胰腺3T磁共振弥散加权成像的临床应用研究

陈士跃 黄文才 陆建平 金爱国 黄俊 田冰

·论著·

胰腺3T磁共振弥散加权成像的临床应用研究

陈士跃 黄文才 陆建平 金爱国 黄俊 田冰

目的探讨胰腺组织3T磁共振(MR)扩散加权成像(DWI)的可行性及其在胰腺肿瘤定性诊断中的价值。方法应用3T MR成像仪对20名健康志愿者和47名胰腺肿块患者(胰腺癌21例，肿块型胰腺炎7例，胰腺囊性肿瘤19例)行胰腺常规MRI及两组不同扩散梯度因子(b值，500和1000 mm2/s)DWI检查，测量病灶、病灶旁胰腺DWI信号强度(signal intensity，SI)及病灶表观扩散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)值。结果在b=500和1000 mm2/s DWI图像上，正常胰腺实质信号均匀，胰头、体、尾各部分的ADC值差异均无统计学意义；而胰腺癌、肿块型胰腺炎均显示为高信号，且在b=1000 mm2/s的DWI上胰腺癌的相对SI1000值显著高于肿块型胰腺炎(1.238±0.448比0.371±0.293，P<0.01)。胰腺癌与肿块型胰腺炎ADC500和ADC1000均显著低于正常胰腺(P<0.01)，且胰腺癌ADC1000显著低于肿块型胰腺炎[(1.087±0.175) mm2/s比(1.279±0.213) mm2/s，P<0.01]。胰腺囊性病变在b=500 mm2/s时显示为高信号，在b=1000 mm2/s的DWI上表现为低或等低信号，其ADC500和ADC1000均显著高于正常胰腺(P值均<0.01)。结论3T磁共振胰腺DWI有助于胰腺肿块型病变的鉴别诊断，高b值DWI对胰腺病变定性诊断更有价值。

胰腺； 胰腺肿瘤； 磁共振成像； 扩散加权成像； 表观扩散系数

人体断层成像如CT和MRI等技术的进步大大提高了胰腺疾病的诊治水平[1]。随着高场强磁体和高性能梯度线圈的开发及并行成像技术的应用，扩散加权成像(diffusion-weighted imaging，DWI)开始越来越多地应用于肝、肾、前列腺和胰腺等腹、盆腔器官的检查，进行肿瘤定性诊断、治疗评价和临床随访[2-3]。DWI的胰腺应用包括慢性胰腺炎的分级、胰腺外分泌功能评价、胰腺肿瘤及肿瘤样病变的诊断和鉴别诊断等[4-6]，目前关于3T磁共振DWI在胰腺疾病中的临床应用价值的研究尚不多见。本研究探讨在3T条件下胰腺DWI的可行性及不同扩散梯度因子(b值)时DWI对胰腺肿瘤定性诊断的价值。

材料与方法

一、研究对象

收集胰腺占位患者47例，其中男28例，女19例，年龄24～78岁，平均50岁。另在体检人群中招募20名健康志愿者作为对照，其中男12例，女8例，年龄28～55岁，平均42岁。胰腺占位经手术病理、活检确诊或临床、影像综合诊断，确诊为胰腺癌(PC)21例，肿块型慢性胰腺炎(mass-forming chronic pancreatitis, MFCP)7例，胰腺囊性肿瘤19例(假性囊肿7例，导管内乳头状黏液瘤6例，黏液囊腺瘤4例，浆液性囊腺瘤2例)。

二、磁共振成像检查

三、统计学处理

正常胰腺不同部位(胰头、体、尾)的ADC值的比较采用ANOVA单因素方差分析，PC、MFCP和囊性病变的RSI及ADC值的两两比较采用双样本SNK法。P<0.05为差异具有统计学意义。

结 果

正常胰腺实质信号均匀，DWI信号略高于肝脏，低于脾脏(图1a、b)。在b值为500 mm2/s 的DWI图像上，PC、MFCP与胰腺囊性病变表现为不同程度的高信号(图1c、e、h)。PC、MFCP及胰腺囊性病变的RSI500分别为0.876±0.486、0.725±0.237和0.335±0.224。PC和MFCP的RSI500差异无统计学意义，而胰腺囊性病变的RSI500显著低于PC及MFCP(P<0.01)。在b值为1000 mm2/s 的DWI图像上,PC和MFCP均呈明显高信号，囊性肿瘤表现为低或等低信号(图1d、f、i)。PC、MFCP及胰腺囊性病变的RSI1000分别为1.238±0.448、0.371±0.293和-0.364±0.148。PC的SI1000显著高于MFCP，后者又显著高于胰腺囊性病灶(P值均<0.01)。

以b值为0与500 mm2/s计算出的正常胰头、体、尾的ADC500值分别为(1.630±0.306)、(1.710±0.319)和(1.609±0.362) mm2/s；以b值为0与1000 mm2/s计算出的正常胰头、体、尾的ADC1000值分别为(1.322±0.217)、(1.309±0.162)和(1.292±0.211)mm2/s。正常胰腺头、体、尾部之间ADC500和ADC1000值比较差异均无统计学意义。PC的ADC500、ADC1000值分别为(1.317±0.299)和(1.087±0.175) mm2/s；MFCP的ADC500、ADC1000值分别为(1.466±0.412)和(1.279±0.213)mm2/s(图1g)。PC和MFCP的ADC值均显著低于正常胰腺(P<0.01)。而MFCP的ADC500值与PC的比较，差异无统计学意义，但其ADC1000值显著高于PC(P<0.01)。胰腺囊性病变的ADC500、ADC1000值分别为(3.263±0.742)和(5.254±1.603) mm2/s(图1j)，均显著高于正常胰腺(P<0.01)。

图1正常胰腺及不同b值时PC、MFCP、胰腺囊性病变的DWI、ADC图像 a、b：正常胰腺T2WI及DWI图像；c、d：b为500、1000 mm2/s时的胰尾癌DWI图像；e、f、g：b为500、1000 mm2/s时胰头部肿块型局限性胰腺炎的DWI、ADC图像；h、i、j：b为500、1000 mm2/s时胰颈体部囊腺瘤的DWI、ADC图像

讨 论

DWI是一项无创性评价生物体内水分子扩散运动状态的功能成像手段[4]。胰腺DWI结合ADC值测量可能有助于CP患者胰腺外分泌功能的评估及对胰腺囊性病灶及胰腺癌的定性诊断[6-9]。SE-EPI是胰腺DWI最常用的成像序列[10]，而利用呼吸触发EPI成像技术则可通过增加信号平均次数来减轻运动伪影，提高图像信号噪声比。并可以通过减少EPI因子而降低磁敏感效应，提高ADC值测量的可靠性[11]。我们的经验表明，在3T磁共振成像仪，应用呼吸触发采集DWI信号可获得满意的图像质量。值得注意的是，在检查前对受检者的呼吸训练非常必要，因为不规则的呼吸运动还是会造成相位编码方向上明显的呼吸运动伪影，降低图像信号噪声比。EPI序列本身具有极高的磁敏感性，高场强(3T)条件下MRI受磁敏感伪影的影响更大，可导致胰腺DWI图像变形或成像失败[12]。因此，在成像中应用并行成像技术是很有必要的，因为并行采集技术可通过缩短采集时间减轻呼吸运动对DWI成像质量的干扰。

在DWI中，b值是一个最主要的成像参数。目前认为，DWI图像上信号强度可反映组织的水分子扩散度，但易受到“T2透过效应”(T2 shine-through effect)和微血管灌注(microvascular perfusion)的影响[10]。在人体组织中水分子的扩散自由度依赖于水分子所处的环境。细胞内的水分子，由于受到细胞膜的空间限制以及可溶性大分子的水合作用，往往表现为扩散度受限[5-6]。高b值在减少组织微灌注影响的同时，也能更大程度上消除“T2透过效应”，但b值增加会降低DWI图像的信号噪声比[10-11]。本研究结果显示，胰腺囊性病变在b值为500 mm2/s的DWI图像上受“T2透过效应”的影响呈高信号；在b值为1000 mm2/s DWI图像上病变表现为等低或低信号(取决于囊液成分)。因此，我们认为高b值的DWI能减少“T2透过效应”的干扰而更真实地反映囊性病变组织高水分子扩散特征，有助于对囊性胰腺病变成分的定性诊断。我们的结果还显示，PC在b=1000 mm2/s的DWI图像上的相对信号强度较MFCP更高，提示两种病灶内水分子扩散受限程度上存在差别，且高b值的DWI可能更有助于反映病灶的微观组织病理学特征。

由于ADC值不受“T2透过效应”的影响，我们在研究中通常用ADC来定量描述体内水分子运动。ADC值是根据2个以上不同b值的DWI磁共振信号强度计算得出。通过多个b值采集的数据计算出的ADC值能更准确，但会相应增加信号采集时间[7]。根据IVIM(intravoxel incoherent motion)理论， ADC同时受到体内水分子扩散和血流灌注两者的影响，故高于真实扩散系数(D值)[2-3]。通常认为，采用小b值DWI会增加ADC值中血流灌注的比重，而使用大b值计算得出的ADC值可更大程度上消除血流灌注因素的影响[8-9]。本研究中对两组不同b值条件下(1000与500mm2/s)计算出的ADC值进行比较，结果表明正常胰腺与病变的ADC500平均值均明显高于ADC1000，说明b值越大测出的ADC值会越小，所测得的ADC值更趋同于真实扩散系数(D值)，符合IVIM理论。

大多数学者认为，ADC定量分析有助于良恶性肿瘤鉴别以及恶性肿瘤预测和治疗后监测[9-10]。我们研究还表明，PC与MFCP的ADC500值无统计学差异，但ADC1000值的差异具有统计学意义，提示高b值DWI可能更有助于PC和MFCP的鉴别诊断。但PC和MFCP的ADC值具有较大的个体差异，两者存在很大的重叠。所以我们认为单纯以ADC值来区分胰腺癌和肿块型局限性胰腺炎并非完全可靠。其内在原因是：(1)PC组织很不均质，肿瘤不同程度的坏死、出血会增加ADC值的差异[13]；(2)PC和MFCP的病理过程存在混合的形式，PC和MFCP时水分子低扩散状态可能与病灶内丰富的纤维组织有关[14-15]。本组所有胰腺囊性病变的ADC500、ADC1000值均高于正常胰腺，在ADC图像上表现为稍高-高信号，易于与实性肿块相区别[11]。

总之，呼吸触发3T磁共振胰腺DWI获得的图像质量满意,能符合诊断需要。DWI能提供微观病理组织学方面的重要信息，高b值DWI能更真实地反映病变组织的水分子扩散状态及内在的病理组织学特征，对胰腺病变定性诊断更有价值。

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2011-04-22)

(本文编辑：屠振兴)

Clinicalapplicationofpancreaticdiffusion-weighedimagingat3T

CHENShi-yue,HUANGWen-cai,LUJian-ping,JINAi-guo,HUANGJun,TIANBing.

MedicalImagingCenter,ChanghaiHospital,SecondMilitaryMedicalUniversity,Shanghai200433,China

LUJian-ping,Email:luping@sh163.net

ObjectiveTo investigate the feasibility of pancreatic DWI at a 3T MR imager and its value for the qualitative diagnosis of pancreatic tumors.MethodsFor 20 normal healthy volunteers and 47 patients with pancreatic tumors [21 pancreatic carcinoma (PC), 7 mass-forming chronic pancreatitis (MFCP) and 19 cystic lesions), routine pancreatic MRI and pancreatic DWI using b values (500 and 1000 mm2/s) were obtained, the DWI signal intensity (SI) and apparent diffusion coefficient (ADC) value of pancreatic lesions and adjacent tissue was measured.ResultsIn the b=500 and 1000 mm2/s DWI images, there was no significant difference in ADC value between different parts of normal pancreas. But PC and MFCP were shown as hyperintensity mass, in addition, the related SI1000of PC at b=1000 mm2/s DWI was significantly higher than that of MFCP (1.238±0.448vs. 0.371±0.293,P<0.01). Compared with normal pancreas, both PC and MFCP presented as decreased ADC500and ADC1000value. The ADC1000of PC was significantly lower than that of MFCP [(1.087±0.175)mm2/svs. (1.279±0.213)mm2/s]. Pancreatic cystic lesions were shown as hyperintensity in DWI at b= 500 mm2/s, but were depicted as iso-intense signal or low-signal lesions in DWI using b=1000 mm2/s. Both ADC500and ADC1000of pancreatic cystic lesions were higher than that of normal pancreas.Conclusions3T-MR DWI is helpful to differentiate pancreatic lesions. High b valueDWI is more valuable for the qualitative diagnosis of pancreatic mass.

Pancreas; Pancreatic neoplasms; Magnetic resonance imaging (MRI); Diffusion-weighted imaging (DWI); ADC value

10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2011.04.005

200433 上海，第二军医大学长海医院医学影像中心(陈士跃、陆建平、金爱国、黄俊、田冰)；广州军区武汉总医院放射影像科(黄文才)

陆建平，Email:luping@sh163.net