IVIM-DWI在女性附件病变中的应用价值研究

杨盼盼，弓静，王莉，陈士跃，陆建平

女性附件区病变包括卵巢肿瘤及附件区肿瘤样病变，通常包括如下几类：卵巢肿瘤、单纯性卵巢囊肿、子宫内膜异位囊肿、附件炎性病变及阔韧带平滑肌瘤等，其中以卵巢肿瘤最为常见。不同的附件肿块治疗方案不同，术前准确判断病变的良恶性具有重要意义。女性附件病变的组织学类型繁多，常存在“同病异影”、“异病同影”的现象，良恶性病变的鉴别诊断较困难。DWI已经广泛应用于卵巢肿瘤的定性诊断和恶性程度的评估。传统的DWI技术大多基于双b值单指数模型，不能区分水分子扩散和微循环灌注两种信息。体素内不相干运动(intravoxel incoherent motion，IVIM)DWI通过多b值序列，采用双指数曲线拟合组织内信号衰减，所得参数可分别反映水分子扩散和毛细血管网内血液流动所致的扩散信息。本研究旨在探讨基于多b值DWI序列的单指数模型拟合参数ADCstandard和IVIM模型拟合的相关定量参数(ADCslow、ADCfast、f)在鉴别良恶性附件肿块中的诊断价值。

材料与方法

1.一般资料

回顾性分析2016年2月-2017年1月行MR盆腔检查的59例附件肿块患者的临床和影像资料。其中恶性病变32例，平均年龄为(54.6±11.2)岁；良性病变27例，平均年龄为(46.0±12.4)岁。除1例结肠癌合并卵巢转移瘤系经临床及影像检查明确诊断外，其余病例均经手术病理证实。32例恶性病变包括卵巢上皮癌24例(高级别浆液性腺癌23例，低级别浆液性腺癌1例)、转移瘤2例、颗粒细胞瘤2例、畸胎瘤恶变鳞状细胞癌1例和交界性上皮性肿瘤3例(交界性黏液性囊腺瘤1例，交界性黏液性囊腺瘤伴上皮内癌2例)；27例良性病变包括化脓性炎症5例、阔韧带平滑肌瘤8例、卵泡膜纤维瘤8例及囊腺瘤6例(浆液性囊腺瘤5例、黏液性囊腺瘤1例)。

纳入标准：①有完整的MRI平扫和增强扫描及多b值DWI检查资料；②病灶内具有实性成分，使得测量ROI能大于50 mm2；③行MRI检查前未接受过穿刺检查、放化疗或手术治疗。排除标准：①子宫内膜异位囊肿及成熟囊性畸胎瘤；②单纯囊性病灶；③DWI图像上伪影较大，无法测量扩散参数。

2.检查方法

使用GE Signa HDxt V16.0 3.0T磁共振成像仪，嵌入式体部线圈用于信号激发，8通道体部相控阵线圈用于信号接收。主要扫描序列和参数如下。横轴面FSE-T1WI、矢状面和横轴面抑脂FSE T2WI：层厚5 mm，层间距1 mm，视野35 cm×35 cm；横轴面多b值DWI：单次激发平面回波技术，TR 4800 ms，TE 93.7 ms，视野37 cm×37 cm，层厚5 mm，层间距1 mm，扩散梯度沿3个正交方向施加，共选取15个b值(0、50、100、150、200、400、600、800、1000、1250、1500、1750、2000、3000和3500 s/mm2)；横轴面、矢状面和冠状面增强扫描：肝脏容积快速成像(liver acquisition with volume acceleration flexible，LAVA-FLEX)序列，层厚5 mm，视野34 cm×34 cm，经静脉内高压团注对比剂Gd-DTPA(剂量0.2 mL/kg，注射流率2.0 mL/s)，注射完成后采用相同流率注射10～15 mL生理盐水。

3.图像后处理和分析

利用GE工作站自带软件(Function Tool 9.4.05)进行多b值数据的后处理，采用单指数模型可获得标准表观扩散系数(ADCstandard)伪彩图，采用双指数模型可获得的慢速扩散系数(ADCslow)、快速扩散系数(ADCfast)和灌注分数(f)伪彩图。由两位有5年以上影像诊断经验的放射科医师在不知道病理结果的情况下独立完成阅片和测量，有双侧附件肿块者选择较大的一侧进行测量。参考T2WI及增强图像，于DWI图像(b=1000 s/mm2)上在病灶的实性区内勾画ROI(>50 mm2)，避开病灶边缘以及病灶内部的囊变、坏死和出血区。随后软件自动将其关联到各项扩散参数的伪彩图上，分别测量病灶的ADCstandard、ADCslow、ADCfast和f值。取两位医师测量值的平均值作为各项参数的最终测量值。

4.统计学分析

使用SPSS 19.0和MedCalc统计学软件进行统计分析。定量资料采用均数±标准差表示。两位医师测量结果的比较采用配对t检验(符合正态分布及方差齐)或配对Wilcoxon符号秩检验(符合偏态分布或方差不齐)。采用组内相关系数(intraclass correlation coefficient，ICC)评估两位医师之间测量结果的一致性。对良性组与恶性组之间各项参数值的比较采用两独立样本t检验(符合正态分布及方差齐)或非参数Mann Whitney U检验(符合偏态分布或方差不齐)。绘制各项扩散参数的ROC曲线，评估其鉴别附件良恶性病变的诊断效能。以P<0.05为差异具有统计学意义。

结 果

1.两位医师测量值的一致性比较

两位医师对各项DWI参数的测量结果及比较见表1。两位医师测量的四项DWI定量参数值比较，差异均无统计学意义(P<0.05)。信度分析结果显示，两位医师测量的各项参数值均具有较好的一致性，其中以ADCstandard和ADCslow的观察者间一致性较高。

表1 两位医师对多b值DWI参数的测量结果及比较

表2 附件病变良性组和恶性组多b值DWI定量参数比较

图1 女，42岁，左侧卵巢高级别浆液性腺癌。 a)T2WI示左侧卵巢内囊实性肿块，实性部分呈稍高信号(箭)；b)DWI(b=1000s/mm2)示肿块实性部分呈高信号(箭)，在肿块的实性区内勾画ROI；c)ADCstandard伪彩图，病灶实性部分的ADCstandard值较低(0.65×10-3mm2/s)呈蓝色 ；d)ADCslow伪彩图，病灶实性部分的ADCslow值较低(0.42×10-3mm2/s)呈蓝色；e)ADCfast图，病灶实性部分的ADCfast值较低(3.76×10-3mm2/s)呈蓝色 ；f)f伪彩图，病灶实性部分的f值(0.43)较高呈红色。

2.多b值DWI定量参数对附件良恶性病变的诊断价值

良、恶性附件病变的4项多b值DWI定量参数测量结果及比较见表2。除ADCfast外，ADCstandard、ADCslow和f值在良恶性组间的差异具有统计学意义(P<0.05)，恶性组的ADCstandard和ADCslow的均值小于良性组(图1、2)。两组内ADCstandard测量值较ADCslow测量值高。

多b值DWI定量参数在鉴别附件良恶性病变中的诊断效能相关参数值见表3。其中，ADCstandard和ADCslow对附件良恶性病变的鉴别具有较高的诊断效能，曲线下面积分别为0.890、0.893；而ADCfast和f的诊断效能相对较低，AUC分别为0.623和0.630(图3)。

表3 多b值DWI定量参数鉴别附件良恶性病变的诊断效能分析

注：ADCstandard、ADCslow和ADCfast的临界值的单位为×10-3mm2/s。

讨 论

Le等[1]首次提出体素内不相干运动(IVIM)理论，水分子的扩散运动和微循环内血液的无规律运动被称为不相干运动。IVIM-DWI通过多b值DWI序列，采用双指数曲线拟合组织内信号衰减，所得参数可分别反映水分子扩散运动和毛细血管网内血液流动所致的扩散效应[2]。IVIM-DWI模型的计算公式为：

图2 女，43岁，右侧卵巢化脓性炎性。a)对比增强T1WI示右侧附件区囊实性肿块，囊壁明显增厚并强化(箭)；b)DWI(b=1000s/mm2)示肿块实性部分呈低信号(箭)，在其内勾画ROI，囊液呈稍高信号；c)ADCstandard伪彩图，示病灶的ADCstandard值(0.97×10-3mm2/s)较高呈蓝绿色； d) ADCslow伪彩图，示病灶的ADCslow值(0.62×10-3mm2/s)稍高呈浅蓝色；e)ADCfast伪彩图，示病灶的ADCfast值(4.56×10-3mm2/s)稍高呈蓝绿色；f)f伪彩图，示病灶的f值(0.57)较高呈红色。

图3 多b值DWI定量参数鉴别附件良恶性病变的ROC曲线。

S/S0=f×exp(-b×ADCfast)+(1-f)exp(-b×ADCslow)

(1)

其中，S0为b=0时的信号强度，S为不同b值下的信号强度，ADCslow称为真性扩散系数(也称慢扩散系数)，主要反映单纯水分子扩散成分；ADCfast称为假性扩散系数，也称快扩散系数，反映的是微循环灌注状态；f为灌注分数，大小介于0到1之间，翻译的是微循环灌注在DWI信号衰减中所占的比重。根据IVIM-DWI模型可以得到ADCslow、ADCfast和f等相关参数[3]。

目前IVIM-DWI的临床应用主要集中在良恶性肿瘤的鉴别、恶性肿瘤的分期及慢性代谢性疾病的分级等，在头颈部、乳腺、肝脏、胰腺、宫颈及前列腺等方面的应用较多[4-7]，而在卵巢肿瘤中的应用相对较少[8-10]。本研究通过分析的IVIM-DWI相关定量参数(ADCslow、ADCfast、f)和单指数模型定量参数(ADCstandard)的测量值在良恶性附件肿块间的差异及个参数的鉴别诊断效能，发现ADCstandard及ADCslow对附件良恶性病变的鉴别诊断有较高价值，而ADCfast和f的鉴别诊断能力有限。

本组结果显示病变的ADCstandard值均大于相应的ADCslow值，间接表明单指数模型测得的ADCstandard值不仅仅反映了单纯水分子扩散效应，还受到微循环灌注的影响，ADCslow是ADCstandard的一部分。良性病变的ADCstandard和ADCslow测量值均大于恶性病变，与文献报道基本一致[9,11]，说明恶性病变中水分子扩散受限程度较良性病变更加明显，这与附件恶性肿瘤中细胞异常增殖、排列紧密、且细胞核增大、核质比增大等病理特点有关。与申洋等[9]的研究结果不同，本研究中发现ADCstandard和ADCslow对鉴别良恶性附件肿块的诊断效能更高，笔者认为这种差异可能是因为研究中所纳入的附件病变的病理类型不同所致，本研究中将良性病变中的成熟畸胎瘤剔除了，因成熟畸胎瘤在DWI序列上容易与恶性肿瘤混淆；另外，ADCslow的ROC曲线下面积稍大于ADCstandard，从一定程度上反映了ADCslow可能更加接近真正的水分子扩散情况。

本研究中，定量参数f虽然在良恶性附件病变之间的差异有统计学意义(P=0.033)，但其ROC曲线下面积为0.630，诊断效能较低；而另一灌注相关参数ADCfast的测量值在良恶性附件病变之间的差异无统计学意义。提示ADCfast和f在良恶性附件病变中的鉴别诊断价值不大，这一结果与文献报道基本一致[9]。一般来说，附件恶性肿瘤多表现为中度～明显强化，呈相对的富血供表现，而良性组病变中大多数病变表现为轻度强化，呈相对的乏血供表现。根据IVIM-DWI模型理论，ADCfast和f分别与组织内的血流速度和血流量相关[2-3]，恶性病变的ADCfast与f值应大于良性组。从本研究结果来看，恶性组的ADCfast和f值均稍大于良性组，与此理论基本相符，但ADCfast在良恶性病变之间的差异并无统计学意义，f的诊断效能较低。笔者考虑上述表现可能与以下原因相关：一是良性组中病变类型较多，虽然大部分良性病变的强化程度较弱，但是也有部分炎性病变及阔韧带肌瘤血供丰富、强化程度较高，这些病变可能会导致良性组中f与ADCfast值增大；二是目前IVIM灌注参数与病理学指标或动态增强灌注参数之间的关系尚不明确，相关研究结果存在争议[13-19]，有待与病理学、其它灌注方法进行深入地对照分析，进一步明确IVIM相关参数的实际意义。

本研究中比较了不同观察者对多b值扩散参数测量结果的一致性，结果显示两位观察者间的一致性良好，ICC均达到了0.8以上，为IVIM-DWI在附件病变的研究提供了数据支持。本研究所有病例均使用同一台3.0T MR仪、相同的多b值组合DWI序列、而且每例患者只进行了一次检查，因此获得的各项定量参数值相对稳定。有研究中对同一组患者进行不同b值组合、不同时间点的DWI检查，对比发现IVIM-DWI相关定量参数的测量值存在一定的不稳定性，尤其是ADCfast和f值，因此对IVIM-DWI定量参数的稳定性有待进一步研究[20-21]。

本研究存在一定的局限性：①本研究为回顾性研究，入组的良恶性病变的病理类型较多，不同病变之间存在异质性；②IVIM模型参数的稳定性和重复性较单指数模型差[8,20-21]，本研究未进行不同时间、不同机型MRI、不同b值组合下定量参数的可重复性检验；③本研究未行动态增强扫描，未能分析IVIM灌注参数与动态增强扫描相关参数之间的关系，有待今后进一步研究；④数据的测量可能存在一定的误差。

综上所述，单指数模型定量参数ADCstandard及双指数模型定量参数ADCslow值有助于附件良恶性病变的鉴别诊断，ADCslow的诊断效能略高于ADCstandard，而ADCfast及f对附件良恶性病变的鉴别诊断价值不大。