3.0Tesla场强下全身类PET与常规MRI技术对转移瘤显示能力的对比研究

尹所 薛鹏 杨继周 张琼

磁共振弥散加权成像（diffusion-weighted imaging，DWI）是当今磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）中一项功能成像技术，它体现了活体组织中水分子的弥散状态情况、细胞排列的密集程度，对发现病变、判断病变良恶性具有重要价值。利用机床内置线圈，采用对人体整体信息分段采集而后拼接得出全身DWI图像资料，因后者图像资料黑白翻转后与PET(positron emission tomography)图像极为相似，故也称为全身类PET技术。头颅、腹部的局部弥散加权成像技术已广泛应用于临床诊断中，诊断准确性高。本文重点讨论恶性肿瘤全身转移病例在背景抑制全身弥散成像中与同范围MRI检查病灶范围的比较。

1 资料与方法

1.1 一般资料 经临床手术、活检病理证实的恶性肿瘤病例19例，患者行全身类PET检查同时或前后2周内行常规MRI检查。男7例，女12例，年龄38～78岁，平均55.6岁。其中前列腺癌4例，乳腺癌5例，肝癌3例，胃癌2例，胰腺癌2例，肺癌1例，直肠癌1例，结肠癌1例。

1.2 MRI检查

1.2.1 扫描参数 MR机型：GE3.0T超导型磁共振机，采用机器内置线圈。全身类PET扫描参数：TR：6000 ms，TE：Mminum，TI：220 ms，b-value：800 s/mm2；slice Thickness：8 mm，slice spacing：0 mm；NEX：4，phase FOV1、FOV40。

1.2.2 方法 全身类PET扫描方法：除腹部检查病例采用呼吸触发扫描技术外，脊柱、盆腔均在自由呼吸下常规扫描。

1.2.3 类PET后处理 MIP重建并剪接去除图像表层噪声伪影。

1.3 资料分析

1.3.1 因部分病例弥漫性转移，转移灶分布广泛并不同程度融合，无法统计转移瘤具体数目。本文以每个椎体及其附件、单侧髂骨翼、单侧耻骨、单侧坐骨、单侧股骨、一个实质脏器为一个计数单元，原发灶为一个计数单元，淋巴结按大体分布区域为一个单元（如每侧腋窝及腹股沟、颈、胸及腰段脊柱旁、肝门区域、盆腔）。

1.3.2 MRI检查影像资料与相同范围全身类PET资料对比。

1.3.3 对全身类PET重建图像富含水或有疑问区域需以形态和ADC值为主要方式排除图像伪影、长T2驰豫组织透过效益。ADC值计算 b值按公式ADC=In（SI2/SI1）/（b1-b2）计算，SI1、SI2本别为b1=800 s/mm2、b2=0 s/mm2时DWI像上病灶的信号强度，In为自然对数。对原始像进行ADC值测量，取病灶中心层面，兴趣区（ROI0）小于病灶。

2 结果

19例转移瘤病例相同范围内全身类PET及常规MRI检查观察结果见表1，骨骼系统、淋巴系统受累概率最高，淋巴结、原发灶计数结果差别最大，实质脏器（前列腺、肝脏）计数差别最小。

表1 相同范围全身类PET图像与常规MRI（T1、T2及T2抑脂）单元数比较

3 讨论

备的发展和一些快速序列的临床应用，全身类PET图像成像时间进一步缩短并成像质量有了一定的提高，逐渐成为体部肿瘤的一种新的磁共振研究方法。通过应用快速成像技术和背景/和脂肪抑制技术以及平面回波成像(EPI)序列及SENSE等超快速成像技术，使用单次激发EPI一次采集全部K空间数据，最大限度减少运动所造成的误差，抑制或减弱运动伪影，达到暂时"冻结"呼吸、心脏搏动等运动；用高梯模式尽可能缩短TE，使得在自由呼吸下进行采集高分辨率、高信噪比图像得以实现。

3.2 体部肿瘤在背景抑制全身弥散成像中的信号强度取决于病变组织内水分子弥散受限情况及组织T2弛豫时间。因此，具有长T2弛豫时间的组织例如血管瘤、囊肿、消化道黏膜因为透过效应在弥散图像出现一定程度的信号增高。恶性肿瘤如原发性肝癌、乳腺癌、前列腺癌、直肠癌及其转移瘤等细胞增殖能力异常旺盛，细胞密度较高，细胞外容积小，同时生物膜结构对水分子弥散的限制明显等多种因素致组织内水分子布朗运动减低，在弥散图像也呈现高信号。Kono等[1]报道了一组颅内肿瘤的研究结果，Ⅱ级星形细胞瘤与胶质母细胞瘤的ADC值存在着显著性差异，反映在DWI图及ADC上呈现出不同的信号强度，同时表明ADC值的变化与肿瘤细胞构成一致。而良性病变，如不典型血管瘤、肝硬化结节的ADC值高于原发性肝癌[2]。本组研究的本质就是利用类PET图像高信号（低ADC值）的恶性肿瘤组织这种特点显示病灶；在临床工作中，习惯将原始DWI图像上的白色高信号通过后处理软件转换为黑色，类似于浓聚放射性标记物质的PET图像。全身类PET检查的主要目的在于大范围的筛查以显示病变范围，以便对阳性区域进行进一步的影像学检查或组织病理学检查。对于实质器官、腹膜后、骨骼系统部位，除了脾脏、肾脏（类PET图像上呈高信号，个体差异明显）以外实质器官呈高信号被认为是病变组织；对于空腔脏器，因为肠道黏膜及肠腔内液体、子宫内膜呈高信号，需要根据信号的强度、形态、原始图片以及ADC值综合分析。本文所搜集资料病例为同一台3.0TMR机型；全身类PET与常规MRI（T1WI、T2WI、T2WI脂肪抑制）相同视野内检查结果对比情况如表1所示。全身类PET图像病变显示数目均低于常规MRI检查数目，其中骨骼系统差别较小；表1中淋巴系统、原发灶病变数目对比显示，全身类PET技术显示能力低于常规MRI技术，这可能是全身类PET图像的分辨率低（使用内置线圈）致孤立、体积较小的病灶不易检出。这也进一步证明了常规MRI进一步检查的必要性。图1、2与图3、4为两例分别用类PET、常规MRI技术采集的图像；通过比较，两项技术所表现的病灶数目、大小、范围相当，但是常规MRI通过多序列图像可以了解更多的局部细微信息。高德宏等[3]在常规MRI与局部DWI图像比较分析中认为局部DWI技术显示能力要高于常规MRI技术。如此也说明了全身类PET图像分辨率要差于局部DWI。此外，全身类PET检查时间长、对患者配合要求高（自主或不自主运动都会影响图像质量），这也是重要因素。

3.3 两项检查各有优劣，可相互补充 本研究选择相同观察对象并在短期内、相同硬件条件下使用不同方式采集信息，客观上可以排除病灶变化、机器分辨率等因素影响，具有良好的可比性。

3.4 常规MRI检查技术优势在于分辨率高，多体位、多参数检查，而且在临床工作中头部、腹部、盆腔等部位通常要加扫局部DWI，腹部扫描还需要使用呼吸门控技术，这些都有利于微小病变的显示，病变形态及其与邻近组织细微结构的观察。但是不足之处在于扫描视野相对较小、检查费用较高，不可能反复用于恶性肿瘤患者的随访、转移瘤筛查。全身类PET检查技术优势在于费用相对较低，扫描视野广阔，范围可包括从颈部至下肢，有利于观察骨骼系统、淋巴系统及组织器官的转移瘤，有利于了解患者的整体情况，重复性高。不足之处在于组织分辨率相对较低，对运动更为敏感，较小转移灶、头颅区域转移灶不易检出，这与陈小芳等[4]对于DWI不能显示乳腺癌局部小病灶的原因相同；单次扫描时间长，约40~50 min，对显示的病变只是反映组织内水分子的运动状态，不能反映病变区域组织代谢情况[5]，而且定位也不如常规MRI及PET/CT。

图1 全身DWI图像

图2 局部DWI（上图、轴位）、MRI（下图、冠位）

图3 全身类PET图像

图4 局部MRI（轴位）

注：（1）图1为拼接后全身DWI图像的原始像；图3为全身DWI图像黑白翻转后的图像-类PET图像；（2）图1、图2与图3、图4为两组相同范围全身类PET图像与其常规T2WI及局部DWI图像的对比，原发灶、骨骼、淋巴转移瘤显示清晰

综上所述，全身类PET及常规MRI这两项技术的优势互为补充，通过全身DWI及局部MRI的综合利用，可以全面了解恶性肿瘤患者的分期、转移瘤分布及疾病的进展，有利于患者的预后判断、疗效及生存质量评估。磁共振技术一直以无辐射、无副作用等优势而受到临床医生及患者的青睐；随着磁共振硬件的改进及新序列的不断出现，全身类PET及常规MRI优势组合的重要性将愈加凸显。

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[3] 高德宏，沈比先，黄银平，等.MR背景信号抑制弥散加权成像对宫颈癌的诊断与分期价值研[J].医学影像学杂志，2010，20（3）：411-413.

[4] 陈小芳，施蒋巍，沈莉.乳腺癌磁共振成像动态增强及扩散加权成像的临床应用[J].右江医学，2009，37（6）：697-699.

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