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        食管癌擴(kuò)散加權(quán)成像的b值選取及其在惡性程度評(píng)估中的應(yīng)用

        2017-01-06 10:54:29陳偉朱艷徐青青周勝利柏根基王亞婷陸洋
        放射學(xué)實(shí)踐 2016年12期
        關(guān)鍵詞:食管癌分化程度

        陳偉, 朱艷, 徐青青, 周勝利, 柏根基, 王亞婷, 陸洋

        ·胸部影像學(xué)·

        食管癌擴(kuò)散加權(quán)成像的b值選取及其在惡性程度評(píng)估中的應(yīng)用

        陳偉, 朱艷, 徐青青, 周勝利, 柏根基, 王亞婷, 陸洋

        目的:探討食管癌擴(kuò)散加權(quán)成像的最佳b值及ADC值在預(yù)測(cè)食管癌惡性程度中的價(jià)值。方法:對(duì)45例經(jīng)病理證實(shí)的食管癌患者行常規(guī)MRI及多b值DWI掃描,分別采用b值500、800和1000s/mm2。結(jié)果:隨著b值的升高,DWI圖像上食管癌病變的信號(hào)噪聲比(SNR)、對(duì)比噪聲比(CNR)逐漸下降(SNR分別為55.79±27.74、42.05±22.74、30.38±17.30;CNR分別為31.85±19.82、22.35±13.57和17.35±14.49)。經(jīng)受試者工作特征(ROC)曲線分析,各b值下病變的ADC值均可作為評(píng)估腫瘤分化程度的有效指標(biāo),但以選取b值為500s/mm2時(shí)診斷效能最高,曲線下面積最大(AUC=0.902),ADC值的最佳閾值為1.72×10-3mm2/s。結(jié)論:使用b值為500s/mm2的DWI檢查有利于食管癌病變的檢出。DWI及ADC值在一定程度上能夠反映腫瘤的分化情況,有助于食管癌的術(shù)前評(píng)估。

        食管癌; 擴(kuò)散加權(quán)成像; 表觀擴(kuò)散系數(shù); 信號(hào)噪聲比; 對(duì)比噪聲比

        食管癌是我國(guó)高發(fā)的惡性腫瘤之一,術(shù)前準(zhǔn)確診斷對(duì)食管癌手術(shù)方式的選擇及預(yù)后至關(guān)重要。擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging,DWI)可以從細(xì)胞及分子水平上診斷疾病,近年來DWI在食管癌中的應(yīng)用已有了初步研究[1-4],但對(duì)于食管癌DWI檢查 b值的選取尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。本研究通過對(duì)食管癌患者選取不同b值行DWI掃描,旨在探討食管癌DWI掃描的最佳b值及表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient,ADC)值在評(píng)估食管癌惡性程度方面的價(jià)值。

        材料與方法

        1.臨床資料

        對(duì)確診為食管癌的45例患者進(jìn)行MRI研究,病例入選標(biāo)準(zhǔn)為 MRI檢查前經(jīng)內(nèi)鏡下活檢確診為食管癌、且術(shù)前未行放療或化療等輔助治療者。45例中,男28例,女17例,年齡45~71歲,平均56.8歲,術(shù)后病理診斷均為鱗癌,其中低分化15例、中分化18例、高分化12例。

        2.檢查方法

        使用GE Signal HDxt 3.0T磁共振掃描儀和8通道體部相控陣線圈。所有病例先進(jìn)行常規(guī)平掃,檢查前訓(xùn)練患者行胸式呼吸,并于雙側(cè)髂前上棘上方加壓放置腹帶,在不影響患者呼吸的情況下盡量拉緊腹帶以減少呼吸運(yùn)動(dòng)影響。采用單次激發(fā)SE-EPI序列行DWI掃描,分別采用4種b值(0、500、800和1000 s/mm2),掃描參數(shù):TR 8000 ms,TE 50.8~67.4 ms,層厚5 mm,層間距0 mm,視野44 cm×44 cm~48 cm×48 cm,矩陣96×130,激勵(lì)次數(shù)3,獲得各b值下食管癌病灶的DWI及ADC圖。

        表1 不同b值下食管癌DWI及T2WI的SNR及CNR

        表2 不同b值及不同分化程度間食管癌ADC值比較

        3.圖像分析

        將所得DWI圖像傳輸至GE ADW4.5后處理工作站,應(yīng)用Functool軟件包對(duì)圖像資料進(jìn)行后處理。分別測(cè)量T2WI圖像及不同b值DWI圖像腫瘤病灶信號(hào)強(qiáng)度及背景噪聲強(qiáng)度,根據(jù)系統(tǒng)自行生成的ADC圖,計(jì)算腫瘤 ADC值,每個(gè)數(shù)值測(cè)量三次取其平均值。

        4.數(shù)據(jù)分析

        計(jì)算并比較 DWI 圖像上腫瘤病灶的信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)及對(duì)比噪聲比(contrast-to-noise ratio,CNR):

        (1)

        (2)

        S腫瘤為腫瘤病灶的信號(hào)強(qiáng)度,S肌肉組織為正常食管壁的信號(hào)強(qiáng)度,SD噪聲為相應(yīng)層面背景組織信號(hào)強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差。

        使用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行分析。本研究中所有數(shù)據(jù)均滿足正態(tài)分布,不同b值圖像及T2WI上病變的SNR和CNR的比較采用單因素方差分析;在同一b值下,對(duì)不同分化程度間腫瘤ADC值的比較亦采用單因素方差分析,并進(jìn)一步進(jìn)行受試者工作特征(ROC)曲線分析。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

        結(jié) 果

        1.不同b值DWI的圖像質(zhì)量

        不同b值DWI上病灶的SNR和CNR測(cè)量結(jié)果見表1。隨著b值增加,DWI上食管癌病灶的SNR及CNR逐漸下降。當(dāng)b值為500 s/mm2時(shí),DWI圖像上食管癌病灶的SNR高于T2WI,但兩組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.113);當(dāng)b值為800、1000 s/mm2時(shí),食管癌DWI圖像上病灶的SNR均低于T2WI,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。在不同b值下DWI圖像病灶CNR均高于T2WI圖像的CNR,且兩兩比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);而b=500 s/mm2與b=800 s/mm2兩者病灶CNR間比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.002),b=800 s/mm2與b=100 s/mm2時(shí),兩者病灶CNR間比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.103)。

        2.不同分化程度食管癌的ADC值比較

        不同b值下不同分化程度食管癌的ADC值測(cè)量結(jié)果及比較見表2。各個(gè)b值下,病灶的 ADC值均隨著腫瘤分化程度的增高而升高,三組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。進(jìn)一步兩兩比較結(jié)果顯示,b=500 s/mm2時(shí),各分化組間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);b=800 s/mm2時(shí),低分化組與中分化組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.078),而低分化組與高分化組、中分化組與高分化組之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);b=1000 s/mm2時(shí),低分化組與中分化組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.594),而低分化組與高分化組、中分化組與高分化組之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0. 05)。

        3.ADC值的ROC曲線分析

        將食管癌分為低分化組和中高分化組,應(yīng)用ROC曲線分析各b值組ADC值的鑒別診斷效能。結(jié)果顯示,3組b值所取得的ADC值均具有診斷意義,其中b值取500 s/mm2時(shí)ROC曲線下面積(Az)最大,診斷效能最高(圖2)。依ROC曲線分析結(jié)果選擇各b值下對(duì)低分化與中高分化食管癌腫塊鑒別的ADC值最佳診斷閾值,并確定各自的敏感度、特異度(表3)。 其中取b值為500 s/mm2時(shí),選取ADC值1.72作為診斷閾值,其敏感度和特異度均較高,分別為85.7%和82.4%。

        表3 不同b值下ADC值的ROC曲線分析結(jié)果

        注:ADC值的單位為×10-3mm2/s。

        討 論

        DWI在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用已經(jīng)較為成熟,目前已有關(guān)于其在胸腹部成像研究中的應(yīng)用[5]。但是,DWI在食管成像方面的應(yīng)用尚處于初步研究階段[3,6],目前對(duì)于食管癌DWI檢查中b值的選取尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

        1.食管癌DWI中b值的選擇

        DWI的理想目標(biāo)是在能夠清晰分辨病變與周圍組織器官的基礎(chǔ)上獲得準(zhǔn)確反映組織擴(kuò)散特性的圖像,b值的選擇原則是應(yīng)采用盡可能高的b值,并且能夠清晰顯示和分辨被檢組織。國(guó)內(nèi)有學(xué)者認(rèn)為在食管癌DWI檢查中最佳b值為500 s/mm2,獲得的DWI圖像不僅能較好地克服灌注、T2穿透效應(yīng)等對(duì)圖像質(zhì)量的影響,而且能較準(zhǔn)確地反映腫瘤組織的擴(kuò)散特性[7]。

        本研究中對(duì)b值為500、800和1000 s/mm2的DWI及T2WI的圖像質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果顯示b值在500~1000 s/mm2時(shí),DWI圖像上食管癌病灶的CNR均高于T2WI,兩兩比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。b值從500 s/mm2升高至1000 s/mm2時(shí)病灶的CNR逐漸下降,即隨著 b值的增高,DWI對(duì)食管癌病灶的分辨能力將會(huì)逐漸降低,且隨著噪聲信號(hào)在圖像中比重的增加,DWI對(duì)于食管癌的分辨能力隨b值的增加終將低于T2WI。同時(shí),本研究中對(duì)各組圖像中腫瘤的SNR值進(jìn)行了比較,結(jié)果顯示腫瘤的SNR隨著 b值增加逐漸下降,表明DWI的圖像質(zhì)量隨b值的增高而逐漸下降;但b值為500 s/mm2時(shí)的DWI圖像上腫瘤的SNR高于T2WI,但兩組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.113);而當(dāng)b值為800、1000 s/mm2時(shí),食管癌DWI圖像病灶SNR均低于T2WI圖像上病灶的SNR,且兩兩比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.001);b值500 s/mm2的DWI圖像上腫瘤的SNR明顯高于b值800和1000 s/mm2的DWI圖像,且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

        2.DWI對(duì)不同分化程度食管癌的鑒別診斷價(jià)值

        DWI能夠從分子水平上早期檢測(cè)組織與器官的病理生理學(xué)改變。ADC值可以定量評(píng)估腫瘤組織微結(jié)構(gòu)的變化,目前已被廣泛應(yīng)用于良惡性腫瘤的鑒別診斷及惡性腫瘤的療效評(píng)價(jià)[8-10]。

        有研究表明腫瘤組織中水分子自由擴(kuò)散能力是影響ADC值大小的主要因素[11]。在病理學(xué)上,食管癌分化程度越低,腫瘤細(xì)胞越大,腫瘤細(xì)胞增多且排列緊密,腫瘤組織內(nèi)細(xì)胞外間隙減小,水分子自由擴(kuò)散受限,因而ADC值減低,即理論上分化程度不同的食管癌之間ADC值應(yīng)該不同。本研究中根據(jù)食管癌細(xì)胞分化程度將患者分為3組,在b值分別為500、800和1000 s/mm2時(shí),以b值=500 s/mm2時(shí)曲線下面積最大(Az=0.902),因此筆者認(rèn)為ADC值可以作為鑒別食管癌惡性程度的定量指標(biāo),這與上述理論相符,且以b值取500 s/mm2時(shí)ADC值的診斷效能最高,在該b值下取ADC值1.72×10-3mm2/s作為鑒別低分化與中高分化食管癌的診斷閾值時(shí),其敏感度和特異度均較高(分別為85.7%和82.4%)。

        綜上所述,通過選取合適的b值進(jìn)行食管癌DWI檢查,可以清晰顯示病灶范圍及大小,并能通過測(cè)量ADC值來預(yù)測(cè)腫瘤的分化程度,DWI檢查可作為食管癌的常規(guī)掃描序列在臨床工作中推廣應(yīng)用。

        [1] 侯棟梁,時(shí)高峰,高獻(xiàn)書,等.磁共振彌散加權(quán)成像在食管癌大體腫瘤靶區(qū)勾畫中的應(yīng)用價(jià)值[J].中華放射腫瘤學(xué)雜志,2012,21(4):343-347.

        [2] 田華,王瀾,韓春,等.磁共振彌散加權(quán)成像在食管癌精確放療中的應(yīng)用價(jià)值[J].中華放射腫瘤學(xué)雜志,2012,21(3):223-226.

        [3] Sakurada A,Takahara T,Kwee TC,et al.Diagnostic performance of diffusion-weighted magnetic resonance imaging in esophageal cancer[J].Eur Radiol,2009,19(6):1461-1469.

        [4] Aoyagi T,Shuto K,Okazumi S.Apparent diffusion coefficient values measured by diffusion-weighted imaging predict chemoradiotherapeutic effect for advanced esophageal cancer[J].Dig Surg,2011,28(4):252-257.

        [5] 張晰,邢偉,陳杰,等.DWI在肺癌淋巴結(jié)定性診斷中的臨床研究[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)成像雜志,2013,19(3):213-216.

        [6] Aoyagi T,Shuto K,Okazumi S,et al.Apparent diffusion coefficient correlation with oesophageal tumour stroma and angiogenesis[J].Eur Radiol,2012,22(6):1172-1177.

        [7] 汪寧,張曉鵬,唐磊,等.食管腫瘤擴(kuò)散加權(quán)成像序列參數(shù)優(yōu)化及相關(guān)影像病理對(duì)照研究[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)影像技術(shù),2005,21(12):1826-1829.

        [8] 陳玉芳,程紅巖.DWI在肝癌TACE后療效評(píng)價(jià)的研究進(jìn)展[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)成像雜志,2011,17(5):451-455.

        [9] 尚全良,肖恩華,賀忠,等.肝癌經(jīng)導(dǎo)管動(dòng)脈灌注化療栓塞術(shù)療效的MR擴(kuò)散加權(quán)成像動(dòng)態(tài)研究[J].中華放射學(xué)雜志,2006,40(3):235-240.

        [10] de Cobelli F,Giganti F,Orsenigo E,et al.Apparent diffusion coefficient modifications in assessing gastro-oesophageal cancer response to neoadjuvant treatment: comparison with tumour regression grade at histology[J].Eur Radiol,2013,23(8):2165-2174.

        [11] Liu Y,Ye Z,Sun H,et al.Grading of uterine cervical cancer by using the ADC difference value and its correlation with microvascular density and vascular endothelial growth factor[J].Eur Radiol,2013,23(3):757-765.

        Appropriate b factor selection of DWI and evaluating the malignant degree in esophageal cancer

        CHEN Wei,ZHU Yan,XU Qing-qing,et al.

        Department of Radiology,the First Huaian Hospital,Nanjing Medical University,Jiangsu 223300,China

        Objective:To explore the appropriate b value of DWI for esophageal cancer and to assess the value of ADC in the prognosis of malignant degree of esophageal cancer.Methods:Forty-five patients with esophageal cancer proved by pathology were enrolled in this study.After conventional MRI,DWI was performed using three different b values (0,500,800 and 1000s/mm2).Results:With the increase of b value,the signal-to-noise ratio (SNR) and contrast noise ratio (CNR) of esophageal lesions gradually decreased (SNR=55.79±27.74,42.05±22.74 and 30.38±17.30;CNR=31.85±19.82,22.35±13.57 and 17.35±14.49).The result of analyzing with receiver operating characteristic (ROC) curve showed that with each b value,ADC value was effective index for evaluating the degree of tumor differentiation,especially with b value of 500s/mm2,the area under ROC curve (AUC) was the largest,the optimal threshold values of ADC was 1.72×10-3mm2/s.Conclusion:The optimal b value on DWI for the early diagnosis of esophageal cancer is 500s/mm2in this study.Features on DWI and ADC values of esophageal cancer can reflect the degree of differentiations to some extent,they are helpful for eva-luation of esophageal cancer before operation.

        Esophageal cancer; Diffusion weighted imaging; Apparent diffusion coefficient; Signal noise ratio; Contrast noise ratio

        223300 江蘇,南京醫(yī)科大學(xué)附屬淮安第一醫(yī)院影像中心

        陳偉(1984-),男,江蘇灌南人,碩士,主治醫(yī)師,主要從事腹部影像診斷工作。

        周勝利,E-mail:zsl2413@sina.com

        R445.2;R

        A

        1000-0313(2016)12-1182-04

        10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.12.017

        2016-04-05

        2016-07-15)

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