3.0T磁共振擴散加權成像信號強度對胰腺導管腺癌的診斷價值

馬超 劉莉 李晶 王莉 邵成偉 方旭 陳士躍 陸建平

·論著·

3.0T磁共振擴散加權成像信號強度對胰腺導管腺癌的診斷價值

馬超 劉莉 李晶 王莉 邵成偉 方旭 陳士躍 陸建平

目的探討3.0T磁共振擴散加權成像(DWI)信號強度診斷胰腺導管腺癌的價值。方法 回顧性分析病理證實的70名胰腺導管腺癌患者及18名胰腺正常志愿者3.0 T上腹部相同掃描參數DWI(b值為0，600 s/mm2)資料，測量胰腺癌和正常胰腺的DWI信號強度(SIb0，SIb600)及表觀擴散系數(ADC)值。計算測得的胰腺導管腺癌及正常胰腺SIb0、SIb600、ADC值的一致性系數(ICC)。胰腺癌與正常胰腺平均SIb0、SIb600和ADC值差異采用獨立樣本非參數Mann-WhitneyU檢驗，SIb0、SIb600和ADC值診斷胰腺導管腺癌的效能采用受試者工作特征曲線下面積(AUC)判斷。結果 兩位醫師測得的胰腺導管腺癌和正常胰腺的SIb0、SIb600及ADC值的一致性均為優秀(ICC分別為0.977、0.983、0.961和0.969、0.979、0.973)。胰腺癌和正常胰腺的平均SIb0、SIb600及ADC值分別為1165.7±273.4、503.6±119.8、(1.40±0.20)×10-3mm2/s和650.9±104.5、263.7±49.1、(1.53±0.21)×10-3mm2/s，兩組間各參數的差異均具有統計學意義(P值均<0.05)。以正常胰腺SIb0、SIb600及ADC值為對照，診斷胰腺癌的AUC分別為0.987、0.980、0.697。SI診斷胰腺導管腺癌的價值顯著高于ADC(P值均<0.01)。以正常胰腺SIb600為參考，SIb600≤324.4作為診斷胰腺癌臨界值的敏感性和特異性分別為95.7%和94.4%。結論 3.0T DWI信號強度較ADC值對胰腺癌有更好的診斷價值，SI作為定量影像生物標記在臨床應用中應當予以重視。

胰腺腫瘤； 擴散加權成像； 信號強度； 表觀擴散系數

磁共振擴散加權成像(diffusion-weighted imaging, DWI)在胰腺相關疾病的研究及應用越來越廣泛。現有報道主要關注于DWI計算的表觀擴散系數(apparent diffusion coefficient，ADC)在胰腺疾病研究中的應用。對胰腺癌而言，癌組織的ADC值顯著低于正常胰腺組織[1-8]。胰腺癌在DWI上往往表現為擴散受限，即明顯的高信號強度(signal intensity，SI)，臨床診斷中SI較ADC值更易獲得，但利用定量SI診斷胰腺癌的研究尚未見報道。本研究回顧性分析胰腺癌組織的3.0T DWI信號強度，探討其診斷胰腺癌的臨床價值。

資料與方法

一、一般資料

回顧性分析2014年1月至2014年12月上海長海醫院術前行MRI檢查、術后經病理證實的70例胰腺導管腺癌患者的DWI資料。收集同時段內行MRI檢查的18名胰腺正常志愿者相同掃描參數的DWI資料作為對照。70例患者中男性43例，女性27例，年齡40～84歲，平均62歲。18位志愿者中男性14名，女性4名，年齡27～65歲，平均47歲。

二、掃描方法

所有MRI檢查均在3.0T超導磁共振儀(Signa HDxt, GE Healthcare, Milwaukee, USA)上完成。嵌入式體部線圈用于信號激發，8通道體部相陣控線圈用于信號接收。掃描序列包括脂肪抑制快速自旋回波T2WI，重復時間/回波時間(TR/TE)=6 316/73.8 ms，采集矩陣320×192，視野(FOV) 36～40 cm，層數20，層厚5 mm，層間距1 mm，采集次數2次；呼吸觸發單次激發平面回波DWI(single-shot echo-planar DWI, ss EPI-DWI)，b值為0及600 s/mm2，TR/TE=6 000/58.6 ms，采集矩陣128×96， FOV 38 cm×30.4 cm，層數20，層厚5 mm，層間距1 mm，采集次數2/4次，加速因子2，帶寬250 kHz；基于肝臟快速容積成像(liver acquisition with volume acceleration，LAVA),TR/TE=2.5/1.1 ms，帶寬125 kHz，反轉角 11°，采集矩陣256×180，FOV 44 cm×41.8 cm，層厚2.5 mm，層間距0 mm。胰腺癌患者最后行LAVA動態增強掃描。

三、數據處理

利用工作站自帶軟件(Function 9.4.05，GE AW 4.4，USA)分析DWI數據，重建ADC圖。DWI圖像在b0與b600下的信號強度(SIb0、SIb600)及ADC值由兩位經驗豐富的放射科醫師討論一致情況下獨立測量完成。因DWI圖像與ADC圖相互關聯，ADC值測量時，同一感興趣區(region of interest, ROI)SIb0及SIb600自動計算出來。對照組數據測量時參考T2及LAVA圖像，避開主胰管、動脈血管及偽影，采用圓形或橢圓形ROI對每位志愿者胰腺從頭至尾部測量3個值[9-10]，平均值作為每個正常胰腺的定量參數。胰腺癌組數據測量時選擇較為實性均勻部分，避開偽影、腫塊邊緣及囊變壞死出血區，并注意觀察相鄰層面，避免ROI過大造成部分容積效應帶來的誤差。ROI范圍為51～696 mm2，平均219 mm2。

四、統計學處理

應用SPSS16.0及Medcalc 12.7.0.0統計軟件進行統計學分析。計算兩位測量者測定的胰腺導管腺癌及正常胰腺SIb0、SIb600、ADC值的測量一致性系數(intra-class correlation coefficient, ICC)。胰腺導管腺癌與正常胰腺SIb0、SIb600和ADC值的差異采用獨立樣本非參數Mann-WhitneyU檢驗，P<0.05為差異具有統計學意義；SIb0、SIb600和ADC值診斷胰腺導管腺癌的效能應用受試者工作特征曲線(receiver-operating characteristic, ROC)分析，比較曲線下面積(area under the curve, AUC)的差異，經Bonferroni矯正的P<0.017為差異具有統計學意義。

結 果

一、SI與ADC值測量的一致性

在DWI圖像上，胰腺導管腺癌較周圍組織表現出明顯的高信號。兩醫師測得的胰腺癌SIb0值分別為1161.8±278.4、1167.5±271.4；SIb600值分別為504.6±123.0、502.5±117.6；ADC值分別為(1.39±0.19×)10-3、(1.40±0.20×)10-3mm2/s。兩醫師間具有較優秀的一致性(ICC分別為0.977、0.983、0.961)。

對照組MRI圖像未顯示胰腺異常信號，DWI圖像未見明顯偽影，胰腺邊界清晰。兩醫師測得的正常胰腺SIb0值分別為652.7±102.2、649.1±108.3；SIb600值分別為263.2±48.2、264.1±50.4；ADC值分別為(1.53±0.21)×10-3、1.53±0.21×10-3mm2/s。兩醫師間亦具有較優秀的一致性(ICC分別為0.969、0.979、0.973)。

二、胰腺導管腺癌與正常胰腺間SI、ADC值的差異

胰腺導管腺癌的平均SIb0、SIb600值分別為1165.7±273.4、503.6±119.8；正常胰腺分別為650.9±104.5、263.7±49.1，胰腺導管腺癌顯著高于正常胰腺，差異有統計學意義(Z值分別為-6.352、-6.258，P值均<0.001)。胰腺導管腺癌ADC值為(1.40±0.20×)10-3mm2/s，正常胰腺為(1.53±0.21×)10-3mm2/s，胰腺導管腺癌ADC值顯著低于正常胰腺，差異有統計學意義(Z=-0.510，P=0.012)。

三、SI與ADC值診斷胰腺導管腺癌的效能

以正常胰腺平均SIb0、SIb600和ADC值為參考，診斷胰腺導管腺癌的AUC分別為0.987(95%CI0.936～1.000)、0.980(95%CI0.925～0.998)、0.697(95%CI0.590～0.790)。SIb0、SIb600分別以758.9、324.4及ADC以1.395×10-3mm2/s為Cutoff值，SIb0診斷胰腺導管腺癌的敏感性及特異性分別為97.1%(95%CI0.901～0.997)、94.4%(95%CI0.727～0.999)，SIb600為95.7%(95%CI0.880～0.991)、94.4%(95%CI0.727～0.999)，ADC為61.4%(95%CI0.490～0.728)、77.8%(95%CI0.524～0.936)。SIb0、SIb600的診斷價值顯著高于ADC值(Z值分別為4.226、4.470，P值均<0.001)，而SIb0與SIb600間的差異無統計學意義(Z=0.615，P=0.538，圖1)。

圖1 SIb0、SIb600、ADC值診斷胰腺導管腺癌的ROC曲線

討 論

DWI最常用序列是ss EPI，常通過采集一個沒有加權的數據(SIb0)和一個擴散權重為b的數據(SIb)計算ADC值，反映水分子擴散快慢，計算公式為SIb/SIb0=exp(-b×ADC)。這個模型通常稱為單指數模型(mono-exponential)，其優點是模型簡單，計算結果穩定，目前已廣泛應用到臨床檢查中[11]。DWI 是唯一在體測量組織內水分子擴散的MRI方法，提供了常規MRI無法獲得的組織微觀結構信息，可用于腫瘤的良惡性鑒別、療效評估和早期發現等方面，在胰腺疾病診斷與鑒別診斷中體現出重要價值[1-8]。最新研究表明[1]，DWI聯合常規增強MRI診斷小胰腺癌(<3 cm)的效能顯著高于常規增強MRI(敏感性97.0%比75.5%，特異性92.0%比87.5%)。在胰腺相關疾病研究中，以往報道往往關注于ADC值在胰腺癌與正常組織的差異對比及診斷效能評估，忽略了DWI信號強度的價值[1-8]，SI作為最易獲得的定量參數診斷胰腺癌價值的研究尚未見報道。本研究報道了DWI信號強度診斷胰腺癌的價值，結果表明SI顯著高于ADC值獲得的AUC，與在直腸癌相關研究中的報道一致[12]。

除了組織本身特征影響DWI信號強度及ADC值外，DWI技術也會對定量參數有一定的影響。本研究中DWI選擇呼吸觸發技術的目的是最大程度地保證胰腺DWI圖像質量及定量參數的可靠性[13-15]。擴散加權的權重b值是DWI最重要的掃描參數，b值為600 s/mm2是長海醫院胰腺DWI掃描中規范的序列參數，目的是減少掃描時間、圖像變形及偽影，且可有效降低ADC值測量中T2透射效應帶來的誤差，使ADC值更接近于真實值[16-17]。另外，Koc等[18]研究了腹部病變DWI b值的選擇，認為b值≥600 s/mm2是推薦的掃描參數。本研究發現，基于b值為600 s/mm2的呼吸觸發DWI獲得的SI及ADC值具有較好的組間測量一致性，獲得的胰腺癌ADC值顯著低于正常胰腺組織，與大量文獻中報道的結果一致[1-8]。

DWI中SI較ADC值更容易測量，且不會因運動等因素造成不同b值下相同掃描層面的不匹配帶來的ADC值計算誤差。在臨床診斷中SI除了用于定性描述病變特征外，也可以用于病變的定量分析。但在臨床掃描中，DWI掃描參數往往因操作者習慣不同稍作更改，對SI定量分析影響很大。本研究選擇同一MR設備、相同參數對胰腺癌患者和胰腺正常志愿者的DWI數據進行定量分析，并與ADC值診斷胰腺癌的價值進行比較，發現SIb0與SIb600對胰腺癌診斷效能皆顯著高于ADC值。值得注意的是，盡管SIb0與SIb600獲得的AUC之間差異不具有統計學意義，但胰腺導管腺癌在DWIb600圖像上具有更好的組織對比度，因此，當進行胰腺DWI研究時，SIb600作為定量影像生物標記在臨床應用中應當予以重視。

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(本文編輯：呂芳萍)

The value of signal intensity of diffusion weighted 3.0T magnetic resonance imaging in the diagnosis of pancreatic cancer

MaChao,LiuLi,LiJing,WangLi,ShaoChengwei,FangXu,ChenShiyue,LuJianping.DepartmentofRadiology,ChanghaiHospital,SecondaryMilitaryMedicalUniversity,Shanghai200433,China

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

Objective To investigate the value of signal intensity (SI) of diffusion weighted imaging(DWI) at 3.0 T magnetic resonance in the diagnosis of pancreatic adenocarcinoma. Methods Seventy patients with histologically confirmed pancreatic ductal adenocarcinoma and 18 healthy volunteers underwent DWI at 3.0 T (b=0, 600 s/mm2). The SIb0,SIb600and apparent diffusion coefficient (ADC) values of normal pancreas as well as the pancreatic adenocarcinomas were measured by two independent observers. The inter-observer variability for SIb0, SIb600and ADC values was analyzed by using interclass correlation coefficient (ICC). The SIb0, SIb600and ADC values between the tumors and normal pancreatic tissues were analyzed and compared by using Mann-WhitneyUtest, and receiver-operating characteristic (ROC) analyses were used to determine the diagnostic performances of the three parameters to distinguish pancreatic adenocarcinoma from normal pancreas. Results All the SIb0,SIb600and ADC indicated excellent inter-observer variability. ICC values for ADC, SIb0, SIb600of pancreatic adenocarcinoma were 0.977, 0.983, 0.961, and ICC values of normal pancreas were 0.969, 0.979, 0.973. The mean SIb0, SIb600and ADC values were 1165.7±273.4, 503.6±119.8, (1.40±0.20)×10-3mm2/s in pancreatic adenocarcinoma, and650.9±104.5,263.7±49.1, (1.53±0.21)×10-3mm2/s in normal pancreas, and the difference between the two groups was statistically significant (P<0.01). With the SIb0、SIb600and ADC values of normal pancreas as a reference, the area under ROC curve (AUC) were 0.987, 0.980 and 0.697, respectively. SI was significantly better than ADC for diagnosis of pancreatic adenocarcinoma (P<0.01). With the SIb600of normal pancreas as a reference, SIb600≤324.4 as the cutoff value for diagnosis of pancreatic adenocarcinoma, the sensitivity and specificity were 95.7% and 94.4%. Conclusions SI of DWI at 3.0 T has a better diagnostic accuracy in the diagnosis of pancreatic ductal adenocarcinoma than ADC. As a quantitative imaging bio-marker in clinical practice, SI should be valued.

Pancreatic neoplasms; Diffusion weighted imaging; Signal intensity; Apparent diffusion coefficient

10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2015.06.001

上海市自然科學基金(14ZR1408300)；上海市科委醫學引導項目(14411960100)；長海醫院“1255”學科建設計劃(CH125520800，CH125510102，CH125510302)；長海醫院青年科研啟動基金(2013002)

200433 上海，第二軍醫大學附屬長海醫院放射科

陸建平，Email：cjr.lujianping@vip.163.com

2015-03-10)