擴(kuò)散加權(quán)成像（diffusion-weighted imaging，DW I）圖像已經(jīng)成為腹部磁共振成像中愈來愈重要的成像序列[1]，在病變檢出及定性方面都發(fā)揮了重要的作用。傳統(tǒng)成像中為了避免腹部臟器的運(yùn)動(dòng)而采取屏氣擴(kuò)散加權(quán)成像（breath-hold DW I，BH-DW I)以最大限度地避免偽影的產(chǎn)生及圖像質(zhì)量的降低，然而對(duì)于屏氣困難的患者，屏氣擴(kuò)散加權(quán)成像通常難以實(shí)現(xiàn)。自由呼吸擴(kuò)散加權(quán)成像（free breathing DW I，F(xiàn)B-DW I)近年來逐漸應(yīng)用于上腹部臟器成像，既往研究對(duì)肝臟及肝臟病變的表觀彌散系數(shù)在自由呼吸擴(kuò)散加權(quán)成像及屏氣加權(quán)成像的一致性方面進(jìn)行了分析[2,3]，然而尚未對(duì)腎實(shí)質(zhì)或腎臟疾病在兩種擴(kuò)散加權(quán)成像圖像之間的異同進(jìn)行探討，因此本研究針對(duì)兩種成像圖像之間的圖像質(zhì)量及表觀彌散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）值之間的異同進(jìn)行探討。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇解放軍總醫(yī)院 2010-08～2010-09經(jīng)手術(shù)后病理或隨訪證實(shí)的 45例腎臟疾病患者，其中4例患者的MRI圖像質(zhì)量偽影較重，故而排除，最終納入41例患者，其中男性28例，女性13例；年齡25～74歲，平均53.1歲。41例患者中28例進(jìn)行了根治性腎切除術(shù)；2例進(jìn)行了腎、輸尿管全長(zhǎng)切除術(shù)；7例進(jìn)行了部分腎切除術(shù)，MRI檢查與手術(shù)時(shí)間間隔1～71d，平均14.8d；4例隨訪6個(gè)月。

1.2 掃描技術(shù)與方法 所有患者均采用美國(guó) GE Signal HD Excite MR掃描儀進(jìn)行檢查，場(chǎng)強(qiáng)為1.5T，使用體部相控陣線圈。擴(kuò)散加權(quán)成像掃描參數(shù)如下：屏氣擴(kuò)散加權(quán)成像參數(shù)為TR 5 000ms, TE 55.2ms,視野（FOV）36cm×36cm～40cm×40cm，矩陣128×128，層厚5～6mm，層間距1mm，反轉(zhuǎn)角15°，激勵(lì)次數(shù)為2；自由呼吸擴(kuò)散加權(quán)成像除激勵(lì)次數(shù)為8以外，其余參數(shù)與屏氣擴(kuò)散加權(quán)成像參數(shù)一致。

1.3 圖像分析 采用GE AW 4.3工作站對(duì)圖像進(jìn)行分析。由1名專門從事腹部磁共振成像的醫(yī)師對(duì)所有病變的DW I圖像進(jìn)行分析，在DW I圖像上測(cè)量信噪比（signal-to-noise ratio，SNR）、對(duì)比噪聲比（contrast-to-noise ratio，CNR）及相對(duì)病變對(duì)比度。信噪比、對(duì)比噪聲比及相對(duì)病變對(duì)比度根據(jù)如下公式計(jì)算：

信噪比=腎實(shí)質(zhì)信號(hào)/背景噪聲標(biāo)準(zhǔn)差

對(duì)比噪聲比=病灶信號(hào)－腎實(shí)質(zhì)信號(hào)/背景噪聲標(biāo)準(zhǔn)差

相對(duì)病變對(duì)比度=病灶信號(hào)/腎實(shí)質(zhì)信號(hào)

在工作站自動(dòng)生成的ADC圖上測(cè)量病變的ADC值，測(cè)量時(shí)ROI選擇的方法為對(duì)于最大徑＞3cm的病變選擇3個(gè)ROI，然后取平均值，最大徑＜3cm的放置一個(gè)ROI。放置ROI時(shí)盡量使兩組ADC圖上ROI的位置一致，對(duì)于實(shí)性病變，避開囊變、壞死及出血區(qū)域。同時(shí)則將 ROI放置于病變鄰近未受累及的腎實(shí)質(zhì)中以測(cè)量腎實(shí)質(zhì)ADC值，ROI大小與病變內(nèi)ROI一致。

1.4 病理及隨訪 所有經(jīng)手術(shù)取得的病理結(jié)果，均由2名病理科醫(yī)師進(jìn)行讀片，并得出一致結(jié)論。未經(jīng)手術(shù)治療的患者，由1名MRI醫(yī)師進(jìn)行隨訪，隨訪時(shí)間超過6個(gè)月。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 數(shù)據(jù)采用 SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，兩組DW I圖像的信噪比、對(duì)比信噪聲比及相對(duì)病變對(duì)比度通過 W ilcoxon檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。兩組腎實(shí)質(zhì)ADC值及病變ADC值的一致性通過Pearson相關(guān)分析及信度分析方法進(jìn)行分析。

2 結(jié)果

2.1 MRI檢查、病理及隨訪結(jié)果 41例患者同時(shí)進(jìn)行了屏氣擴(kuò)散加權(quán)成像與自由呼吸擴(kuò)散成像，共檢出41個(gè)病灶。其中37例經(jīng)手術(shù)治療，根治性腎切除術(shù)28例，部分切除術(shù)7例，腎及輸尿管切除術(shù)2例。病理結(jié)果為腎透明細(xì)胞癌29例，乳頭狀腎細(xì)胞癌2例，尿路上皮癌2例，血管平滑肌脂肪瘤4例。另外4例影像診斷為腎囊腫，隨訪時(shí)間為181～235d，平均210d，病變未見明顯變化。

2.2 DW I圖像質(zhì)量分析 41個(gè)病灶均進(jìn)行了屏氣擴(kuò)散加權(quán)成像及自由呼吸擴(kuò)散加權(quán)成像掃描（圖 1），自由呼吸擴(kuò)散加權(quán)成像的SNR(49.3)顯著高于屏氣擴(kuò)散加權(quán)成像的SNR（29.5）（P＜0.001）（圖2），同時(shí)前者的CNR（27.8）也顯著高于后者（15）（P＜0.001）（圖3）。然而兩種DW I圖像的相對(duì)病變對(duì)比度差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.459）（圖4）。

圖1 59歲女性患者，左腎透明細(xì)胞癌。b值為800s/mm2時(shí)，病變?cè)谧杂珊粑麯W I圖像（A）及屏氣DW I圖像（C）上呈高信號(hào)。自由呼吸DWI圖像的信噪比及對(duì)比噪聲比均高于屏氣DWI。病變內(nèi)放置3個(gè)感興趣區(qū)（ROI），計(jì)算平均ADC值。自由呼吸ADC圖（B）得出的平均ADC值（1.920×10?3mm2/s )與屏氣ADC圖（D）得出的平均ADC值（1.933×10?3 mm2/s)相似

圖2 箱線圖顯示b值為800s/mm2時(shí)，自由呼吸擴(kuò)散加權(quán)成像的SNR顯著高于屏氣擴(kuò)散加權(quán)成像

圖3 箱線圖顯示b值為800s/mm2時(shí)，自由呼吸擴(kuò)散加權(quán)成像的CNR顯著高于屏氣擴(kuò)散加權(quán)成像

圖4 箱線圖顯示b值為800s/mm2時(shí)，自由呼吸擴(kuò)散加權(quán)成像與屏氣擴(kuò)散加權(quán)成像相對(duì)病變對(duì)比度無明顯差異

2.3 ADC值分析 屏氣擴(kuò)散加權(quán)成像與自由呼吸擴(kuò)散加權(quán)成像分別生成的ADC圖顯示，未受累及的腎實(shí)質(zhì)的平均ADC值分別為（2.15±0.17）×10-3mm2/s、（2.16±0.17）×10-3mm2/s，兩種方法測(cè)量的ADC值之間Pearson相關(guān)系數(shù)為0.871（P＜0.001），校正的Cronbach α系數(shù)為0.931，組內(nèi)相關(guān)系數(shù)為0.931。41例腎臟病變通過自由呼吸擴(kuò)散加權(quán)成像及屏氣擴(kuò)散加權(quán)成像獲得的ADC圖測(cè)量出的兩組平均ADC值分別為（1.69±0.64）×10-3mm2/s、（1.60±0.69）×10-3mm2/s。兩種方法測(cè)量的ADC值之間Pearson相關(guān)系數(shù)為0.888（P＜0.001），校正的Cronbach α系數(shù)為0.949，組內(nèi)相關(guān)系數(shù)為0.901。每種腎臟疾病的ADC值見圖5和表1。

圖5 箱線圖顯示根據(jù)兩種擴(kuò)散加權(quán)成像方法測(cè)得腎臟不同種類病變的ADC值。圖示顯示兩組ADC值分布相似

表1 不同種類腎臟病變的ADC值（±s，×10－3 mm2/s）

表1 不同種類腎臟病變的ADC值（±s，×10－3 mm2/s）

病變種類n FB-DWI ADC值BH-DWI ADC值透明細(xì)胞癌 29 1.65±0.49 1.57±0.57 囊腫2.84±0.42血管平滑肌脂肪瘤 4 1.16±0.13 1.07±0.35 43.00±0.13乳頭狀腎細(xì)胞癌0.78±0.05尿路上皮癌 2 1.35±0.45 1.43±0.42 20.90±0.12

3 討論

目前腹部臟器的擴(kuò)散加權(quán)成像多在患者屏氣過程中進(jìn)行采集，然而這種掃描方式在一些屏氣困難或者由于疾病原因而導(dǎo)致患者不能耐受屏氣的情況下，采集的圖像的質(zhì)量其穩(wěn)定性都難以保證，因此，本研究嘗試在患者自由呼吸過程中進(jìn)行擴(kuò)散加權(quán)成像的采集，以期作為屏氣擴(kuò)散加權(quán)成像的補(bǔ)充。

自由呼吸擴(kuò)散加權(quán)成像之所以能夠?qū)崿F(xiàn)，是由于雖然呼吸運(yùn)動(dòng)是固有的，但是呼吸運(yùn)動(dòng)并不會(huì)導(dǎo)致擴(kuò)散加權(quán)成像圖像質(zhì)量的顯著下降，同時(shí)不會(huì)對(duì) ADC值造成實(shí)質(zhì)性影響。因此，擴(kuò)散加權(quán)成像圖像對(duì)呼吸運(yùn)動(dòng)不敏感的這種特點(diǎn)使得自由呼吸擴(kuò)散加權(quán)成像成為可能[4]。

本研究結(jié)果顯示，由于提高了采集激勵(lì)次數(shù)，自由呼吸擴(kuò)散加權(quán)成像的信噪比及對(duì)比噪聲比明顯高于屏氣擴(kuò)散加權(quán)成像，這從一定程度上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)屏氣擴(kuò)散加權(quán)成像圖像質(zhì)量較差的不足，目前尚未發(fā)現(xiàn)有關(guān)這兩種擴(kuò)散加權(quán)成像方式在腎臟疾病方面的應(yīng)用比較。本研究對(duì)兩種擴(kuò)散加權(quán)成像生成的ADC圖進(jìn)行了對(duì)比分析，對(duì)于腎臟局灶性疾病以平均ADC值作為參數(shù)，兩組ADC值并無明顯差異，同時(shí)兩組腎實(shí)質(zhì)ADC值之間亦無明顯差異，本研究中腎實(shí)質(zhì)的ADC值為（2.16±0.17）×10-3mm2/s，與本文作者之前的研究[5]以及既往研究的報(bào)道均一致[6,7]。ADC值的一致可使腎臟疾病在這兩種不同擴(kuò)散加權(quán)成像條件下仍可以采用統(tǒng)一的ADC閾值進(jìn)行定量分析。

進(jìn)行擴(kuò)散加權(quán)成像時(shí)，選擇較高的b值能更真實(shí)地反映病變水分子運(yùn)動(dòng)受限的情況[5,8]，避免了血流等因素對(duì)ADC值的影響，從而有利于病變的檢出及鑒別診斷，因此本研究選擇的b值為800s/mm2，但隨著 b值的增高，擴(kuò)散加權(quán)成像圖像質(zhì)量會(huì)有所下降，特別是當(dāng)選擇高b值時(shí)，圖像的信噪比明顯降低，從而導(dǎo)致病變檢出及定性診斷的可靠性下降，然而自由呼吸擴(kuò)散加權(quán)成像由于顯著提高了采集激勵(lì)次數(shù)，使得圖像質(zhì)量相對(duì)于屏氣擴(kuò)散加權(quán)成像顯著提高，這也為更高b值擴(kuò)散加權(quán)成像的研究提供了可能。

本研究中自由呼吸擴(kuò)散加權(quán)成像圖像的信噪比及對(duì)比噪聲比相對(duì)于屏氣擴(kuò)散加權(quán)成像顯著提高，然而相對(duì)病變對(duì)比度并未顯著提高，其主要原因可能是由于采集激勵(lì)次數(shù)的增加，病變的信號(hào)增強(qiáng)，但同時(shí)鄰近腎實(shí)質(zhì)的信號(hào)也相應(yīng)提高，從而可能導(dǎo)致相對(duì)病變對(duì)比度的提高程度并不明顯。

理論上，自由呼吸擴(kuò)散加權(quán)成像會(huì)導(dǎo)致圖像模糊[2]。因此，在自由呼吸擴(kuò)散加權(quán)成像中，較小病變 ADC值的測(cè)量會(huì)受到鄰近臟器實(shí)質(zhì)部分容積效應(yīng)的影響，從而導(dǎo)致自由呼吸擴(kuò)散加權(quán)成像病變ADC值測(cè)量準(zhǔn)確性及可重復(fù)性降低。在模擬緩慢呼吸運(yùn)動(dòng)的水模研究中，如果 ROI放置于均勻一致的區(qū)域，所測(cè)量的ADC值不超過靜止水模的10%；然而如果ROI覆蓋了水模的邊緣，則 ADC值則出現(xiàn)顯著差異[9,10]。因此本研究選擇的腎臟病變直徑均＞1cm。另外，自由呼吸擴(kuò)散加權(quán)成像的掃描時(shí)間在本研究中明顯長(zhǎng)于屏氣擴(kuò)散加權(quán)成像，這也可能增加患者的不適感，不過圖像質(zhì)量的改善可以彌補(bǔ)這一不足。

本研究在1.5T場(chǎng)強(qiáng)的磁共振掃描儀上進(jìn)行，結(jié)果并不能推而廣之用于3.0T或更高場(chǎng)強(qiáng)的磁共振掃描儀，由于3.0T磁共振機(jī)本身的高信噪比[11]，可使得屏氣擴(kuò)散加權(quán)成像的信噪比顯著提高，因此可能無論是屏氣擴(kuò)散加權(quán)成像或是自由呼吸擴(kuò)散加權(quán)成像的圖像質(zhì)量都得到提高，兩者之間是否有顯著差異尚有待于進(jìn)一步的研究加以證實(shí)。

本研究仍有一些不足之處，首先對(duì)于腎臟病變ADC值的測(cè)量由1名醫(yī)師進(jìn)行，以后的研究中應(yīng)采用多名醫(yī)師進(jìn)行讀片分析，會(huì)進(jìn)一步增加本研究的可靠性。其次，本組病例入組的疾病種類相對(duì)較少，期望在下一步的研究中積累更多疾病種類進(jìn)行分析。另外，由于本研究的主要目的是比較兩種序列之間的差別，并未對(duì)自由呼吸擴(kuò)散加權(quán)成像與其他常規(guī) MRI序列在病變檢出和定性方面進(jìn)行分析。

總之，自由呼吸擴(kuò)散加權(quán)成像可作為常規(guī)擴(kuò)散加權(quán)成像的補(bǔ)充，特別對(duì)于屏氣困難的患者更有價(jià)值。

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