基于扩散的磁共振成像

基于扩散的磁共振成像（精选7篇）

基于扩散的磁共振成像 第1篇

1 资料与方法

1.1 一般资料:

对24例志愿者甲状腺行磁共振常规T1WI、T2WI脂肪抑制及DWI成像, 男性16例, 女性8例, 年龄29~59岁, 平均 (42±8) 岁;均无明显临床症状。

1.2 仪器与方法:

采用Siemens Verio 3.0T超导扫描仪。志愿者采用头先进仰卧位, 双肩下垂, 使用头、颈部相控阵线圈, 嘱平静呼吸, 避免吞咽动作。常规横断面SE T1WI (TR 511, TE 8.5) 、T2WI (TR 4 000, TE 79) 脂肪抑制 (SPAIR) , 层厚4 mm, 间隔0.8mm, 视野250 mm250 mm, 矩阵256256, 激励次数2。

DWI采用单激发平面回波技术, b值设定为0、300、500、700 s/mm2, TR 5 900, TE 83, 激励次数5, 层厚4mm, 间隔0.8 mm, 扫描层数15, 视野380285, RF pulse type选择Low SAR模式, 并开启高阶匀场。DWI信号强度及ADC值的测量选用机器自带测量软件, 同一病例甲状腺双叶不同b值各取一感兴趣区 (ROI) , 感兴趣区选择依据常规磁共振 (MR) 的T1WI及T2WI图, 避开钙化、出血、囊变、坏死, 取病灶实性部分。SNR计算:SNR=SI组织/SD背景, SI组织为甲状腺组织感兴趣区信号强度的平均值;SD背景为图像相位编码方向上视野内组织外取感兴趣区的信号强度的标准差, 感兴趣区避开伪影干扰。

1.3 统计学处理:

采用SPSS 13.0统计分析软件包, 统计方法采用完全随机设计资料的方差分析, 以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

24例志愿者中12例甲状腺信号均匀 (图1) , 12例信号不均匀, 部分呈结节状 (图2) 。图像信号强度、SNR及ADC值随b值增大而减低;b值分别为0、300、500、700 s/mm2时, 信号强度分别为:50±21、30±14、24±11、20±8, F=41.25, P<0.05;SNR分别为:49±21、44±17、32±13、29±12, F=15.07, P<0.05;b值分别为300、500、700 s/mm2时, ADC值分别为:1 981±388、1 647±293、1 408±211 (mm2/s) , F=42.323, P<0.05。b值在0~300 s/mm2区间信号强度减低明显 (图3) ;b值在300~500 s/mm2区间SNR减低明显 (图4) ;ADC值在b值300~700 s/mm2区间呈逐渐均匀性减小 (图5) 。

图1 T2WI及DWI示甲状腺信号均匀 (a:T2WI示甲状腺双叶信号均匀;b:b值为0 s/mm2DWI图;c:b值为300 s/mm2DWI图;d:b值为500 s/mm2DWI图;e:b值为700 s/mm2DWI图, DWI信号强度随b值增加逐渐减低) 图2 T2WI及DWI示甲状腺信号不均匀 (a:T2WI示甲状腺双叶信号不均匀;b:b值为0 s/mm2DWI图;c:b值为300 s/mm2DWI图;d:b值为500 s/mm2DWI图;e:b值为700 s/mm2DWI图, DWI信号强度随b值增加逐渐减低)

3 讨论

DWI是一项能反映水分子弥散运动的磁共振功能成像技术, 是对常规磁共振成像 (MRI) 的有利补充。活体组织的空间结构、细胞的密集度、细胞膜、基底膜等膜结构的分布、核质比以及胞质内大分子物质如蛋白质的分布均影响组织内水分子的弥散[1,5], 从而形成了不同性质病变组织的扩散系数的差异, 也是DWI对不同性质病变诊断及鉴别诊断的病理基础。

由于头颈部结构及成分复杂, 磁场极不均匀, 易产生磁敏感、化学位移及运动等伪影, 3.0 T磁共振虽然软硬件技术有很大的改进, 但受大血管搏动、呼吸、吞咽及磁场不均匀的影响增加, 与1.5 T磁共振成像相比成像难度增大。本试验采用Siemens Verio3.0 T超导扫描仪, 采用头、颈部相控阵线圈, 取头先进仰卧位, 应尽量使双肩下垂, 避免肩部对扫描的影响;而扫描前的呼吸及吞咽的训练也是成像的关键因素。本试验采用单激发平面回波技术, 与1.5 T MR扫描仪不同, 3.0 T扫描仪RF pulse type及Gradientmode均选Normal模式时成像效果极差, 选择Low SAR及Fast模式并开启高阶匀场, 能达到较好的成像效果。

扩散敏感因子 (b值) 是DWI成像的重要影响因素, b值越高, DWI对水分子的运动越敏感, 但图像的SNR亦显著下降[1,6]。本研究的结果也证实了这一点。在甲状腺疾病中b值的选择一直存在争议[4,6,7], 越高的b值导致组织信号衰减越明显, 故有些国内学者主张不必强求高b值以真实地反映组织的实际扩散系数。而较小的b值得到的图像信噪比较高, 但对水分子扩散运动的检测不敏感, 且受甲状腺内丰富的组织血流灌注影响较大。表明甲状腺组织信号强度、SNR及ADC值的变化在不同b值区间具有一定的规律, 这或有助于在甲状腺成像中b值的合理选择。

摘要：目的 探讨3.0 T磁共振扩散成像在甲状腺的成像技术方法和信号特点。方法 分别取b值为0、300、500、700 s/mm2对24例志愿者甲状腺行扩散加权成像, 对信号强度、信噪比及表观弥散系数 (ADC) 值进行分析。结果 图像信号强度、信噪比及ADC值随b值增大而减低;b值分别为0、300、500、700 s/mm2时, 信号强度分别为:50±21、30±14、24±11、20±8, F=41.25, P<0.05;信噪比分别为:49±21、44±17、32±13、29±12, F=15.07, P<0.05;b值分别为300、500、700 s/mm2时, ADC值分别为: (1 981±388) 、 (1 647±293) 、 (1 408±211) mm2/s, F=42.323, P<0.05。结论 随着b值增加, 图像信号强度、信噪比及ADC值逐渐减小, b值在0～300 s/mm2区间信号强度减低明显, b值在300～500 s/mm2区间信噪比减低明显;ADC值在300～700 s/mm2区间呈逐渐均匀性减小。

关键词：磁共振成像, 弥散,甲状腺

参考文献

[1]杨正汉, 冯逢, 王霄英.磁共振成像技术指南.北京:人民军医出版社, 2007:263-288.

[2]Razek AA, Sadek AG, Kombar OR.Role of apparent diffusion coefficient values in differentiation between malignant and benign solitary thyroid nodules.AJNR Am J Neuroradiol, 2008, 29 (3) :563-568.

[3]李若坤, 强金伟, 刘伟, 等.磁共振扩散加权成像在甲状腺良恶性病变鉴别诊断中的价值.放射学实践, 2009, 24 (7) :719-722.

[4]Schueller WC, Kaserer K, Schueller G, et al.Can quantitative diffusion-weighted MR imaging differentiate benign and malignant cold thyroid nodules?initial results in 25 patients.AJNR Am J Neuroradiol, 2009, 30:417-422.

[5]Wilhelm SM, Robinson AV, Krishnamurthi SS, et al.Evaluation and management of incidental thyroid nodules in patients with another primary malignancy.Surgery, 2007, 142 (4) :581.

[6]闫斌, 赵婷婷, 刘红娟, 等.b值的选择对DWI定量测量鉴别甲状腺结节良恶性的影响.临床放射学杂志, 2011, 30 (6) :796-800.

基于扩散的磁共振成像 第2篇

1 资料与方法

1.1 实验对象:

2014年12月2015年8月期间, 实验对象为10名男性健康志愿者, 此类患者群体中均为右利手, 文化程度均在大学学历以上, 志愿者年龄在20~32岁。在实验操作之前需要签订知情同意书, 对志愿者进行简单训练与任务分配。

1.2 实验方法:

试验对象需平躺在磁共振检查床上, 志愿者需要将手放在身体两侧, 使得自身处于放松状态, 液晶眼镜需要选取人体神经功能刺激专用设备, 根据眼镜屏幕指示动作信息在扫描过程中保持头部位置不变。科学进行刺激程序编写, 软件以Presentation为主, 试验模式为信息提示-任务执行模式, 首先对外呈现准确CUE信号信息, 预示准备运动应该开始, 在一定时段延迟后则可呈现准确GO信号信息, 试验对象应按照CUE提示信息进行拇指和四指对指运动, 在对指运动过程中, 依次包含了左手准备内容、右手准备内容和左手运动内容以及右手运动内容, 相邻刺激间隔时间相对比较具有随机性, 一般在为3~7 s。

1.3 图像后处理过程与融合过程:

将图像进行PC导出, 而后处理环节中应运用AFNI软件和FSL软件以及AMIDE软件进行相关细节信息处理, 上述三种软件均可在互联网中进行免费下载。

1.3.1 基本功能图像分析:

首先运用AFNI软件进行FMRI操作分析, 其先后处理内容共分为头动伪影矫正内容、空间平滑内容和去除头皮内容以及颅外影像内容, 之后在此基础上依次进行反卷积运算分析操作和多重线性回归分析操作等, 以此完成统计参数图信息获取。需要预先设定阈值F值, 其为2.5, 而其自身对应P值应为2.0×10-4, 对相关初级运动区和辅助运动区F检验激活图内容信息进行合理提取, 得出最终结果。

1.3.2 纤维束追踪分析:

追踪软件以FSL软件为主, FS软件中联通性概率指数算法为主要跟踪手段, 追踪模式路径追踪模式主要范围为双感兴趣区域, 第一步就是按照解剖标志对大脑脚区域和M1区域以及SMA区域等加以划分, 将大脑脚作视为基本种子区域, 之后追踪过程中则会陆续经过M1区纤维和SMA区纤维。应该了解到, 双感兴趣区域限制状态下, 在同时经过目标区域和对应种子区域状态下才能将所需纤维要素追踪出来。

1.3.3 图像空间标准化和图像空间平均分析:

由于被试验人员身体性质各异, 不同人员自身大脑形状和相关扫描层面均存在不同点, 所以平均图像操作初始阶段需要对个体图像内容分别进行空间标准化处理。将TI作为具体加权图像的标准模板, 对单体被试人员图像均进行对应标准空间位置匹配, 在标准化操作完成后, 原定体素规格为1 mm×1 mm×1 mm, 之后将AFNI用于实际操作, 分别对被试者群体自身信息图像加以算术平均, 算术平均环节结束后获取功能激活图像信息内容和纤维束平均图像信息内容。

1.3.4 图像融合:

三维解剖图内容和功能激活图内容, 此时需要合理运用AMIDE软件对二者进行融合, 而融合对象即为两种运动纤维图, AMIDE软件优异性尤为明显, 其可对图像逐体素加以叠加, 而后续叠加空间位置则应按照之前原始图像基础性空间信息而获取。需要注意的是, 在T1加权图像中, 需要对不同种类被试激活图内容和M1区范围内纤维图内容以及对应SMA区范围内纤维图内容进行读入, 最后才是叠加, 当叠加操作完成之后, 应按照图像种类的不同而设置不同种类的伪彩, 只有这样才能在一定程度上进行多平面重建和三维重建。

2 结果

试验个体脑激活图像、白质纤维束图像和脑解剖图像的融合图像最终形成, 试验过程中的志愿者平均图像均得以合理生成, 通过平面重建方案和三维重建模式, 自愿者本体皆会观察M1区激活和SMA区激活, 处在两侧区域内M1区激活位置一般情况下都处于中央前回位置处和中央沟中部位置处, 被激活区域范围内两侧可以明显观察到下行传到纤维。需知, 原有M1区纤维束呈细小状态, 其发散位置主要为中央前回偏内侧位置处, 再而就是途经半卵中心位置和对应内囊后肢位置处, 最后才能达到大脑脚位置。与前者不同, SMA区激活主要由第一额回内侧开始, 从此类区域外侧处进行下行纤维发送, 一般呈绿色, 其形状狭窄宽长, 通常位于半卵圆中心M1区纤维的正前方位置, 基底层面则需整体贯穿, 主要分为内囊膝部和前后肢, 之后才是大脑脚, 并不断前移直至M1纤维腹内侧位置。SMA区纤维核心段始终处于纤维正前方位置, 上述两种纤维路径行走过程中绝大部分存在一定轻度重叠。

3 讨论

因为AMIDE软件针对纤维图融合模式和激活图融合模式采用的简单叠加方案, 所以融合图像最终准确性和融合图像最终可靠性等均在一定程度上取决与FMRI激活可靠与否以及DTI追踪效果。应该了解到, SMA区域和M1区域二者均会发出纤维汇入锥体束, Morecraft运用神经示踪法进行皮层运动研究, 其发现M1区范围内纤维呈弓形态势, 之后再半卵圆中心逐渐向壳核位置递进, 下行方位中会进行内囊后肢过度, 范围限制标准为2/4~3/4。纤维下降行为进行过程中会有序越过对应尾状核头, 最后则需合理穿过内囊前肢位置和对应膝部位置。

SMA区和M1区实际上归属于初级运动皮质范畴之内, 并与运动准备关系和运动执行关系尤为密切。此次试验手指运动任务为运动皮层激活, 而不同位置的手指运动皆与本次研究结果达成较高吻合。本次研究追踪信息均源自M1区线性纤维两侧中央前回内侧位置处, 也就是我们通常所说的脚对应区, 但是手对应区纤维发出结果并不能正确显示。此种情况产生的主要原因是由于手对应区纤维与纵束之间呈垂直交叉态势, 当前DT1追踪算法中, 基础性较差纤维追踪效果仍旧不尽人意。还有就是此次试验磁共振机规格类型为1.5T, 扩散方向数量为6, 加之前运动区汇入椎体束纤维数量相对较少, 因此前运动区下行传到纤维追踪效率不佳, 所以此时我们只对效果相对良好的M1区和SMA区进行整体纤维融合内容信息显示。

参考文献

[1]崔世民, 韩彤, 刘力, 等.应用扩散张量和功能磁共振成像技术探讨皮质脊髓束与肌力的相关性[J].中国现代神经疾病杂志, 2005, (3) :

[2]麦筱莉.手运动相关脑功能皮层功能磁共振成像原理及临床应用[J].中国医学影像技术, 2004, (2) :

[3]顾云, 臧玉峰, 翁旭初, 等.次级运动区参与外源性触发的利手和非利手单指运动[J].科学通报, 2003, (10) :

基于扩散的磁共振成像 第3篇

1 资料与方法

1.1 研究对象

纳入健康成年志愿者108名,其中男53名,女55名;年龄18~80岁,平均(49.45±17.23)岁。随机选择其中60名健康志愿者,男30名,女30名;年龄21~80岁,平均(49.92±16.92)岁,行DWI扫描前后48 h内测量血清雌二醇和孕酮水平。所有志愿者在检查前均了解检查内容并签署《磁共振扫描知情同意书》。纳入标准:(1)无明确手术史,无放化疗史,无长期服用激素类药物史;(2)定期体格检查无明确器质性病变,无肝炎、结核等传染病史。排除标准:(1)患有影响骨钙、磷代谢的内分泌及代谢性疾病者;(2)体重指数<19 kg/m2或>28 kg/m2者;(3)有MRI检查禁忌证者,如装有心脏起搏器、金属异物或幽闭恐惧症等。

1.2 仪器与方法

1.2.1 仪器设备

采用1.5T MRI仪(Signa HD,GE Medical System,USA),梯度场40 m T/m,梯度切换率150 m T/(ms)。信号采集采用ZOOM梯度,磁体内置BODY线圈。图像后处理采用GE公司提供的Advantage WindowsTM图形图像工作站,软件版本4.3(AW 4.3)。

1.2.2 检查方法

扫描采用STIR-EPI-DWI脉冲序列:TR 4500 ms,TE 62.4 ms,TI 160 ms,b值800 s/mm2),X、Y、Z三个空间轴上同时施加扩散加权梯度场。全身扫描范围从头顶至股骨中段水平,以横轴位分五六段扫描,每段39层,段与段之间有4层重叠。扫描参数:视野40 cm40 cm,层厚7 mm,层间距-1 mm,矩阵128128,采集次数6,每段的中心频率为第1段和第3段中心频率的平均值。此外,预扫描过程中固定不同段的模拟和数字接收增益(R1=R2=13),同时固定每段的梯度匀场Gz值保持在[-5,5]之间。受试者取仰卧位,足先进,平静呼吸,定位线定于眉中线,在完成一段数据采集后,检查床前进至下一段扫描,每段扫描时间5 min33 s,总扫描时间约30 min。扫描结束后用ADD/SUB软件对各段的原始图像进行叠加。

1.3图像分析

采用AW 4.3工作站对WB-DWI图像进行三维最大强度投影重建。使用Func Tool软件分别测量108名健康志愿者C7、T8、L4及双侧髂骨的ADC值和SNR,取其平均值作为骨骼系统平均ADC值和SNR。感兴趣区120~150 mm2,置于椎体中央区域及髂骨后1/3区域;噪声置于相位编码方向上的背景区域内。受试者感兴趣区的形状及直径尽量保持一致,所有数据均测量3次取平均值。

记录108名受试者的性别、年龄、身高、体重、体重指数;采用免疫放射法测定其中60名受试者行DWI扫描前后48 h内的血清雌二醇和孕酮水平。将108名健康志愿者按年龄分为青年组(18~39岁)、中年组(40~59岁)、老年组(60~80岁),记录不同性别、不同年龄组受试者骨骼系统平均ADC值和SNR。

1.4 统计学方法

采用SPSS 13.0软件,男、女骨骼系统ADC值和SNR比较采用t检验;青年组、中年组、老年组骨骼系统ADC值和SNR比较采用单因素方差分析。骨骼系统ADC值和SNR与年龄、身高、体重、体重指数、雌二醇及孕酮水平的相关性采用偏相关性分析,P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 不同性别及不同年龄组骨骼系统ADC值和SNR比较

WB-DWI结果显示,正常椎体ADC值为(0.108~0.559)10-3mm2/s,平均(0.299±0.123)10-3mm2/s;正常椎体SNR为7.815~28.090,平均13.550±5.450。女性骨骼系统平均ADC值和SNR均显著高于男性,差异均有统计学意义(t=7.695、5.232,P<0.01),见表1。青年组、中年组、老年组平均ADC值和SNR比较,差异均有统计学意义(F=37.9411、46.3592,P<0.01),见表2,随着年龄增长,骨骼系统DWI信号逐渐下降(图1)。青年组、中年组、老年组女性骨骼系统平均ADC值和SNR显著高于男性,差异有统计学意义(青年组:t=12.117、6.196,P<0.01;中年组:t=6.848、4.535,P<0.01;老年组:t=5.666、3.353,P<0.01),见表3。

2.2 骨骼系统ADC值、SNR与年龄、身高、体重、体重指数、雌二醇及孕酮水平的相关性

偏相关性分析结果显示,骨骼系统ADC值与年龄呈显著负相关(r=-0.642,P<0.01),与雌二醇、孕酮呈低正相关(r=0.278、0.271,P<0.05)(图2)。同时偏相关分析发现,雌二醇和孕酮在对骨骼系统ADC值的影响上具有显著协同作用,在不除外孕酮的影响时,ADC值与雌二醇的相关性显著增加(r=0.65,P<0.01)。骨骼系统ADC值与身高、体重、体重指数均无显著相关性(P>0.05)。

注:*与男性比较,P<0.01

注:*与青年组比较,P<0.01;#与中年组比较,P<0.01

注:*与男性比较,P<0.01

骨骼系统SNR与年龄呈显著负相关(r=-0.709,P<0.01),与雌二醇呈低正相关(r=0.293,P<0.05),但与孕酮无显著相关性(r=0.126,P>0.05)。偏相关分析发现,雌二醇和孕酮在对骨骼系统SNR的影响上具有显著协同作用,在不除外孕酮的影响时,SNR与雌二醇的相关性显著增加(r=0.573,P<0.01),在不除外雌二醇的影响时,SNR与孕酮呈显著正相关(r=0.527,P<0.01)。骨骼系统SNR与身高、体重、体重指数均无显著相关性(P>0.05)。

3 讨论

对于正常人中枢神经系统及腹部脏器的DWI表现及ADC值改变已有相关研究[3],对于正常骨髓的DWI表现国外亦有报道[4,5,6,7]。关于性别、年龄、激素水平、体重等因素对骨代谢和骨质疏松的影响已有大量报道,董晖等[8]报道部分骨代谢生化指标如β-Crosslaps、骨钙素在男、女性及各年龄组中有较好的变化趋势。然而目前,国内外研究均通过测量骨密度或生化指标来判断骨代谢与上述因素的相关性,对于骨骼系统DWI的ADC值、SNR与性别、年龄、激素水平等因素的相关性分析尚未见报道。骨骼系统的恶性肿瘤最容易累及红骨髓分布区(如骨转移、骨髓瘤等),且中轴骨与周围、四肢骨DWI的信号强度与ADC值的差异过大,不利于统计学分析,因此,本研究中取脊柱和髂骨的平均值作为骨骼系统的值。

3.1 年龄对骨骼系统ADC值和SNR的影响

骨髓是人体内最大的器官之一,按其组织学成分不同分为红骨髓与黄骨髓,其中红骨髓含有40%的脂肪、20%的水和20%的蛋白质,而黄骨髓含有80%的脂肪、15%的水和5%的蛋白质。这种组织学上的差异成为不同年龄、不同部位骨髓MRI信号强度对比形成的生化基础,也是造成DWI成像中ADC值和SNR不同的重要原因之一。红骨髓和黄骨髓之间的转化过程具有一定的规律性,一般情况下,新生儿骨髓的主要成分是红骨髓,出生后数月开始由红骨髓向黄骨髓转化的过程;约25岁时,人体内的红骨髓主要集中在中轴骨及四肢长骨近端,其余部位骨髓主要为黄骨髓,这是目前公认的全身性骨髓转化模式。因此,为了尽可能地减少干扰因素,本研究选择18~80岁的健康成年人为受试者,对ADC值和SNR的测量选择了中轴骨。

本研究结果表明,不同年龄组骨骼系统SNR有显著差异,其中青年组SNR最高,中年组次之,老年组最低。在骨骼系统SNR与年龄的偏相关性分析中发现,SNR与年龄呈显著负相关,这一结论可被骨髓组织学成分的变化所解释。年轻人骨髓内以造血细胞为主,脂肪细胞数量较少;随着年龄的增长,骨髓出现脂肪替代,因为在WB-DWI扫描中采用了脂肪抑制序列STIR,所以导致SNR随着年龄的增长而降低。

骨骼系统ADC值亦与年龄呈显著负相关,不同年龄组ADC值有显著差异。健康成年人椎体骨髓含20%~70%的脂肪,且平均每10年增加约7%,由于脂肪的弥散性较低,因而导致椎体的ADC值随着年龄的增长而下降。正常椎体的ADC值范围为(0.15~0.59)10-3mm2/s,显著低于其他部位的正常组织,如肌肉(1.2~1.7)10-3mm2/s、肝脏(1.38~1.87)10-3mm2/s等[9]。骨骼的低ADC值并非由于水分子扩散受限所致,因此也并非恶性指征,其可能原因为黄骨髓的主要成分为脂肪组织,脂肪组织弥散能力很低,因此ADC值也低于其他组织。Mulkern等[10]证实了这一理论,他们分析了正常人头皮的弥散能力,发现在DWI扫描中,随着b值逐渐增加至3000 s/mm2,出现了两种模式的指数性信号衰减,在较低b值时(约300 s/mm2)出现了水分子的信号衰减,提示水分子有着较高的弥散性,而在高b值时才出现脂肪成分的信号衰减,提示脂肪分子弥散性低。因此,随着年龄的增加,骨髓内脂肪成分逐渐增多,由于骨髓内脂肪的低弥散性,导致ADC值与年龄呈显著负相关。

3.2 性别对骨骼系统ADC值和SNR的影响

笔者在早期关于3.0T全身DWI正常表现的研究中发现女性腰椎、髂骨及股骨的SNR显著高于男性,但对此原因尚未进一步分析。本研究结果一步证实了性别对骨骼系统ADC值和SNR的影响,女性骨骼系统ADC值和SNR均显著高于男性,不同年龄组及男、女受试者的ADC值和SNR均有显著差异。董晖等[8]关于骨代谢生化指标与年龄、性别相关性的研究发现,相同年龄组的男、女性各种代谢生化指标无显著差异。关于性别对骨髓血流灌注状态的影响亦有报道。查云飞等[11]研究发现50岁以下女性的灌注半定量参数峰值增强百分率(Emax)高于男性,50岁以上女性的Emax明显降低,而男性的Emax降低不明显。然而目前尚无关于男、女性骨骼系统DWI表现差异的研究。Shih等[12]发现绝经前女性和绝经后接受激素替代治疗的女性腰椎骨密度和骨髓Emax无相关性,而绝经后未接受激素替代治疗的女性的腰椎骨密度和骨髓Emax呈正相关。因此,性别对于骨骼系统DWI的影响可能与性激素水平有关。在PET扫描中,女性的骨骼系统摄取率亦高于男性,但性别因素是否影响脊柱骨髓状态目前尚无定论。在本研究的预实验中发现,对于年龄相仿的绝经后女性,长期服用雌激素的受试者其骨骼系统DWI信号显著高于未服用激素者。本研究结果显示,老年组女性(绝经后)与中年组男性的ADC值和SNR相仿,且老年组男、女性间ADC值和SNR差异小于中年组和青年组,故本研究进一步分析了性激素水平与DWI的相关性。

3.3 性激素对骨骼系统ADC值和SNR的影响

性激素属于甾体类固醇激素,主要包括雌激素、雄激素和孕激素,它们参与骨骼的生长发育,有利于保持体内矿物质的平衡。性激素不足时易发生骨丢失和骨质疏松性骨折。本研究着重分析雌二醇、孕酮与骨骼系统DWI各指标的相关性。

本研究结果发现,雌二醇与骨骼系统ADC值和SNR均呈正相关。当体内雌激素缺乏时,破骨细胞活性增强,骨丢失加速。通常绝经后发生骨质疏松主要与体内雌激素下降有关,绝经后骨质疏松症(原发性Ⅰ型骨质疏松症)是因为绝经后卵巢激素分泌不足,骨量丢失加速引起骨质疏松,妇女在绝经后的前几年骨丢失现象最为严重,每年丢失1%~3%,而且这种快速丢失可一直持续到75岁。雌激素替代疗法可以防止骨质过快丢失,从而稳定了骨密度,减少了骨质疏松性骨折的发生。雌激素水平高低直接影响着骨代谢与骨密度,雌激素水平降低会诱发骨质疏松,导致骨髓腔内骨量减少,脂肪成分增加,从而导致WB-DWI检查中ADC值和SNR下降。

本研究发现,孕酮水平与骨骼系统ADC值呈低正相关,但与SNR无显著相关性。关于孕激素对于防治骨质疏松是否有作用,长期以来存在争议。近年研究显示,孕激素与骨代谢密切相关,孕激素对皮质骨骨量的调节作用比雌激素大,而对松质骨的作用比雌激素小。研究发现,无排卵和黄体期特别短的妇女,其内源性的孕激素减少,血清雌激素水平正常时,其骨密度也明显下降,而使用孕激素后骨量会增加[13]。绝经是雌激素和孕激素同时缺乏,因此骨质疏松的发生可能与雌激素和孕激素减少均有关。孕激素与绝经后骨质疏松的发生、发展有关,孕激素可以促进骨形成,防止骨量丢失[14,15,16]。

本研究还发现,雌二醇与孕酮对骨骼系统ADC值和SNR的影响有着显著的协调作用。关于雌二醇与孕酮的协同作用目前国内外也有不少研究。Schmidt等[17]以去卵巢大鼠作为研究绝经后骨质疏松的动物模型,发现雌二醇可以增加骨小梁的厚度,孕酮不影响骨小梁的厚度,而是增加骨矿化和骨形成的速度,表明在骨的生长发育中雌激素和孕激素对骨的转换具有不同的作用,孕激素刺激骨形成,但对骨吸收无影响,而雌激素减少骨转换。孕激素与雌激素联合对延缓绝经后骨质疏松有协同作用。持续给予雌激素加间断孕激素治疗一方面可以阻止受体作用下调,另一方面在停用孕激素期间能增加雌激素和孕激素的敏感性,结果使低剂量的雌激素和孕激素联合具有良好的生物学作用[18]。

3.4 身高、体重、体重指数对骨骼系统ADC值和SNR的影响

本研究结果显示,骨骼系统ADC值和SNR与身高、体重、体重指数均无显著相关性(P>0.05)。Rhee等[19]研究表明,体重和体重指数与骨密度存在一定的相关性。本研究中排除了年龄、性别、性激素水平等因素的干扰后,偏相关分析未发现体重或体重指数与ADC值及SNR有相关性。Testa等[20]认为高体重指数可以保护机体减少骨质疏松,主要由于体内激素的影响和生物力学机制。鉴于肥胖妇女体内雌激素水平较高,因此本研究中采用偏相关性分析,排除了各因素之间的相互影响,但尚需要进行更大样本的分析进行验证。

基于扩散的磁共振成像 第4篇

1 资料与方法

1.1 一般资料

整群选择自2014 年3 月—2015 年4 月该院超声检查膀胱占位患者64 例。 其中男50 例, 女14 例, 年龄37~85 岁, 平均 (59.8±8.6) 岁。 入院时伴肉眼血尿43 例。所有患者均排除金属植入物或残留物, 如心脏支架、义眼、人工关节、内固定钢板等, 无妊娠、病危、并发除膀胱外原发性肿瘤等。

1.2 检查方法

Signal 3.0T磁共振扫描仪由GE公司提供。 患者检查前要做憋尿准备, 以保证膀胱充盈满足检查需求。 扫描范围为膀胱顶部与耻骨联合下缘之间。 扫描应自下而上进行。 常规检查报设定层厚3 mm, 层间距1 mm, 矩阵128×128。 层厚3 mm, 层间距1 mm, 矩阵128×128, 视野28 cm。 轴位包括T1 像 (TR420 ms, TE18 ms) 及T2 像 (TR3 660 ms, TE130 ms) ;矢状位及冠状位T2WI (TR5 200 ms, TE74 ms) ; 矢状位和冠状位扩散加权成像 (TR3 ms, TE1.3 ms, 翻转角12°) ;扩散加权成像弥散加权系数分别为b=0, b=1 500 s/mm2, 使用单次激发平面回波成像序列。 将所得原始数据传递到GE工作站进行处理。扩散加权像经软件处理后生成ADC图, 记录所有患者的表观扩散系数和相对表观扩散系数。

1.3 判断标准

非肌层浸润性膀胱癌的扩散加权成像的判断标准为病灶处高信号区域薄、扁平, 或高信号区域可见黏膜下层组织呈蒂状或厚的、光滑的低信号区域。 肌层浸润性膀胱癌的扩散加权成像的判断标准为病灶处为高信号区, 高信号区与可侵犯膀胱周围脂肪组织或邻近器官, 高信号区域未见低信号区。

2 结果

膀胱镜病理诊断发现, 54 例病人共62 处病灶, 其中恶性病灶40 处, 良性病变22 例。 磁共振扩散加权像中提示为恶性病变43 例, 良性病变19 例。 磁共振扩散加权像对膀胱良恶性病变诊断的敏感度为100%, 特异度为86.36%, 准确度为95.16%。 膀胱镜病理诊断发现膀胱恶性病灶40 处中, 非肌层浸润性膀胱癌26 处, 肌层浸润性膀胱癌14 处;磁共振扩散加权像对膀胱恶性病灶40 处的判断为非肌层浸润性膀胱癌24 处, 肌层浸润性膀胱癌16 处。 磁共振扩散加权像对膀胱恶性病变程度诊断的敏感度为100%, 特异度为92.31%, 准确度为95%。

3 讨论

磁共振成像技术可获得较好的组织对比度和软组织分辨率, 检查过程中可多参数、多方位成像获得较为完善的信息而被广泛用于软组织和血管检查。 传统的磁共振平扫技术包括T1 像和T2 像, T1 像可获得较为满意的膀胱肿瘤与膀胱炎区分效果, 但无法进一步确定是否为肌层浸润性膀胱癌, T2 像对肌层浸润性膀胱癌诊断正确率为67%, 不能满足临床需求。 三维磁共振动态增强扫描联合磁共振平扫可提高肌层浸润性膀胱癌诊断的准确率, 但其需要静脉注射对比剂, 扫描时间长, 且费用较高[1], 不能被广泛接受。

磁共振扩散加权成像的原理是基于水分子的弥散运动, 通过两次不同的弥散加权系数 (一般取b=0, 1500) 相减而获得人体组织的微观几何结构[2], 且具有无辐射、无需造影剂等特点, 目前已广泛应用于肺癌、乳腺癌、前列腺癌等疾病的诊断和鉴别诊断中[3]。 该研究中显示磁共振扩散加权像对膀胱良恶性病变诊断的敏感度为100%, 特异度为86.36%, 准确度为95.16%;磁共振扩散加权像对膀胱恶性病变程度诊断的敏感度为100%, 特异度为92.31%, 准确度为95%, 这与相关报道[4,5]结果相似。

表观扩散系数是反应人体扩散受阻程度的重要指标[6]。磁共振扩散加权成像弥散加权系数b值对表观扩散系数影响较大, 目前公认比较理想的b值取1500 s/mm2可获得准确的表观扩散系数。 有研究表明除表观扩散系数在膀胱癌病理分期存在差异外, 在不同组织学分级中也存在差异[7]。

磁共振扩散加权成像的缺点在于易受磁敏感性伪影与化学移位伪影, 在良恶性判定中容易出现假阳性, 高估癌症浸润深度。 该研究中腺性膀胱炎、内翻性乳头状瘤与膀胱脓肿被诊断为膀胱恶性病变, 原因可能是这些病灶中细胞的排列较紧密导致周围的水分子弥散受限[8], 临床结合其他影像学和实验室检查确诊。

综上所述, 磁共振扩散加权成像在膀胱良恶性病变的鉴别诊断和膀胱癌分期诊断中可获得非常准确的诊断结果, 值得临床推广。

摘要：目的 探讨磁共振扩散加权成像对膀胱病变的诊断价值。方法 整群选择自2014年3月—2015年4月该院超声检查膀胱占位患者64例。所有患者均行磁共振检查, 并于10 d行膀胱病理诊断。以膀胱病理结果为参照, 评估磁共振检查对膀胱良恶性病变和膀胱癌病变程度的敏感度性、特异性、准确性。结果 磁共振扩散加权像对膀胱良恶性病变诊断的敏感度为100%, 特异度为86.36%, 准确度为95.16%。磁共振扩散加权像对膀胱恶性病变程度诊断的敏感度为100%, 特异度为92.31%, 准确度为95%。结论 磁共振扩散加权成像可作为膀胱病变及膀胱癌浸润程度早期诊断的可靠影像学检验技术。

关键词：磁共振,扩散加权成像,膀胱病变,膀胱肿瘤

参考文献

[1]李丹燕, 何健, 朱斌.磁共振成像在膀胱癌分期与分级中的应用进展[J].实用放射学杂志, 2014, 30 (9) :1573-1576.

[2]蔡龙, 钟祖春, 刘小梅.T2加权成像联合弥散加权成像及动态增强扫描对膀胱憩室癌的诊断价值[J].临床合理用药, 2014, 7 (33) :70-71.

[3]张连华, 朱寅杰, 薄隽杰, 等.磁共振扩散加权成像在膀胱肿瘤诊断中的应用价值[J].肿瘤, 2012, 32 (12) :1025-1029.

[4]陶静, 华佳, 范瑜, 等.DWI在鉴别诊断膀胱良恶性病变中的应用价值[J].医学影像学杂志, 2014, 24 (4) :571-573.

[5]周国兴, 王轶彬, 郝楠馨, 等.3.0T磁共振表观弥散系数比值在膀胱癌术前分级中的评估价值[J].中华医学杂志, 2013, 93 (37) :2953-2956.

[6]马普能, 吴昆华, 杨桦, 等.扩散加权成像在膀胱肿瘤中的应用进展[J].国际医学放射学杂志, 2014, 37 (5) :442-444.

[7]车英玉, 程敬亮, 杨子涛, 等.膀胱癌不同病理分期与组织学分级的磁共振扩散加权成像研究[J].实用放射学杂志, 2015, 31 (7) :1140-1143, 1238.

基于扩散的磁共振成像 第5篇

关键词：乳腺,良性病变,磁共振成像,扩散加权成像,表观扩散系数

乳腺疾病作为女性疾病之一, 趋向于年轻化, 发病率越来越高, 早期诊断、早期治疗也越来越受到重视[1]。近年来磁共振检查对于乳腺疾病的诊断作用逐渐被人们认识, 扩散加权成像 (diffusion- weighted imaging, DWI) 作为一种磁共振功能成像得到学者们的关注。本研究旨在探讨DWI对乳腺良性疾病诊断的诊断价值及不同乳腺良性病变DWI表现规律。

1 对象与方法

1.1 研究对象

我院2008年4月至2009年2月经全数字化乳腺摄影检查发现, 109例良性病变女性患者 (共115个病灶) , 年龄22～72岁, 平均44.2岁, 所有患者均经手术病理证实。115个病灶中纤维腺瘤41个, 增生性乳腺病26个, 囊肿28个, 慢性炎症5个, 导管内乳头状瘤2个, 错构瘤2个, 结核灶2个, 脂肪瘤9个。取患者对侧正常乳腺组织作为正常对照组, 由于部分病人腺体萎缩, 难测量腺体信号值, 因此正常组只有95个。

1.2 MR成像及测量方法

1.2.1 磁共振扫描方法

采用飞利浦Eclipse 1.5T磁共振扫描机及乳腺专用线圈, 患者取俯卧位, 双侧乳腺呈自然下垂, 并根据需要适当填充乳腺周围以尽量减少运动, 同时使用腹带保持患者不动。先扫描横断位短时间反转恢复 (STIR) , 然后对应层面扫描DWI, 最后扫描矢状位STIR。DWI使用单次激发平面回波成像 (echo- planar imaging, EPI) 技术, 采用TR4 000- 4 500 ms, TE71- 81 ms, 层厚5 mm, 层间距0 mm, 矩阵100100, FOV32 cm, 采用3个不同的b值分别扫描, b值分别为400- 0、800- 0、1000- 0 smm-2, 在扫描DWI时让患者摒气, 以减少运动伪影, 同时采用预饱和, 以减少心脏搏动影响。

1.2.2 测量ADC时感兴趣区 (ROI) 的选择

取病灶最大层面中心区域为感兴趣区, 非囊性病灶的感兴趣区须除去囊变区, 连续测量两次信号强度值取平均值, 取同层对侧正常乳腺组织不同区域分别测量两次信号强度值取平均值, 利用MR拷贝软件功能使病灶组及正常组区域面积一致, 测量面积应大于2 mm2。

1.2.3 表观扩散系数的计算 (ADC值)

按照公式ADC=[In (SI0/SI) ]/b进行计算, 式中SI指用不同b值成像所测信号值, SI0指b=0 smm-2时所测信号值, In为自然对数。分别采用b=400、800、1 000 smm-2计算3组ADC值。

1.2.4 计数不同b值下病灶信号强度及面积变化

随b值增大, 良性病灶信号按逐渐增强、逐渐减低及不变进行分类描述, 同时在同一层面同一灰度下观察其在最大层面的面积, 对所得结果按随b值增大其面积逐渐增大、面积逐渐减小、面积不变分类描述, 上述结果以计数资料录入。

1.2.5 计数DWI表现

对乳腺良性病灶在最高信号强度层面按信号均匀高、均匀等、均匀低及混杂信号分类, 计数DWI表现, 结果以计数资料录入。

1.3 统计分析

采用SPSS 13.0统计软件分析, 数据采用undefined表示, 对同一b值正常与病变区ADC值, 囊性病变 (囊肿) 与非囊性病变 (增生性乳腺病、纤维腺瘤、乳腺炎) ADC值采用t检验, 对同一b值下非囊性病之间不同ADC值, 不同b值的病变区ADC值采用单因素方差分析, P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结 果

2.1 ADC值测量结果

分别计算正常组及不同病理结果组的ADC值, 因导管内乳头状瘤、错构瘤、结核各自病例数较少, 故在此未进行统计分析, 结果见表1。

由表1数据t检验比较得出, 同一b值下增生性乳腺病、纤维腺瘤、乳腺炎、囊肿分别与正常组之间ADC值差异都具有统计学意义 (P<0.05) , 结果见表2。

用表1数据单因素方差分析得出, 同一b值下增生性乳腺病、纤维腺瘤、乳腺炎间ADC值差异没有统计学意义 (P>0.05) ;t检验比较得出, 同一b值下囊性病灶与非囊性病灶间ADC值差异具有统计学意义 (P<0.05) 。结果见表3。

用表1数据单因素方差分析得出, 囊性病灶不同b值下的ADC值差异不具有统计学意义 (F=3.010, P=0.055>0.05) ;非囊性病灶不同b值下的ADC值差异具有统计学意义 (F=48.36, P=0.000<0.05) , 且b值越低, ADC值越大。

2.2 不同b值下病灶面积及信号强度变化规律

结果见表4、5。

由表4可见, 80.00% (92/115) 乳腺良性病变DWI图上信号强度随b值增加逐渐降低, 但仍略高于周围正常腺体组织, 14.78% (17/115) 随b值增加信号基本不变, 5.22% (6/115) 随b值增加信号增强。由表5可见, 62.61% (72/115) 病灶面积是逐渐减小的, 26.96% (31/115) 病灶面积是不变的, 10.43%例 (12/115) 病灶面积是逐渐增大的。

2.3 DWI- MRI表现

结果见表6。

由表6可见, 纤维腺瘤48.78%呈均匀高信号, 39.02%呈均匀等信号, 12.20%呈混杂信号;增生性乳腺病15.38%呈均匀高信号, 42.31%呈均匀等信号, 42.31%呈混杂信号;囊肿85.71%呈均匀高信号, 10.71%呈均匀等信号, 3.58%呈混杂信号;导管内乳头状瘤、结核、错构瘤呈混杂信号;脂肪瘤均呈明显低信号。

3 讨 论

DWI是磁共振功能成像的一种, 为目前能够观察活体水分子运动的唯一无创的影像学检查方法。临床上应用的DWI扫描主要反映细胞外水分子的扩散运动, 而人体的组织结构、细胞构成、细胞密度和血管灌注都会影响这种扩散运动, 因此DWI能够更准确、可靠地反映人体组织的空间组成信息和病理生理状态下各组织成分水分子的功能变化, 能够检测出与组织的含水量改变有关的形态学及生理学的早期改变, 从而在分子水平上达到对乳腺病变的诊断。在人体内一般用表观扩散系数 (ADC) 来定量反映这种扩散运动[2]。

本组研究结果显示, 在同一b值下, 乳腺纤维腺瘤、乳腺炎、增生性乳腺病的ADC值均较正常乳腺组织低, 且具有统计学意义;而囊肿则较正常乳腺高。我们认为在乳腺良性疾病中 (除囊性疾病之外) , 细胞增生活跃, 密度较高, 细胞外容积减少, 从而限制了水分子的扩散运动, ADC值减低。而囊性病变为末梢导管扩张所致, 其内充满囊液, 这种病变以其囊性为特点, 细胞密度较低, 细胞外容积增多, 故其ADC值较正常的高。Sinha等[3]对乳腺纤维腺瘤及正常腺体的病理组织切片对比分析, 亦证实乳腺良性病变较正常腺体细胞密度降低。相关文献[4,5]报道, 乳腺肿瘤细胞密度和ADC之间存有相关性, 细胞密度越高, ADC值越低, 与本研究结果一致。所以在同一b值时ADC值:非囊性病灶<正常组<囊性病灶。而在非囊性病灶之间, 都具有细胞的增生, 增生的程度无明显差异, 故其ADC值差异不具有统计学意义。

本组研究结果显示, 非囊性病变在不同b值间的ADC值差异有统计学意义, 且随b值增大, ADC值减少。我们认为影响DWI信号及ADC值大小的因素, 除上述的细胞密度之外, 还有新生血管引起的微血管灌注作用。文献[3,6]报道, b值越小, 这种微血管灌注影响越大, 从而ADC值则越高。囊性病变虽然也是随b值增大, ADC值略有减少, 但却不具有统计学意义。囊性病变由于不含血供, 即无微血管灌注作用, 故ADC值随b值改变差异无统计学意义[7]。因此, 采用较大的b值, 可以减少微血管灌注的影响, 从而获得较准确的ADC值。Marini等[8]采用b=1 000 smm-2得出较精确的ADC值, 但是b值越大, DWI图像对运动越敏感, 图像质量也就越差, 因此b值的选择至关重要。

同时, 笔者对乳腺良性病灶在不同b值的信号强度及病灶面积表现规律进行了探讨, 显示80%的乳腺良性病灶随b值增大, 信号强度逐渐降低;62.61%显示面积逐渐减小, 由于b值越大, 越偏重于扩散像;b值越小, 越偏重于T2加权像。YAMADA等[9,10]研究表明, 用EPI技术进行扩散成像时用小b值及小b值差可反映组织的血流灌注, 而b值及b值差越大, DWI及ADC值受血流灌注因素的影响就越小, 也就越接近于真实地反映水分子的扩散运动, 因此低b值时由于主要反映T2WI高信号的改变, 另外加上良性病灶由于血管灌注作用影响较小, 两者的共同作用使低b值时病灶呈现较高信号。b值大时, 主要反映弥散的情况, 而良性病灶的弥散异常较正常组织重, 较恶性肿瘤轻, 尤其囊肿性病灶, 其弥散运动无异常改变, 因此高b值时良性病灶多显示低信号。鉴于上述原因, 大部分良性病灶表现出随b值增大, 信号强度及面积逐渐降低及减小的规律性。

本次研究中, 我们只对乳腺良性病变进行统计分析, 而且部分病种及病例数较少, 还需要大量病例进一步研究。

参考文献

[1]刘玉品, 杨小庆.磁共振检查在乳腺肿瘤临床应用的相关进展[J].东南大学学报:医学版, 2003, 22:353-357.

[2]HERNETH A M, GUCCIONE S, BEDNARSKI M.Apparent diffusion coefficient:a quantitative parameter forin vivotumor characterization[J].Euro Radiol, 2003, 45:208-213.

[3]SINHA S, LUCAS-QUESDA F A, SINHA U, et al.In vivo diffusion-weighted MRI of the breast:pontential for lesion characterization[J].J Magn Reson Imaging, 2002, 15:693-704.

[4]DUCATMAN B S, EMERY S T, WANG H H.Correlation of histologic grade of breast carcinoma with cytologic features on fine needle aspiration of the breast[J].Mod Pathol, 1993, 6:539-543.

[5]郭勇, 王辅林, 蔡幼铨, 等.乳腺肿瘤表观弥散系数与组织细胞密度相关性研究[J].中国医学影像学杂志, 2002, 10:241-243.

[6]刘溢, 谢敬霞, 韩鸿宾, 等.磁共振扩散加权成像在乳腺肿瘤的初步应用[J].中国医学影像技术, 2003, 19:548-551.

[7]蔡世峰, 盖永浩, 赵斌, 等.磁共振扩散加权成像在乳腺病变中的应用[J].山东医药, 2005, 45 (13) :57.

[8]MARINI C, IACCONI C, GIANNELLI M, et al.Quantitative diffusion-weighted MR imaging in the differential diagnosis of breast lesion[J].Eur Radiol, 2007, 17:2646-2655.

[9]YAMADA I, AUNG W, HIMENO Y, et al.Diffusion coeffi-cients in abdominal organs and hepatic lesions:evaluation with intravoxel incoherent motion echo-planar MR imaging[J].Radiology, 1999, 210:617-623.

基于扩散的磁共振成像 第6篇

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取对象为2006年9月～2009年11月我院前列腺疾病患者,共118例,其中,前列腺癌47例(前列腺癌组),BPH71例(BPH组),全部病例均进行常规MRI扫描,DWI和ADC检查。47例前列腺癌患者年龄48～88岁,平均年龄61.6岁。主诉排尿困难,尿失禁,血尿,血精等症状。直肠指诊触及前列腺质硬结节,中央沟消失,血液前列腺特异性抗原(PSA)4.5～150μg/L 30例,平均53.4μg/L。BPH71例,年龄64～84岁,平均73.1岁。主诉排尿困难、尿频,直肠指诊前列腺不同程度肿大。血PSA检查55例,轻度升高16例,1.8～17.4μg/L,平均7.8μg/L。

1.2 诊断检查方法

本研究采用Sinmens Avanto 1.5 TMRI机,盆腔相共振线圈。扫描序列包括常规T1WI矢状定位,T1 WI轴位和T2WI轴位、冠状位,TR400ms TE 15ms,层厚3mm,无间隔,激励次数2次,视野(FOV)160210,矩阵256256,扫描中心在耻骨联合上2cm。DWI检查应用梯度回波(EPI)序列,横轴位扫描,扫描参数TR 4000ms TE 5ms矩阵128128激励次数2次,层厚3mm无问隔,FOV 160210,梯度扩散系数(b)值分别为0,400 s/mm2,扫描时间64s,MRI扫描仪自动生成ADC图。

1.3 图像分析和数据处理

分析前列腺癌及BPH在DWI和ADC图上的信号特点,测量、记录BPH组外周带、中央腺体感兴趣区及前列腺癌组感兴趣区的ADC值。

1.4 统计学分析

分别计算前列腺癌组和BPH组的ADC平均值,以(s)表示,采用方差检验,再行独立样本t检验,P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 DWI和ADC图表现

BPH 71例,前列腺外周带在DWI上信号均匀,中央腺体信号不均,大部分基质增生区信号略高于腺体增生区;ADC图信噪比强于DWI,外周带与中央带分界清楚,外周带信号高于中央腺体,基质增生区信号强度略低于腺体增生区。前列腺癌47例,DWI表现为不同程度高信号;于ADC图上呈低信号。可以直观显示肿瘤范围,受累的精囊、转移淋巴结和骨转移灶,在DWI上呈高信号,ADC图呈低信号。

2.2 前列腺癌与BPH的平均ADC值比较

本组前列腺癌组病灶区平均ADC值为(78±16)10-5mm2/s。BPH组的平均ADC值为(146±44)10-5mm2/s。前列腺癌组的ADC值明显低于BPH组的平均ADC值。两者之间的ADC值差异有统计学意义(P<0.05)。

3 讨论

3.1 扩散加权成像的原理

WI是利用MR成像的特殊序列观察活体组织水分子的微观扩散运动的一种成像方法,其原理是在常规sE序列基础上,在T2WI的180度脉冲前后加上两个对称的扩散敏感梯度脉冲,第一个脉冲引起所有质子失相位,第二个梯度脉冲使相位重聚。对于扩散运动较低的水分子,第一个梯度脉冲引起质子失相位能被第二个梯度脉冲重聚,故信号并没有降低,则DWI上呈高信号。对于扩散较快的水分子,第一个梯度脉冲引起的质子失相位后离开了原来的位置,不能被第二个梯度脉冲重聚,导致信号衰减,则形成了DWI上的低信号。利用脉冲前后组织发生的信号强度变化,来检测组织中水分子扩散状态(自由度及方向),得到组织内水分子扩散运动受限程度的定量指标,进而评价机体的微观构造成微环境。水分子从周围环境中获得运动能量,从而在空间上向各个方向飘移形成扩散[2]。在不均匀磁场环境下,水分子扩散活动会造成MR信号下降,其程度取决于分子运动幅度和梯度磁场强度,磁场梯度较小时这种作用是微弱的,当在三维空间任意方向上施加高场强梯度磁场时,水分子扩散造成的MR信号改变就可以通过后处理而显像[3]。

3.2 前列腺癌的图像特点

前列腺癌患者ADC值较低,因为肿瘤区由大量堆积的肿瘤细胞构成,间质少,恶性上皮细胞与腺体不规则排列,内部结构改建明显,影响水分子扩散,同时肿瘤细胞核大,大的核质比也影响分子的扩散运动,这些都导致肿瘤区水分子的运动能力明显降低,ADC值减低,使ADC值下降。正常外周带含有丰富的腺体和腺管结构,水分子运动有着较高的自由性,ADC值也相应较高。而前列腺癌时,腺上皮的正常分泌功能被破坏,腺管结构被高密度排列的癌组织所代替,再加上癌细胞的高核质比,细胞内外的水分子运动都明显受限,所以ADC值较正常前列腺组织下降明显。

3.3 DWI和ADC对前列腺疾病的鉴别诊断

前列腺外周带和中央腺体的腺泡与导管的形态、分布不同,间质比例不等,腺上皮细胞的大小、形态也存在差异。因此,两者的水分子扩散也会不同。表现在DWI和ADC图上即为信号的差别。本组的BPH病例外周带在DWI上信号均匀,与基质增生区信号相似,在ADC图上信号高于中央腺体,中央腺体区在ADC图上信号欠均匀,基质增生区的DWI信号较腺体增生区略高,ADC图上信号略低,但部分腺体增生DWI信号高于基质增生,考虑可能与穿透效应有关[4]。前列腺癌的ADC值与其细胞密度及恶性程度有很高的相关性,通常高度恶性肿瘤细胞密度较高,ADC值低。细胞密度越大、高核浆比和细胞外液减少都可能是恶性肿瘤水扩散受限致使ADC值减低的因素。本组前列腺癌中均表现为DWI高信号,ADC图低信号。这与脑肿瘤DWI表现相似。约有30%的前列腺癌起源于中央腺体,应用常规MRI扫描误诊率高,因为中央腺体增生的病理变化大,MR信号多不均匀,常规MRI难以从增生的中央腺体中分辨出前列腺癌病灶。Sato等[5]对23例前列腺癌的ADC值与非癌组织的ADC值进行比较得出癌与非癌组织兴趣区的平均ADC值,两者差异有统计学意义(P<0.05)。中央腺体内前列腺癌的ADC值低于非癌组织兴趣区。前列腺癌水扩散运动受限的原因可能与前列腺癌组织过渡增生,取代了富含水分子的腺泡结构有关。另外,前列腺癌细胞浆、细胞器增大、胞质减少、核浆比升高,可能是水分子扩散受限的另一原因。

参考文献

[1] 王霄英,周良平,丁建平.等.前列腺癌的MR波谱定量分析:与系统穿刺活检病理对照研究[J].中华放射学杂志,2004;38(3) :268～272

[2] 杨正汉,谢敬霞.水分子扩散加权磁共振成像在肝脏的临床应用[J].中华放射学杂志,1999;33(10) :684～688

[3] Katsuhim N,Yoshihumi K,Seiko K,et al.Difusion-weighted single.shot echo planar imaging of colorectal Cancer using a sensitivity encoding technique[J].Jpn J Clin Oneol,2004;34(10) :620～626

[4] 李飞宇,王宵英,许玉峰,等.良性前列腺增生的ADC值定量分析[J].实用放射学杂志,2007;23(5) :661～663

基于扩散的磁共振成像 第7篇

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性分析笔者所在医院收治的经TACE治疗的35例肝癌患者, 其中男21例, 女14例, 年龄28~75岁, 平均55岁。所有患者治疗前均经CT或超声引导下穿刺活检取得病理学证实。治疗后8周进行增强MRI和DWI扫描。

1.2 方法

1.2.1 治疗方法

具体方法是在碘过敏试验后, 常规局麻下采用改良Seldinger技术, 选用5F导管选择性插管, DSA下证实导管位于肿瘤供血靶血管后, 术中根据病灶位置及大小确定碘油使用量, 在DSA下缓慢注入顺铂20~80 mg, 替加氟1.0 g灌注化疗;最后注入吡柔比星20~40 mg与超液态碘化油混合剂进行肿瘤血管栓塞治疗。

1.2.2 检查方法

采用GE Signa HDxt 1.5T超导型磁共振成像扫描仪, 使用腹部线圈。扫描体位为仰卧位。常规序列扫描完成后即开始弥散加权成像扫描, 其扫描序列为:SS-EPI, 主要参数b值分别为0和500 s/mm2。横断位扫描参数:TR/TE:11 000/70 ms, 视野 (FOV) 30~38 cm, 层厚2.9 mm, 层距0 mm, 矩阵128×128, NEX=4。增强MR造影剂为Gd-DTPA, 用量为0.1 mmol/kg, 采用高压注射器经手背浅静脉以3.0 ml/s流率团注对比剂, 并跟随20 ml等渗生理盐水冲洗。注药同时开始增强成像采集。

1.2.3 评估方法

术后8周对TACE后肝癌组织进行评估, 肿瘤残存定义为DCE-MRI可见动脉期强化的组织。此外, 肿瘤坏死定义参照欧洲肝脏研究协会 (EASL) 制定的标准。由2名从事腹部MR影像诊断5年以上经验的医师对35例患者共39个病灶进行分析。MRI图像后处理在GE Signa HDxt 1.5T自带工作站进行, 在肿瘤坏死区和肿瘤残存区分别放置ROI, 放置ROI时尽量避开血管、胆道、伪影处、采用三次测量取其平均值的方法, 最终ADC值取两位医师所测ADC值的平均值。

1.3 统计学处理

采用SPSS 16.0软件包进行统计学处理, 计量资料采用均数±标准差 (±s) 表示。治疗后肿瘤坏死组织平均ADC值与肿瘤残存组织平均ADC值比较采用Mann-Whitney U检验。采用受试者工作特性曲线 (receiver operating characteristic curve, ROC) 分析DWI对TACE治疗后不同反应的鉴别诊断能力, 确定ADC阈值, 并计算诊断敏感度, 特异度, 以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

35例患者共39个病灶均在术后8周完成随访。共16个病灶出现DCE-MRI动脉期强化, 全部归为肿瘤残存组, b值为500 s/mm2时, DWI图像上均表现为高信号, 而ADC图像上表现为低信号。剩余病灶均符合欧洲肝脏研究协会 (EASL) 制定的治疗后坏死标准, b值为0 s/mm2时, 坏死病灶于DWI图像上为高信号, 当b值为500 s/mm2时, 信号出现明显的衰减, 对应ADC图像上为高信号。

肿瘤残存组平均ADC值为 (1.55±0.28) ×10-3mm2/s, 肿瘤坏死组平均ADC值为 (2.03±0.27) ×10-3mm2/s, 两两比较差异有统计学意义 (P<0.05) 。ROC曲线分析显示, ADC阈值为 (1.91±0.18) ×10-3mm2/s时, 判断坏死组织的敏感性、特异性为89.2%和91.6%。

3 讨论

评估原发性肝癌TACE治疗后是否有肿瘤组织残存对下一步制定治疗计划至关重要。DW-MRI是唯一可活体提供细胞结构和细胞膜完整性信息的技术, 正因为如此, 并且无需造影剂, 使该技术可用于肾功能受损的患者[3]。已有研究证实, 乳腺癌肝转移的患者经过化疗后, 可用DW-MRI定量评价患者的治疗效果[4]。

Kamel等[5]研究发现, 肝癌治疗后肿瘤强化和ADC值变化最大出现在治疗后2周左右, 在2~4周这个时间范围内, 肿瘤大小保持不变。本研究未对治疗前ADC值进行测量分析, 而主要集中在DWI是否能在肝癌TACE治疗后短期内区分治疗有效区和治疗无效区。ADC值的测量是在TACE治疗后8周进行, 并且参照欧洲肝脏研究协会 (EASL) 制定的标准在增强MRI上对治疗有效和无效进行了区分, 再通过测量不同治疗反应组ADC值, 研究是否存在差异。

在DWI图像上, 不同性质的病灶可造成不同的信号差异, 这对发现病灶和对病灶进行定性诊断非常有帮助。肿瘤和脓肿组织在高b值 (b值≥500 s/mm2) 上呈高信号, 而在相应的ADC图上呈低信号, 而囊肿和坏死组织在高b值DWI图像上有明显的信号衰减, 相应的在ADC图像上出现明显的信号增高[6]。视觉评估肿瘤治疗后坏死区和残存区也可观察到信号差异, 坏死组织在高b值中多表现为典型的低信号, 而肿瘤残存组织表现为高信号。然而, 由于DWI中信号除了受到水分子自由扩散运动的影响外, 还受到T2弛豫时间的影响, 所以单独运用DWI图像对病灶类型进行区分存在一定的假阳性率, 所以, 必须要在ADC图像上对病灶进行测量才能有效避免假阳性和假阴性率[7]。本研究发现, 肝癌通过TACE治疗后, 肿瘤坏死组织的平均ADC值为 (2.03±0.27) ×10-3mm2/s, 而残存肿瘤的平均ADC值为 (1.55±0.28) ×10-3mm2/s, 肿瘤坏死组织平均ADC值明显高于残存肿瘤, 两两比较差异有统计学意义 (P<0.05) 。可能的解释为残存的肿瘤组织仍然具有多量的细胞结构, 并且细胞外间隙扭曲、疏水性的细胞膜密度高等原因造成水分子自由扩散受阻, 从而使ADC值相应降低, 而肿瘤坏死组织由于细胞膜破裂, 水分子自由扩散相对不受阻, 从而使ADC值相应增高[8]。经ROC曲线分析显示, ADC阈值为 (1.91±0.18) ×10-3mm2/s时, 判断坏死组织的敏感性、特异性为89.2%和91.6%。

本研究也存在一些不足之处, 如研究样本量不大, 有待扩大样本量继续研究。未对治疗后肝癌进行长期随访, 有待延长时间随访观察;DWI为功能成像, 部分图像质量效果欠佳, 有待后续优化MR扫描参数提高图像质量[9]。综上所述, 虽然有一些不足之处, 但本研究证实磁共振扩散加权成像可有效评估肝癌TACE治疗后的肿瘤坏死与肿瘤残存, 为临床下一步治疗提供依据。

摘要：目的:探讨磁共振扩散加权成像对肝癌TACE治疗后肿瘤存活情况的判断价值。方法:选取笔者所在医院经TACE治疗的35例肝癌患者作为研究对象, 术后8周均行增强磁共振和DWI扫描。残存的肿瘤评估采用欧洲肝脏研究协会制定的标准, 回顾性分析肿瘤治疗后坏死组织和残存肿瘤的ADC值。结果:坏死组织的平均ADC值为 (2.03±0.27) ×10-3 mm2/s, 残存肿瘤组织平均ADC值为 (1.55±0.28) ×10-3 mm2/s, 两两比较差异有统计学意义 (P<0.05) 。ROC曲线分析显示:ADC阈值为 (1.91±0.18) ×10-3 mm2/s时, 判断坏死组织的敏感性、特异性为89.2%和91.6%。结论:磁共振扩散加权成像可有效评估肝癌TACE治疗后的肿瘤坏死与肿瘤残存, 为临床下一步治疗提供依据。

关键词：扩散加权成像,表观扩散系数,原发性肝癌,介入治疗

参考文献

[1]Llovet J M, Real M I, Montaa X, et al.Arterial embolisation or chemoembolisation versus symptomatic treatment in patients with unresectable hepatocellular carcinoma:a randomised controlled trial[J].Lancet, 2002, 359 (9319) :1734-1739.

[2]Kloeckner R, Otto G, Biesterfeld S, et al.MDCT versus MRI assessment of tumor response after transarterial chemoembolization for the treatment of hepatocellular carcinoma[J].Cardiovasc Intervent Radiol, 2010, 33 (3) :532-540.

[3]Bruix J, Sherman M, Llovet J M, et al.Clinical management of hepatocellular carcinoma.Conclusions of the Barcelona-2000 EASL conference.European Association for the Study of the Liver[J].J Hepatol, 2001, 35 (3) :421-430.

[4]Sadowski E A, Bennett L K, Chan M R, et al.Nephrogenic systemic fibrosis:risk factors and incidence estimation[J].Radiology, 2007, 243 (1) :148-157.

[5]Kamel I R, Liapi E, Reyes D K, et al.Unresectable hepatocellular carcinoma:serial early vascular and cellular changes after transarterial chemoembolization as detected with MR imaging[J].Radiology, 2009, 250 (2) :466-473.

[6]Galea N, Cantisani V, Taouli B.Liver lesion detection and characterization:role of diffusion-weighted imaging[J].J Magn Reson Imaging, 2013, 37 (6) :1260-1276.

[7]Goshima S, Kanematsu M, Kondo H, et al.Evaluating local hepatocellular carcinoma recurrence post-transcatheter arterial chemoembolization:is diffusion-weighted MRI reliable as an indicator?[J].J Magn Reson Imaging, 2008, 27 (4) :834-839.

[8]Szafer A, Zhong J, Anderson A W, et al.Diffusion-weighted imaging in tissues:theoretical models[J].NMR Biomed, 1995, 8 (8) :289-296.