磁共振IVIM-DWI及IDEAL-IQ序列在肝细胞肝癌病理分级中的应用价值

李少朋，邓克学，邱 俊，音大为，解义菊，王 朋，张 锐

0 引 言

原发性肝细胞肝癌(hepatocellular carcinoma, HCC)是肝最常见的原发恶性肿瘤，其临床治疗手段目前有多种，包括外科手术切除、介入治疗如肝动脉化疗栓塞术(transcatheter arterial chemoembolization, TACE)、射频消融(radio frequency ablation, RFA)和靶向免疫治疗等。手术切除被认为是HCC最好的选择，但是术后肿瘤复发率较高，无瘤生存率较低[1]。目前研究表明HCC的病理分级与其微血管侵犯及预后密切相关[2-3]，如何在术前准确预判至关重要。磁共振体素内不相干运动扩散加权成像序列 (intravoxel incoherent motion diffusion weighted imaging, IVIM-DWI)在HCC术前病理分级的研究较多[4-6]，定量非对称回波的最小二乘估算法迭代水脂分离序列(iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least squares estimation quantification sequence, IDEAL-IQ)目前主要用于定量检测肝及HCC病灶内脂肪、铁含量[7-8]，用于HCC病理分级的研究较少。本研究对术前临床怀疑HCC患者行IVIM-DWI和IDEAL-IQ扫描，探讨并比较这两组序列相关参数对HCC病理分级的预测价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料回顾性收集2019年7月至2021年5月中国科学技术大学附属第一医院/安徽省立医院南区影像中心100例行常规MR扫描及IVIM-DWI、IDEAL-IQ扫描高度怀疑HCC患者的临床资料。纳入标准:①影像及临床资料完整；②术前未接受任何相关治疗；③所有病例均经手术病理证实。排除标准: 有MR检查禁忌证的患者，比如安装心脏起搏器等。最终61例HCC患者纳入研究，男54例，女7例，年龄22～35岁，平均年龄(57.9±10.0)岁。HCC 的分级方法采用 Edmondson-Steiner 病理分级法，Ⅰ级为高分化，Ⅱ级为中分化，Ⅲ-Ⅳ级为低分化。高分化组HCC14例、中分化组HCC30例、低分化组HCC17例。

1.2MR检查方法患者就诊后行GE3.0T超导磁共振(Discovery MR750,GE Healthcare, USA)检查，检查前空腹6 h以上，检查时需家属陪同并签署知情同意书。采用48通道相控阵腹部表面线圈，腹部绑定呼吸门控进行呼吸触发，扫描序列包括常规序列如AX LAVA FLEX T1、AX RT propeller T2WI和IDEAL-IQ及RT IVIM-DWI序列。IVIM-DWI序列扫描参数：TR=6666.67 ms，TE=66.3 ms，层厚=5.0 mm，层间距=1 mm，FOV=44 cm×44 cm，矩阵=96×128，12个b值=0,10,20,50,100,150,200,400,600,800,1000,1200 s/mm2。IDEAL-IQ序列扫描参数：TR=6.6 ms，TE=1.7 ms，层厚=5 mm，带宽=111 kHz，FOV=44 cm×44 cm，矩阵=256×256，旋转角度=3°，NEX=1.00，一次屏气扫描32层。增强扫描采用横轴面屏气3D肝脏容积加速采集序列(liver acquisition with volume acceleration-extended volume,LAVA-XV)多期动态序列，高压注射器经肘静脉注入对比剂Gd-EOB-DTPA (Primovist; Bayer Schering Pharma AG,Berlin, Germany)，剂量0.1 mL/kg，流速1～2 mL/s，随后采用同样流速注入20 mL等渗盐水冲管，于注射对比剂后10 s、50 s、180 s及20 min分别采集肝动脉早晚期、门脉期、延迟期及肝胆期图像。

1.3图像分析将图像传至AW4.7工作站，利用后处理软件测量相关参数。为了获得IVIM-DWI序列4个相关参数表观扩散系数(apparent diffusion coefficient, ADC)、真性扩散系数(the true diffusion coefficient, D)、灌注相关扩散系数(perfusion-related diffusion coefficient, D*)和灌注分数(perfusion fraction, f)，2名副高及以上腹部影像科医师将感兴趣区放置于病灶内。感兴趣区最初放置于b值=0 s/mm2图像上，参考平扫及增强图像，如果病灶表现为均质性，沿着病灶边缘徒手绘制感兴趣区，避开周围血管或胆管结构；如果病灶表现为不均质性，相同大小的感兴趣区分别置于病灶最大层面放置3个相同大小的感兴趣区(约150 mm2)，避开出血囊变区域，计算均值。对于IDEAL-IQ序列脂肪分数图及R2*弛豫率图，同样方法放置感兴趣区于病灶内计算脂肪分数(fat fraction, FF)及R2*弛豫率值。

2 结 果

2.1 患者临床资料比较高分化组、中分化组及低分化组中男性患者发病率高于女性(P<0.05)，而3组之间男性发病率差异无统计学意义(P=0.065)。高分化组、中分化组及低分化组之间发病年龄差异具有统计学意义(P<0.05)，低分化组患者年龄最小(P<0.05)。低分化组肿瘤最大径大于高、中分化组(P<0.05)。见表1。

表1 HCC患者有关临床资料比较

2.2不同分化ADC 值、D 值、D*值及 f 值及FF值、R2*弛豫率比较高、中、低分化组 ADC值、D值、FF值及R2*弛豫率值差异有统计学意义(P<0.05)。 ADC值、D值、FF值、R2*弛豫率与HCC病理分级均呈正相关，分化程度越高，ADC值、D值、FF值、R2*弛豫率值越高(P<0.05)，而FF值在中分化和低分化HCC之间差异无统计学意义(P=0.71)，D*值、f 值在3组之间差异均无统计学意义(P>0.05)，见表2。

表2 高、中、低分化HCC磁共振参数的比较

2.3ROC分析ADC值、D值及FF值、R2*弛豫率对三组不同分化HCC诊断效能R2*弛豫率值对高、中分化鉴别诊断效能最高，见表3，图1。D值对中-低分化的鉴别诊断效能最高，见表4，图1。

表3 ADC、D、FF、R2*值在高-中分化HCC组间的诊断效能

表4 ADC、D、R2*值在中-低分化HCC组间的诊断效能

a: 高-中分化;b：中-低分化

3 讨 论

HCC是我国最常见的原发性恶性肿瘤之一，对于没有合并癌栓、转移等的HCC患者，通过手术切除、术后辅以化疗等综合有效治疗措施，可以术后生存率提高，但5年内仍具有一定的复发转移率[9]。研究表明HCC病理分级是影响手术治疗效果的重要的、独立的预测因素之一[2]。因此，术前准确预判HCC病理分级至关重要，可以提高患者预后[10]。目前研究显示可以通过病灶大小、是否出现包膜及其形态、磁共振增强信号强度值(signal intensities, Sis)、影像组学等方法术前评估[11-14]。有研究显示直径≤5 cm组HCC在病理分级及预后均好于直径>5 cm[11]，本组病例结果与之类似；但大小只是其中一个影响因素，无法准确评估病灶内部病理生理改变。包膜形态、SI值测量等影响因素较多，影像组学结果比较准确但操作复杂，临床应用具有一定的困难。

弥散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)通过组织间水分子扩散运动受限情况准确反应病变生理病理改变，广泛应用于多系统病变的诊断。但DWI信号衰减还包括毛细血管灌注情况，因此所得ADC值不能真实反应病变真正的微观运动[4]。1986年提出IVIM-DWI双指数模型[15]，采用多b值扫描序列成像，可以分别得到ADC值，D值(真性扩散系数)，D*值(假性扩散系数，代表微循环灌注)和f值(灌注分数)，这一理论得到的广泛认可并应有于临床。

本研究表明IVIM-DWI中ADC值、D值与HCC病理分级呈正相关，分化程度越好，ADC值、D值均越高，差异具有统计学意义，D值诊断效能高于ADC值。Zhu等[5]研究显示ADC值、D值在不同病理分级HCC中差异有统计学意义，D值具有更好的诊断效能，与本研究一致。D*值和f值主要反应组织的灌注情况，影响因素较多，其在HCC病理分级中的诊断价值存在差异。本研究结果显示D*值和f值在三组不同分化HCC中差异均无统计学意义，与之前研究结果类似[6,16]。IVIM-DWI序列参数设置如b值大小、数量、激励次数及病变大小、位置、患者检查前是否禁食对D*值和f值可能都会产生影响，需要统一扫描参数和条件、扩大样本量进一步研究。

肝脏影像报告与数据管理系统(LI-RADS)提出HCC次要恶性征象包括病灶铁缺失和脂肪变性，其中脂肪变性是特异的次要恶性征象[17]。有研究显示肝再生结节演变成HCC会合并铁缺失且与病理分级有关，其机制可能是随着肿瘤细胞恶性程度增高，细胞增殖快、铁消耗增多，同时铁摄取减少，导致肿瘤内铁含量减少[18-19]。关于HCC脂肪变性，大多数观点认为与血供有关，小而分化好的HCC以门静脉供血为主，动脉供血较少[20]，肿瘤由于缺血更容易合并脂肪变性[21]。本研究采用IDEAL-IQ序列测量病灶铁含量(R2*弛豫率值)及脂肪变性(FF值)，这一序列去除了T2*效应、磁场不均匀性、T1磁豫等影响，结果更加准确[7-8,22]。本研究结果显示FF值、R2*值在高-中分化组之间差异具有统计学意义，且R2*值诊断效能高于D值；R2*值在中-低分化HCC组之间差异具有统计学意义，其诊断效能略低于D值而高于ADC值。这一研究结果提示高分化组HCC动脉供血比例较低、容易合并脂肪变；而铁缺失随着HCC恶性程度增加持续存在，之前的研究结果基本一致[8]。

本研究存在一定的局限性，首先，高分化组病例数相对较少；研究显示HCC病灶低分化成分对预后起主要作用[23]，因此我们将中-低分化及低分化HCC均归类为低分化组，没有进一步细分。其次，IVIM-DWI和IDEAL-IQ序列需要患者憋气配合，对于较小病灶或位于肝脏表浅部位因伪影干扰图像质量未纳入研究。

总之，IVIM-DWI和IDEAL-IQ分别从肿瘤细胞水平和代谢水平评估HCC病理分级情况，参数ADC值、D值和FF值、R2*值均具有很好的诊断效能，R2*值在高-中分化之间诊断效能最高，中-低分化组之间D值最高；且IDEAL-IQ序列扫描时间短，为术前准确评估HCC分化程度提供了新的准确、无创的影像学检查方法。