相位校正多回波GRE Dixon序列在原发性肝癌诊断价值的初步探讨

齐石，赵大伟，赵晶，员达，张爱东，毛笑西，史东立，李宏军，刘慧

1.首都医科大学附属北京佑安医院放射科，北京 100069

2.西门子(中国)有限公司，北京 100102

肝癌的诊断治疗需要影像学发现[1-2]，鉴别肝细胞癌与胆管细胞癌对选择治疗方案以及预后都具有重要意义。而影像学上鉴别胆管细胞癌与肝细胞癌还存在不足。目前Dixon技术主要用于肝脏脂肪含量检测[3]，多回波GRE扫描生成R2*像主要用于肝铁过载的检测[4]。而相位校正多回波GRE Dixon序列(简称GRE Dixon序列)将前两者结合在一个序列中，缩短了总扫描时间。本文初步探讨肝癌在GRE Dixon序列中的表现，希望能够利用新序列分析肿瘤内成份，从而有利于肝细胞癌、胆管细胞癌的鉴别。

1 材料与方法

1.1 一般资料

收集北京佑安医院2014年1月至11月经病理证实的22例原发性肝癌(包括肝细胞癌和胆管细胞癌)。男性18例，女性4例，年龄在27～85岁，中位年龄57岁。其中乙型肝炎病毒感染者13例(2例合并酒精性肝病)，丙型肝炎病毒感染者4例(1例合并酒精性肝病)，4例无慢性肝病史，1例酒精性肝病。病例入 选标准：穿刺活检或手术与MRI影像学检查时间在1个月内，穿刺活检病灶对照影像定位明确；被检查者同意在肝脏常规扫描时增加GRE Dixon扫描序列的检查。

1.2 检查方法

使用Siemens TRIO TIM 3.0 T，联合应用12通道体部及脊柱线圈。患者扫描前进食4 h。常规方法，FOV(300～380)mm ×380 mm，平扫层厚5～7 mm，同反相位T1WI TR 170 ms，TE 2.3 ms、3.67 ms，翻转角65°。T2WI TR 4000 ms，TE 103 ms。DWI TR 4700 ms，TE 70 ms，b值原则0 s/mm2、150 s/mm2、800 s/mm2。GRE Dixon序列，层厚5 mm，TR 200 ms，TE 2.46 ms、6.15 ms、9.84 ms、12.30 ms、14.76 ms、17.22 ms，翻转角30°。系统自动重建出水相位图、脂相位图、水像、脂像、T2*像、R2*像。水/脂相位图由公式：水(脂)相位图=水(脂)/(水+脂)计算生成[5]。

表1 实验室检查病理结果(例)Tab.1 Results of pathologic about laboratory examination(n)

表2 磁共振影像表现(例数/百分数)Tab.2 Finding on magnetic resonance imaging(n/%)

1.3 图像分析

由两名有肝脏影像诊断经验的医生分析图像，并在R2*像和水像上分别测量病灶与周围肝组织R2*值与水的百分含量，采样面积为1 cm2，较大(直径大于2 cm)病灶取多点(2～5)平均。测量并计算水像、R2*像、同相位T1加权像、T2加权像的信噪比(signal noise ratio，SNR)、R2*像、T2加权像肿瘤与肝组织的对比噪声比(contrast to noise ratio，CNR)。

1.4 统计方法

不服从正态分布数据使用SPSS 16软件中秩和检验对图像的测量结果进行假设检验。

2 结果

2.1 实验室检查结果及病理表现

16例肝细胞癌血中甲胎蛋白(1.4～11794.0)ng/mL，2例大于200 ng/mL，中位平均数为25.3 ng/mL。6例胆管细胞癌糖链抗原19-9(3.2～1000.0)U/mL，4例大于37 U/mL，中位平均数66.7 U/mL。血中铁蛋白含量(19例)(36.4～761.2)ng/mL，中位平均数195.1 ng/mL。22例患者中手术切除12例，穿刺活检10例。病理结果(表1)见肝细胞癌16例(其中11例中分化，2例中低分化，3例低分化)，5例病灶内见脂肪变(均为中分化肝细胞癌)，胆管细胞癌6例(其中3例中分化，3例低分化)，5例胆管细胞癌肿瘤内见较丰富的纤维结缔组织。

2.2 影像表现

肿瘤大小(13 mm×11 mm)～(83 mm×52 mm)，15例肿瘤位于肝右叶(11例肝细胞癌)，7例肿瘤位于肝左叶，4例伴有肿大淋巴结(位于肝门及腔静脉旁，＞10 mm)。磁共振影像表现统计结果见表2。R2*像SNR平均值为15.3，T2加权像SNR平均值为38.4，水像SNR平均值为49.8，同相位SNR平均值为77.0。T2WI、R2*像肿瘤与肝组织的对比噪声比平均值分别为19.7、5.3，在同/反相位T1加权像上共13例病灶信号不均匀，8例病理示肿瘤内坏死或出血，1例肿瘤内脂肪变伴淤血。在抑脂T2加权像上10例病灶信号不均匀，8例病理示肿瘤见坏死或出血，1例肿瘤内较丰富纤维结缔组织。

R2*像上病灶内可见呈片状、斑片状、条状高信号者共13例，其中11例(84%)在镜下病理见坏死(伴/不伴出血)(图1)。另外1例肿瘤内见脂肪变伴淤血，1例穿刺病理未见出血坏死。11例伴坏死的病灶中，1例在R2*像上病灶内大部呈片状高信号(图2)，镜下病理肿瘤内广泛出血坏死；另外10例中4例肿瘤内伴出血，3例肿瘤内伴出血及脂肪变。在R2*像上表现较均匀低信号的9例病例中，有1例镜下病理见肿瘤内坏死，但在R2*像上病灶呈均匀低信号，T2WI呈较均匀高信号，此例病灶大小约为13 mm×11 mm×11 mm。而在T2WI或T1WI发现6例病灶有坏死或3例出血。

水像上9例病灶呈较均匀等信号，其中7例在T2WI上信号较均匀高信号，6例在反相位T1加权像呈等信号。水像上4例不均匀等信号病灶中3例在镜下病理可见病灶内坏死或出血，T2WI上都呈不均匀高信号，在反相位T1加权像3例成不均匀低信号。水像上7例低信号病灶中病理示4例肿瘤内脂肪变(2例伴坏死)，3例肿瘤内含纤维结缔组织(其中2例伴坏死)，在T2WI上6例呈不均匀高信号，在反相位T1加权像7例不均匀低信号。水像上2例高信号病例中肿瘤外肝组织信号减低(铁沉积所致)导致肿瘤组织相对呈高信号，肝实质信号明显不均匀。5例含脂变病灶中4例在脂像、反相位T1加权像上可明确病灶内含脂变，另1例镜下病理示病灶内脂变小于5%。

6例胆管细胞癌中，纤维组织不丰富的1例病灶在水像、T1加权像上呈等信号，在R2*像呈低信号。富含纤维组织3例在水像、T1加权像、R2*像呈稍低信号(图3)，其中2例伴坏死，在水像、R2*像上信号不均匀。另外2例富含纤维组织伴大量坏死的病灶在水像上呈不均匀等信号，在R2*像表现为低信号少量条状稍高信号及斑片影。

统计结果显示：经正态性检验(Kolmogorov-Smirnov)R2*测量值(P=0.014)与水百分含量(P＜0.001)不服从正态分布。以上数据利用秩和检验(Kruskal-Wallis H)进行比较，结果见表3。

表3 研究对象的统计结果Tab.3 Results of statistical about research object

3 讨论

传统Dixon序列利用水分子与脂肪分子中氢质子进动频率的差别，在特定时间点(水与脂中质子磁矩相位差在180度的时间间隔)采集两次回波(同/反相位回波)，可以得到水与脂的同/反相位图像[6-7]。由于多回波技术采集时间的缩短，可以利用多回波采集肝脏图像，而GRE Dixon序列就是利用多个回波时间(一般6个，最多12个回波)采集图像信息，而前两个回波时间是传统Dixon序列相同(同/反相位的回波)，之后采集均为同相位的回波。全部的同相位回波用来生成T2*图像，经过相位校正演算得出同/反相位图像[3，5，8]。与传统的DIXON序列比较，新序列增加了T2*、R2*像及水/脂相位图。由于全部采用同相位回波计算能够得出更准确T2*图像[5]。需要说明的是目前GRE Dixon中的水/脂像不同于传统Dixon序列中同/反相位图像，GRE Dixon序列是通过原始像重建的水/脂像，由于翻转角降低和相对长的TR时间，减少了T1的影响。肝脏MR信号的主要来源于水，脂与顺磁性物质。新序列能够在一次扫描中将3种信号分离出来得到二维图像，更直观地观察肿瘤与肝组织的对比及肿瘤内部信号。

在磁共振的临床应用早期，曾通过T2信号做过肝肿瘤与正常组织间水含量的研究，结论一般认为肿瘤的T2对比与含水多少有关，但肿瘤有更宽的T2值[9-10]。近来研究认为肿瘤的信号受更多的因素影响，如脂肪、铁离子等[11-12]。本研究显示肿瘤与周围肝组织中水信号相似者占多数(59%)，并通过统计学显示肿瘤与周围组织内水含量无显著差异，表明肿瘤组织与周围肝组织的水含量相似。在同相位T1加权像上大部分肿瘤组织与周围肝组织比较呈低信号，GRE Dixon序列水像病灶呈等信号的更多，表明在同相位T1加权像上肿瘤组织与肝组织对比更好，两者相比同相位T1加权像更容易发现病灶。GRE Dixon序列水像与传统Dixon T1加权像显示肿瘤内信号不均匀的比例相似，表明两者在显示组织内部均一性上差别不大。本组5例胆管细胞癌的GRE Dixon图像，1例含有少量纤维组织病例在水像中呈等信号。2例富含纤维组织的病例的水像呈低信号(图3)，2例富含纤维组织并存在坏死及出血的水像也呈低信号。说明富含纤维成份的肿瘤在水像上可呈低信号，但可能受肿瘤内坏死或出血的影响。此序列有利于分辨富含纤维的肿瘤，但需要与含脂较多病变区分(脂像/脂相位图显示病灶较周围肝实质信号高)。胆管细胞癌富含纤维成份，含有脂类很少，这一点有利于与肝细胞癌的鉴别。

图1 男，69岁，乙型病毒肝炎病史10年，甲胎蛋白 182.7 ng/ml。反相位T1加权像(A)示肝左叶外侧段椭圆形占位，呈T1低信号；抑脂T2加权像(B)病灶呈较均匀高信号；水像(C)示病灶大部呈等信号，少部片状高信号；R2*像(D)可见病灶大部成低信号，病灶边缘可见斑片状高信号；病理诊断(E)低分化肝细胞癌，伴坏死 图2 男，41岁，乙型病毒肝炎病史10年，甲胎蛋白17.1 ng/ml。同相位T1加权像(A)，肝右叶前下段椭圆形病灶大部呈高信号，信号不均匀；反相位T1加权像(B)病灶信号明显降低；脂像(C)病灶呈稍高信号；R2*像(D)病灶呈高信号，中心呈低信号；病理诊断(E)中低分化肝细胞癌，病理示肿瘤内脂变及出血坏死 图3 男，40岁，既往无肝病史，甲胎蛋白 74.7 ng/ml。反相位T1加权像(A)肝右叶类圆形低信号，信号较均匀；抑脂T2加权像(B)可见病灶呈高信号，中心见更高信号；水像(C)病灶大部呈低信号；R2*像(D)呈较均匀低信号；病理诊断(E)中分化胆管细胞癌，肿瘤内较致密纤维结缔组织Fig.1 Hepatocellular carcinoma in a 69 years old man with ten years hepatitis B and with serum alpha-fetoprotein levels,182.7 ng/ml.Inphase T1 weighted imaging(A)shows an oval occupy-spacing hypointensity lesion in the segment Ⅲ; The lesion is homogeneous hyperintensity in fat suppressed T2 imaging(B); Isointensity in water image(C)and hypointensity in R2* mapping(D); Histopathological diagnosis(E)is poor differentiated hepatocellular carcinoma with necrosis.Fig.2 Moderately differentiated hepatocellular carcinoma in a 41 years old man with ten years hepatitis B and with serum alpha-fetoprotein levels,17.1 ng/ml.The tumor in segment Ⅴ is heterogeneous hyperintensity in inphase T1 weighted imaging(A)and reduction in oppose phase(B).The lesion is hyperintensity in fat image(C)and hyperintensity in R2* mapping(D).Histopathological diagnosis(E)is moderately differentiated hepatocellular carcinoma.Fig.3 Moderately differentiated cholangiocarcinoma in a 40 years old man without chronic liver disease and with serum alphafetoprotein levels,74.7 ng/ml.Oppose phase T1 weighted imaging(A)shows an oval occupy-spacing hypointensity lesion in the right lobe.The lesion is heterogeneous hyperintensity in fat suppressed T2 imaging(B),heterogeneous hypointensity in water image(C)and homogeneous hypointensity in R2*mapping(D).Histopathological diagnosis(E)is moderately differentiated cholangiocarcinoma with rich fi brosis.

在GRE Dixon序列脂像与传统Dixon T1加权像对含脂肿瘤的检出两者基本没有差别。但在实际观测图像时，GRE Dixon序列中含脂病变与肝组织对比有时并不显著(例如病变与肝组织含脂相似时)，需要在脂相位图测量病灶或肝组织，用传统Dixon序列精确诊断脂肪肝时需要复杂计算[13]，而GRE Dixon能够生成水/脂相位图，直接定量测量水/脂肪百分含量，较传统Dixon序列更方便直观。但传统Dixon序列信噪比更好，GRE Dixon序列中水/脂像的信噪比相对低。

在肝脏R2*像的研究中大部分集中在肝铁沉积[14]及肝脏肿瘤血供上[15]。Sun[16]研究认为R2*值能够鉴别肝脏良恶性肿瘤。本次研究中胆管细胞癌较肝细胞癌的R2*值更低，有利两者的鉴别。在GRE Dixon R2*像中肿瘤没有等信号，表明在R2*像上肿瘤较容易被发现，但R2*像稍低，肿瘤与肝组织的对比噪声比相对低。而R2*序列对磁场不均匀比较敏感，特别是顺磁性物质。所以肿瘤内的出血很容易被发现，如图2，R2*像上较容易发现肿瘤内片状高信号的出血及坏死区域，而在T1加权像上未见肿瘤内出血的信号。R2*像上病灶斑片状高信号，病理仅见坏死，未见出血灶(图1)。10例坏死或出血灶中9例在R2*像上可见片状、条状、斑片状高信号。本组观察到胆管细胞癌和肝细胞癌均有较高比率伴有坏死或出血，在R2*像上的表现基本相似。与T1、T2加权像比较R2*像在显示坏死或出血方面有更高的敏感性。但图像信噪比，与T2加权像还存在差距。

综上所述，虽然采用了相位校正计算，但由于降低了翻转角，使GRE Dixon序列生成图像的信噪比低。不过GRE Dixon序列能够在一次扫描中同时生成水/脂像、水/脂相位图、T2*/R2*像，能够直接测量水/脂的百分含量，缩短了总检查时间。通过分析图像能够判断肝脏肿瘤组织内的出血、坏死、脂变、纤维成份，有利于胆管细胞癌与肝细胞癌的鉴别。

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