呼吸觸發(fā)磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像在胰腺導(dǎo)管腺癌診斷中的應(yīng)用價(jià)值

·論著·

呼吸觸發(fā)磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像在胰腺導(dǎo)管腺癌診斷中的應(yīng)用價(jià)值

劉莉馬超李晶李延軍潘春樹康欽欽陳錄廣陳士躍陸建平

【摘要】目的探討呼吸觸發(fā)磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像(RT DWI)診斷胰腺導(dǎo)管腺癌的價(jià)值。方法前瞻性對(duì)病理證實(shí)的54名胰腺導(dǎo)管腺癌患者及49名胰腺正常的健康志愿者行上腹部呼吸觸發(fā)單次激發(fā)平面回波DWI(b值為0、600 s/mm2)，計(jì)算及測(cè)量正常胰腺頭、體、尾部的表觀擴(kuò)散系數(shù)(ADC)值和胰腺癌的ADC值。采用獨(dú)立樣本非參數(shù)Mann-Whitney U檢驗(yàn)比較胰腺癌組與正常胰腺組(頭、體及尾部)ADC值的差異，并用受試者工作特征曲線下面積(AUC)分析以正常胰腺不同部位ADC值為依據(jù)診斷胰腺導(dǎo)管腺癌的效能。結(jié)果正常胰腺頭、體、尾部ADC值分別為(1.66±0.34)、(1.77±0.36)、(1.62±0.38)×10-3 mm2/s，胰腺癌平均ADC值為(1.36±0.14)×10-3 mm2/s，胰腺癌與正常胰腺不同部位的差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P值均為0.000)。分別以正常胰腺頭、體、尾部ADC值為依據(jù)，胰腺癌的AUC分別為0.767、0.889、0.737。以正常胰體部ADC為依據(jù)，ADC≤1.485×10-3 mm2/s作為診斷胰腺癌的臨界值的敏感度和特異度分別為83.7%和81.5%。結(jié)論RT DWI對(duì)胰腺導(dǎo)管腺癌有較好的診斷價(jià)值，以正常胰腺體部ADC值作為對(duì)照是最佳選擇。

【關(guān)鍵詞】胰腺腫瘤；磁共振成像，彌散；呼吸觸發(fā)；對(duì)比研究

DOI:10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2015.01.004

基金項(xiàng)目：長(zhǎng)海醫(yī)院“1255”學(xué)科建設(shè)計(jì)劃(CH125520800)；長(zhǎng)海醫(yī)院青年科研啟動(dòng)基金(2013002)

收稿日期：(2014-06-23)

Value of respiratory triggered diffusion weighted magnetic resonance imaging in the diagnosis of pancreatic adenocarcinomaLiuLi,MaChao,LiJing,LiYanjun,PanChunshu,KangQinqin,ChenLuguang,ChenShiyue,LuJianping.DepartmentofRadiology,ChanghaiHospitalofShanghai,SecondaryMilitaryMedicalUniversity,Shanghai200433,China

Correspondingauthor:LuJianping,Email:cjr.lujianping@vip.163.com

Abstract【】ObjectiveTo investigate the value of respiratory triggered diffusion weighted magnetic resonance imaging (RT DWI) in the diagnosis of pancreatic adenocarcinoma. MethodsFifty-four patients with histologically confirmed pancreatic ductal adenocarcinoma and 49 healthy volunteers with normal pancreas underwent RT DWI at 3.0 T (b-values=0, 600 s/mm2) in a prospective manner. Apparent diffusion coefficient (ADC) values of normal pancreas head, body and tail as well as ADC values of the pancreatic adenocarcinoma were measured and calculated. The ADC values between the different anatomical regions of normal pancreas and pancreatic adenocarcinoma were analyzed by using Mann-Whitney U test. Receiver-operating characteristic (ROC) curve analyses were used to determine the diagnostic performances of ADCs to distinguish pancreatic adenocarcinoma from normal pancreas. ResultsThe ADC values were (1.66±0.34), (1.77±0.36) and (1.62±0.38)×10-3 mm2/s in normal pancreas head, body and tail, and the ADC value of pancreatic adenocarcinoma was (1.36±0.14)×10-3 mm2/s, and the ADC values differed significantly between pancreatic adenocarcinoma and normal pancreas (P<0.000). With the ADC values of normal pancreatic head, body and tail as references, the areas under the curve (AUC) were 0.767, 0.889 and 0.737,respectively. The sensitivity and specificity were 83.7% and 81.5%,respectively, when ADC

作者單位：200433上海，第二軍醫(yī)大學(xué)長(zhǎng)海醫(yī)院放射科

通信作者：陸建平，Email：cjr.lujianping@vip.163.com

≤1.485×10-3mm2/s was used as the cut off value for differential diagnosis of pancreatic adenocarcinoma from normal pancreas body. ConclusionsRT DWI has a better diagnostic accuracy in the diagnosis of pancreatic ductal adenocarcinoma. The ADC value of normal pancreas body is recommended as a control.

【Key words】Pancreatic neoplasms;Diffusion magnetic resonance imaging;Respiratory triggered;Comparative study

擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion-weighted imaging, DWI)及相應(yīng)的表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)在胰腺相關(guān)疾病的研究及應(yīng)用越來(lái)越廣泛，并且體現(xiàn)出重要價(jià)值[1-4]。腹部DWI掃描最常用技術(shù)有自由呼吸、屏氣和呼吸觸發(fā)[5]，另外DWI技術(shù)最為關(guān)鍵的參數(shù)——擴(kuò)散梯度因子(b值)對(duì)ADC影響最大，影響DWI對(duì)胰腺癌診斷價(jià)值[6]。最新研究表明，呼吸觸發(fā)(respiratory triggered, RT)技術(shù)是胰腺癌DWI技術(shù)的最佳選擇[9]，b值為600 s/mm2的DWI是診斷胰腺結(jié)節(jié)值得推薦的掃描參數(shù)[6]。已有報(bào)道[7-8]，正常胰腺不同部位ADC具有顯著性差異?；趩蝏值(600 s/mm2)的RT DWI，同時(shí)考慮正常胰腺不同解剖位置ADC診斷胰腺導(dǎo)管腺癌價(jià)值的有關(guān)研究尚未見報(bào)道。本研究前瞻性進(jìn)行胰腺RT DWI(b=600 s/mm2)檢查，明確其診斷胰腺癌的價(jià)值。

資料與方法

一、一般資料

前瞻性收集2011年11月至2013年12月間上海長(zhǎng)海醫(yī)院因胰腺占位而住院并同意進(jìn)行本研究的54例胰腺導(dǎo)管腺癌患者。術(shù)前均行MRI檢查，術(shù)后經(jīng)病理證實(shí)。術(shù)前MRI檢查與術(shù)后獲得病理結(jié)果的時(shí)間間隔小于2周。54例患者中男性30例，女性24例，年齡36～76歲，平均59歲。腫瘤位于胰頭部26例，胰體、尾部28例。同時(shí)段內(nèi)行MRI檢查的健康志愿者49名作為對(duì)照組，其中男性29名，女性20名，年齡21～62歲，平均40歲，無(wú)任何疾病及長(zhǎng)期服藥史。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)懷疑胰腺疾病而經(jīng)過(guò)內(nèi)科或外科治療者；(2)有因其他腫瘤而行手術(shù)或放、化療者；(3)有全身代謝性、免疫性疾病而長(zhǎng)期服藥治療者(如糖尿病、痛風(fēng)等)；(4)體重指數(shù)>25 kg/m2。

二、掃描方法

所有MRI檢查均在3.0T超導(dǎo)磁共振儀(Signa HDxt, GE Healthcare, Milwaukee, USA)上完成。嵌入式體部線圈用于信號(hào)激發(fā)，8通道體部相控陣線圈用于信號(hào)接收。研究對(duì)象在MR檢查前接受不少于10 min呼吸訓(xùn)練。掃描序列包括脂肪抑制快速自旋回波T2WI，重復(fù)時(shí)間(repetition time, TR)6 316 ms，回波時(shí)間(echo time, TE)72 ms，采集矩陣320×192，視野(field of view, FOV)36～42 cm，層數(shù)20，層厚5 mm，層間距1 mm，采集次數(shù)2次；呼吸觸發(fā)單次激發(fā)平面回波DWI(single-shot echo-planar DWI, ssEPI-DWI)，b值為0、600 s/mm2，TR/TE=6 000/58.6 ms，采集矩陣130×96， FOV 36～42 cm，層數(shù)20，層厚5 mm，層間距1 mm，采集次數(shù)8次，加速因子2，帶寬250 kHz；肝臟快速容積成像(liver acquisition with volume acceleration，LAVA),TR/TE=2.6/1.2 ms，帶寬125 kHz，反轉(zhuǎn)角11°，采集矩陣256×180，F(xiàn)OV 41～44 cm，層厚5 mm，層間距0 mm。胰腺癌患者最后行LAVA動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描。

三、數(shù)據(jù)處理

利用工作站自帶軟件(Function 6.3.13，GE adw4.4，USA)及DWI數(shù)據(jù)重建ADC圖。ADC值測(cè)量由一位臨床研究經(jīng)驗(yàn)豐富的放射科醫(yī)師和一位從事胰腺疾病研究的臨床醫(yī)師討論一致情況下完成。正常胰腺ADC測(cè)量時(shí)參考T2及LAVA圖像，避開主胰管、動(dòng)脈血管及偽影，采用圓形或橢圓形感興趣區(qū)(region of interest, ROI)對(duì)每個(gè)正常的胰腺?gòu)念^至尾測(cè)量3個(gè)ADC值[12]；胰腺癌ADC測(cè)量時(shí)避開偽影、腫塊邊緣及腫塊內(nèi)囊變壞死出血區(qū)，并注意觀察下層圖像，避免ROI過(guò)大造成部分容積效應(yīng)影響帶來(lái)的測(cè)量誤差。ROI大小為33～163 mm2，平均68.2 mm2。

四、統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

應(yīng)用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。正常胰腺不同解剖部位ADC差異行Friedman檢驗(yàn)；胰腺癌與正常胰腺組織(頭、體及尾部)ADC差異采用獨(dú)立樣本非參數(shù)Mann-WhitneyU檢驗(yàn)，應(yīng)用受試者工作特征曲線下面積(AUC)分析ADC對(duì)胰腺導(dǎo)管腺癌的診斷效能。P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié)果

一、健康志愿者、胰腺癌患者的ADC值

健康志愿者上腹部MRI圖像未顯示胰腺異常信號(hào)，DWI圖像未見明顯偽影，胰腺邊界清晰，ADC圖像清晰顯示胰腺頭、體及尾部形態(tài)結(jié)構(gòu)(圖1)。胰腺頭、體及尾部ADC值分別為[1.66±0.34(1.23～2.34)、1.77±0.36(1.26～2.57)、1.62±0.38(1.03～2.87)]×10-3mm2/s，最大值出現(xiàn)在胰腺體部，3個(gè)部位ADC的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Chi-Square=10.738，P=0.005)。胰腺癌在DWI圖像上顯示出明顯的高信號(hào)(圖2)，ADC值為[1.36±0.14(1.08～1.74)]×10-3mm2/s，低于正常胰腺頭、體或尾部ADC值，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z值分別為-4.661、-6.792、-4.149，P值均為0.000)。

圖1　健康志愿者橫斷位RT DWI及相應(yīng)ADC圖　1A、1B、1C分別為b值0、600 s/mm 2時(shí)胰頭頸部DWI圖像及相應(yīng)的ADC圖；1D、1E、1F分別為b值0、600 s/mm 2時(shí)胰腺體尾部DWI圖像及相應(yīng)的ADC圖。箭頭處分別為胰頭、體、尾部ADC測(cè)量的感興趣區(qū)

二、ADC值對(duì)胰腺導(dǎo)管腺癌的診斷效能

以正常胰頭、體、尾部ADC為參考，診斷胰腺癌的AUC分別為0.767、0.889、0.737；95%可信區(qū)間分別為0.673～0.860、0.825～0.952、0.639～0.835，分別以ADC≤1.545×10-3、1.485×10-3、1.535×10-3mm2/s作為診斷胰腺癌的臨界值，敏感度分別為51.0%、83.7%、49.0%，特異度分別為96.3%、81.5%、96.3%，假陽(yáng)性率分別為37.0%、18.5%、3.7%，假陰性率分別為49.0%、12.7%、51.0%；陽(yáng)性預(yù)測(cè)值分別為93.8%、83.3%、93.6%；陰性預(yù)測(cè)值分別為64.1%、81.9%、63.1%。以胰體部的診斷效能最佳。

圖2胰頭部導(dǎo)管腺癌患者的橫斷位RT DWI及相應(yīng)ADC圖2A、2B、2C分別為b值0、600 s/mm2時(shí)胰腺腫瘤部DWI圖像及相應(yīng)的ADC圖，b=600 s/mm2DWI圖像上表現(xiàn)典型的擴(kuò)散受限(高信號(hào))。箭頭代表胰腺癌實(shí)性組織ADC測(cè)量感興趣區(qū)

討論

DWI是唯一在體觀測(cè)組織內(nèi)水分子熱運(yùn)動(dòng)的方法。它能在無(wú)對(duì)比劑的情況下反映組織微觀結(jié)構(gòu)并提供定性(DWI)及定量的信息(ADC)。腹部DWI臨床應(yīng)用中最常用技術(shù)有屏氣、自由呼吸和呼吸觸發(fā)。屏氣掃描可有效減少檢查時(shí)間及運(yùn)動(dòng)偽影，但圖像信噪比低；自由呼吸雖然能夠在較短掃描時(shí)間獲得高信噪比，但腹部呼吸運(yùn)動(dòng)及磁化率偽影大大降低圖像質(zhì)量；呼吸觸發(fā)利用呼吸門控技術(shù)，保障較高圖像質(zhì)量的同時(shí)大大提高信噪比。Kartalis等[5]從DWI圖像質(zhì)量、信號(hào)強(qiáng)度及胰腺癌ADC值等方面評(píng)估3種技術(shù)在胰腺成像中的優(yōu)劣，結(jié)果顯示呼吸觸發(fā)是胰腺癌成像的最優(yōu)技術(shù)。Koc等[6]研究了腹部病變DWI時(shí)的優(yōu)化b值，認(rèn)為在鑒別診斷腹部器官良惡性結(jié)節(jié)時(shí)DWI設(shè)置的b值≥600 s/mm2是最為推薦的參數(shù)。另外，b值為600 s/mm2的DWI具有操作時(shí)間短、圖像變形及偽影小、后處理方便等優(yōu)點(diǎn)，且可有效降低ADC值測(cè)量中T2透射效應(yīng)帶來(lái)的誤差，使ADC值更接近于真實(shí)值[9]。本研究選擇呼吸觸發(fā)技術(shù)及b值為600 s/mm2的DWI就是要最大程度地保證胰腺DWI圖像質(zhì)量及ADC值測(cè)量的可靠性。本研究結(jié)果顯示胰腺癌ADC值顯著低于正常胰腺的ADC值，與文獻(xiàn)報(bào)道的結(jié)果是一致的[10-15]。

水分子擴(kuò)散能夠反映組織的生理及形態(tài)學(xué)特征，如細(xì)胞密度、組織功能。胰腺頭、體及尾部ADC值的差異反映出胰腺各部位組織成分的不同。胰腺起源于內(nèi)皮細(xì)胞，成熟的胰腺是在背胰和腹胰融合之后形成，胰頭起源于背胰和腹胰兩個(gè)部分，而胰體尾部起源于背胰。解剖研究已表明胰腺不同部位細(xì)胞成分的差異[16-17]。本研究結(jié)果顯示胰頭及尾部ADC值低于胰體部，與本課題組之前的研究結(jié)果是一致的[8]。其原因可能是胰頭內(nèi)大量的小體積的腺泡、較多纖維組織和外分泌細(xì)胞及胰尾部含有高密度的胰島細(xì)胞限制了水分子的自由運(yùn)動(dòng)所致。

在胰腺疾病DWI研究中的對(duì)照組選擇上，許多實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)測(cè)量健康志愿者的正常胰腺組織ADC，或者以遠(yuǎn)離于胰腺病變部位的胰腺組織的ADC作為對(duì)照進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，往往忽略了胰腺解剖結(jié)構(gòu)差異[10-15]。本研究結(jié)果顯示，以正常胰腺體部ADC為參考，診斷胰腺癌組的AUC最大，同時(shí)具有較高的敏感度和特異性。因此，鑒別診斷胰腺癌時(shí)以正常胰腺體部ADC作為對(duì)照是最佳選擇。有研究報(bào)道[1]，與正常胰腺組織相比，胰腺炎造成ADC降低或者升高可反映胰腺炎性特征及程度。因此，當(dāng)進(jìn)行胰腺DWI研究時(shí)，特別在胰腺炎性疾病對(duì)照組的選擇上同樣應(yīng)該考慮到不同解剖位置ADC值的差異。

參考文獻(xiàn)

[1]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.

[2]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.

[3]Schoennagel BP, Habermann CR, Roesch M, et al. Diffusion-weighted imaging of the healthy pancreas: apparent diffusion coefficient values of the normal head, body, and tail calculated from different sets of b-values[J]. J Magn Reson Imaging, 2011, 34(4): 861-865.

[4]姚秀忠, 曾蒙蘇, 饒圣祥, 等. 3.0 T MR灌注加權(quán)成像和擴(kuò)散加權(quán)成像在胰腺腫塊診斷中應(yīng)用[J]. 中華放射學(xué)雜志, 2012, 45(7): 646-652.

[5]Kartalis N, Loizou L, Edsborg N, et al. Optimising diffusion-weighted MR imaging for demonstrating pancreatic cancer: a comparison of respiratory-triggered, free-breathing and breath-hold techniques[J]. Eur Radiol, 2012,22(10):2186-2192.

[6]Koc Z, Erbay G. Optimal b value in diffusion-weighted imaging for differentiation of abdominal lesions[J]. J Magn Reson Imaging, 2014, 40(3):559-566.

[7]Schoennagel BP, Habermann CR, Roesch M,et al.Diffusion-weighted imaging of the healthy pancreas: apparent diffusion coefficient values of the normal head, body, and tail calculated from different sets of b-values[J].J Magn Reson Imaging, 2011,34(4):861-865.

[8]潘春樹，馬超，汪劍，等.胰腺不同部位表觀擴(kuò)散系數(shù)正常值初探[J].中華胰腺病雜志, 2012,12(5):310-312.

[9]Murtz P, Flacke S, Traber F, et al. Abdomen: diffusion weighted MR imaging with pulse-triggered single shot sequences[J]. Radiology, 2002, 224(1):258-264.

[10]Fukukura Y, Takumi K, Kamimura K, et al. Pancreatic adenocarcinoma: variability of diffusion-weighted MR imaging findings[J]. Radiology, 2012,263(3):732-740.

[11]Yao XZ, Yun H, Zeng MS, et al. Evaluation of ADC measurements among solid pancreatic masses by respiratory-triggered diffusion-weighted MR imaging with inversion-recovery fat-suppression technique at 3.0 T[J]. Magn Reson Imaging, 2013,31(4):524-528.

[12]Wiggermann P, Grützmann R, Weissenb?ck A, et al. Apparent diffusion coefficient measurements of the pancreas, pancreas carcinoma, and mass-forming focal pancreatitis[J]. Acta Radiol, 2012,53(2):135-139.

[13]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.

[14]Kang KM, Lee JM, Yoon JH, et al. Intravoxel incoherent motion diffusion-weighted MR imaging for characterization of focal pancreatic lesions[J]. Radiology, 2014,270(2):444-453.

[15]Concia M, Sprinkart AM, Penner AH, et al. Diffusion-weighted magnetic resonance imaging of the pancreas: diagnostic benefit from an intravoxel incoherent motion model-based 3 b-value analysis[J]. Invest Radiol, 2014,49(2):93-100.

[16]Yang DM, Kim HC, Ryu JK, et al. Sonographic appearance of focal fatty infiltration of the pancreas[J]. J Clin Ultrasound, 2010,38(1):45-47.

[17]In′t Veld P, Marichal M. Microscopic anatomy of the human islet of Langerhans[J]. Adv Exp Med Biol, 2010,654:1-19.

(本文編輯：屠振興)