磁共振全身彌散加權成像在全身轉移瘤中的應用狀況及進展*

林翠珍 鄭彩琴 黎劍宇 王永豪 陳凱旋 文豪 石宇文

磁共振全身彌散加權成像（whole body diffusion weighted，WB-DWI）是近年來磁共振發展的一種新技術，是在磁共振彌散加權成像（DWI）的基礎上發展起來的，可在自由呼吸狀態下完成全身掃描，并利用新技術如3D-MIP重建和黑白反轉，能夠將病變尤其是腫瘤性病變以三維的效果顯示，其對腫瘤探測的敏感性以及特異性可以與目前臨床上用于惡性腫瘤全身轉移評估的“金標準”，即正電子發射體層成像（positron emission tomograghy，PET）相媲美，已成為臨床上探測全身轉移瘤的影像檢查方式的熱點之一。

1 WB-DWI的成像原理及技術發展

彌散加權成像（DWI）是在常規MRI序列的基礎上，在X、Y、Z軸三個互相垂直的方向上施加彌散敏感梯度，從而獲得反映體內水分子擴散運動狀況的MRI圖像。彌散運動引起MR信號衰減A=exp（-bD），其中D為彌散系數（diffusion coefficient），反映擴散運動的快慢，單位為：mm2/s；b為彌散敏感系數，單位為s/mm2。在DWI中通常利用表觀彌散系數（apparent diffusion coefficient，ADC）描述組織中水分子彌散強度的大小。主要是依據人體病理生理狀態下細胞內、外水分子的跨膜運動功能狀態的改變對疾病進行診斷[1]。當人體內組織器官發生病變時，細胞的結構和功能也會隨之出現異常變化，影響到水分子的正常彌散，導致了ADC值出現變化，表現為在DWI圖上出現ADC減小時信號增高而ADC增加時信號減低的現象。

DWI所觀察到的彌散效應除反映水分子自身的擴散運動之外，還與使用的b值有關，所選的b值越高，測得的ADC值準確。但b值增高，圖像的信噪比隨著下降，所獲得的圖像則不能清楚地顯示病灶。Bogner等[2]認為，b=850 s/mm2時，DWI圖像的信噪比最高，許多研究所用的b值為500~1000 s/mm2[3-7]，也有研究選用10個b值（0，50，100，250，400，550，700，850，1000，1250）[2]，發現選用2個b值，即b=50和b=850時與選用10個b值得出的ADC值無顯著差異。

早期的DWI主要用于腦部疾病的檢查，尤其是腦梗死的早期診斷[8]，為及時溶栓提供了影像依據。根據信號強度和ADC值的變化，DWI可應用于鑒別各種腫瘤的成分，有助于判斷腫瘤的良惡性。但大量的研究顯示，DWI對于腦部病變的檢查敏感性過高，對脊柱以及脊髓病變的顯示很有局限性[9-15]。并且傳統的DWI對全身的掃描時間長，心跳、呼吸運動等生理運動可產生偽影，這就使得要進行體部DWI時，不得不要求患者屏氣才能完成掃描。由于屏氣時間有限，導致一部分圖像的分辨率和信噪比缺失，也無法完成全身大范圍的掃描。2004年，日本學者Takahara等[16]首次報道聯合應用DWI與平面回波成像（EPI）及短時反轉恢復（short tau inversion recovery，STIR）脂肪抑制技術，抑制肌肉、脂肪、肝臟等組織器官的背景信號，從而實現了在自由呼吸下采用快速DWI全身掃描脈沖序列克服呼吸和掃描時間的限制，真正實現清晰的全身成像。

近年國內外學者初步研究表明，WBDWI方法簡單、費用低、無輻射損傷，可對患者進行全身大范圍掃描，來觀察腫瘤及其轉移灶、淋巴結受累情況，并得到腫瘤篩查、分期、病變良惡性鑒別等診斷信息，可以幫助臨床醫生明確腫瘤分期，并未治療方案提供依據，是一種臨床急需的全身檢查技術。

2 WB-DWI在腫瘤性病變中的應用

2.1 WB-DWI篩查腫瘤性病變 DWI與全身MR掃描技術相結合，可以在短時間內獲得全身彌散圖像，同時利用3DMIP重建和黑白反轉技術顯示惡性腫瘤原發灶部位和轉移灶的基本情況可以得到三維的展示，取得了很好的效果，達到了類似PET的圖像[17]，使WB-DWI成像有望成為篩查惡性腫瘤及腫瘤全身轉移情況的一種新的技術并有望得到推廣。目前已有研究表明，WB-DWI對骨骼系統、肝臟及淋巴結的轉移瘤具有較高的檢出率。此外，WB-DWI具有覆蓋全身范圍、所需時間短、無造影劑的使用、價格低廉、沒有創傷等有點，非常合適應用于對患者進行全身轉移瘤的篩查。其所獲得的三維結果的展示，在很大程度上緩解了醫師閱讀全身大量MR斷層圖像的工作負擔，同時也可以更有效的幫助醫生給出明確正確的診斷，這項技術具有重要的臨床實用價值。

2.2 WB-DWI在良惡性腫瘤鑒別中的作用 WB-DWI不僅能探測病灶的有無，還可以鑒別病灶的良惡性。惡性腫瘤增殖活躍，細胞數量多且體積大，排列緊密，使水分子擴散受限，ADC值降低，在DWI上顯示高信號。WB-DWI從分子水平提供全身細胞水平代寫減弱信息，更早地發現惡性腫瘤腫瘤細胞異常信號。目前已有很多研究應用ADC值對不同的病灶進行評估。應用ADC值的不同對腦內囊性病變進行病理分析的研究結果顯示，腦膿腫發生時測得的ADC值較囊性級壞死性轉移灶的測得值較低[18]。胡奕等[19]應用WB-DWI對肝臟的局限性病灶進行病變的初步研究證明，ADC值較高的多見于肝內的良性病變，還發現原發性肝癌、肝臟轉移瘤、血管瘤、肝囊腫的ADC值依次升高。許多研究也表明，ADC值在乳腺癌與乳腺的良性病變和乳腺的正常組織中也存在顯著差異，且差異有統計學意義[20-21]。一般認為，惡性病變的ADC值小于良性病變小于正常組織。

然而也有相關結論表明，ADC值在不同部位的腫瘤局部DWI測定中也有一定差別，如脊椎、肝臟、前列腺等，但也存在著部分重疊的現象[19-22]。各研究報道中，存在著對同一部位或同種病變的ADC值的測定不盡一致，故在ADC值的測定及對良惡性病變的評估上仍有待進一步的研究。

2.3 WB-DWI在探測惡性腫瘤遠處轉移中的應用與價值含大量脂肪細胞的骨髓組成了正常骨骼系統，肺實質信號確實是因為組織中含大量氣體，肝臟T2WI背景信號低，以上組織及其信號特征使其在WB-DWI呈較低信號，這些特點有利于表示惡性轉移瘤的高信號容易表現出來，臨床上易于通過血行轉移的惡性腫瘤如肺癌、乳腺癌、前列腺等。而WBDWI對發現骨組織的惡心腫瘤較骨掃描敏感，如頸椎、腰椎、骶椎等椎骨的病變，骨盆、肋骨及股骨的病變，同時能夠獲得胸部、腹部及盆腔臟器影像，這就使得WB-DWI在探測惡性腫瘤的遠處轉移上具有較高的應用價值。

在WB-DWI圖像上，由于特殊的手段可以是對肌肉、脂肪、肝臟等組織器官背景信號給予充分抑制，在這種背景被抑制的情況下淋巴結顯示得更為清楚，對小淋巴結也可以顯示。研究證實，WB-DWI對雙側頸部、腋下、腹股溝及腹膜后淋巴結的顯示能力可達98%左右，這種檢測效果足以準確地發現淋巴結大小、形態學特征的變化。臨床上結合ADC值，可以對淋巴結的病變起到定性診斷的結果。

2.4 WB-DWI在腫瘤分期及治療效果的評價中的應用WB-DWI在評估腫瘤原發病中及其遠處轉移的同時，為腫瘤分期提供了依據，且能夠提供腫瘤的形態學和功能學的診斷標準，而腫瘤的分期對治療方案的制定以及預后的評估有重大意義。有效的腫瘤治療會引起組織內不同類別的水分子擴散狀況的改變，使ADC值發生變化。據有關研究表明，對治療敏感的腫瘤患者，ADC值可以反映化療的效果，化療療效與ADC值的變化呈正相關，化療后ADC值高于化療前[23]。Theilmann R J等[24]研究表明，化療開始后4 d ADC值有可能發生明顯變化，化療進行到第11 d時變化最顯著，其認為11 d的表現可以作為評判療效的證據。本研究表明，ADC值對腫瘤治療藥物的療效有一定的預測能力，為腫瘤早期療效檢測提供了一個量化的指標，是腫瘤評估的有價值的手段。

2.5 WB-DWI的應用前景 隨著MR掃描技術的發展，磁體內置BODY線圈的使用，免去了在采集信號過程中對表面線圈的更換，同時應用掃描床的同步移動技術，使得全身檢查不再需要對每一檢查部位重新定位，而是一次定位即可完成全身MR掃描，這種新技術的應用極大地縮短了掃描時間，增強了全身MR檢查的簡易性和實用性[25]，其具有覆蓋全身范圍、檢查時間短、無需造影劑、費用低、無創等優勢，以及類似于PET的圖像效果和對腫瘤性病變探測的敏感性和特異性，使得WB-DWI在臨床上更有廣闊的應用前景。

2.6 WB-DWI臨床應用的局限性 WB-DWI的空間分辨率較低，圖像質量遠比不上增強掃描，難以準確顯示病灶的形態，對于小于1 cm的病灶亦不易顯示；全身彌散加權成像由于線圈長度的限制，并非實現真正意義上的全身范圍掃描，使得四肢遠端的病灶難以顯示；在頸部的顯示效果也較差，不能明顯的區分頸部各種血管和淋巴，也沒有統一的設備要求和相同的技術參數，使得各研究項目的結果不盡相同，缺乏可比性。

綜上所述，WB-DWI雖存在一定的不足，但其對全身轉移瘤的敏感性和特異性以及低費用、無創傷、可短期內復查的特點，有很大的優越性。隨著磁共振技術的不斷發展，相信WB-DWI有著廣闊的前景。

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