楊師，周石

(貴州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院介入科，貴陽 550004)

原發(fā)性肝癌分為肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)、肝內(nèi)膽管癌和HCC-肝內(nèi)膽管癌混合型3種，其中HCC占75%～85%[1]。在我國，原發(fā)性肝癌的發(fā)病率占惡性腫瘤的第四位及腫瘤致死率的第三位[2]。HCC分化程度是影響療效的重要因素之一。彌散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging,DWI)是磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)診斷HCC的重要檢查技術(shù)，它通過表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient,ADC)反映水分子擴(kuò)散受限的程度[3]。DWI在全身各部位腫瘤的診斷[4]、病理差異[5]、療效評估[6]等方面有重要價值。在既往的單指數(shù)模型DWI檢查中，ADC值不能將組織內(nèi)的水分子擴(kuò)散程度和組織內(nèi)的微循環(huán)灌注區(qū)分開，且受彌散敏感系數(shù)(b值)影響較大[7]。Le Bihan等[8]提出了體素內(nèi)不相干運(yùn)動(intravoxel incoherent motion,IVIM)的概念，它以雙指數(shù)模型來計算組織信號衰減與b值之間的關(guān)系，將組織內(nèi)水分子擴(kuò)散和組織的微循環(huán)灌注擴(kuò)散區(qū)分開來。IVIM在肝臟良、惡性病變的診斷方面有重要價值[9-10]，也有研究探討HCC組織的分化程度差異與IVIM參數(shù)的相關(guān)性，但相關(guān)研究較少且結(jié)論存在一定分歧[11]。為了進(jìn)一步探討IVIM-DWI在HCC組織分化中的應(yīng)用價值，本研究主要分析IVIM-DWI各參數(shù)與HCC組織分化的相關(guān)性，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1一般資料 收集2017年5月至2018年12月貴州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院經(jīng)外科切除、病理證實(shí)的29例 HCC患者的臨床資料。納入標(biāo)準(zhǔn)：①所有病例均經(jīng)術(shù)后病理證實(shí)；②病灶最大徑>2 cm；③所有患者一般情況及心肺功能良好，經(jīng)訓(xùn)練均能屏氣15～20 s。排除標(biāo)準(zhǔn)：①存在MRI檢查禁忌證；②一般情況較差者；③對比劑過敏者；④MRI圖像偽影影響結(jié)果測量。其中男26例、女3例，年齡24～66歲，平均(48±11)歲。上述患者按照病理分化程度分為低分化組和非低分化組。

1.2方法

1.2.1MRI掃描 采用GE Discovery MR750 3.0 T MRI掃描儀，32通道腹部相控陣線圈，應(yīng)用呼吸門控和脂肪抑制技術(shù)進(jìn)行肝臟MRI掃描，掃描范圍包含整個肝臟。掃描序列：屏氣軸位脂肪抑制T1加權(quán)成像、呼吸觸發(fā)脂肪抑制軸位T2加權(quán)成像。多b值DWI序列采用Single-shot平面回波成像序列序列，b值為0、20、40、80、100、200、400、800、1 000 s/mm2。掃描參數(shù)：重復(fù)時間/回波時間3 500 ms/60 ms，陣矩128×160，視野36 cm×36 cm至40 cm×40 cm，層厚/層間距5 mm/0.5 mm。IVIM-DWI掃描結(jié)束后進(jìn)行多期動態(tài)增強(qiáng)掃描，分別采集動脈期、門靜脈期及延遲期圖像。

1.2.2圖像后處理及數(shù)據(jù)測量 將MRI圖像傳送至后處理工作站，應(yīng)用Function Tools工具包進(jìn)行圖像分析，將感興趣區(qū)放置于病灶實(shí)性成分最多的層面，分別生成ADC、慢速表觀擴(kuò)散系數(shù)(slow apparent diffusion coefficient,D)、快速表觀擴(kuò)散系數(shù)(fast apparent diffusion coefficient,D*)、快速擴(kuò)散系數(shù)所占比例(fraction of fast apparent diffusion coefficient，f)偽彩圖。同一病灶測量3次取平均值。在遠(yuǎn)離病灶的肝實(shí)質(zhì)放置感興趣區(qū)測量其相應(yīng)參數(shù)作為對照。

1.3觀察指標(biāo) 比較HCC組織與肝實(shí)質(zhì)的IVIM-DWI各參數(shù)(ADC、D、D*、f值)差異；比較低分化與非低分化HCC的IVIM-DWI各參數(shù)差異；分析IVIM-DWI各參數(shù)與HCC分化程度的相關(guān)性；比較IVIM-DWI各參數(shù)判斷HCC組織低分化的效能。D反映水分子的擴(kuò)散運(yùn)動；D*反映微循環(huán)灌注的相關(guān)運(yùn)動；f表示微循環(huán)灌注相關(guān)效應(yīng)占總擴(kuò)散效應(yīng)的容積比。IVIM-DWI相關(guān)公式為：Sb/S0=(1-f)×exp(-bD)+f×exp[-b(D+D*)]，b為擴(kuò)散敏感系數(shù)，S為信號強(qiáng)度。在低b值和高b值時信號強(qiáng)度分別反映組織內(nèi)微循環(huán)灌注效應(yīng)和水分子擴(kuò)散效應(yīng)，因此b值的大小和數(shù)目可能對參數(shù)值的測定產(chǎn)生一定影響。

2 結(jié) 果

2.1MRI表現(xiàn)及病理結(jié)果 29例HCC患者平掃呈長T1稍長T2信號，部分病灶內(nèi)混雜長T1長T2囊變壞死區(qū)域，動態(tài)增強(qiáng)掃描呈“快進(jìn)快出”表現(xiàn)。29例患者均被成功獲取IVIM-DWI相關(guān)參數(shù)并生成偽彩圖，見圖1～3。29例HCC均為術(shù)后病理證實(shí)，其中低分化者8例，中分化者16例，高分化者5例。

2.2HCC與肝實(shí)質(zhì)IVIM-DWI各參數(shù)比較 HCC組的ADC、D和f值均顯著低于肝實(shí)質(zhì)組(P<0.05)，HCC組與肝實(shí)質(zhì)組D*值比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，見表1。

2.3HCC不同分化程度組IVIM-DWI各參數(shù)比較 低分化組ADC、D、D*值均顯著低于非低分化組(P<0.05)，兩組f值比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，見表2。HCC患者組織ADC值和D值與HCC的組織分化程度呈正相關(guān)(r=0.782，P<0.001；r=0.416，P=0.025)，D*值和f值與HCC的組織分化程度無相關(guān)性(r=0.155，P=0.423；r=0.235，P=0.219)。

1a：T1加權(quán)成像圖；1b：T2加權(quán)成像圖；1c：ADC圖(測值為0.86×10-3mm2/s)；1d：D圖(測值為0.71×10-3mm2/s)；1e：D*圖(測值為42.9×10-3mm2/s)；1f：f圖(測值為12.8%);HCC：肝細(xì)胞癌；MRI:磁共振成像；ADC：表觀擴(kuò)散系數(shù)；D：慢速表觀擴(kuò)散系數(shù)；D*：快速表觀擴(kuò)散系數(shù)；f：快速擴(kuò)散系數(shù)所占比例

圖1 54歲男性低分化HCC患者的MRI檢查圖像(病灶位于肝右葉)

2a：T1加權(quán)成像圖；2b：T2加權(quán)成像圖；2c：ADC圖(測值為1.15×10-3mm2/s)；2d：D圖(測值為0.90×10-3mm2/s)；2e：D*圖(測值為36.5×10-3mm2/s)；2f：f圖(測值為20.9%);HCC：肝細(xì)胞癌；MRI:磁共振成像；ADC：表觀擴(kuò)散系數(shù)；D：慢速表觀擴(kuò)散系數(shù)；D*：快速表觀擴(kuò)散系數(shù)；f：快速擴(kuò)散系數(shù)所占比例

圖2 53歲男性中分化HCC患者的MRI檢查圖像(病灶位于肝右葉)

3a：T1加權(quán)成像圖；3b：T2加權(quán)成像圖；3c：ADC圖(測值為1.20×10-3mm2/s)；3d：D圖(測值為1.18×10-3mm2/s)；3e：D*圖(測值為22.0×10-3mm2/s)；3f：f圖(測值為14.3%);HCC：肝細(xì)胞癌；MRI:磁共振成像；ADC：表觀擴(kuò)散系數(shù)；D：慢速表觀擴(kuò)散系數(shù)；D*：快速表觀擴(kuò)散系數(shù)；f：快速擴(kuò)散系數(shù)所占比例

圖3 52歲男性高分化HCC患者的MRI檢查圖像(病灶位于肝左葉)

組別例數(shù)ADC(×10-3 mm2/s)D(×10-3 mm2/s)D?(×10-3 mm2/s)f(%)肝實(shí)質(zhì)組291.42±0.051.01±0.0448.47±4.3130.82±8.88HCC組 291.13±0.030.86±0.0241.90±5.3921.88±1.42t值6.3144.5741.12674.257P值<0.001<0.0010.270<0.001

HCC：肝細(xì)胞癌；IVIM-DWI：體素內(nèi)不相干運(yùn)動-彌散加權(quán)成像；ADC：表觀擴(kuò)散系數(shù)；D：慢速表觀擴(kuò)散系數(shù)；D*：快速表觀擴(kuò)散系數(shù)；f：快速擴(kuò)散系數(shù)所占比例

組別例數(shù)ADC(×10-3 mm2/s)D(×10-3 mm2/s)D?(×10-3 mm2/s)f(%)非低分化組211.21±0.030.91±0.0249.00±6.3922.78±1.71低分化組 80.91±0.050.75±0.0623.24±6.8819.51±2.50t值4.8082.7302.2891.026P值<0.0010.0110.0300.314

HCC：肝細(xì)胞癌；IVIM-DWI：體素內(nèi)不相干運(yùn)動-彌散加權(quán)成像；ADC：表觀擴(kuò)散系數(shù)；D：慢速表觀擴(kuò)散系數(shù)；D*：快速表觀擴(kuò)散系數(shù)；f：快速擴(kuò)散系數(shù)所占比例

2.4IVIM-DWI參數(shù)鑒別HCC分化程度的效能 當(dāng)ADC、D、D*值的閾值分別為0.94×10-3mm2/s、0.74×10-3mm2/s、15.05×10-3mm2/s時，其判斷HCC組織低分化的靈敏度分別為100.0%、90.5%、95.2%，特異度分別為75.0%、62.5%、62.5%，ROC曲線下面積分別為0.920、0.735、0.786，ADC的AUC值最大，見表3、圖4。

表3 IVIM-DWI參數(shù)鑒別HCC分化程度的效能

IVIM-DWI：體素內(nèi)不相干運(yùn)動-彌散加權(quán)成像；HCC：肝細(xì)胞癌；ADC：表觀擴(kuò)散系數(shù)；D：慢速表觀擴(kuò)散系數(shù)；D*：快速表觀擴(kuò)散系數(shù)；AUC：曲線下面積

IVIM-DWI：體素內(nèi)不相干運(yùn)動-彌散加權(quán)成像；ADC：表觀擴(kuò)散系數(shù)；D：慢速表觀擴(kuò)散系數(shù)；D*：快速表觀擴(kuò)散系數(shù)；HCC：肝細(xì)胞癌；ROC：受試者工作特征曲線

圖4 IVIM-DWI參數(shù)(ADC、D、D*值)鑒別HCC分化程度的ROC曲線

3 討 論

彌散是生理功能中的一種重要物理過程，代謝物質(zhì)以分子彌散的方式進(jìn)行物質(zhì)交換，而無濃度差別時水分子仍存在無方向的自由運(yùn)動，稱為水的自彌散。DWI實(shí)際上是通過檢測組織內(nèi)水分子擴(kuò)散受限的方向和程度的信息來間接反映組織微觀結(jié)構(gòu)的差異[8]。DWI一般常用的是平面回波成像序列[8，12-13]，平面回波成像序列是目前MRI技術(shù)中速度最快的序列，可在30～100 ms完成一層圖像的采集，這使得平面回波成像序列不僅可以觀察機(jī)體的各種動態(tài)生理過程，還能獲取人體內(nèi)的功能信息，并且最大限度地減弱各種生理運(yùn)動偽影。

傳統(tǒng)DWI應(yīng)用單指數(shù)模型獲得ADC值，可定量反映活體組織中水分子的擴(kuò)散運(yùn)動，部分病變由于組織內(nèi)細(xì)胞數(shù)目增加或組織成分的改變，導(dǎo)致水分子擴(kuò)散受限較正常組織明顯，在DWI上表現(xiàn)為局限性高信號[8]。因此，DWI廣泛用于多種病變的診斷及鑒別診斷。然而，傳統(tǒng)單指數(shù)模型定量分析反映的水分子擴(kuò)散運(yùn)動實(shí)際上還包含了組織內(nèi)微循環(huán)灌注相關(guān)信息。1986年，有學(xué)者提出了體素內(nèi)不相干運(yùn)動理論，應(yīng)用雙指數(shù)模型可將微循環(huán)灌注與水分子擴(kuò)散運(yùn)動區(qū)分開來，其獲得的參數(shù)值可分別定量反映組織中純水分子運(yùn)動受限的情況和微循環(huán)灌注的情況[8]。

自雙指數(shù)模型技術(shù)提出以來，IVIM-DWI的應(yīng)用研究逐漸增多，涉及全身多個部位和器官。而關(guān)于其在肝臟病變的研究，以往主要包括肝彌漫性病變、局灶性病變的診斷和鑒別診斷以及肝臟腫瘤療效的評估等方面[8-9,12,14-16]。目前，關(guān)于IVIM-DWI預(yù)測HCC分化程度的相關(guān)報道較少，且結(jié)論存在一定分歧。Granata等[11]對32例HCC患者進(jìn)行IVIM-DWI掃描和參數(shù)測定，并根據(jù)病理分級結(jié)果將62個HCC病灶分為高級別組和低級別組進(jìn)行數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，ADC、D值和f值均與HCC病理分級有關(guān)，其中ADC值在鑒別不同級別HCC方面具有更好的診斷效能。李玉博等[17]基于IVIM-DWI在HCC術(shù)前病理分級的研究提示，高級別和低級別HCC的D值和D*值比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義，且D值的效能更高。

本研究結(jié)果顯示HCC組織的ADC值和D值顯著低于肝實(shí)質(zhì)(P<0.05)。由于HCC組織中細(xì)胞數(shù)目增多、細(xì)胞排列緊密且細(xì)胞核質(zhì)比增大，導(dǎo)致水分子在細(xì)胞內(nèi)外的擴(kuò)散運(yùn)動受限更明顯，因此主要反映組織內(nèi)水分子擴(kuò)散運(yùn)動的ADC值及D值較肝實(shí)質(zhì)更低。Patel等[14]研究發(fā)現(xiàn)，肝硬化肝實(shí)質(zhì)的ADC值和IVIM相關(guān)參數(shù)D、D*和f值均較正常肝實(shí)質(zhì)顯著下降。有研究顯示,肝纖維化實(shí)質(zhì)和正常肝實(shí)質(zhì)的D值比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義，認(rèn)為肝纖維化/硬化組織主要引起血流灌注的變化[18]。本研究中HCC的f值明顯低于肝實(shí)質(zhì)(P<0.05)，而兩者間D*值比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。組織內(nèi)微循環(huán)灌注信息受興趣區(qū)毛細(xì)血管的容量和血流速度的影響，其中D*值反映微循環(huán)灌注相關(guān)擴(kuò)散運(yùn)動，f值提示微循環(huán)灌注相關(guān)擴(kuò)散占組織總擴(kuò)散效應(yīng)的比例，反映了組織內(nèi)血管分布的密集程度[19]。肝硬化背景和HCC腫瘤細(xì)胞繁殖相應(yīng)導(dǎo)致肝實(shí)質(zhì)和HCC組織內(nèi)毛細(xì)血管數(shù)目及形態(tài)發(fā)生一定改變，由于腫瘤組織成分的多樣性及肝硬化程度的差異性，可能造成組織內(nèi)血管分布和血液流動狀態(tài)呈現(xiàn)多樣性，導(dǎo)致D*值和f值的測量結(jié)果差異較大。本研究的肝實(shí)質(zhì)包含肝硬化和非肝硬化肝實(shí)質(zhì)，且不同肝硬化程度可能對研究結(jié)果產(chǎn)生一定影響。

腫瘤細(xì)胞繁殖較快，不同分化程度的細(xì)胞組織學(xué)特征明顯不同。低分化腫瘤細(xì)胞的異型性較非低分化更高，其細(xì)胞形態(tài)不規(guī)則、細(xì)胞質(zhì)較少、細(xì)胞核增大，因此更加不利于水分子的擴(kuò)散運(yùn)動，表現(xiàn)為ADC和D值較非低分化組低。李玉博等[17]研究發(fā)現(xiàn)病理分級中高級別HCC的D值較低級別組低；Woo等[20]發(fā)現(xiàn)高級別HCC的D值、ADC值低于低級別組。本研究結(jié)果顯示，低分化組ADC、D均顯著低于非低分化組(P<0.05)，與上述研究結(jié)果一致。本研究結(jié)果顯示ADC與D值與HCC分化程度呈正相關(guān)(P<0.05)，與Vincenza等[11]研究結(jié)果略有不同。他們認(rèn)為ADC、D值和f值均與HCC病理分級有關(guān)，但ROC曲線分析顯示ADC值在鑒別高低級別HCC方面較其他參數(shù)具有更高的診斷效能。而Woo等[20]的研究結(jié)果顯示D值鑒別不同病理分級HCC的效能更高。

此外，本研究結(jié)果顯示低分化HCC的D*值也較非低分化HCC低，而兩組間f值比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義，提示本研究中低分化組的微循環(huán)灌注效應(yīng)較非低分化組低，Woo等[20]的研究結(jié)果顯示高、低級別HCC組間D*值和f值比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。造成以上研究結(jié)果不一致的原因可能包括：本研究組間HCC腫瘤組織成分的差異較大，可能在測量過程中存在無法避免的小出血灶或壞死灶等；組間HCC腫瘤細(xì)胞異型性差異較大，影響組織內(nèi)毛細(xì)血管的微循環(huán)灌注情況。有研究認(rèn)為，IVIM使用的低b值(<200 s/mm2)數(shù)目越多，微循環(huán)灌注相關(guān)參數(shù)越能更準(zhǔn)確地反映組織內(nèi)的灌注信息[21]。但b值數(shù)目越多，掃描時間越長。目前，關(guān)于b值的應(yīng)用尚未有確切標(biāo)準(zhǔn)。本研究采用5個低b值，數(shù)目較少，D*值和f值的可重復(fù)性有待進(jìn)一步研究證實(shí)。另外，本研究的樣本量較少，組間樣本差異量較大，可能使研究結(jié)果具有一定偏差。

綜上所述，HCC組織的ADC、D和f值均顯著低于肝組織，低分化組的ADC、D和D*值均顯著低于非低分化組。HCC組織的IVIM-DWI參數(shù)中ADC值和D值與HCC的組織分化程度相關(guān)，D*和f值與HCC組織分化程度不相關(guān)。ADC值對HCC分化程度的鑒別效能優(yōu)于D和D*值。IVIM-DWI各參數(shù)可用于HCC組織分化的判斷，為臨床提供可靠信息。