磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像在胰腺疾病診斷中的應(yīng)用

李延軍 陸建平

擴(kuò)散是指分子無規(guī)律的熱運動，即布朗運動(Brownian motion)。擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging, DWI)與傳統(tǒng)的MRI技術(shù)不同，它主要依賴于水分子的運動而非組織的自旋質(zhì)子密度、T1值或T2值，是目前唯一能夠檢測活體組織中水分子擴(kuò)散運動的方法，屬功能成像范疇。它不僅能定性分析組織中水分子的彌散狀態(tài)，還能定量描述其擴(kuò)散的速度和范圍，以表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient, ADC)的形式表示，從而間接獲得組織的微觀病理改變。

DWI廣泛應(yīng)用于各種顱腦疾病的研究，尤其對急性腦梗死的診斷更是作為“金標(biāo)準(zhǔn)”[1]。但早期DWI成像時間較長，對運動敏感，無法克服呼吸和胃腸蠕動的影響，因此在腹部的應(yīng)用受到限制。隨著磁共振設(shè)備和成像技術(shù)的發(fā)展，DWI的應(yīng)用范圍逐漸拓展到肝臟、腎臟、結(jié)直腸以及胰腺等腹部器官，作為常規(guī)MRI的補充，提供了更加豐富的診斷與鑒別診斷信息[2-5]。本文就近年來DWI在胰腺疾病診斷中的應(yīng)用做一綜述。

一、DWI用于胰腺炎性疾病的診斷

急性胰腺炎(acute pancreatitis, AP)是一種潛在的致死性疾病，病理學(xué)表現(xiàn)為腺泡上皮結(jié)構(gòu)損傷伴胰腺內(nèi)消化酶釋放，進(jìn)一步引起胰腺自身組織的溶解壞死。CT作為AP的首選檢查手段已廣泛應(yīng)用于臨床，但存在輻射劑量高、對輕癥AP不夠敏感等問題，尤其對于治療后需多次復(fù)查的患者，頻繁的檢查大大增加了患者的照射劑量。DWI可以很好地避免這一問題，急性期胰腺組織信號增高伴周圍滲出性反應(yīng)，隨著臨床癥狀、實驗室檢查結(jié)果的改善，胰腺組織信號逐漸降低，周圍滲出減少，最終恢復(fù)正常。Shinya等[6]報道，對于AP，DWI具有與螺旋CT同樣的診斷效能，在不做動態(tài)增強(qiáng)掃描的前提下，DWI顯示AP較CT更為清楚，并且能夠發(fā)現(xiàn)胰腺癌繼發(fā)的阻塞性胰腺炎，結(jié)合常規(guī)MRI，可以替代CT作為AP的首選檢查手段。

慢性胰腺炎(chronic pancreatitis, CP)指由各種因素造成胰腺局部、節(jié)段性或彌漫性的慢性進(jìn)展性炎癥，導(dǎo)致胰腺實質(zhì)的進(jìn)行性破壞和廣泛的纖維化，多合并胰腺萎縮、實質(zhì)鈣化和胰周假性囊腫形成，并伴有不同程度的胰腺內(nèi)、外分泌功能障礙。在無病理證據(jù)的情況下，CP的診斷主要依靠CT、MRI、ERCP、US等影像學(xué)手段。但US、CT與傳統(tǒng)MRI等無創(chuàng)成像方法無法區(qū)分正常胰腺和輕度CP。ERCP是診斷CP的金標(biāo)準(zhǔn)，但其并發(fā)癥較多[7]。近年來有報道利用胰泌素增強(qiáng)動態(tài)MRCP來觀察胰泌素注射前后主胰管內(nèi)徑的變化，并測量注射后胰液的分泌量，從而評價CP患者外分泌功能的損傷程度[8-9]，但對于輕度CP患者，這種方法不夠敏感，假陰性率較高。隨著DWI在胰腺的應(yīng)用，多數(shù)研究表明，由于CP實質(zhì)的進(jìn)行性破壞，逐漸被大量的膠原纖維取代并伴隨組織的微血管灌注下降，其 ADC值通常低于正常胰腺，且差異有統(tǒng)計學(xué)意義[10-11]。Akisik等[7]比較CP組和正常胰腺組注射胰泌素前后的ADC值，發(fā)現(xiàn)正常胰腺胰泌素增強(qiáng)前的平均ADC值和增強(qiáng)后的最大ADC值均顯著高于輕、重度CP組，但是輕、重度CP患者增強(qiáng)前后的ADC值沒有統(tǒng)計學(xué)差異，提出胰泌素增強(qiáng)前的ADC值有助于診斷CP，但是增強(qiáng)后的ADC值并不能區(qū)分輕、重度CP。Klauss等[12]對15例胰腺癌和9例CP患者研究發(fā)現(xiàn)，擴(kuò)散系數(shù)D并不與纖維化程度成正比，重度纖維化患者的D值反而減低，提出纖維化周圍的細(xì)胞構(gòu)成可能在水分子擴(kuò)散中起到了更重要的作用。該結(jié)果與傳統(tǒng)理論相悖，還需要進(jìn)一步大樣本的研究驗證。

自身免疫性胰腺炎(autoimmune pancreatitis, AIP)是一種以胰腺為靶器官的自身免疫性疾病，好發(fā)于老年男性，一般對激素治療敏感。表現(xiàn)為胰腺彌漫或局限性腫脹、相應(yīng)主胰管狹窄，血清IgG4升高，鏡下見小葉間與周邊實質(zhì)大量T淋巴細(xì)胞和表達(dá)IgG4的漿細(xì)胞浸潤并伴隨纖維結(jié)締組織的增生[13-14]。由于穿刺活檢通常很難取到有效的AIP病變組織，因此診斷主要依靠臨床表現(xiàn)、實驗室檢查與影像學(xué)檢查相結(jié)合。隨著DWI在腹部的應(yīng)用，對AIP的研究也日益增多[15-18]。Muhi等[16]報道了7種AIP的影像學(xué)征象，指出結(jié)合延遲期均勻一致強(qiáng)化與ADC值≤0.88×10-3mm2/s聯(lián)合診斷AIP的敏感性、特異性均達(dá)到100%。Kamisawa等[17]的研究發(fā)現(xiàn)，AIP患者的ADC值顯著低于胰腺癌組和正常胰腺組，以1.075×10-3mm2/s為cutoff值鑒別AIP和胰腺癌的敏感性、特異性分別為92.5%和76.9%，同時還發(fā)現(xiàn)激素治療后AIP患者的ADC值升高并接近于正常胰腺，因此提出DWI對治療效果評估及治療后隨訪均具有潛在價值。

二、DWI用于胰腺腫瘤的診斷

根據(jù)大體病理和影像學(xué)特征，胰腺腫瘤可分為實性腫瘤和囊性腫瘤。實性腫瘤主要包括導(dǎo)管腺癌和上皮樣腫瘤(腺泡細(xì)胞癌、胰腺母細(xì)胞瘤、神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤及實性假乳頭狀瘤)，囊性腫瘤主要包括黏液性囊性腫瘤、導(dǎo)管內(nèi)乳頭狀黏液性腫瘤及漿液性囊腺瘤[19]。

1．胰腺實性腫瘤：胰腺癌(pancreatic carcinoma, PC)是胰腺最常見的惡性腫瘤，具有圍管性浸潤和嗜神經(jīng)生長兩個重要的生物學(xué)特征，極易侵犯胰膽管和周圍血管、神經(jīng)，較早發(fā)生淋巴結(jié)甚至遠(yuǎn)隔器官的轉(zhuǎn)移。臨床起病隱匿，病程短、病情進(jìn)展迅速，多數(shù)患者在確診后的1年內(nèi)死亡，中位生存期僅4.5～24.1個月，在美國癌癥死因中排名第4位[20]。胰腺癌的動態(tài)增強(qiáng)MRI表現(xiàn)為相對低信號[21]，能夠很好地與周圍正常組織區(qū)分，但對于小胰腺癌則不夠敏感。因腫瘤細(xì)胞增殖活躍，致其細(xì)胞密度增大而細(xì)胞外間隙相對減小[22]，并且腫瘤內(nèi)部含有豐富的膠原纖維，血流灌注較正常胰腺組織減少，所以在高b值DWI圖像上PC常表現(xiàn)為高信號腫塊，這就使其早期發(fā)現(xiàn)成為可能[23]。DWI還能同時檢測肝臟和淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移，對術(shù)前分期更加準(zhǔn)確。此外，ADC值定量分析有助于良惡性腫瘤的鑒別以及腫瘤術(shù)前評估、治療評價和術(shù)后隨訪[24]。Ichikawa等[25]報道，高b值(1 000 s/mm2)DWI診斷PC的敏感性、特異性達(dá)到96.2%和98.6%。Wang等[26]對一組21例PC患者的病理對照研究發(fā)現(xiàn)，低分化PC的ADC值顯著低于中高分化組，提出ADC值與不同分化程度胰腺癌的腺體構(gòu)成和膠原纖維含量有關(guān)。Muraoka等[27]也指出，PC的ADC值與腫瘤內(nèi)部膠原纖維比例有很好的相關(guān)性。Fattahi等[11]比較PC、腫塊型胰腺炎與正常胰腺的DWI圖像特征并測量各組ADC值，結(jié)果顯示，在b=600 s/mm2的DWI圖像中，腫塊型胰腺炎的境界不清，而PC相對于周圍正常組織則境界清晰；PC組的平均ADC值顯著低于癌周組織、腫塊型胰腺炎及對照組；腫塊型胰腺炎與自身周圍胰腺組織的ADC值沒有統(tǒng)計學(xué)差異，提出DWI對于PC、腫塊型胰腺炎的鑒別具有一定價值。值得注意的是，血流灌注因素在DWI中也起到不可忽視的作用。根據(jù)體素內(nèi)不相關(guān)運動理論(introvoxel incoherent motion, IVIM)，Klauss等[28]和Lemke等[29]分別比較了PC組與腫塊型胰腺炎組、PC組與正常胰腺組的灌注分?jǐn)?shù)(f)、ADC值、擴(kuò)散系數(shù)(D)，均發(fā)現(xiàn)D值無顯著性差異，PC的f值顯著低于正常胰腺，也低于腫塊型胰腺炎，指出胰腺癌ADC值降低的原因可能與灌注分?jǐn)?shù)有關(guān)。因此DWI既能反映組織的灌注水平又能顯示水分子的擴(kuò)散程度，在PC的診斷與鑒別診斷中具有重要價值。

胰腺神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤(pancreatic neuroendocrine tumor, PNT)僅占所有胰腺腫瘤的1%～2%，隨著診斷方法的進(jìn)步其檢出率有上升趨勢[30]。在常規(guī)MRI中多數(shù)PNT表現(xiàn)為T2WI高信號(47%～82%)和動脈期明顯強(qiáng)化(44%～86%)，診斷敏感性達(dá)到95%，被推薦為PNT的首選檢查方法[31]。然而傳統(tǒng)MRI對于一些體積較小的功能性PNT容易漏診[32]。DWI以其良好的圖像對比度為PNT的診斷開辟了新的途徑，尤其對血供不豐富的小腫瘤更有診斷價值。良性神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤在低b值(b≤50 s/mm2)的DWI上，常表現(xiàn)為信號和ADC值均升高；而神經(jīng)內(nèi)分泌癌因細(xì)胞增殖活躍，水分子擴(kuò)散明顯受限，尤其在高b值下更為明顯，ADC值往往降低。Caramella等[31]報道PNT的平均ADC值顯著低于正常胰腺，但是DWI的敏感性只有65%。Brenner等[33]對一組18例(2 cm以下腫瘤占67%)PNT研究發(fā)現(xiàn)，DWI的敏感性也只有72%，但是利用T2+DWI融合圖像，敏感性則高達(dá)94%，尤其對小腫瘤的診斷更有幫助。

實性假乳頭狀瘤(solid pseudopapillary tumor, SPT)占所有胰腺腫瘤的1%以下，屬低度惡性腫瘤，好發(fā)于年輕女性。一般包膜完整，易并發(fā)囊變、出血，T1WI可表現(xiàn)為高低混雜信號，增強(qiáng)掃描多呈漸進(jìn)性強(qiáng)化，ADC值降低[34]。

2．胰腺囊性腫瘤：漿液性囊腺瘤(serous cystadenoma, SC)約占胰腺囊性腫瘤的20%，屬良性腫瘤，其中又以微囊型漿液性囊腺瘤(一般6個囊以上，單個直徑<2 cm，囊與囊之間有自中央瘢痕向周邊放射狀分布的纖維分隔)常見。常規(guī)MRI能夠清晰地顯示SC，T2WI表現(xiàn)為葡萄樣的高信號小囊形成的簇狀結(jié)構(gòu)，動態(tài)增強(qiáng)掃描可見病灶內(nèi)的纖維間隔延遲強(qiáng)化[35]。多數(shù)SC在高b值DWI上表現(xiàn)為低信號，但也有少數(shù)病例表現(xiàn)為高信號，與非腫瘤性囊腫相比其ADC值減低。由于SC的ADC值與纖維間隔和囊內(nèi)液體含量有關(guān)，DWI并不能有效鑒別SC和非腫瘤性囊腫。

黏液性囊性腫瘤(mucinous cystic neoplasm, MCN)約占胰腺囊性腫瘤的10%，好發(fā)于40～60歲人群，以胰體尾多見，包括囊腺瘤、交界性囊腺瘤和囊腺癌[36]。病變不與主胰管相溝通，鏡下囊內(nèi)壁為富含黏蛋白的柱狀上皮，外層為特征性的巢狀基質(zhì)層。常規(guī)MRI的典型表現(xiàn)為2 cm以上的單房或有少許分隔的囊性病灶，T1WI低信號、T2WI高信號，增強(qiáng)掃描囊壁可有延遲強(qiáng)化。

導(dǎo)管內(nèi)乳頭狀黏液性腫瘤(intraductal papillary mucinous neoplasm, IPMN)約占胰腺囊性腫瘤的20%[20]，好發(fā)于老年男性。主要特點是腫瘤在胰管內(nèi)呈多個乳頭狀生長并分泌大量膠凍樣黏液致主胰管或分支胰管彌漫性或局限性擴(kuò)張。由于過多黏液阻礙胰液分泌，患者臨床癥狀類似慢性胰腺炎或復(fù)發(fā)性胰腺炎；生物學(xué)行為可表現(xiàn)為非侵襲性的導(dǎo)管內(nèi)黏液性腺瘤，也可表現(xiàn)為侵襲性腺癌。根據(jù)起源位置不同IPMN可分為主胰管型、分支胰管型和混合型[36-37]。Fatima等[38]對50例(62個病灶)IPMN和8例MCN的DWI比較分析后發(fā)現(xiàn)，相對于胰周實質(zhì)，所有的IPMN均為等低信號，8例MCN中的2例為等低信號，其余6例為高信號；IPMN組的平均ADC值顯著高于MCN組；根據(jù)ROC曲線分析，以2.4×10-3mm2/s為cutoff值鑒別兩者的敏感性、特異性分別為98%和88%。Boraschi等[39]對一組包括導(dǎo)管內(nèi)乳頭狀黏液性瘤、假性囊腫、漿液性囊腺瘤、黏液性囊腺瘤的患者研究后提出ADC值有助于胰腺囊性病變的鑒別。也有學(xué)者認(rèn)為ADC值不能鑒別腫瘤性和非腫瘤性囊腫、黏液性和漿液性病變，對腫瘤的良惡性區(qū)分也沒有價值[40]。

三、結(jié)論

DWI作為一種無創(chuàng)性的功能成像手段，能夠反映組織中水分子的擴(kuò)散運動狀態(tài)和微循環(huán)的灌注水平，從微觀水平展現(xiàn)胰腺組織的病理生理學(xué)變化，結(jié)合ADC值定量分析，為胰腺疾病的診斷與鑒別診斷開辟了新的視角。

[1] Merino JG, Warach S. Imaging of acute stroke[J]. Nat Rev Neurol,2010,6(10):560-571.

[2] Ichikawa T, Haradome H, Hachiya J, et al. Diffusion-weighted MR imaging with a single-shot echoplanar sequence: detection and characterization of focal hepatic lesions[J]. Am J Roentgenol,1998,170(2):397-402.

[3] Ichikawa T, Erturk SM, Motosugi U, et al. High-B-value diffusion-weighted MRI in colorectal cancer[J]. Am J Roentgenol,2006,187(1):181-184.

[4] Verswijvel G, Vandecaveye V, Gelin G, et al. Diffusion-weighted MR imaging in the evaluation of renal infection: preliminary results[J]. JBR-BTR,2002,85(2):100-103.

[5] Yamashita Y, Namimoto T, Mitsuzaki K, et al. Mucin-producing tumor of the pancreas: diagnostic value of diffusion-weighted echo-planar MR imaging[J]. Radiology,1998,208(3):605-609.

[6] Shinya S, Sasaki T, Nakagawa Y, et al. The efficacy of diffusion-weighted imaging for the detection and evaluation of acute pancreatitis[J]. Hepatogastroenterology,2009,56(94-95):1407-1410.

[7] Akisik MF, Aisen AM, Sandrasegaran K, et al. Assessment of chronic pancreatitis: utility of diffusion-weighted MR imaging with secretin enhancement[J]. Radiology,2009,250(1):103-109.

[8] Cappeliez O, Delhaye M, Devière J, et al. Chronic pancreatitis: evaluation of pancreatic exocrine function with MR pancreatography after secretin stimulation[J]. Radiology,2000,215(2):358-364.

[9] Akisik MF, Sandrasegaran K, Jennings SG, et al. Diagnosis of chronic pancreatitis by using apparent diffusion coefficient measurements at 3.0-T MR following secretin stimulation[J]. Radiology,2009,252(2):418-425.

[10] Balci NC, Alkaade S, Magas L, et al. Suspected chronic pancreatitis with normal MRCP: findings on MRI in correlation with secretin MRCP[J]. J Magn Reson Imaging,2008,27(1):125-131.

[11] Fattahi R, Balci NC, Perman WH, et al. Pancreatic diffusion-weighted imaging (DWI): comparison between mass-forming focal pancreatitis (FP), pancreatic cancer (PC), and normal pancreas[J]. J Magn Reson Imaging,2009,29(2):350-356.

[12] Klauss M, Gaida MM, Lemke A, et al. Fibrosis and pancreatic lesions: counterintuitive behavior of the diffusion imaging-derived structural diffusion coefficient d[J]. Invest Radiol,2013,48(3):129-133.

[13] Raina A, Yadav D, Krasinskas AM, et al. Evaluation and management of autoimmune pancreatitis: experience at a large US center[J]. Am J Gastroenterol,2009,104(9):2295-2306.

[14] Kamisawa T, Okamoto A. Autoimmune pancreatitis: proposal of IgG4-related sclerosing disease[J]. J Gastroenterol,2006,41(7):613-625.

[15] Taniguchi T, Kobayashi H, Nishikawa K, et al. Diffusion-weighted magnetic resonance imaging in autoimmune pancreatitis[J]. Jpn J Radiol,2009,27(3):138-142.

[16] Muhi A, Ichikawa T, Motosugi U, et al. Mass-forming autoimmune pancreatitis and pancreatic carcinoma: differential diagnosis on the basis of computed tomography and magnetic resonance cholangiopancreatography, and diffusion-weighted imaging findings[J]. J Magn Reson Imaging,2012,35(4):827-836.

[17] Kamisawa T, Takuma K, Anjiki H, et al. Differentiation of autoimmune pancreatitis from pancreatic cancer by diffusion-weighted MRI[J]. Am J Gastroenterol,2010,105(8):1870-1875.

[18] Taniguchi T, Kobayashi H, Nishikawa K, et al. Diffusion-weighted magnetic resonance imaging in autoimmune pancreatitis[J]. Jpn J Radiol,2009,27(3):138-142.

[19] Klimstra DS, Pitman MB, Hruban RH. An algorithmic approach to the diagnosis of pancreatic neoplasms[J]. Arch Pathol Lab Med,2009,133(3):454-464.

[20] Siegel R, Naishadham D, Jemal A. Cancer statistics, 2013[J]. CA Cancer J Clin,2013,63(1):11-30.

[21] Park HS, Lee JM, Choi HK, et al. Preoperative evaluation of pancreatic cancer: comparison of gadolinium-enhanced dynamic MRI with MR cholangiopancreatography versus MDCT[J]. J Magn Reson Imaging,2009,30(3):586-595.

[22] Kartalis N, Lindholm TL, Aspelin P, et al. Diffusion-weighted magnetic resonance imaging of pancreas tumours[J]. Eur Radiol,2009,19(8):1981-1990.

[23] Wang Y, Miller FH, Chen ZE, et al. Diffusion-weighted MR imaging of solid and cystic lesions of the pancreas[J]. Radiographics,2011,31(3):E47-E64.

[24] Ichikawa T, Erturk SM, Motosugi U, et al. High-B-value diffusion-weighted MRI in colorectal cancer[J]. Am J Roentgenol,2006,187(6):181-184.

[25] Ichikawa T,Erturk SM,Motosugi U,et al.High-b value diffusion-weighted MRI for detecting pancreatic adenocarcinoma: preliminary results[J].Am J Roentgenol,2007,188(2):409-414.

[26] Wang Y, Chen ZE, Nikolaidis P, et al. Diffusion-weighted magnetic resonance imaging of pancreatic adenocarcinomas: association with histopathology and tumor grade[J]. J Magn Reson Imaging,2011,33(1):136-142.

[27] Muraoka N, Uematsu H, Kimura H, et al. Apparent diffusion coefficient in pancreatic cancer: characterization and histopathological correlations[J]. J Magn Reson Imaging,2008,27(6):1302-1308.

[28] Klauss M, Lemke A, Grunberg K, et al. Intravoxel incoherent motion MRI for the differentiation between mass forming chronic pancreatitis and pancreatic carcinoma[J]. Invest Radiol,2011,46(1):57-63.

[29] Lemke A, Laun FB, Klauss M, et al. Differentiation of pancreas carcinoma from healthy pancreatic tissue using multiple b-values: comparison of apparent diffusion coefficient and intravoxel incoherent motion derived parameters[J]. Invest Radiol,2009,44(12):769-775.

[30] Turaga KK, Kvols LK. Recent progress in the understanding, diagnosis, and treatment of gastroenteropancreatic neuroendocrine tumors[J]. CA Cancer J Clin,2011,61(2):113-132.

[31] Caramella C, Dromain C, De Baere T, et al. Endocrine pancreatic tumours: which are the most useful MRI sequences[J]? Eur Radiol,2010,20(1):2618-2627.

[32] Bakir B, Salmaslioglu A, Poyanli A, et al. Diffusion weighted MR imaging of pancreatic islet cell tumors[J]. Eur J Radiol,2010,74(1):214-220.

[33] Brenner R, Metens T, Bali M, et al. Pancreatic neuroendocrine tumor: added value of fusion of T2-weighted imaging and high b-value diffusion-weighted imaging for tumor detection[J]. Eur J Radiol,2012,81(5):e746-e749.

[34] Jang KM, Kim SH, Kim YK, et al. Imaging features of small (≤3 cm) pancreatic solid tumors on gadoxetic-acid-enhanced MR imaging and diffusion-weighted imaging: an initial experience[J]. Magn Reson Imaging,2012,30(7):916-925.

[35] Choi JY, Kim MJ, Lee JY, et al. Typical and atypical manifestations of serous cystadenoma of the pancreas: imaging findings with pathologic correlation[J]. Am J Roentgenol,2009,193(1):136-142.

[36] Adsay NV. Cystic neoplasia of the pancreas: pathology and biology[J]. J Gastrointest Surg,2008,12(3):401-404.

[37] Basturk O, Coban I, Adsay NV. Pancreatic cysts: pathologic classification, differential diagnosis, and clinical implications[J]. Arch Pathol Lab Med,2009,133(3):423-438.

[38] Fatima Z, Ichikawa T, Motosugi U, et al. Magnetic resonance diffusion-weighted imaging in the characterization of pancreatic mucinous cystic lesions[J]. Clin Radiol,2011,66(2):108-111.

[39] Boraschi P,Donati F,Gigoni R,et al.Diffusion-weighted MRI in the characterization of cystic pancreatic lesions:usefulness of ADC values[J].Magn Reson Imaging,2010,28(10):1447-1455.

[40] Sandrasegaran K, Akisik FM, Patel AA, et al. Diffusion-weighted imaging in characterization of cystic pancreatic lesions[J]. Clin Radiol,2011,66(9):808-814.