管的豐富程度[6-11]。

本組研究病例中，HCC組病灶ADC值、D值均低于MT組，可見HCC病灶內細胞的排列緊密程度要高于MT，D*值和f值在兩者間無差異，更表明兩者病灶內微循環灌注引起的彌散信號并未影響到兩者真實的組織間水分子彌散受限情況的比較。然而，考慮到大多數HCC患者均具有不同程度肝硬化背景，而MT患者則無。因此，為了避免腫瘤背景肝實質本身的彌散信號差異導致對病灶各參數的影響，從而本研究進一步對背景肝實質的ADC值、D值、D*值和f值進行了測量，并計算了病灶的相對參數值。排除了背景的干擾，發現HCC病灶rADC、rD值同樣低于MT組。

為進一步探討組間有差異的參數ADC值、D值、rADC值和rD值在組間的鑒別診斷效能高低，以及為盡可能簡化臨床工作，而尋找最合理的參數使用方案，本研究使用ROC曲線結合二項Logistic回歸分析ADC值、D值、rADC值和rD值以及兩者聯合(ADC+D值、rADC+rD值)的組間診斷效能，其結果發現，鑒別HCC和MT，rADC+rD值和rD值具有最高的約登指數，ADC值和rADC值的約登指數最低；rADC+rD具有最大的AUC，ADC值的AUC最小。對各參數AUC進一步統計分析發現，AUCrD、AUCrADC+rD分別大于AUCD和AUCADC+D，AUCADC和AUCrADC無統計學差異。可見rD和rADC+rD在鑒別HCC和MT的效能要高于D和ADC+D。以上結果更加表明本研究所采取的避免背景肝實質信號影響而計算相對參數值的科學性和重要性。

本研究結果顯示，AUCrADC明顯小于AUCrD和AUCrADC+rD，AUCrD和AUCrADC+rD兩者無統計學差異。結合上述結果表明，測量ADC值在兩組病灶的鑒別中作用最小，測量rD值可以達到rADC+rD類似的診斷效能，為簡化臨床工作流程，可僅通過雙指數模型重建D參數圖對HCC和MT進行鑒別診斷。

本研究不足之處：①病例總數相對較少，易受個體化因素干擾，已通過加入背景肝實質參數值的測量計算病灶相對參數值予以最大程度的避免個體化差異影響，且正在進一步擴大搜集病例資料，以期在后續論文中進一步深入研究；②ROI選取因其不可避免的主觀性，導致對數據結果有可能形成影響，本研究已通過采取兩位影像科醫師分別在不受干預的情況下放置ROI，最終數據采用兩者平均值，以盡可能減小誤差。

4 結論

IVIM-DWI可用于臨床單發MT和HCC的鑒別診斷，病灶rADC值聯合rD值鑒別診斷效能最高，且rD值可代替rADC值和rD值的聯合，有效鑒別兩組病灶，從而簡化臨床工作。