IVIM-DWI 在胰腺疾病診斷中的應用現狀

楊惠君，郝金鋼 審校

（昆明醫科大學第二附屬醫院放射科，云南昆明 650101）

胰腺是第二大消化腺，它包括了內、外分泌部，是十分重要的消化相關的臟器，屬于腹膜后的器官。近年來，胰腺的疾病在不斷增加，特別是胰腺癌的發病率也呈現出上升趨勢，胰腺癌是消化道惡性程度最高的腫瘤，且胰腺癌早期起病隱匿，通常有臨床表現或體檢發現時，已發展成為晚期[1]，有研究表明，至2030 年，預計在美國胰腺癌可能變為第二大癌癥致死病因[2]，中國國家癌癥中心發布的2018 年最新數據顯示，惡性腫瘤發病率的第十位是胰腺癌。因此，提高對胰腺疾病診斷和鑒別的正確率，也成為胰腺疾病后續治療及預后的關鍵。隨著近年來醫學影像學的發展，胰腺疾病的診斷的方法層出不窮，特別是CT 及MRI 等功能影像技術的發展，也為胰腺病變診斷正確率的提高做出了很大的貢獻，尤其是MRI 功能成像技術中，逐漸發展起來的體素內非相干運動的彌散加權成像，IVIM-DWI 成為一種胰腺疾病診斷和鑒別的理想方法。

1 IVIM-DWI 的基本原理

1.1 彌散加權成像的原理及其衍生序列

MR 彌散加權成像（diffusion weighted imaging，DWI）是建立在水分子彌散運動的基礎上，能對活體組織病理生理改變進行定量參數分析的一種生物標記物，反映了組織的功能代謝[3]，并能對體內各個器官系統的病變進行診斷以及鑒別診斷[1，4]。19 世紀80 年代中期，DWI 第一次應用于人體，很快便開始應用到全身各個系統的病變[5]。MR 彌散加權成像包括單指數模型、雙指數模型以及拉伸指數模型[2]等模型，其中單指數模型是其中應用最早，同時也是應用最多的。但是單指數模型獲得的表觀擴散系數（apparent diffusion coefficient，ADC）通常會偏高，這是因為其中除了水分子運動的彌散效應，還包括了微循環的血液流動[6]，這樣得出的組織特征可能并不可靠。于是，1986 年Le Bihan 等[6-7]提出了體素內不相干運動（intravoxel incoherent motion，IVIM）的概念。

1.2 IVIM-DWI 的優勢及算法

IVIM-DWI 相較單指數模型DWI，不僅能較好地體現出水分子的彌散運動所產生的效應，同時也可以反映出微循環的灌注，是由單指數模型衍生而來的雙指數模型[6-7]。單指數模型DWI 常僅通過采集高低兩個b 值來進行計算，而雙指數模型則通過采集多個b 值和模型的MR 信號，進行雙指數曲線的擬合分析后，可以同時獲得量化了真實的組織擴散及血流灌注的圖像[7]，從而為診斷提供更多的信息。雙指數模型的計算公式是：Sb/S0=（1－f）×Exp（－bD）+f×Exp［－b（D+D*）］，其中的f 值代表了灌注分數，其是微循環的灌注效應與總的擴散效應的容積百分比，值在0～1 之間；單純擴散系數D 值的單位為mm2/s，反映了選中區域中的單純水分子擴散所產生的效應；D*值是指假擴散系數，說明了所選區域局部血流灌注所產生的擴散效應，單位用mm2/s 表示；S0指的是擴散梯度為0 時的信號強度；Sb則表示擴散梯度為b 值時的信號強度[6-10]。

2 IVIM-DWI 對胰腺疾病的診斷

IVIM-DWI 最早應用于腦部等呼吸運動相對較少的檢查部位，后逐漸應用到其他部位的檢查。1999 年，Yamada[9]等首次將IVIM-DWI 應用于腹部，但是由于當時技術發展還跟不上，掃描的圖像質量較差。隨著磁共振的更新換代，IVIM-DWI開始被廣泛應用于腹部。下面就來對目前IVIM-DWI 在胰腺疾病應用得較多的研究中的診斷現狀進行闡述。

2.1 IVIM-DWI 對胰腺癌的診斷

2009 年，Lemke 等[11]進行了對ADC 值和IVIM-DWI 對胰腺導管腺癌（pancreatic ductal adenocarcinomas，PDAC），與正常胰腺組織鑒別的效果的評估，結果顯示擴散系數D 值不能對二者進行鑒別，而灌注分數f 值則是鑒別二者最好的參數值，正常胰腺組織的灌注分數f 值高于PDAC，并且多b 值的采集能很好的提高f 值的穩定性，提高診斷的靈敏度和特異度。除此之外，采用多b值有助于區分腫瘤、胰腺的血管和主胰管[12]。馬婉玲等[1]研究表明，IVIM-DWI 測得的正常胰腺組織的ADC 值及f 值高于PDAC，而D 值低于PDAC，并且D 值在其中的診斷效能是最高的。De Robertis等[13]計算了表觀擴散系數ADC 值，擴散慢成分D值、不相干微循環Dp 值和灌注分數f 值，結果顯示ADC 值不能較好的區分正常胰腺組織與胰腺的病變（P=0.109），而D 值，Dp 值，和f 值可以區分（P<0.001），存在統計學差異，尤其是，與正常胰腺相比，PDAC 的D 值較高，而Dp 值和f 值較低。

Rong D 等[14]研究了IVIM-DWI 鑒別PDAC 中的轉移性淋巴結站和非轉移性淋巴結站，結果是非轉移性淋巴結站的平均D 值、D*值、f 值和ADC值這4 個值均比轉移性淋巴結站高，并且其中診斷效能最好的是D 值，測得的區分轉移和非轉移淋巴結的最佳值是：D=1.180×103mm2/s，D*=14.750 ×103mm2/s，f=20.65%，ADC=1.390 ×103mm2/s。馬婉玲等[15]還進行了IVIM-DWI 定量參數對PDAC 的分化程度評估的研究，研究顯示低分化PDAC 的慢表觀擴散系數ADCslow值較高-中分化PDAC 明顯增高，而f 值較高-中分化PDAC低，因此IVIM-DWI 的ADCslow 值和f 值對低度分化PDAC 與高-中分化PDAC 進行鑒別，并能夠對其進行術前的病理分級。Ma Chao 等[16]的研究結果是多b 值DWI 衍生的單指數與雙指數模型擴散參數與PDAC 及腫瘤分期或腫瘤特征無相關性，當ADC 值=20 mm2/s 時，鑒別PDAC 與正常胰腺組織的準確率是最高的。Elizabeth M 等[17]證明在PDAC 中，纖維化與D 值呈負相關，與f 值呈正相關，提示基質增生會影響灌注和擴散效應；ADC2b在致密纖維化的腫瘤中是低值，也許可以作為纖維化結構的生物標志物。

2.2 IVIM-DWI 對神經內分泌腫瘤的診斷

胰腺神經內分泌腫瘤 （pancreatic neuroendocrine tumors，PNETs）占胃腸道胰腺神經內分泌腫瘤的7%～9%，它在基因組、表型和生物學三個不同的水平上高度異質。在IVIM=DWI 上，Klau 等[18]發現PNETs 的灌注分數f 值較PDAC 的f值高；而D 值則較低；D*值則不能鑒別PDAC 和PNETs；組織學腫瘤特征參數微血管密度MVD 值在PNETs 較PDAC 的值高；IVIM-DWI 的f 值與MVD 值有明顯的關聯。Kang 等[19]研究顯示IVIM-DWI 在PNETs 的Dfast 和f 值均高于PDAC，差異具有統計學意義（P<0.0001），且在ROC 曲線分析中，Dfast 和f 值與ADC 值和Dslow 值相比，在鑒別中更具有意義。馬婉玲等[1]研究結果表明PNETs 的ADC 值、D* 值和f 值的三個值均高于PDAC 的值，而其中鑒別二者是D*值診斷效能最高。而馬露等[20]發現乏血供的PNETs f 值高于胰腺癌，D 值低于胰腺癌，差異有統計學意義（P<0.05），D*值及ADC 值的P>0.05，差異均無統計學意義。De Robertis 等[13]發現PNETs 與PDAC 相比，具有較高的Dp 值和f 值以及較低的D 值。綜上，f 值可以有效地將PDAC 和PNETs 區分開來，其他值的結果仍尚無統一定論。

Lotfalizadeh 等[21]進行了DWI 預測PNETs 級別高低的研究，腫瘤的級別越高，平均ADC 值和D值就會明顯減低；并且腫塊的體積也越大。Guo C等[22]研究表明ADC 值與PNETs 的分級、有絲分裂計數和Ki-67 增殖指數均表現為負相關。二者研究結果基本一致。De Robertis 等[23]的結果顯示全腫瘤的ADC 值柱狀圖分析，可能是一個有價值的可以進行預測PNETs 的侵襲性的非侵入性工具，ADCentropy 和ADCkurtosis 值是識別具有更高生物侵襲性的PNETs 的最準確的柱狀圖衍生參數，在更高級別的腫瘤和血管侵犯、淋巴結和肝轉移中顯著較高。

2.3 IVIM-DWI 對慢性胰腺炎的診斷

慢性腫塊型胰腺炎與PDAC 這兩者由于影像表現上會存在交叉重疊，因而區分兩者常會存在困難，IVIM-DWI 的出現能夠為二者的鑒別診斷提供更多的信息。Klauss 等[24]研究顯示，ADC 值在50～300 mm2/s 時，可以對慢性腫塊型胰腺炎和PDAC 進行鑒別，且灌注分數f 值對于鑒別慢性腫塊型胰腺炎和PDAC 的效能比ADC 值高，是較為有效的參數值。Kang 等[19]研究表明了IVIM-DWI的Dfast 值和f 值在慢性胰腺炎中均較PDAC 高。在前期研究中發現f 值對慢性腫塊型胰腺炎與胰腺癌的鑒別差異有統計學意義（P< 0.001），而D、ADC、D 值的鑒別能力較差，差異無統計學意義（P=0.326）；PDAC 的f 值與慢性胰腺炎相比差異有統計學意義（P<0.001），但D*值（P=0.327）、D 值（P=0.128），差異無統計學意義（P>0.05），且f 值的診斷效能是最好的[25-26]。

2.4 IVIM-DWI 對自身免疫性胰腺炎的診斷

Klau 等[27]的研究顯示自身免疫性胰腺炎（autoimmune pancreatitis，AIP）和PDAC 之間的f值存在差異，且AIP 的f 值較PDAC 的更高。Song等[28]研究結果為與PDAC 相比，腫塊型AIP 的ADC值顯著降低，且在多變量分析中，均勻強化、穿管征、ADC 值小于0.9407×103mm2/s 對區分腫塊型AIP 與PDAC 有顯著意義。De Robertis 等[13]的結果也表明AIP 的f 值與PDAC 相比較高，二者f 值存在差異（P=0.024），并且，Dp 值和f 值在AIP均較正常的胰腺組織及PNETs 值要低。

3 小結

IVIM-DWI 診斷胰腺疾病存在的不足，現有研究大多數樣本量都較少，未來需要更多的樣本來支持進一步的研究。磁共振檢查應該要盡量減少圖像的偽影及提高信噪比，但是這些還需要更多的去研究，才能保證圖像的質量和配準。胰腺的血供是復雜的，已有研究表明雙指數模型也存在一定的局限性，因而，新發展的拉伸擴散和貝葉斯IVIM 擬合等替代模型和擬合算法可以提高IVIM參數估計的一致性和準確性。IVIM—DWI 的參數容易受到b 值的影響，低b 值可以顯示出組織的灌注，但是對于低b 值的選取還有待于更多的研究，目前尚無統一的定論。

總之，IVIM-DWI 較傳統的單指數模型的DWI對于胰腺病變的診斷更具用優勢，其多參數定量分析可以將真正的彌散效應與灌注效應進行區分。而單指數模型常同時包含二者的效應，對病變的診斷易存在重疊。IVIM-DWI 可作為一種影像學上的生物標志物，無需采用侵入性的手段，僅通過獲得多個參數，就能對病變進行分析，增加對病變的識別能力，從而有助于診斷及鑒別診斷，選擇正確的治療方式，提高患者預后及生存質量。隨著研究的不斷深入及計算機軟件的升級換代，相信會被越來越多的應用到臨床實踐中來，為臨床的診斷、治療和預后提供幫助。