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磁共振全身扩散加权成像评价恶性肿瘤的临床应用研究

徐亮  
【摘要】: 研究背景与研究目的: 目前,恶性肿瘤在世界范围内的发病率越来越高。在我国恶性肿瘤发病情况也呈现一些重要变化,例如,发病人数逐年增多明显,还有发病年龄出现两个极端,即年龄小的人群和老年人群患恶性肿瘤人数增长最快。 对于肿瘤,尤其是恶性肿瘤的影像诊断对于肿瘤的临床治疗越来越发挥着重要作用。影像检查手段包括传统X线、x线计算机体层摄影(computed tomography, CT),磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)、超声波检查法(ultrasonography, USG)、介入诊断、核医学单光子发射成像(single photon emission computed tomography, SPECT)和正电子发射成像(position emission tomography, PET)等。 磁共振成像由于具有良好的组织分辨率和空间分辨率,可以进行大视野和多方位扫描成为评价恶性肿瘤的重要影像检查手段。磁共振扩散加权成像(diffusion-weighted imaging, DWI)属于磁共振功能成像,不仅能反映病变的大小及形态,而且可以评价病变的组织结构等状况。DWI最早应用于急性脑梗塞的诊断,对于急性脑梗塞具有重要的影像诊断价值。近些年来,DWI的应用逐渐由中枢神经系统扩展到体部成像,对于例如腹盆腔内实质性器官病变,尤其是肿瘤性病变的诊断发挥着重要作用。磁共振背景信号抑制全身扩散加权成像(whole-body diffusion-weighted imaging with background body signal suppression, WB-DWIBS)是新近出现的一种磁共振DWI技术,克服了以往体部DWI扫描必须行屏气扫描因而使其扫描范围受限制的局限性,可以在患者自由呼吸的状态下行全身大范围的扩散加权成像,并且采用了短时反转恢复序列(short time inversion recovery, STIR)技术,使得正常组织器官的信号被更好地抑制,从而使病变组织表现地更为突出和明显。 本课题将WB-DWIBS应用于临床诊断恶性肿瘤(包括部分初诊为原发性肿瘤及部分初诊为转移性肿瘤的患者)及临床诊为肺部占位并经穿刺活检或手术取得病理或细胞学结果的患者,旨在探讨本技术对于检出转移性及原发性恶性肿瘤以及及对于肺癌的鉴别诊断以及评价肺癌淋巴结的临床应用价值。 一、目的: (1)探讨探讨健康成人WB-DWIBS成像的特点,评价正常脏器的信号强度(signal intensity,SI)、表观扩散系数(apparent diffusion coefficient, ADC)和指数化表观扩散系数(exponential apparent diffusion coefficient, EADC)的特点及不同b值对图像质量的影响。 (2)探讨WB-DWIBS对于全身转移性肿瘤的检出能力,并评价在检出骨转移灶方面与SPECT的一致性。 (3)探讨WB-DWIBS对于原发性肿瘤的检出能力 (4)探讨WB-DWIBS对于肺良恶性占位性病变的鉴别、肺癌病理类型的鉴别以及诊断肺门或纵隔淋巴结转移的价值。 二、材料与方法: 1.研究对象 (1)2008年5月~2009年2月,60例健康志愿者,其中男性38例,女性22例,年龄30~70岁,平均年龄44.6±6.9岁。 (2)2009年5月~2009年10月之间的66例恶性肿瘤患者,包括男性44例,女性22例,年龄21~79岁,平均年龄56.2±12.9岁。 (3)2009年2月~2009年6月之间29例初诊为转移性肿瘤而原发性肿瘤不明的患者,其中包括男性19例,女性10例,年龄30岁~79岁,平均年龄57.1±11.1岁。 (4)2009年3月~2010年2月之间临床诊断为诊为肺占位的患者共34例,其中男性26例,女性8例,年龄43~78岁,平均年龄59.0±9.3岁。 2.MR扫描方法 使用扫描加长板,患者平躺,采取仰卧位、足先进的方式,扫描期间保持平静呼吸。将定位线定位于患者的下颌部位。扫描常规定位相后,扫描多体块的全身冠状位定位相,第一部分中采用两组b值(0s/mm2和600 s/mm2以及0 s/mm2和1000 s/mm2)。第二、三、四部分采用一组b值(0 s/mm2和600 s/mm2).扫描完成后,使用拼接(Mobiview)功能将多体块冠状位图像合成全身冠状定位相。再在该定位相上定位行全身多体块横轴位WB-DWIBS扫描。 3.图像后处理 将扫描所得原始图像使用沿身体长轴的多角度旋转的最大信号投射(maximum intensity projection, MIP)的方法重组,将重组后图像使用"Mobiview"功能合成全身WB-DWIBS图像。将原始横轴位图像使用" diffusion"功能进行计算得到ADC图和EADC图。 4.图像分析方法 (1)对60例健康志愿者扫描所得全身横轴位WB-DWIBS图像及ADC图和EADC图进行图像关联,使用勾画并复制感兴趣区(region of interest,ROI)的方法测量并评价各主要脏器的ADC值、EADC值和SI值以及信号噪声比(signal to noise ratio, SNR),分析各正常组织器官的影像表现。 (2)对于所有66例临床诊为恶性肿瘤的患者的WB-DWIBS图像进行直接观察,分别统计WB-DWIBS检出的各部位转移瘤的数目。将骨转移瘤按照累及的部位数及病灶数分别与SPECT骨扫描进行对照,评价两者其发现全身各部位转移灶的一致性。分析骨转移瘤和肝脏转移瘤的SI、ADC值和EADC值特点。 (3)对于29例临床诊断为转移性肿瘤而原发性肿瘤不明的患者的横轴位及全身DWIBS图像进行直直接观察,评价其检出原发性肿瘤的能力。按照病变的信号强度的改变将诊断信度分为5度,由三位阅片人对所有患者的全身扩散加权图像进行分析并把发现的原发性病灶分度。评价WB-DWIBS在检出原发性肿瘤方面的价值。 (4)对34例诊断为肺内占位性病变的患者扫描重组所得横轴位及全身WB-DWIBS图像进行直接观察,并测量病变的SI、ADC、EADC值并与病理结果对照分析其对于肺内良恶性病变的鉴别诊断和对于评价肺癌淋巴结转移的价值。对于肺癌患者分析SI、ADC、EADC值在诊断肺门和纵隔淋巴结转移方面的作用。 5.统计学分析 数据均使用统计分析软件包SPSS 11.0录入和处理。数据测量结果以平均值±标准差(X±s)的形式描述。组间均数的比较根据数据是否符合正态分布分别采用t检验或非参数检验。采用κ检验评价两种方法检出病变的一致性。采用ROC分析评价检出病变的准确性并计算最佳界点和相应的诊断敏感性和特异性。采用相关回归分析法进行变量间的相关性分析和回归分析,建立相关变量之间的回归方程,并用t检验对方程进行显著性和拟合度检验。以P0.05为用显著性统计学意义。 三、结果 (1)正常人体全身扩散成像大多数实质性脏器及全身骨骼(骨髓)信号被压低而显影浅淡。但是由于DWI上T2穿透效应(T2 shine-through effect)的存在,某些组织器官,如脾、胆囊、睾丸、精囊腺、前列腺、椎管内的脑脊液等可表现为程度不等的高信号。在双侧腹股沟、腋窝、腹腔内等部位血管在轴位图像上可表现为点状或条状高信号,有时不易与淋巴结区分,但具有双侧对称分布,且多为沿身体长轴的条状走形为特点。b值为600s/mm2与b值为1000s/mm2的图像对比,前者全身各部位的ADC值、EADC值、SI值和SNR均高于后者,而且对于大多数脏器来说这种差距具有统计学意义。前者平均噪声信号强度显著低于后者。 (2) WB-DWIBS和SPECT在检出全身骨骼的转移性肿瘤方面具有很好的一致性(κ=0.705)。WB-DWIBS和CT/MR在转移性淋巴结直径的测量值方面无统计学差异。骨转移灶的SI、ADC和EADC值与正常腰椎松质骨有统计学差异。转移性淋巴结与肌肉之间ADC值和EADC值无统计学差异(Z=-1.31,P=0.19; Z=-1.503,P=0.133), SI值有统计学差异(Z=-7.756,P=0.000),转移性淋巴结SI值高于肌肉。转移性淋巴结与肝脏之间ADC值和EADC值无统计学差异(Z=-1.844,P=0.065; Z=-7.80,P=0.435), SI值有统计学差异(Z=-7.662,P=0.000),转移性淋巴结SI值高于肝脏。肝转移瘤和肝囊肿之间ADC值、EADC值和SI值均有显著性差异(Z=-4.797,P=0.000;Z=-4.798,P=0.000和Z=-3.094,P=0.001)。肝转移瘤和肝血管瘤之间SI值之间无统计学差异(Z=-0.593,P=0.581),但是ADC值和EADC有统计学差异(Z=-3.178,P=0.001和Z=-2.963,P=0.002)。肝囊肿和肝血管瘤之间ADC值、EADC值和SI值均有统计学差异(Z=-3.092, P=0.001; Z=-3.377, P=0.000和Z=-2 .718, P=0.005)。肝转移瘤和正常肝脏相比,ADC值和SI值有统计学差异(Z=-2.836, P=0.005和Z=-5.403, P=0.000), EADC值无统计学差异(Z=-1.669, P=0.095)。肝囊肿和正常肝脏相比,ADC值、EADC值和SI值均有统计学差异(Z=-5.012, P=0.000; Z=-5.013,P=0.000和Z=-3.077, P=0.002)。肝血管瘤和正常肝脏相比,ADC值、EADC值和SI值均有统计学差异(Z=-2.844,P=0.004; Z=-2.590, P=0.010和Z=-3.821, P=0.000)。 (3)对于82.8%(24/29)的患者,全身扩散加权成像正确诊断出原发肿瘤,并经过穿刺活组织检查得到确诊。对于17.2%(5/29)的患者,原发肿瘤没有被检出。ROC分析显示对于三位阅片人诊断原发肿瘤的Az值分别为0.907,0.914和0.910。以诊断信度3分界点,诊断的敏感性和特异性分别为82.8%(24/29)和100%(25/25)。各阅片人之间的诊断一致性分别为0.935,0.804和0.873。 (4)肺癌的ADC值低于肺良性病变,EADC值和SI值高于肺良性病变。肺癌和肺良性病变之间的ADC值、EADC值和SI值均有显著性差异(t=-9.932,P=0.000; t=6.561,P=0.000和t=5.383, P=0.000).鳞癌、腺癌和小细胞癌每两组之间的ADC、EADC和SI值均无统计学差异。WB-DWIBS与CT/MR对于肺癌病变大小的测量值之间无统计学差异(t=-0.020,P=0.984),两者之间呈密切正相关(r=0.984,P=0.000)。经手术病理证实的29组转移性淋巴结中有26组(89.6%)在WB-DWIBS上可显示。转移性淋巴结ADC值低于正常淋巴结(Z=-4.420,P=0.000),EADC值高于正常淋巴结(Z=-4.287, P=0.000), SI值高于正常淋巴结(Z=-3.360, P=0.000)。ROC分析显示ADC、EADC和SI用于鉴别转移性淋巴结及正常淋巴结有显著性意义(Az=0.965, P=0.000; Az=0.951, P=0.000和Az=0.828, P=0.001)。WB-DWIBS的ADC、EADC和SI值用于诊断转移性淋巴结的最佳界点分别为2.42×10-3mm2/s、0.245和227.5。 四、结论 1.WB-DWIBS成像效果好,不同b值对脏器的ADC、EADC和SI值以及SNR有影响 2. WB-DWIBS可检出恶性肿瘤全身各部位的转移瘤,对于骨转移瘤与SPECT的结果基本一致。ADC、EADC和SI值对于肝转移瘤和肝脏良性病变有鉴别诊断意义。对于转移性淋巴结大小的评价与CT/MR一致。 3.WB-DWIBS检出原发性肿瘤的准确性较高,对于临床上仅表现为转移性肿瘤的患者可以作为一种方便快捷的筛检原发性肿瘤的影像诊断方法。 4. WB-DWIBS对肺内良恶性病变有鉴别诊断意义,但是对于鉴别不同病理类型的肺癌的价值有限。对于检出肺癌肺门及纵隔转移性淋巴结比较敏感,结合ADC值和EADC值有助于鉴别转移性淋巴结和正常淋巴结。


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