張紅強(qiáng)，丁慶國，賈傳海，張芬芬，胡春洪，黃麗娜

體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)( intravoxel incoherent motion,IVIM)擴(kuò)散加權(quán)成像(IVIM-DWI)是利用超過3個(gè)不同強(qiáng)度b值、雙指數(shù)模型擬合信號(hào)衰減的新型擴(kuò)散加權(quán)成像技術(shù)，通過擬合算法得到的相關(guān)參數(shù)可反映組織內(nèi)水分子擴(kuò)散與微循環(huán)灌注狀態(tài)[1]，目前在女性盆腔的應(yīng)用不斷增加如子宮腫瘤與正常組織的比較[2，3]，盆腔腫瘤放化療術(shù)后盆壁及骨組織的影響以及乳腺癌盆腔骨轉(zhuǎn)移的放療評(píng)估等[4，5]，但是雙指數(shù)模型定量參數(shù)的穩(wěn)定性尚有待提高。

為了提高參數(shù)的精確度和穩(wěn)定性，多項(xiàng)研究提出了不同的關(guān)于IVIM參數(shù)組織彌散信號(hào)衰減擬合算法[6]，目前主要采用的擬合方式為分段擬合和完全擬合方式[7，8]。了解不同的擬合方法是否會(huì)對(duì)IVIM參數(shù)產(chǎn)生顯著影響，有助于提高多中心研究中IVIM成像的穩(wěn)健性,但是當(dāng)前對(duì)2種擬合方法獲得的參數(shù)在正常女性盆腔的穩(wěn)定性和一致性比較的研究尚少。因此，本研究旨在通過對(duì)健康女性志愿者盆腔行IVIM-DWI掃描，比較2種擬合方法獲取的雙指數(shù)模型IVIM參數(shù)在正常女性盆腔不同部位的穩(wěn)定性和一致性，有助于提高IVIM-DWI在女性盆腔病變應(yīng)用的可靠性。

材料與方法

1.研究對(duì)象

本研究通過了醫(yī)院倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)，所有受試者于檢查前均被告知檢查目的，并簽署知情同意書。納入本院2020年6月-2021年1月符合條件的21例非絕經(jīng)期女性健康志愿者行盆腔MRIIVIM-DWI掃描，年齡22～46歲，平均(32.2±3.9)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：無子宮及附件等相關(guān)疾病史；盆腔超聲檢查無子宮畸形；排除標(biāo)準(zhǔn)：處于月經(jīng)期或已絕經(jīng)；MRI檢查禁忌證(如幽閉恐懼癥等)；因偽影較重而圖像無法評(píng)估者。

2.檢查方法

采用3.0T MR掃描儀(MR Discovery750W,GE Healthcare，USA)和16通道腹部相控陣線圈。IVIM-DWI掃描：采用軸面單次激發(fā)平面回波成像序列，取11個(gè)b 值，依次為0、30、50、100、150、200、400、600、800、1000、1500 s/mm2(b=0、600 s/mm2時(shí)激勵(lì)次數(shù)為2，b=30～400 s/mm2時(shí)激勵(lì)次數(shù)為1，b值=800、1000、1500 s/mm2時(shí)的激勵(lì)次數(shù)分別為3、4、5)，并行采集因子2，F(xiàn)OV 340.0 mm×340.0 mm；常規(guī)掃描序列及參數(shù)包括：軸面FSE T1WI，TR 452.00～790.00 ms，TE 7.00 ms，層厚5.0 mm，層間距1 mm；橫軸面及矢狀面FRFSE T2WI：TR 4453.00～7702.00 ms，TE 98.00～105.00 ms，層厚4.0 mm，層間距0.4 mm；常規(guī)序列主要用于盆腔各部位的定位，同時(shí)排除占位性病變。

3.圖像分析

將DWI圖像原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入GE AW4.6后處理工作站，由2名具有8年以上腹部影像診斷經(jīng)驗(yàn)并熟練后處理操作的放射科醫(yī)師A和醫(yī)師B應(yīng)用Functool MADC軟件均采用分段擬合及完全擬合兩種擬合算法(閾值b=200 s/mm2)對(duì)健康女性盆腔固定部位IVIM各參數(shù)進(jìn)行獨(dú)立測(cè)量分析(雙盲法)。以T2WI圖像作為參照，在T2效應(yīng)干擾較小且信噪比較高的DWI軸位圖像(b=1000 s/mm2)上分別測(cè)量子宮體肌、臀大肌及髂骨骨髓3個(gè)部位的IVIM各參數(shù)值，每個(gè)部位ROI通過復(fù)制粘貼放置不同層面測(cè)量3次取平均值，ROI面積≥30 mm2。測(cè)量參數(shù)包括：純擴(kuò)散系數(shù)(pseudo-apparent diffusion coefficient,Dslow)、偽速擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient,Dfast)及灌注分?jǐn)?shù)(perfusion fraction,f)。

圖1 健康女性盆腔IVIM參數(shù)圖。a) 分別放置于子宮體肌(箭頭)及左側(cè)臀大肌(箭); b) 分段擬合算法獲得Dslow值偽彩圖; c) Dfast值偽彩圖; d) f測(cè)量值偽彩圖。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

表1 2種擬合方法測(cè)得女性盆腔不同部位IVIM各參數(shù)值及CV值

結(jié) 果

1.2種擬合方法獲得的盆腔各部位IVIM參數(shù)值的組內(nèi)比較

隨機(jī)選取1名測(cè)量者(醫(yī)師A)對(duì)21例健康志愿者分別采用分段擬合及完全擬合2種不同擬合算法在盆腔不同部位(子宮體肌、臀大肌、髂骨)測(cè)得的IVIM參數(shù)值，結(jié)果顯示同一部位兩種擬合算法測(cè)得各參數(shù)值比較除子宮肌Dfast及髂骨f值無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異外，其他參數(shù)值均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05，雙尾)，其中分段擬合算法獲得的Dfast值均低于完全擬合算法測(cè)量值，Dslow、f值均高于完全擬合算法測(cè)量值(圖1)。除完全擬合算法臀大肌及髂骨Dfast測(cè)量值的CV值小于分段擬合外，分段擬合算法各參數(shù)的CV值均小于完全擬合算法，其中又以子宮體肌分段擬合測(cè)得Dslow的CV值最小；2種擬合算法各參數(shù)值的CV值差值比較，以子宮體肌f值間差值最小，而Dfast值間差值普遍較大(表1)。

2.觀察者間測(cè)量參數(shù)一致性

醫(yī)師A和醫(yī)師B分別采用分段擬合及完全擬合算法測(cè)定IVIM各參數(shù)的ICC值(表2)。用分段擬合算法測(cè)得的子宮體肌Dslow值和f值的ICC值均>0.75，說明兩位測(cè)量者在測(cè)得子宮體肌的Dslow值和f值的一致性最好，其中又以Dslow的ICC值最高(0.90)。Bland-Altman圖顯示觀察者間測(cè)得數(shù)據(jù)以子宮體肌的IVIM-mono擬合方法Dslow值差值分布較為集中(圖2)。

圖2 觀察者間采用分段擬合方法測(cè)量分別測(cè)量子宮體肌。a) Dslow；b) f值Bland-Altman圖。

表2 兩名觀察組間各參數(shù)ICC值

討 論

本研究選用女性正常盆腔探討分段擬合及完全兩種擬合算法測(cè)得IVIM 參數(shù)的差異，并比較兩種擬合算法的穩(wěn)定性及一致性。為了避免不同月經(jīng)周期對(duì)兩種擬合算法對(duì)IVIM參數(shù)的影響[9]，選擇受激素影響偏小的子宮體肌、臀大肌及髂骨髓質(zhì)作為測(cè)量部位。完全擬合算法即將所有的b值同時(shí)用于IVIM參數(shù)計(jì)算，高b值計(jì)算Dslow值，低b值計(jì)算Dfast值，f值是移除血管效應(yīng)后計(jì)算出的灌注相關(guān)分?jǐn)?shù)[10]。分段擬合算法步驟包括通過設(shè)定b值的一個(gè)閾值(范圍從100～200 s/mm2)，對(duì)閾值以上的b值數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)化的單指數(shù)擬合來計(jì)算Dslow值，隨后在Dslow值固定的情況下，再通過與所有獲取的b值進(jìn)行非線性回歸擬合來計(jì)算f值及Dfast值[11]。

本研究組內(nèi)分析結(jié)果表明分段擬合算法在子宮體肌、臀大肌及髂骨Dslow、f測(cè)量值均高于完全擬合算法，而分段擬合算法的Dfast測(cè)量值則低于完全擬合。2種擬合方法獲得的子宮體肌參數(shù)Dslow測(cè)量值的CV值均較小(CV值分別為為8.9%及13.2%)，具有較好的穩(wěn)定性。Dfast值主要反映組織血流灌注信息，與微血管密度和微血管內(nèi)血流速度有關(guān)，完全擬合方法可能過高地估計(jì)了灌注在水分子彌散中的比例[11]。Dslow值主要反映組織的純擴(kuò)散信息，不受微循環(huán)灌注影響。李祥等[12]通過IVIM-DWI在盆腔穩(wěn)定性研究顯示子宮肌較盆壁肌及髂骨的Dslow值穩(wěn)定性好，而盆壁肌的f值穩(wěn)定性最差，但是未說明采用何種擬合方法。本研究的結(jié)果顯示臀大肌及髂骨Dslow穩(wěn)定性不及子宮體肌，可能與個(gè)體松弛效應(yīng)及骨髓脂肪含量不同有關(guān)[13]。此外，兩種擬合算法測(cè)得Dfast的CV值均較高(>20%)，可能是由于IVIM雙指數(shù)模型不能較好地?cái)M合非常低的b值，導(dǎo)致了Dfast測(cè)量的不準(zhǔn)確性。低b值參數(shù)設(shè)定數(shù)量較少時(shí)Dfast往往被低估，數(shù)量較多時(shí)Dfast值又會(huì)被高估[14，15]，因此合適的低b值數(shù)量設(shè)定對(duì)于捕捉IVIM成像的初始快速衰減至關(guān)重要。

觀察者間的一致性評(píng)估顯示分段擬合測(cè)得子宮體肌的Dslow、f值以外，兩種擬合方法測(cè)得各部位參數(shù)值的一致性普遍欠佳，原因可能為不同測(cè)量者間ROI選取的大小及部位不一致。手動(dòng)放置ROI進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)會(huì)受到操作者經(jīng)驗(yàn)及主觀性影響產(chǎn)生取樣誤差，往往ROI面積越大，結(jié)果的一致性越好[16]。Emblem等[17]利用計(jì)算機(jī)輔助選取ROI方法測(cè)量數(shù)據(jù)的結(jié)果顯示自動(dòng)測(cè)量方式可以減少測(cè)量時(shí)間的同時(shí)提高診斷準(zhǔn)確率。另外，Dfast更易受圖像的信噪比影響[18]，因而一致性相對(duì)更差,這也可能是本研究發(fā)現(xiàn)兩種擬合方法Dfast測(cè)量值一致性均較差的原因。Wang等[19]通過使用閾值b值=200 s/mm2證明分段方法與完全擬合都可用于區(qū)分宮頸癌和正常組織，但未進(jìn)行兩種擬合方法一致性分析研究。

本研究的局限性：①僅對(duì)觀察者內(nèi)與觀察者間測(cè)得參數(shù)的重復(fù)性及一致性進(jìn)行了分析，未進(jìn)行間隔時(shí)間圖像二次掃描以排除其他因素影響。②本研究樣本量不足可能導(dǎo)致結(jié)果的隨機(jī)誤差。而且子宮及卵巢的組織學(xué)成分比例受到月經(jīng)周期中雌、孕激素的影響，因此后續(xù)研究需根據(jù)絕經(jīng)前不同月經(jīng)周期分組，并且選擇受試者的年齡范圍與女性盆腔腫瘤高發(fā)年齡段相吻合，進(jìn)一步探討兩種擬合算法對(duì)IVIM參數(shù)的影響。

綜上所述，通過對(duì)健康女性志愿者盆腔采用2種擬合算法獲取IVIM-DWI參數(shù)進(jìn)行穩(wěn)定性和一致性評(píng)估，以分段擬合測(cè)得子宮體肌Dslow值的穩(wěn)定性及一致性最好。分段擬合方法測(cè)得參數(shù)值的整體穩(wěn)定性較完全擬合好，但是除分段擬合子宮體肌的Dslow、f值以外，兩種擬合方法測(cè)得各參數(shù)值的一致性普遍欠佳，尚需進(jìn)一步深入研究。