鐘麗，孫玲玲

肺癌是當(dāng)今世界上最常見(jiàn)的致死性惡性腫瘤之一，死亡率高。隨著MRI設(shè)備的不斷更新及快速成像技術(shù)的出現(xiàn)，MRI圖像的信噪比明顯改善，時(shí)間分辨力、空間分辨力也得以提升，使胸部MRI檢查成為可能。擴(kuò)散加權(quán)成像（diffusion-weighted imaging，DWI）是目前唯一能夠觀察活體組織內(nèi)水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的無(wú)創(chuàng)性檢查方法，其在肺部病變，特別是在肺癌的診斷與鑒別診斷、分期和療效評(píng)估等方面中的價(jià)值受到越來(lái)越多的關(guān)注[1-4]。選擇合適的b值，對(duì)評(píng)價(jià)DWI在肺內(nèi)良、惡性病變中的鑒別診斷價(jià)值具有重要意義[5]。本研究旨在評(píng)價(jià)DWI在肺內(nèi)良、惡性病變鑒別診斷中的應(yīng)用價(jià)值，并篩選出最佳b值。

材料與方法

1.病例資料

搜集本院2013年9月-2014年4月期間，經(jīng)胸部MSCT檢查發(fā)現(xiàn)肺部病變，并進(jìn)行胸部MRI及DWI檢查的患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：經(jīng)病理學(xué)（手術(shù)、支氣管鏡活檢、穿刺活檢）或臨床資料證實(shí)其良惡性；接受胸部CT和MRI檢查，且兩種檢查間隔時(shí)間小于1周；CT和MRI均可顯示完整或大部分病灶。本研究共納入40例患者，其中男25例，女15例；年齡42～72歲，平均52.3歲。惡性病變27例（鱗癌13例，腺癌9例，小細(xì)胞癌3例，腺鱗癌2例），良性病變13例（炎性腫塊7例，結(jié)核球3例，錯(cuò)構(gòu)瘤、結(jié)節(jié)病和硬化性血管瘤各1例）。37例經(jīng)病理證實(shí)，3例經(jīng)臨床資料證實(shí)（均為良性病變，其中2例為炎性腫塊，經(jīng)抗炎治療后復(fù)查吸收證實(shí)，1例為結(jié)核球，根據(jù)既往病史、典型CT表現(xiàn)及隨診復(fù)查證實(shí)）。

2.掃描方法

胸部CT掃描：采用GE Lightspeed 64層螺旋CT機(jī)，患者深吸氣后行層厚1.25mm胸部連續(xù)螺旋容積掃描。掃描范圍自肺尖至肺底，掃描參數(shù)：120kV，80～160mAs，視野30cm×30cm，距陣512×512，重建層厚及層間距均為5mm。增強(qiáng)掃描使用高壓注射器經(jīng)前臂靜脈一次注入非離子對(duì)比劑碘化醇（350mg I／mL），用量1.5mL／kg，注射流率3mL／s。

胸部MRI掃描：采用GE Signa HDe 1.5TMRI掃描儀和8通道體部相控陣線圈行常規(guī)MRI和DWI檢查。①快速弛豫快速自旋回波脈沖序列（fast relaxation fast spin echo，F(xiàn)RFSE）T2WI：采用呼吸觸發(fā)和心電觸發(fā)技術(shù)（R波觸發(fā)），呼吸觸發(fā)采用呼氣末觸發(fā)；②DWI：先行空間敏感度編碼技術(shù)（ASSET）校正序列掃描，然后采用單次激發(fā)自旋回波-回波平面成像序列（spin echo-echo planar imaging，SE-EPI）行DWI掃描，在自由呼吸狀態(tài)下采集圖像，TR 4000ms，TE 85ms，視野38cm×38cm，矩陣128×128，層厚6mm，層 間 隔1mm，b值 取0、300、600和1000s／mm2，激勵(lì)次數(shù)4，同時(shí)在x、y、z軸3個(gè)方向上施加敏感梯度脈沖。

3.圖像后處理及數(shù)據(jù)測(cè)量

使用AW 4.4Functool工作站對(duì)圖像進(jìn)行后處理，獲得DWI圖和ADC圖。參考T2WI和DWI圖，選擇病灶信號(hào)強(qiáng)度最大且最均勻的層面，根據(jù)病變范圍手動(dòng)采集感興趣區(qū)（ROI），選擇病變60%以上范圍，并盡可能包括最大信號(hào)強(qiáng)度中心區(qū)域，避開(kāi)病變邊緣和肉眼可辨的壞死區(qū)。同一病例3組b值圖像設(shè)置同樣的ROI，記錄病變的ADC值。每個(gè)病灶取3處ROI分別測(cè)量對(duì)應(yīng)ADC值，取其平均值作為最終測(cè)量值。

信噪比（signal-to-noise ratio，SNR）及對(duì)比噪聲比（contrast-to-noise ratio，CNR）分別按公式（1）、（2）計(jì)算得出：

公式中SI組織為胸壁軟組織信號(hào)強(qiáng)度的平均值；SI病灶為病灶信號(hào)強(qiáng)度平均值；SD背景為背景噪聲的標(biāo)準(zhǔn)差，即視野內(nèi)胸部圖像以外區(qū)域的信號(hào)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

應(yīng)用SPSS 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。不同b值圖像的SNR、CNR及ADC值分析時(shí)，先行方差分析，有顯著性差異者再行多個(gè)均數(shù)兩兩比較方法（LSD及Student-Newman-Keuls法）；良、惡性病灶的ADC值分析時(shí)，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)方法；采用受試者工作特征（ROC）曲線分析不同b值的ROC曲線下面積（ACU）以及檢驗(yàn)效能。所有統(tǒng)計(jì)學(xué)分析前，均行方差齊性檢驗(yàn)。P＜0.05認(rèn)為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

DWI圖像的SNR與CNR隨b值的增加呈不同程度的降低。統(tǒng)計(jì)分析顯示b值為300和600s／mm2間SNR值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；b值為300和1000s／mm2、600和1000s／mm2間SNR值差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；CNR值在不同b值兩兩組間差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05，表1）。

表1 不同b值SNR和CNR比較

同一病灶在不同b值下掃描時(shí)，隨著b值的增加，圖像信號(hào)強(qiáng)度呈現(xiàn)逐漸增高的趨勢(shì)（圖1）。

所有病例的ADC值隨b值的增加而逐漸降低，且3組b值的ADC值具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；同一b值掃描下，惡性病變圖像信號(hào)高于良性病變（圖2、3），而ADC值小于良性病變（P＜0.05，表2）。b值為300，600，1000s／mm2時(shí)，AUC分別為0.78、0.83、0.81，其中b＝600s／mm2時(shí)，AUC最大，在3組中診斷效能最高。

表2 不同b值良、惡性病變的ADC值比較 （×10-3 mm2／s）

圖1 男，53歲，周?chē)头伟?，DWI示左肺上葉胸膜下結(jié)節(jié)狀高信號(hào)影，邊緣毛糙（箭），隨著b值的增高，信號(hào)強(qiáng)度逐漸增高。a）b＝300s／mm2時(shí)的DWI圖；b）b＝600s／mm2時(shí)的DWI圖；c）b＝1000s／mm2時(shí)的DWI圖。

圖2 男，47歲，周?chē)头伟＝600s／mm2時(shí)的DWI圖示病灶位于右肺上葉，呈分葉狀改變（箭）。

圖3 女，50歲，繼發(fā)性肺結(jié)核。b＝600s／mm2時(shí)的DWI圖示病灶位于左肺上葉（箭），信號(hào)強(qiáng)度較惡性病變低。

討 論

DWI是目前唯一能夠觀察活體組織內(nèi)水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的無(wú)創(chuàng)性檢查方法，它通過(guò)測(cè)量施加擴(kuò)散敏感梯度場(chǎng)前后組織信號(hào)強(qiáng)度的變化，來(lái)檢測(cè)人體組織中水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)受限制的方向和程度，間接反映組織微觀結(jié)構(gòu)的變化。目前DWI在肺部的應(yīng)用仍較少，主要是因?yàn)榉尾繗滟|(zhì)子密度低，磷敏感偽影較明顯，且受呼吸運(yùn)動(dòng)及心臟、大血管搏動(dòng)等因素影響大[6-7]。近年來(lái)，隨著回波平面成像（EPI）技術(shù)的迅速發(fā)展，以及多通道線圈、并行采集技術(shù)和運(yùn)動(dòng)偽影抑制等技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，使DWI在胸部的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

在肺部的DWI應(yīng)用中，b值是其中一項(xiàng)重要的掃描參數(shù)。目前臨床通常采用單次激發(fā)EPI技術(shù)，并取多個(gè)b值進(jìn)行多次成像。如今，相控陣線圈聯(lián)合并行采集空間敏感度編碼技術(shù)（ASSET）的應(yīng)用，可縮短成像時(shí)間，改善空間分辨力[8]。b值反映擴(kuò)散梯度場(chǎng)強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間，b值越大，對(duì)水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)越敏感，DWI的擴(kuò)散對(duì)比度越強(qiáng)，但會(huì)引起較大的信號(hào)衰減，造成DWI的空間分辨力減低，圖像出現(xiàn)不同程度的扭曲、變形，從而影響對(duì)病變特別是較小病變的檢出；而b值越小，水分子的擴(kuò)散受局部組織微循環(huán)灌注的影響越大，所測(cè)得的ADC值穩(wěn)定性差，易受其他生理運(yùn)動(dòng)的影響，不能有效反映水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。因此，b值的選取是否合適直接影響診斷結(jié)果。目前，由于MRI掃描設(shè)備不同，成像序列和參數(shù)各異，胸部DWI掃描的b值選擇及幾組b值的聯(lián)合仍沒(méi)有達(dá)成共識(shí)。一般認(rèn)為b值的最大值為500～1000s／mm2較為適合肺部病變的評(píng)價(jià)[9-11]，但也有相關(guān)研究表明，采用GE 1.5TExcite HD MRI系統(tǒng)，b＝300s／mm2時(shí)，AUC最大，對(duì)肺癌和良性病變的鑒別診斷效能較高，DWI在肺部采用較小b值時(shí)診斷價(jià)值較高[12]。筆者認(rèn)為b值的選擇應(yīng)遵循水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確以及DWI圖顯示清晰的原則。在本研究中，所有病變ADC值均隨著b值的增加而減小，SNR及CNR值也呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。當(dāng)b＝600s／mm2時(shí)，圖像CNR及CNR值雖然有所降低，但并未嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量，仍可清晰顯示ROI組織結(jié)構(gòu)及病變形態(tài)，且此時(shí)AUC為0.83，大于其他兩組b值的對(duì)應(yīng)值，診斷效能較大。

人體內(nèi)水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的能力常用ADC值來(lái)表示。ADC值可以作為評(píng)估水分子擴(kuò)散狀況的量化指標(biāo)，定量評(píng)估組織的微觀結(jié)構(gòu)及病理生理狀態(tài)。ADC值的大小受組織內(nèi)各種形式水分子運(yùn)動(dòng)的影響，在很大程度上取決于微環(huán)境下的擴(kuò)散屏障的存在（即細(xì)胞膜和大分子），另外，在固體組織中受細(xì)胞核-漿比和細(xì)胞密度的影響[13]。腫瘤組織增殖旺盛，細(xì)胞數(shù)量增多、排列致密、胞外間隙減小，使細(xì)胞外水分子運(yùn)動(dòng)受限；腫瘤細(xì)胞內(nèi)胞核增大、細(xì)胞器增多、胞漿減少，使細(xì)胞內(nèi)水分子運(yùn)動(dòng)減慢，因此，DWI可以顯示組織內(nèi)部擴(kuò)散的差異性。研究表明，以胸壁肌肉為等信號(hào)參照物，大多數(shù)肺部惡性病變?cè)贒WI上呈等、高信號(hào)；大多數(shù)良性病變呈低、稍低信號(hào)[14]。然而，良、惡性病變的信號(hào)特征有重疊，不具有特征性。Satoh[15]和陳愛(ài)萍[12]等的研究也顯示部分病變?cè)贒WI上的信號(hào)特殊性，其原因除與病變的病理學(xué)基礎(chǔ)有關(guān)外，還與呼吸、心跳、大動(dòng)脈搏動(dòng)等生理運(yùn)動(dòng)造成的圖像偽影及所選b值不足以抑制T2透射效應(yīng)有關(guān)。因此，單純的DWI圖像鑒別肺內(nèi)良、惡性病變的價(jià)值有限。ADC值不但能夠消除T2透射效應(yīng)、更真實(shí)地反映組織的擴(kuò)散狀況，而且還能用ADC值來(lái)定量分析擴(kuò)散受限的程度。對(duì)其他組織器官腫瘤的ADC值研究表明，ADC值可作為腫瘤組織的一個(gè)生物學(xué)指標(biāo)，與腫瘤組織的細(xì)胞密度呈良好的負(fù)相關(guān)[10]。在惡性腫瘤組織內(nèi)，細(xì)胞增殖快、細(xì)胞密度高、細(xì)胞外間隙減小、水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)受限，病變信號(hào)在DWI上明顯升高，ADC值降低；反之，細(xì)胞密度較小、細(xì)胞外間隙相對(duì)較大、水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)較自由，ADC值較高。研究發(fā)現(xiàn)，肺內(nèi)良、惡性病變組的ADC值差別有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[1]。

綜上所述，DWI能夠提供形態(tài)學(xué)以外的、有關(guān)腫瘤細(xì)胞構(gòu)成以及細(xì)胞膜完整性等功能參數(shù)信息，有助于發(fā)現(xiàn)肺部腫瘤并描述腫瘤特征，鑒別腫瘤的病理類(lèi)型，幫助確定治療方案，從功能學(xué)、細(xì)胞學(xué)方面對(duì)病變進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。當(dāng)b＝600s／mm2時(shí)，1.5TDWI對(duì)肺內(nèi)良、惡性病變的鑒別診斷價(jià)值較高。

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