MR彌散加權成像用于胸部疾病進展

楊 晶，盧 潔*，趙志蓮，高 艷，張 苗，孫 崢

(1.首都醫科大學宣武醫院放射與核醫學科，北京 100053；2.磁共振成像腦信息學北京市重點實驗室，北京 100053)

胸部CT為胸部疾病影像學檢查的首選，但部分胸部實性腫物CT增強無強化，而一些囊性腫物因內部出血和感染而囊腔內CT值增高，易致誤診。隨著設備、掃描及后處理技術的發展，MRI越來越多地用于胸部疾病。胸部常規MR檢查序列包括T2W及其脂肪抑制序列和T1W及其化學位移成像DIXON序列，可顯示縱隔及肺部腫物與周圍結構，包括位置、大小、形態、瘤肺界面和輪廓等，如化學位移成像可區分胸腺增生與正常胸腺及其他位于前縱隔且輪廓較明顯的軟組織腫物[1]；但常規MRI不能區分良惡性肺結節[2-3]。彌散加權成像(diffusion weighted imaging, DWI)可反映組織水分子布朗運動。由于組織結構不同，水分子并非隨機運動，因與組織內細胞及其疏水膜和細胞內大分子物質發生碰撞而受限。DWI技術可敏感檢出細胞層面水分子擴散改變[4-5]。近年DWI成像參數日趨規范，圖像質量明顯提高，對于鑒別胸部良惡性結節、評估縱隔淋巴結轉移、放射及化學治療(簡稱放化療)對肺癌的療效具有重要價值。本文就DWI在胸部疾病中的應用進展進行綜述。

1 胸部DWI掃描參數優化

優化胸部DWI掃描參數對提高圖像質量、利于定性和定量評價病變非常重要。DWI對呼吸運動和血管搏動非常敏感[6]，目前推薦采用單激發自旋回波平面回波采集，以減少渦流和幾何失真的影響[7]；而增加重復時間[(repetition time， TR)2 500～5 000 ms]、縮短回波時間[(echo time, TE)50～65 ms][7-8]、采用并行采集方式、水激勵或頻譜絕熱反轉恢復脈沖脂肪抑制方式等均可增加圖像信噪比和減少圖像偽影[8]。選擇最短TE可避免低估表觀彌散系數(apparent diffusion coefficient, ADC)。既往研究[9]發現，其他條件相同前提下，TE為92 ms時，ADC比TE 52 ms時約低估29%。臨床多采用自由呼吸和呼吸導航門控方式進行掃描，但應用呼吸導航門控方式并不能提高DWI圖像質量[10]。

DWI信號主要由細胞內外和血管內外的水分子運動信息構成。成像參數中的b值影響圖像顯示水分子擴散的敏感性[9]。b=0 s/mm2時，圖像不僅反映擴散信息，亦含有T2信息；b=500～1 000 s/mm2時，圖像更多顯示擴散信息；b>1 000 s/mm2雖能更好地抑制擴散以外的信息，但圖像信噪比嚴重降低，不推薦用于臨床胸部檢查[11]。采用不同b值組合，DWI和相應ADC亦不同。多數研究[12-18]采用雙b值，如b=0 s/mm2和b=500～1 000 s/mm2；但b<100～150 s/mm2時，血液流動和灌注信號大幅衰減，會高估組織擴散表現，進而高估ADC[11]。b值與組織信號衰減呈多指數模型，甚至去除血流灌注信息后仍呈多指數衰減，因此，應至少采用3個b值進行DWI掃描[11]。推薦采用b=0 s/mm2、b=100～150 s/mm2和b=700～1 000 s/mm2行胸部DWI，以去除組織血管灌注信息并反映真正的組織擴散信息[19]。

2 鑒別診斷胸部良惡性腫瘤

與正常組織相比，惡性腫瘤的主要病理學特點是細胞密度升高、更高的核質比、更豐富的分子蛋白和更少的細胞外空間，導致水分子擴散受限、ADC減低。應結合高、低b值DWI、ADC圖和相應結構圖像，包括T2WI、T1WI及其脂肪抑制圖像進行分析。文獻[20]報道，腫瘤合并膿腫和感染時，常規MRI可出現假陽性結果；而腫瘤伴囊性病變、壞死及分化程度較高時，常規MRI易出現假陰性結果[21]。T2穿透效應可致正常組織在高b值DWI圖像中呈高信號而被誤診為擴散受限的腫瘤，此時應參考ADC圖，如為高ADC，提示擴散無受限，有利于避免誤診[6]。

既往研究[3]比較原發性肺癌、肺部轉移瘤與良性腫瘤的ADC，發現原發性肺癌[(4.87±1.36)×10-4mm2/s]與肺部轉移瘤[(3.60±0.35)×10-4mm2/s]ADC差異有統計學意義(P<0.05)，據此鑒別二者的受試者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲線下面積(area under the curve, AUC)為0.80；惡性腫瘤(包括原發性肺癌和食管癌)ADC[(4.53±1.41)×10-4mm2/s]高于良性腫瘤[(2.97±0.36)×10-4mm2/s，P<0.01]，據此鑒別二者的AUC為0.97。中心型支氣管肺癌常伴肺部感染和肺不張。有學者[13]對38例肺癌伴肺不張患者采集胸部DWI，發現肺癌平均ADC[(1.83±0.58)×10-3mm2/s]，明顯低于肺不張[(2.90±0.26)×10-3mm2/s，P<0.000 1]，ADC有助于鑒別中心性肺癌與伴發的肺不張。

肺腺癌及各型胸腺瘤良惡性跨度大，ADC均有所重疊。研究[12]表明，高分化肺腺癌的ADC明顯高于其他組織分型肺腺癌。PRIOLA等[19]將各型胸腺瘤均歸為惡性病變，發現ADC區分胸部良惡性腫瘤的閾值降低，這是因為低風險胸腺瘤(A型和AB型)可能表現出彌散不受限的高ADC(大于2.0×10-3mm2/s)[22]。既往研究[23]采用3個b值(b=0、400和b=800 s/mm2)對胸腺瘤和胸腺癌患者行DWI掃描，結果顯示低風險胸腺瘤平均ADC為1.30×10-3mm2/s，高風險胸腺瘤為1.14×10-3mm2/s，胸腺癌為1.06×10-3mm2/s；ADC區分低風險胸腺瘤與高風險胸腺瘤的閾值為1.25×10-3mm2/s，區分胸腺瘤與胸腺癌的閾值為1.22×10-3 mm2/s。

惡性淋巴瘤呈擴散受限，其ADC(0.40～1.27)×10-3mm2/s[8]。MOSAVI等[14]通過全身DWI發現ADC在惰性非霍奇金淋巴瘤、侵襲性非霍奇金淋巴瘤與霍奇金淋巴瘤中各有不同，分別為(597±115)×10-3mm2/s、(822±266)×10-3mm2/s和(1 020±547)×10-3mm2/s，惰性非霍奇金淋巴瘤ADC明顯低于其他2組淋巴瘤；且ADC與全部患者長期生存率相關(P=0.006)。以FDG-PET/CT結果為標準，全身DWI診斷小兒霍奇金淋巴瘤的一致性K值為0.86[95%CI(0.78,0.93)]，敏感度和特異度分別為88%和97%；而融合彩色DWI/T2WI診斷結果與其一致性K值為0.92[95%CI(0.87，0.97)]，敏感度和特異度分別為99%和95%[15]。

3 觀察縱隔淋巴結轉移

縱隔淋巴結轉移的數量和位置是評估肺癌預后的重要因素。以病理結果為標準，將CT所示淋巴結直徑>1 cm視為轉移性淋巴結，其診斷敏感度和特異度僅為60%和81%[24]，主要原因在于轉移性淋巴結大小可在正常范圍，而良性淋巴結也可有增大表現。近年有研究[10]采用背景抑制彌散加權成像(DWI with background suppression, DWIBS)評價胸部淋巴結，其淋巴結與肌肉信號比率(signal to background, STB)(3.26±1.83)明顯高于DWI(0.98±0.44，P<0.000 1)，且脂肪抑制和去偽影效果優于DWI。有學者[25]觀察DWIBS區分縱隔良惡性淋巴結的準確性，對比分析ADC和b=800 s/mm2的DWIBS圖像所示病灶與肌肉相對對比度(relative contrast ratio, RCR)鑒別淋巴結良惡性的ROC曲線，發現RCR-b800以3.6為閾值區分淋巴結良惡性的敏感度和準確率高于ADC[閾值為(1.29±0.00)×10-3mm2/s]。

體素不相干運動彌散加權成像(intravoxel incoherent motion DMI， IVIM-DWI)亦可鑒別縱隔轉移性淋巴結與非轉移性淋巴結。采用多個b值的IVIM-DWI可有效區分微血管灌注與水分子擴散，除ADC外，還能提供參數擴散系數(diffusion coefficient, D)、假擴散系數(pseudo-diffusion coefficient, D*)和灌注分數(perfusion fraction, f)等[26]。肺癌轉移性淋巴結平均D、ADC和f明顯低于良性淋巴結(P均<0.001)，但二者D*差異無統計學意義(P=0.28)[27]。有學者[28]對20只正常兔左、右后肢分別注射VX2腫瘤細胞和卵黃乳液，建立轉移淋巴結和炎性淋巴結模型，并觀察其不同時間IVIM-DWI參數變化；結果顯示，相比炎性淋巴結，轉移淋巴結建模后第14天D*降低，建模后第21和28天ADC和D升高；建模后第28天轉移性淋巴結f大于炎性淋巴結；病理結果顯示， ADC、D和D*隨炎性淋巴結和轉移性淋巴結發展而變化，提示IVIM-DWI能反映轉移性淋巴結的動態發展過程，但f易受血流速度、T2信號、回波時間和b值分布等因素影響。

4 評價療效

肺癌放化療后會出現癌細胞凋亡，抗血管內皮細胞生長藥物治療后可出現血管內皮水腫、血流減少及相應形態改變，導致腫瘤體積發生變化。DWI可反映腫瘤細胞變化，及時評價腫瘤對放化療的反應[8]。LIU等[16]觀察75例非小細胞肺癌患者，發現在第一和第二階段化療后化療敏感型腫瘤ADC變化率(23.6%)明顯高于化療抵抗者(5.56%，t=3.236,P=0.002)，提示可根據ADC變化率及早評價化療敏感與否，以指導臨床治療和改善預后。USUDA等[17]對41例肺癌術后放化療患者間隔6個月復查胸部DWI和CT，至少重復3次，發現DWI評估肺癌復發對放化療的反應優于CT，DWI的診斷敏感度、特異度和準確率均為100%，CT分別為100%、100%和83%。OKUMA等[18]對17例(20個病灶)肺癌患者分別于射頻消融前后行DWI掃描，非進展型腫瘤射頻消融前、后ADC分別為[(1.15±0.31)×10-3mm2/s]和[(1.49±0.24)×10-3mm2/s]，進展型腫瘤分別為[(1.05±0.27)×10-3mm2/s]和[(1.24±0.20)×10-3mm2/s]；射頻消融后ADC均升高(P均<0.05)，且射頻消融后非進展型腫瘤ADC明顯高于進展型腫瘤(P<0.05)。

5 展望

DWI在胸部疾病中的應用價值已獲證實，未來應確定最佳參數并統一標準，進一步提高其診斷效能。另外，新研發的ZOOMit DWI可明顯減少圖像偽影并縮短掃描時間，為胸部MRI提供了更廣闊的應用空間。