影响正常肝脏体素内不相干运动各参数值的原因分析

潘璟琍+丁建荣+李杨飞+李丽红+樊树峰+季文斌+张道春+陈进

[摘要] 目的 探讨影响正常肝脏体素内不相干运动各参数值的因素。 方法 使用GE 3.0T MR扫描仪对30例健康志愿者的肝脏进行多b值扩散加权成像，测量不同b值下左、右肝组织的ADC值变化；同时测量左右肝灌注相关快速ADC值（ADCfast）、扩散相关慢速ADC值（ADCslow）和双指数灌注分数（f）并作对比分析。 结果 左、右肝组织的ADC值随着b值的增大而下降，且在同一b值下左肝高于右肝；左肝所测ADCfast和f值[ADCfast （6.43±1.64）×10-3 mm2/s；f：0.51±0.12]均较右侧高[ADCfast（5.59±1.45）×10-3 mm2/s；f：0.39±0.07]，差异均有统计学意义（P<0.05）；左肝ADCslow值稍高于右侧[（0.82±0.07）×10-3 mm2/s vs （0.77±0.06）×10-3 mm2/s]，但差异并无统计学意义。 结论 正常肝脏组织的ADC值随b值的增大而降低，同一b值左肝所测ADC值大于右肝。左肝ADCfast和f值明显高于右侧，而ADCslow值受左右肝位置的影响较小。

[关键词] 磁共振成像；体素内不相干运动；肝脏；表观扩散系数

[中图分类号] R445.2；R575.2 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701（2017）15-0001-04

[Abstract] Objective To study the factors influencing the parameters of intravoxel incoherent motion in normal liver. Methods Multi b-value diffusion weighted imaging was performed on the liver of 30 healthy volunteers using the GE 3.0T MR scanner. The ADC values of the left and right liver tissues at different b values were measured. The perfusion-related fast ADC （ADCfast）， diffusion-related slow ADC values （ADCslow） and double exponential perfusion scores （f） were measured and comparatively analyzed at the same time. Results ADC values of left and right liver tissues decreased with the increase of b value， and the ADC values of left liver was higher than that of right liver under the same b value. The ADCfast and f values[ADCfast（6.43±1.64）×10-3 mm2/s； f：0.51±0.12] of the left liver were higher than those in the right liver[ADCfast （5.59±1.45）×10-3 mm2/s； f： 0.39±0.07]， and the difference was statistically significant（P<0.05）； The ADCslow value of left liver[（0.82±0.07）×10-3 mm2/s] was slightly higher than that of the right liver [（0.77±0.06）×10-3 mm2/s]， but the difference was not statistically significant. Conclusion The ADC value of normal liver tissue decreases with the increase of b value， and the ADC value of the left liver is larger than that of right liver with the same b value. The ADCfast and f values left liver are significantly higher than those of the right side， while the ADCslow value is little affected by the left and right liver position.

[Key words] Magnetic resonance imaging； Intravoxel incoherent motion； Liver； Apparent diffusion coefficient

磁共振擴散加权成像（diffusion-weighted imaging，DWI）是唯一能在活体检测组织内水分子扩散运动的影像检查技术，能在宏观上反映活体组织水分子微观扩散运动，DWI前期主要应用于神经系统影像学诊断并显示出巨大的临床应用价值[1-3]，近年来DWI对肝脏病变的诊断价值受到广泛关注，扩散加权成像中的表观扩散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）值能做到对扩散运动定量，可准确反映组织的空间构成及其内部水分子的扩散状态，对病灶性质的判定提供重要信息，如恶性病灶ADC值较低，良性病灶ADC值较高，纤维化肝脏ADC值相对正常肝脏明显降低等[4-7]；ADC值同时能反映水分子扩散运动和组织微循环血流灌注状况，组织的血流灌注状况变化同样也会影响ADC值反映扩散运动的真实性；体素内不相干运动成像（intravoxel incoherent motin imaging，IVIM）技术利用了多b值扩散技术，提供了可以区分扩散与灌注的理论基础[8-9]。本研究目的是寻找正常肝脏IVIM图像中测量位置和b值不同对IVIM各参数结果的影响以及由此引起的ADC值变化规律。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2016年5～8月共30例健康志愿者纳入本研究，其中男14例，女16例，年龄31～57岁，平均38.5岁。纳入标准包括肝功能正常、无肝病史、无高血脂、半年内未服用对肝脏有损害的药物、1个月内无酗酒史，身体质量指数（BMI指数）不超过25 kg/m2，在磁共振横断位脂肪抑制T2WI和lava-flex图像上显示正常。所有志愿者均签署检查知情同意书并在医院伦理委员会监督下进行。

1.2 检查设备及扫描方法

使用美国GE Discovery 750 3.0T 磁共振扫描仪，8通道腹部相控阵专用线圈。扫描序列包括：横断位脂肪抑制T2WI（层厚6 mm，间隔1 mm，TR 4000～7000 ms，TE 85 ms）、横断位3D-T1 lava-flex（层厚5 mm，2.5 mm间隔内插，TR 4 ms，TE minfull，同时显示水、脂相和同、反相位）。多b值扩散加权（FOV 35～43 cm，矩阵160×160，b值0、20、30、50、80、100、120、150、200、300、500、800、1000、1200、1500、1800、2000 s/mm2；b值200 s/mm2以下重复激励次数为1次，300～500 s/mm2为2次，800～2000 s/mm2为4次；层厚6 mm，间隔1 mm，采用并行采集技术（ASSET技术），加速因子为2；每次扫描均在X、Y、Z方向施加扩散敏感梯度；在扫描野上、下方各施加一个预饱和脉冲，以减轻心脏搏动、胃肠道蠕动以及肺部气体、胃肠道气体等对图像质量的影响，使用呼吸触发技术，扫描时间为4～8 min）。

1.3 图像分析及数据处理

由一位副主任技师和一位对肝脏病变有丰富影像学诊断经验的副主任医师利用GE AW4.6工作站functool软件共同对图像进行分析测量；在肝门或肝门上下1～2个层面范围内的肝右叶及肝左叶各选择1个兴趣点，ROI为圆形，范围约200 mm2，尽量避开胆管、血管和伪影，测量不同b值所对应的ADC值变化；同时测量兴趣点的单指数灌注相关快速ADC值（ADCfast）、扩散相关慢速ADC值（ADCslow）和双指数灌注分数（f）并进行左、右肝对比分析。

1.4 统计学方法

采用SPSS 17.0统计学软件，左、右肝各参数值（ADCfast、ADCslow、f）等计量资料比较采用配对t检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

30例志愿者多b值扩散加权图像质量均满足要求。

2.1不同b值所测得左右肝ADC值

单个b值所测ADC值随着b值的增大而下降，且左肝各个b值所测ADC值均较右侧高（图1）。

2.2 左右肝IVIM各参数值差异

左肝所测ADCfast和f均较右侧为高，差异均有统计学意义（P<0.05），而左肝ADCslow值与右侧相比，差异无统计学意义（P>0.05）（表1、图2）。

3 讨论

肝脏DWI成像时基于水分子的布朗运动来反映肝实质细胞内外水平衡和细胞组织的结构特点，水分子越自由，扩散速度越快、范围越广，DWI信号强度越低，ADC值越高；反之，水分子扩散受阻，扩散速度越慢，DWI信号强度则越高，ADC值越低。因此，DWI可以用来评估肝脏纤维化的严重程度，也可以用来判别肝脏占位性病变的性质，恶性肿瘤一般表现为细胞核大、细胞数量增加、细胞排列紧密、细胞外间隙缩小，水分子扩散运动受限，DWI信号强度增高，ADC值降低[4-6]。

扩散加权成像中的b值是一个重要的参数，b值的大小与成像的质量、时间以及ADC值密切相关。b值的大小主要依靠控制梯度脉冲时间和梯度脉冲的时间间隔改变回波时间（TE）来实现的，低b值使TE值缩短，成像速度快，信噪比高，伪影少，但是扩散权重小，导致组织信号与T2加权图像接近，即T2穿透效应增强，从而使ADC值数值较大且变异大，准确度不高。高b值使TE值增加，成像时间延长，信噪比低，磁敏感伪影增加，图像容易变形；但是高b值对运动慢的水分子扩散敏感，能较好地反映组织的扩散特性，ADC值小且稳定，所测ADC值接近于组织真实的扩散值。

理论上，扩散加权成像通过2个b值即可得到DWI图像及ADC值[10-11]，而b值对ADC值的影响尤为关键，使用小的b值（b=200 s/mm2）时，存在体素内不相干运动，组织的毛细血管灌注效应会影响ADC值的测量，随着b值的增加，ADC值将快速降低[12-14]。本研究中，在b=0和b=20 s/mm2组合所得到的肝組织ADC值最大，随着两个b值差的增大，ADC值逐渐降低，在b=0和b=2000 s/mm2组合所测到的最小。

由于DWI采用的EPI技术对运动伪影非常敏感，为了减少呼吸运动对DWI采集的影响，本研究的数据采集采用呼吸触发技术。我们得到的数据亦显示在相同的b值条件下，左肝ADC值要高于右侧，究其原因主要是由于左肝处于心脏下方，心脏搏动可导致肝脏组织DWI信号失相位，从而导致ADC值测量出现偏差，导致左肝的ADC值较右肝为高[15-18]。Thierry Metens等[19]应用心电门控触发DWI采集获得的ADC值与无心电门控触发的相比，也证明了应用心电门控的ADC值明显降低，但由于加上心电门控明显增加采集时间，本研究并没有采用。

IVIM理论上通常认为，在活体器官组织内的微观运动分为两部分，即细胞内、外的水分子扩散和毛细血管网微循环灌注[20]，根据IVIM拟合数据可以得到快速ADC值（ADCfast）、慢速ADC值（ADCslow）和灌注分数（f）。ADCfast也称伪扩散系数，其与毛细血管灌注相关，受血流速度和毛细血管几何形态影响，通常认为b值小于200 s/mm2的IVIM数据反映的是灌注效应；ADCslow被认为是扩散系数，代表的是水分子的扩散运动，通常认为b值大于200 s/mm2数据反映的是真正的扩散；f值称为灌注分数，被认为是微循环灌注相关的扩散占总扩散的比例[12，21，22]。

本研究通过测量发现左肝的ADCfast和f值均明显高于右侧，而左肝ADCslow值与右侧相比，差异无统计学意义，这与陈世林等[23]报道的结果稍有差异，他们的结果显示左肝ADCslow明显高于右侧，而ADCfast差异较小。究其原因可能与设备及b值设置的不同相关，陈世林等[23]采用的是飞利浦1.5T磁共振仪，共11个b值，最大b值为800 s/mm2，而本研究采用的是GE公司3.0T磁共振仪，共设置了16个b值，最大b值为2000 s/mm2，其中200 s/mm2及以下和大于200 s/mm2各8个，IVIM三个参数值不同程度高于右侧的原因可能亦与心脏搏动导致的失相位相关[13]。

不足的是本研究采集的数据均来自健康志愿者，缺乏对肝脏不同疾病下左右肝各参数值变化规律的研究。鲁果果等[24]研究认为肝脏恶性病变的ADCfast和ADCslow值均明显大于良性肿瘤病变，f值无统计学意义，但他们并没有对肝脏病变的解剖位置作分析说明，本研究认为亦有进一步分析的必要。

总之，正常肝脏组织所测得ADC值和受左右肝位置差异和b值大小的影响；ADCslow值和高b值所测ADC值受左右肝位置的影响相对要小，且反映的是组织真正的扩散运动，建议可在临床工作中使用。

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