磁共振全身弥散加权成像在全身转移瘤中的应用状况及进展*

林翠珍 郑彩琴 黎剑宇 王永豪 陈凯旋 文豪 石宇文

磁共振全身弥散加权成像（whole body diffusion weighted，WB-DWI）是近年来磁共振发展的一种新技术，是在磁共振弥散加权成像（DWI）的基础上发展起来的，可在自由呼吸状态下完成全身扫描，并利用新技术如3D-MIP重建和黑白反转，能够将病变尤其是肿瘤性病变以三维的效果显示，其对肿瘤探测的敏感性以及特异性可以与目前临床上用于恶性肿瘤全身转移评估的“金标准”，即正电子发射体层成像（positron emission tomograghy，PET）相媲美，已成为临床上探测全身转移瘤的影像检查方式的热点之一。

1 WB-DWI的成像原理及技术发展

弥散加权成像（DWI）是在常规MRI序列的基础上，在X、Y、Z轴三个互相垂直的方向上施加弥散敏感梯度，从而获得反映体内水分子扩散运动状况的MRI图像。弥散运动引起MR信号衰减A=exp（-bD），其中D为弥散系数（diffusion coefficient），反映扩散运动的快慢，单位为：mm2/s；b为弥散敏感系数，单位为s/mm2。在DWI中通常利用表观弥散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）描述组织中水分子弥散强度的大小。主要是依据人体病理生理状态下细胞内、外水分子的跨膜运动功能状态的改变对疾病进行诊断[1]。当人体内组织器官发生病变时，细胞的结构和功能也会随之出现异常变化，影响到水分子的正常弥散，导致了ADC值出现变化，表现为在DWI图上出现ADC减小时信号增高而ADC增加时信号减低的现象。

DWI所观察到的弥散效应除反映水分子自身的扩散运动之外，还与使用的b值有关，所选的b值越高，测得的ADC值准确。但b值增高，图像的信噪比随着下降，所获得的图像则不能清楚地显示病灶。Bogner等[2]认为，b=850 s/mm2时，DWI图像的信噪比最高，许多研究所用的b值为500~1000 s/mm2[3-7]，也有研究选用10个b值（0，50，100，250，400，550，700，850，1000，1250）[2]，发现选用2个b值，即b=50和b=850时与选用10个b值得出的ADC值无显著差异。

早期的DWI主要用于脑部疾病的检查，尤其是脑梗死的早期诊断[8]，为及时溶栓提供了影像依据。根据信号强度和ADC值的变化，DWI可应用于鉴别各种肿瘤的成分，有助于判断肿瘤的良恶性。但大量的研究显示，DWI对于脑部病变的检查敏感性过高，对脊柱以及脊髓病变的显示很有局限性[9-15]。并且传统的DWI对全身的扫描时间长，心跳、呼吸运动等生理运动可产生伪影，这就使得要进行体部DWI时，不得不要求患者屏气才能完成扫描。由于屏气时间有限，导致一部分图像的分辨率和信噪比缺失，也无法完成全身大范围的扫描。2004年，日本学者Takahara等[16]首次报道联合应用DWI与平面回波成像（EPI）及短时反转恢复（short tau inversion recovery，STIR）脂肪抑制技术，抑制肌肉、脂肪、肝脏等组织器官的背景信号，从而实现了在自由呼吸下采用快速DWI全身扫描脉冲序列克服呼吸和扫描时间的限制，真正实现清晰的全身成像。

近年国内外学者初步研究表明，WBDWI方法简单、费用低、无辐射损伤，可对患者进行全身大范围扫描，来观察肿瘤及其转移灶、淋巴结受累情况，并得到肿瘤筛查、分期、病变良恶性鉴别等诊断信息，可以帮助临床医生明确肿瘤分期，并未治疗方案提供依据，是一种临床急需的全身检查技术。

2 WB-DWI在肿瘤性病变中的应用

2.1 WB-DWI筛查肿瘤性病变 DWI与全身MR扫描技术相结合，可以在短时间内获得全身弥散图像，同时利用3DMIP重建和黑白反转技术显示恶性肿瘤原发灶部位和转移灶的基本情况可以得到三维的展示，取得了很好的效果，达到了类似PET的图像[17]，使WB-DWI成像有望成为筛查恶性肿瘤及肿瘤全身转移情况的一种新的技术并有望得到推广。目前已有研究表明，WB-DWI对骨骼系统、肝脏及淋巴结的转移瘤具有较高的检出率。此外，WB-DWI具有覆盖全身范围、所需时间短、无造影剂的使用、价格低廉、没有创伤等有点，非常合适应用于对患者进行全身转移瘤的筛查。其所获得的三维结果的展示，在很大程度上缓解了医师阅读全身大量MR断层图像的工作负担，同时也可以更有效的帮助医生给出明确正确的诊断，这项技术具有重要的临床实用价值。

2.2 WB-DWI在良恶性肿瘤鉴别中的作用 WB-DWI不仅能探测病灶的有无，还可以鉴别病灶的良恶性。恶性肿瘤增殖活跃，细胞数量多且体积大，排列紧密，使水分子扩散受限，ADC值降低，在DWI上显示高信号。WB-DWI从分子水平提供全身细胞水平代写减弱信息，更早地发现恶性肿瘤肿瘤细胞异常信号。目前已有很多研究应用ADC值对不同的病灶进行评估。应用ADC值的不同对脑内囊性病变进行病理分析的研究结果显示，脑脓肿发生时测得的ADC值较囊性级坏死性转移灶的测得值较低[18]。胡奕等[19]应用WB-DWI对肝脏的局限性病灶进行病变的初步研究证明，ADC值较高的多见于肝内的良性病变，还发现原发性肝癌、肝脏转移瘤、血管瘤、肝囊肿的ADC值依次升高。许多研究也表明，ADC值在乳腺癌与乳腺的良性病变和乳腺的正常组织中也存在显著差异，且差异有统计学意义[20-21]。一般认为，恶性病变的ADC值小于良性病变小于正常组织。

然而也有相关结论表明，ADC值在不同部位的肿瘤局部DWI测定中也有一定差别，如脊椎、肝脏、前列腺等，但也存在着部分重叠的现象[19-22]。各研究报道中，存在着对同一部位或同种病变的ADC值的测定不尽一致，故在ADC值的测定及对良恶性病变的评估上仍有待进一步的研究。

2.3 WB-DWI在探测恶性肿瘤远处转移中的应用与价值含大量脂肪细胞的骨髓组成了正常骨骼系统，肺实质信号确实是因为组织中含大量气体，肝脏T2WI背景信号低，以上组织及其信号特征使其在WB-DWI呈较低信号，这些特点有利于表示恶性转移瘤的高信号容易表现出来，临床上易于通过血行转移的恶性肿瘤如肺癌、乳腺癌、前列腺等。而WBDWI对发现骨组织的恶心肿瘤较骨扫描敏感，如颈椎、腰椎、骶椎等椎骨的病变，骨盆、肋骨及股骨的病变，同时能够获得胸部、腹部及盆腔脏器影像，这就使得WB-DWI在探测恶性肿瘤的远处转移上具有较高的应用价值。

在WB-DWI图像上，由于特殊的手段可以是对肌肉、脂肪、肝脏等组织器官背景信号给予充分抑制，在这种背景被抑制的情况下淋巴结显示得更为清楚，对小淋巴结也可以显示。研究证实，WB-DWI对双侧颈部、腋下、腹股沟及腹膜后淋巴结的显示能力可达98%左右，这种检测效果足以准确地发现淋巴结大小、形态学特征的变化。临床上结合ADC值，可以对淋巴结的病变起到定性诊断的结果。

2.4 WB-DWI在肿瘤分期及治疗效果的评价中的应用WB-DWI在评估肿瘤原发病中及其远处转移的同时，为肿瘤分期提供了依据，且能够提供肿瘤的形态学和功能学的诊断标准，而肿瘤的分期对治疗方案的制定以及预后的评估有重大意义。有效的肿瘤治疗会引起组织内不同类别的水分子扩散状况的改变，使ADC值发生变化。据有关研究表明，对治疗敏感的肿瘤患者，ADC值可以反映化疗的效果，化疗疗效与ADC值的变化呈正相关，化疗后ADC值高于化疗前[23]。Theilmann R J等[24]研究表明，化疗开始后4 d ADC值有可能发生明显变化，化疗进行到第11 d时变化最显著，其认为11 d的表现可以作为评判疗效的证据。本研究表明，ADC值对肿瘤治疗药物的疗效有一定的预测能力，为肿瘤早期疗效检测提供了一个量化的指标，是肿瘤评估的有价值的手段。

2.5 WB-DWI的应用前景 随着MR扫描技术的发展，磁体内置BODY线圈的使用，免去了在采集信号过程中对表面线圈的更换，同时应用扫描床的同步移动技术，使得全身检查不再需要对每一检查部位重新定位，而是一次定位即可完成全身MR扫描，这种新技术的应用极大地缩短了扫描时间，增强了全身MR检查的简易性和实用性[25]，其具有覆盖全身范围、检查时间短、无需造影剂、费用低、无创等优势，以及类似于PET的图像效果和对肿瘤性病变探测的敏感性和特异性，使得WB-DWI在临床上更有广阔的应用前景。

2.6 WB-DWI临床应用的局限性 WB-DWI的空间分辨率较低，图像质量远比不上增强扫描，难以准确显示病灶的形态，对于小于1 cm的病灶亦不易显示；全身弥散加权成像由于线圈长度的限制，并非实现真正意义上的全身范围扫描，使得四肢远端的病灶难以显示；在颈部的显示效果也较差，不能明显的区分颈部各种血管和淋巴，也没有统一的设备要求和相同的技术参数，使得各研究项目的结果不尽相同，缺乏可比性。

综上所述，WB-DWI虽存在一定的不足，但其对全身转移瘤的敏感性和特异性以及低费用、无创伤、可短期内复查的特点，有很大的优越性。随着磁共振技术的不断发展，相信WB-DWI有着广阔的前景。

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