单、双指数模型扩散加权成像鉴别诊断肝脏富血供病变良恶性的价值

应明亮，舒锦尔，潘江峰，卢金花，潘勇浩，蒋杨，傅建飞

（浙江大学金华医院，浙江金华321000）

◁腹部影像学▷

单、双指数模型扩散加权成像鉴别诊断肝脏富血供病变良恶性的价值

应明亮，舒锦尔，潘江峰，卢金花，潘勇浩，蒋杨，傅建飞

（浙江大学金华医院，浙江金华321000）

目的：探讨单双指数模型扩散加权成像（IVIM-DWI）参数在脏脏富血供良恶性病变鉴别诊断中的应用价值。资料与方法：回顾性分析经穿刺手术病理、临床或随访结果明确诊断的44例患者（48个病灶），其中恶性25例（26个病灶），良性19例（22个病灶）。上述患者行MR常规平扫及增强扫描、并行多b值DWI（b=0、50、100、150、200、400、600、800、1 000、1 200 s/mm2）获得单指数模型参数ADC值（b=0、800 s/mm2）及IVIM双指数模型参数：快速扩散系数Dfast值、慢速扩散系数Dslow值及快速扩散成分所占百分比F值。数据分析包括：肝富血供良恶性病变组的ADC值、Dfast值、Dslow值、F值比较采用独立样本t检验进行统计学分析；应用受试者工作特征（ROC）曲线评价上述参数值对肝脏良恶性病变鉴别及富血供乏血供病变评定中的价值。结果：富血供良性病变组的ADC值、Dslow值、Dfast值、F值分别为（1.75±0.68）×10-3mm2/s、（1.61±0.39）×10-3mm2/s、（30.93±20.00）×10-3mm2/s、（34.01±11.48）%高于恶性病变组（1.21±0.21）×10-3mm2/s、（0.99±0.19）×10-3mm2/s、（28.56±18.56）×10-3mm2/s、（31.37±9.86）%，两者之间ADC值、Dslow值具有统计学差异，Dfast值、F值无统计学差异。ROC曲线评价ADC值、Dslow值、Dfast值、F值鉴别诊断肝脏富血供良恶性病变阈值、敏感性、特异性、准确性及曲线下面积分别为1.35×10-3mm2/s、80.76%、86.36%、83.33%、0.875；1.25×10-3mm2/s、92.30%、95.45%、95.83%、0.945；20.61×10-3mm2/s、46.12%、72.72%、60.87%、0.534；32.36%、53.84%、68.18%、60.41%、0.545。结论：单指数模型参数ADC值、IVIM双指数模型参数Dslow值对肝脏富血供良恶性病变具有鉴别诊断价值，其中Dslow值的诊断价值最大。

肝肿瘤；肝疾病；磁共振成像，弥散

由于生活方式、环境的改变以及乙肝的高发病率，导致肝脏的原发性或继发性良、恶性病变的发病率逐年升高。早期、准确地判断病变性质对治疗和预后均有重要的意义。在临床实际工作中，肝脏各类富血供病变并非少见，并且其常规影像学表现相似，对其诊断和鉴别诊断有一定的难度。近年来通过单、双指数模型DWI参数鉴别肝脏良、恶性病变偶有报道[1-6]，笔者通过回顾性分析确诊的肝富血供病变患者单、双指数模型DWI参数，旨在探讨单、双指数模型DWI参数在肝脏富血供病变良恶性鉴别诊断中的价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象

回顾性分析本院2013年12月—2015年3月连续15月行肝脏常规及多b值DWI检查，且经手术病理、临床或随访结果明确诊断的44例肝脏富血供病变患者纳入研究。肝脏富血供病变的诊断标准：动脉期或门脉期病灶主体均匀或部分（大于50%）强化程度高于周围肝实质定义为富血供。排除标准：①MR检查前1周内行肝脏肿块穿刺者；②已行介入治疗或化疗者；③因脂肪抑制不均匀或运动产生伪影而影响病灶观察者；④病变直径小于1 cm影响数据测量者。恶性患者25例（26个病灶），良性患者19例（22个病灶）。男27例，女17例，年龄21～75岁，平均（53.37±16.21）岁。恶性病变中，肝细胞肝癌21个、转移瘤5个；良性病变中，肝血管瘤8个、FNH 11个、肝炎性假瘤1个、血管平滑肌脂肪瘤2个。44例患者中，22例经穿刺活检或手术病理证实，其中肝细胞癌15例、转移瘤2例、血管平滑肌脂肪瘤2例、肝炎性假瘤1例、FNH 2例；22例经临床或随访明确诊断，临床确诊的具体标准为：肝细胞癌结合临床资料、甲胎蛋白阳性和影像资料（超声、CT、DSA、MRI）及随访结果诊断；转移瘤患者的诊断根据有经病理证实原发肿瘤病史、所有患者均未接受射频消融、栓塞等治疗，对照既往CT或MRI资料，病灶为新发病灶或病灶轴位长径增大20%；肝海绵状血管瘤根据临床资料、影像表现（B超、CT、Gd-DTPA），并随访12月以上无变化作出诊断。FNH根据临床资料、影像表现（普美显MR增强延迟20min病变强化明显高于周围肝实质），并随访12月以上无变化作出诊断。

1.2 MR扫描仪器及扫描方法

MR扫描采用Philips Achieva 3.0T双源双梯度超导型磁共振扫描仪，16通道腹部相控阵线圈SENSE-XL-Torso。扫描序列包括：SE序列T1WI（TR/TE 600/15 ms）；轴位快速自旋回波T2WI（TR/TE 2 200/80ms）；MR增强扫描采用T1高分辨率各向同性容积采集（e-THRIVE）（TR/TE 2.8/1.4ms，翻转角10°，矩阵256×256），经肘静脉团注对比剂为钆喷酸葡胺（Gd-DTPA)0.2mL/kg或普美显即钆塞酸二钠（GD-EOB-DTPA）10mL，注射速率3mL/s，分别于注射对比剂后25、60和115 s获取动脉期、门脉期及平衡期图像，对普美显增强延迟20min进行延迟扫描。多b值DWI采用SE EPI序列，在病人平静自由呼吸的方式下连续采集10个b值（b=0、50、100、150、200、400、600、800、1000、1200 s/mm2）DWI扫描，扫描参数如下：TR 3 000ms，TE 55ms，层厚6mm，层距2.5mm，视野为40 cm×30 cm，矩阵128×128，激励次数2。

1.3 图像后处理和图像数据分析

将弥散图像数据输入到Philips IntelliSpace Portal后处理工作站的diffusion软件包上，自动生成ADC图（b=0、800 s/mm2），在DWI（b=800 s/mm2）的图像中，取病变的实质部分勾画感兴趣区（ROI），避开病灶坏死或出血区域，为圆形或类圆形，大小约为90～200mm2，然后复制粘贴到同层的其它b值图像中，记录获得单指数模型参数ADC值及不同b值下的信号强度。单指数模型采用公式：Sb/S0=exp（－b×ADC）；采用GraphPad Prism 5软件，将不同b值ROI的信号强度依次录入，采用双指数Least squares fit拟合方法并采用公式：Sb/S0=Fexp（-b×Dfast）+（1-F）exp（-b×Dslow）得到拟合参数。说明：S为信号强度；S0为b=0 s/mm2时的DWI信号强度；b为弥散因子，单位是s/mm2；Sb为相应b值时的DWI信号强度；F分别为快慢两种成分中快成分所占的百分比，单位为%；Dfast、Dslow分别是快慢两种成分的弥散系数，单位为mm2/s，exp为指数函数运算。

1.4 统计学方法

采用SPSS 16.0软件进行统计学处理，所有计量资料用均数±标准差（±s）表示。①良恶性病变组ADC值、Dfast、Dslow、F值比较采用独立样本t检验。②采用受试者工作特征（ROC）曲线，根据最大Youden指数（Youden指数=敏感性＋特异性－1）确定各个参数最佳诊断阈值，并通过比较曲线下面积（AUC），评价ADC值、Dfast、Dslow、F值对肝富血供病变的良恶性鉴别的诊断效能。P<0.05认为有统计学差异。

2 结果

肝脏富血供病变的DWl信号强度随着b值的增大而减小，其中b值较小时（b<200 s/mm2）信号衰减明显，经过双指数拟合后，拟合曲线与DWI信号强度在各b值区基本完全重叠（图1a～1e，图2a～2f）。肝脏富血供良、恶性病变组单、双指数模型DWI拟合参数比较见表1，结果示：肝脏富血供良性病变组的平均ADC值、Dfast、Dslow、F值均高于恶性病变组，良、恶性病变组Dslow、ADC值差异有统计学意义，Dfast、 F值差异无统计学意义。

图1a～1d 男，21岁。富血供FNH。图1a：T1WI图像。肿块呈低信号。图1b：T1WI增强动脉期图像。肿块大部分明显强化。图1c：DWI（b=800 s/mm2）图像。DWI图像示肿块呈均匀高信号。图1d：ADC图，ADC图像示稍高信号，测量ADC值为1.62×10-3mm2/s。图1e DWI信号强度值对b值拟合曲线图。低b值（b<200 s/mm2）信号衰减明显并呈双指数衰减，生成Dfast、Dslow、F值分别为62.38×10-3mm2/s、1.525×10-3mm2/s、39.66%。Figure 1a～1d.21-year-old male,hypervascular FNH.Figure 1a:T1WI showed a hypointensive lesion;Figure 1b:T1WI axial arterial phase showed the lesion was homogeneously enhanced;Figure 1c:DWI showed the lesion was homogenously hyperintensive;Figure 1d:ADC map showed the lesion was homogenously hyperintensive with ADC value of 1.62×10-3mm2/s.Figure 1e.The signal attenuation curve fitting graph biexponentially generated Dfastof 62.38×10-3mm2/s,Dslowof 1.625×10-3mm2/s and F of 39.66%respectively.

图2a～2d 女，21岁。富血供肝癌。图2a：T2WI图像。肿块呈高信号。图2b：T1WI图像。肿块呈低信号。图2c：T1WI增强动脉期图像。肿块大部分明显强化。图2d：DWI（b=800 s/mm2）图像。DWI图像示肿块呈均匀高信号。图2e ADC图，ADC图像示低信号，测量ADC值为1.36×10-3mm2/s。图2f DWI信号强度值对b值双指数拟合曲线图。拟合曲线与DWI信号强度在各b值区基本完全重叠，生成Dfast、Dslow、F值分别为56.14×10-3mm2/s、1.17×10-3mm2/s、26.18%。Figure 2a～2d.21-year-old male,hypervascular hepatic carcinoma.Figure 2a:T2WI showed the lesion was hyperintensive;Figure 2b:T1WI showed the lesion was hypointensive.Figure 2c:T1WI axial arterial phase showed the lesion was homogeneously enhanced;Figure 2d:DWI showed the lesion was homogenously hyperintensive.Figure 2e.ADC map showed the lesion was homogenously hypointensive with ADC value of 1.36×10-3mm2/s.Figure 2f.The signal attenuation curve fitting graph biexponentially generated Dfastof 56.14×10-3mm2/s,Dslowof 1.17×10-3mm2/s and F of 26.18%respectively.

ADC值、Dfast、Dslow、F值鉴别肝脏富血供良、恶性病变的ROC曲线见图3，阈值、敏感性、特异性、准确性、Youden指数及AUC见表2，结果示：Dfast值及F值诊断试验整体准确性差，ADC值诊断试验整体准确性良好，Dslow值诊断试验整体准确性优秀。

表1 肝脏富血供病变良、恶性组单双指数模型DWI参数结果比较（±s）

表1 肝脏富血供病变良、恶性组单双指数模型DWI参数结果比较（±s）

注：ADC值、Dslow和Dfast单位为×10-3mm2/s。

组别病例数ADC值DslowDfastF值良性21 1.75±0.68 1.61±0.39 30.93±20.00 34.01%±11.48%恶性26 1.21±0.21 0.99±0.19 28.56±18.56 31.37%±9.86%t值7.32 8.68 0.50 1.02 P值0.001 0.000 0.613 0.308

表2 单双指数模型DWI参数诊断肝脏富血供病变良、恶性阈值及其评价价值

图3 ADC值、Dfast、Dslow、F值鉴别诊断肝脏富血供良、恶性病变的ROC曲线图。Dslow的曲线下面积明显高于ADC、Dfast、F。Figure 3.The ROC curves of differentiating benign and malignant hepatic hypervascular lesions for ADC,Dfast,Dslow,F.The AUC of Dslowwas the highest.

3 讨论

近年来，扩散加权成像（DWI）逐渐成为一种定量活体组织内水分子扩散的影像学检查。然而，大量研究表明组织DWI信号衰减除了取决于水分子扩散以外，还受微循环血流影响，DWI单指数模型过于简单，不能真实反映生物组织的复杂结构及其水分子的运动情况，只能间接反映组织微观结构的变化，导致所测组织ADC值往往有一定的偏差[1-3]。1986年，Le Bihan等[7]首先提出了体素内不相干运动（Intravoxel incoherent motion，IVIM）的概念，IVIM是一种可以定量分析组织水分子扩散和毛细血管微循环血流灌注的技术，近年来在中枢神经系统[8-9]、颈部[10]、乳腺[11]及腹部[1，5-6，12-13]等部位病变的诊断、鉴别诊断和治疗反应评估中均有诸多应用。应用IVIM模型分析多b值DWI成像可分别获取反映组织水分子扩散和毛细血管微循环血流灌注效应的参数，单纯水分子扩散反映细胞内水和细胞间液水分子扩散，流动比较缓慢，灌注相关扩散反映毛细血管网内水分子扩散，由于伴随血液流动扩散较快，并由于体素水平毛细血管网的假随机分布，微循环血流可看作是不相干运动。IVIM双指数模型所得到的3组参数具有不同的意义，F值为灌注分数，表示体素内微循环灌注相关扩散在DWI信号衰减中所占的比例，与毛细血管血容量相关[14]；Dslow为单纯水分子扩散系数；Dfast为灌注相关的扩散系数，取决于血流速度和毛细血管节段长度[3]。

本研究结果显示，肝富血供恶性病变组ADC值、Dslow值低于肝良性病变组，Dslow值较ADC值在肝脏恶性病变诊断中具有较高的诊断效能，敏感性、特异性、准确性及AUC分别为92.30%、95.45%、95.83%及0.945，略高于以往的研究结果[1，4-6]。分析其原因可能是由于肝癌、转移瘤等恶性病变细胞数量较多、排列致密，并且肿瘤细胞内胞核增大、细胞器增多、胞浆减少导致细胞质黏稠度明显增高，细胞外间隙和细胞内水分明显减小，弥散受限程度高导致恶性病变的Dslow值及ADC值较低，而FNH、肝血管瘤、炎性假瘤及肝血管平滑肌脂肪瘤等良性病灶细胞成分稀疏并所含自由水相对较多，弥散受限程度低导致良性病变的Dslow值及ADC值较高，并IVIM双指数模型基本剔除了微循环血流灌注对Dslow值的影响，所测Dslow值较ADC值稳定性相对好并能更准确反映组织的特性，良恶性病变的Dslow值较ADC值重叠较少，Dslow值在强化特点类似的肝脏良恶性病变鉴别诊断中有较高的价值。

本研究中肝富血供恶性病变组Dfast及F值略低于肝良性病变组，并两者之间Dfast值及F值无统计学差异，可能与本研究选择研究对象均为肝脏富血供病变，良恶性病变的微血管灌注基本类似有关。而肝微循环灌注量也与血流量相关，肿瘤内部血流量不仅与本身病理类型的有关，与患者本身的肝脏血流灌注也有一定的关系，本研究中富血供恶性病变大部分为肝细胞癌，大多数有肝硬化背景，由于纤维化导致门静脉高压，门静脉血供下降造成动脉血流增加，肝灌注下降，导致Dfast及F值减低，肝富血供恶性病变组Dfast及F值略低于肝良性病变组。

本研究存在的一定的局限性：本研究为回顾性研究，并且良、恶性病变种类分布不均，良恶性病变分别主要集中在发病率相对高一些的肝血管瘤、FNH及肝癌，存在一定的选择偏倚会对结果造成影响；并非所有病变的诊断都经病理结果证实，部分通过临床表现与典型的影像表现诊断，诊断可能会存在误差，会对结果造成影响。

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The value of diffusion-weighted imaging based on monoexponential and biexponential model in differentiating benign and malignant hepatic hypervascular lesions

YING Ming-liang,SHU Jin-er,PAN Jiang-feng,LU Jin-hua,PAN Yong-hao,JIANG Yang,FU Jian-fei
(Jinhua Hospital,Zhejiang University,Jinhua Zhejiang 321000,China)

Objective:To investigate the value of monoexponential and biexponential model diffusion-weighted imaging in differentiating benign and malignant hepatic hypervascular lesions.M aterials and M ethods:Forty-four patients(48 lesions)with pathologically or clinically confirmed hepatic hypervascular lesions,were analyzed retrospectively and categorized into benign and malignant groups.All patients underwent routine MR scan and parallel multi b value DWI(b=0,50,100,150,200,400,600,800,1 000,1 200 s/mm2)to obtain the monoexponential modeling value ADC(b=0,800 s/mm2)and IVIM parameters of biexponential modeling:fast diffusion coefficient Dfastvalue,slow diffusion coefficient Dslowvalue and fast diffusion component percentage of F value.Independent two-samples t test was used to compare ADC value,Dfastvalue,Dslowvalue and F value between hypervascular benign and malignant groups.Receiver operating characteristic(ROC)curve was used to evaluate those parameters in differentiating benign and malignant lesions and identifying hyper-or hypovascular.Results:The ADC,Dslowvalue of benign group((1.75±0.68)×10-3mm2/s,(1.61±0.39)×10-3mm2/s)were statistically higher than those of malignant group((1.21±0.21)×10-3mm2/s,(0.99±0.19)×10-3mm2/s).The Dfastand F values of benign group((30.93±20.00)×10-3mm2/s,(34.01±11.48)%)were higher than those of malignant group((28.56±18.56)×10-3mm2/s,(31.37±9.86)%)with no statistical significance.The sensitivity,specificity,accuracy and the area under ROC in differentiating benign and malignant hypervascular lesions were 80.76%,86.36%,83.33%,0.875;92.30%,95.45%,95.83%,0.945;46.12%,72.72%,60.87%,0.534,53.84%,68.18%,60.41%,0.545 by using a threshold ADC,Dslow,Dfast,F values of 1.35×10-3mm2/s,1.25×10-3mm2/s,20.61×10-3mm2/s,32.36%respectively.Conclusion:The ADC value obtained with monoexponential modeling and Dslowobtained with biexponential modelingare useful in differentiating benign and malignant hepatic hypervascular lesions,and Dslowhas the highest diagnostic efficacy.

Liver neoplasms;Liver diseases;Diffusion magnetic resonance imaging

R735.7；R445.2

A

1008－1062（2017）01－0039－05

2016-04-19；

2016-05-11

应明亮（1982-），男，浙江永康人，主治医师。E-mail：henderying@163.com

舒锦尔，浙江大学金华医院放射科，321000。E-mail：shujiner@163.com

浙江省金华市科技局项目，项目编号2013-3-039。