體素內不一致運動成像序列在賁門癌中的初步應用

邵楠楠，王立峰，韓帥，張宏凱，莊兢，李保東，張忠憲，黎海亮，曲金榮*

體素內不一致運動成像序列在賁門癌中的初步應用

邵楠楠1，王立峰1，韓帥1，張宏凱1，莊兢2，李保東2，張忠憲3，黎海亮1，曲金榮1*

目的 分析賁門癌體素內不一致運動(introvoxel incoherent motion，IVIM) MR成像的特點及其與正常賁門間IVIM各參數的差異。材料與方法 回顧性分析20例賁門癌患者與賁門正常患者MRI資料，所有患者均行MR常規掃描和雙指數模型IVIM掃描，并測量兩組患者的IVIM得到的標準ADC、D、D*和f值，進行兩組獨立樣本t檢驗分析。結果 賁門癌組標準ADC、D、D*和f分別為(1.18±0.35)×10-3mm2/s、(0.63±0.67)×10-3mm2/s、(21.29±18.83)×10-3mm2/s、0.37±0.37，賁門正常患者標準ADC、D、D*和f值分別為(1.56±0.38)×10-3mm2/s、(1.32±1.06)×10-3mm2/s、(8.59±3.98)×10-3mm2/s、0.70±0.22，賁門癌組標準ADC、D、f值均低于正常組，D*值高于正常組，差異有統計學意義(t值分別為2.920、2.473、2.325、2.923；P=0.006、0.027、0.019、0.006) 。賁門癌組、正常組標準ADC與D值差異均無統計學意義(t值分別為3.073、0.868；P=0.543、0.326)。結論 賁門癌組標準ADC和D值較低、D*較高，具有一定特征性，有助于賁門癌的診斷。

胃腫瘤；賁門；磁共振成像

隨著MRI成像設備及成像技術的更新、發展，功能MRI成像技術在腹部疾病的診斷中應用越來越廣泛，特別在胃腸道等空腔臟器的疾病的診斷中起到越來越重要的作用。

體素內不一致運動 (introvoxel incoherent motion，IVIM)是基于IVIM的多b值DWI成像，由Le Bihan等[1-2]在1986年提出，與傳統DWI技術相比，它分別量化水分子擴散與血流灌注兩種運動成分，不但可以提供定量腦組織中水分子運動的參數，還可以反映腦組織灌注的情況，更真實反應活體組織的微觀運動狀態。近期，對于IVIM序列在中樞神經系統、肝臟、鼻咽、宮頸等有了一定研究[3-6]，但在賁門癌中的應用尚未見報道，因此，筆者通過探討賁門癌患者與正常賁門間IVIM各序列參數的差異，初步測量分析賁門癌與正常賁門IVIM序列各參數特征，為進一步研究該技術在賁門癌T分期及侵犯范圍、深度等的應用奠定基礎。

1　材料與方法

1.1臨床資料

回顧性分析2013年1月至2014年4 月因上腹部不適及臨床懷疑胃癌等原因在我院行上腹部MRI平掃及動態增強掃描病例共120例，所有病例均行IVIM序列掃描。排除因圖像質量差、病變范圍過大、食管胃底靜脈曲張、非胃癌的胃腸腫瘤性病變及經胃鏡證實炎性病變外，共40例患者入組。其中經胃鏡及手術病理證實為賁門癌病例共20例，且均經手術病理證實為腺癌T2期，其中9例為低分化，8例為中-低分化，3例為高分化，患者年齡44～79歲，平均年齡(62±11)歲。另外20例經胃鏡證實賁門正常者為對照組，其中肝囊腫5例，肝血管瘤3例，肝癌4例，宮頸癌2例，乳腺癌4例，肝膿腫1例，肝轉移1例，患者年齡42～74歲，平均年齡(58±8)歲。

所有病例在行MRI檢查前均未行任何治療及胃鏡檢查。本研究經我院倫理委員會討論通過，無需簽署知情同意書。

1.2MR掃描方法

所有患者及正常對照組均行上腹部MRI常規平掃及動態增強掃描，其中平掃包括IVIM序列掃描。采用美國GE Heahhcare Signa HDXT 3.0T MR掃描儀，Torso線圈。患者取仰臥位，足先進。

主要檢查序列包括：(1)屏氣雙回波正反相位，正相位TR 41 ms，TE 2.4 ms，反相位TR 41 ms，TE 1.2 ms，采集矩陣180×260，FOV 38 cm×38 cm；(2)呼吸門控脂肪抑制FSET2WI，TR 11250 ms，TE 118.4 ms，采集矩陣224×288，FOV 38 cm×38 cm，層厚5 mm，層間隔0.5 mm；(3)多層面回波平面成像(multislice echo-planarImaging，EPI) DWI序列，b值700 s/mm2，TR 2400.0 ms，TE 64.7 ms，采集矩陣128×128，FOV 38 cm×38 cm，層厚5.0 mm，層間隔0.5 mm；(4) EPI IVIM序列：b值0、50、100、200、400、600、800、1200、1600 s/mm2，TR 2000.0 ms，TE 87.0 ms，采集矩陣128×128，FOV 38 cm×38 cm，層厚5.0 mm，層間隔0.5 mm。

檢查前12 h禁食、禁水并訓練患者配合呼氣屏氣；檢查前1 h飲800～1000 ml的溫開水，充盈胃腔；無禁忌證者，檢查前5～10 min肌注鹽酸山莨菪堿(654-2) 10 mg抑制胃腸道蠕動。

1.3圖像分析與后理

由2名具有5年以上影像診斷經驗的主治醫師共同閱片和測量數據，測量數據取平均值。腫瘤分期以美國癌癥聯合會(AJCC)胃癌TNM分期(第7版)為標準[7]。

以下分期標準適用于T2WI和DWI: 胃壁內層的局部增厚認為是T1期；胃壁增厚，但外層光滑，認為是T2期; 侵犯胃周脂肪組織被認為是T3期；侵犯周圍臟器被認為是T4期；正常賁門標準：賁門壁不厚，黏膜連續，厚度<5 mm。感興趣區(region of interest，ROI)選取標準：聯合D、D*、f值的偽彩圖像，參考 b=700 s/mm2的DWI和軸面T2WI觀察病變大小、范圍和邊界，采用相同掃描層面的軸面壓脂T2WI作為背景參考圖像，在IVIM圖像中選取ROI，自動在各參數偽彩圖上相同部位生成ROI，并得到相應參數數值。選取標準：ROI選取圓形，面積一般為3～5 mm2， 大小盡量一致。賁門癌組患者取病變中心實質部分，在避開邊緣部分和中心囊變壞死區同時盡可能包括全病變組織；賁門正常組選擇賁門最大層面進行測量。

為避免誤差，所有ROI由2名具有5年以上腹部診斷工作經驗的醫師共同完成，當意見有分歧時，由第3名副主任醫師進行評定。同一病例病變范圍選取面積及形態盡量保持一致，并測量兩次，取平均值。測量并記錄標準ADC、D、D*、f值各參數的值，重點觀察兩組間各參數偽彩圖顏色差別，并對照分析兩組各參數值間的差異。

圖1，2 肝臟多發轉移瘤患者。軸面壓脂T2WI示正常賁門壁呈等信號(圖1)。DWI (b=700 s/mm2) 呈中等信號(圖2) 圖3，4 賁門癌患者。賁門壁增厚，T2WI呈稍高信號 (圖3)， DWI (b=700 s/mm2)呈高信號(圖4) 圖5～8 與圖1、2為相同患者。IVIM序列標準ADC、D、D*和f 參數偽彩圖，正常賁門各參數依次呈淺藍色、淺藍色、藍色、紅色區域 圖9～12 與圖3、4為相同患者。IVIM序列標準ADC、D、D*和f 參數偽彩圖，賁門癌各參數依次呈深藍色、深藍色、綠色、綠色區域。紅色、綠色、淺藍色、深藍色代表數值由高到低Fig. 1, 2 Metastasis in liver. Fig.1 was a AX-FS-T2WI map,The normal gastric wall was intermediate signal. Fig.2 was DWI map,The normal gastric wall was intermediate signal. Fig. 3, 4 Gastric cancer. Fig.3 was a AX-FS-T2WI map, gastic cancer wall wasThickening and high signal. Fig.4 was DWI map,The gastric cancer wall presented a high signal. Fig. 5—8 Metastasis in liver.They were standard ADC, D, D*and f map,They showed light bule, light bule, bule, red. Fig. 9—12 Gastric cancer.They were standard ADC, D, D*and f map,They showed deep bule, deep bule, green, green.The red presentedThe highst value,The deep bule presentedThe lowest value,The green and light bule presentedThe mediated value.

1.4統計學方法

采用SPSS 19.0軟件包進行統計學分析。通過Kappa檢驗評價2名測量者的一致性，Kappa值<0.40為一致性差；0.41～0.75為一致性好，>0.75為一致性非常好。Kolomogorov-Smirnov法檢驗正態性，Levene法檢驗方差齊性。當數據呈正態分布，采用兩組獨立樣本t檢驗比較兩組間IVIM序列參數值的差異；當數據不符合正態分布或方差不齊時，采用Mann-Whitney檢驗和Kruskal-Wallis檢驗及Nemenyi檢驗。P<0.05為差異有統計學意義。

2　結果

2.1常規MRI表現

正常賁門表現為黏膜光滑、連續，賁門壁T1WI呈稍低或等信號，T2WI呈等信號(圖1)，DWI (b=700 s/mm2)呈中等信號(圖2)。賁門癌表現為賁門壁增厚、僵硬，黏膜連續性中斷，T1WI呈等信號，T2WI呈稍高信號，均未侵出外膜(圖3)，DWI (b=700 s/mm2)上腫瘤呈高信號(圖4)。

2.2IVIM參數結果及統計結果

2名閱片者測量結果的Kappa值為0.703，一致性好。賁門癌組標準ADC、D值和f值均低于正常組，D*值高于正常組，且差異均有統計學意義(表1)。賁門癌組標準ADC值與正常組標準ADC值差異有統計學意義，賁門癌組標準ADC低于正常組。賁門癌組、正常組標準ADC與D值差異無統計學意義(表2)。IVIM序列各參數偽彩圖上，紅色、黃色、綠色、藍色代表參數值由高到低(圖5～12)。

表1　不同組別患者IVIM各參數值結果比較(±s)Tab. 1　The comparison of parameter in gastic cancer wall and normal gastic wall (±s)

表1　不同組別患者IVIM各參數值結果比較(±s)Tab. 1　The comparison of parameter in gastic cancer wall and normal gastic wall (±s)

Groups　Case　Standard ADC (×10-3mm2/s)D (×10-3mm2/s)D*(×10-3mm2/s)　F value Gastric cancer wall　20　1.18±0.35　0.63±0.67　21.29±18.83　0.37±0.37 Normal gastric wall　20　1.56±0.38　1.32±1.06　8.59±3.98　0.70±0.22T value　2.920　2.473　2.325　2.923 P value　0.006　0.027　0.019　0.006

表2　同一組別患者標準ADC與D值比較(±s)Tab. 2　The comparison of standard ADC and D value in gastic cancer wall or normal gastic wall(±s)

表2　同一組別患者標準ADC與D值比較(±s)Tab. 2　The comparison of standard ADC and D value in gastic cancer wall or normal gastic wall(±s)

Groups　Case　Standard ADC (×10-3mm2/s)D (×10-3mm2/s)　t value　P value Gastric cancer wall　20　1.18±0.35　0.63±0.67　3.073　0.543 Normal gastric wall　20　1.56±0.38　1.32±1.06　0.868　0.326

3　討論

賁門癌是腹部常見的惡性腫瘤之一，發病率高，預后差，早期診斷及分期對患者的預后至關重要。癌組織中有大量血管內皮生長因子，可以促進腫瘤血管生成，使腫瘤呈現為血容量的高灌注和高血流量狀態。擴散加權成像(diffuse weighted image，DWI)是利用水分子擴散運動的原理，檢測人體組織細胞內外水分子的運動受限的程度和方向，反應人體病理狀態的一種技術，通過表觀擴散系數(apparent diffusion coefficient，ADC)的測量進行量化分析，該技術目前被廣泛應用于胃癌診斷及治療療效判定，但研究表明[2]，盡管DWI技術可以微觀反應水分子的擴散運動，但易受到多種因素的影響，尤其在低b值區域，由于受到毛細血管網血流灌注效應的影響，與微循環灌注相關的擴散對信號衰減作用影響較大[8]，ADC不能真實反應體內水分子擴散運動。IVIM序列不同于傳統的DWI，是一種雙指數模型，在DWI序列中增加了“擴散梯度”脈沖，使用多個b值進行擴散信號的采集，采用雙指數擬合分析，精確描述DWI組織信號衰減與b值間的關系，從而區分組織的擴散和微循環相關的擴散[5，9]。IVIM技術可以獲得的參數包括真擴散系數D、假擴散系數D*，以及灌注分數f。真擴散系數D可以相對較為真實的反映組織血管外的自旋和細胞間液的運動，即可以真實的反應組織內水分子的擴散；假擴散系數D*反映微循環相關的擴散，代表血管中血液在血液循環網絡中的隨機分布，也就是可以反映組織灌注信息，同時還可計算出灌注分數f，f是指在體素中毛細血管容積占整個組織容積的比值，大小介于0到1之間。

本研究通過測量賁門癌患者病變標準ADC平均值為(1.18±0.35)×10-3mm2/s，小于正常賁門壁的標準ADC值(1.56±0.38)×10-3mm2/s，差異具有統計學意義，這和既往研究相符合[10]。本研究中賁門癌D值低于正常組賁門癌D值[(0.63±0.67)× 10-3mm2/s, (1.32±1.06)×10-3mm2/s]，差異具有統計學意義。D值與傳統ADC值相比，能夠較為真實反映組織水分子擴散運動。與正常賁門結果相比，賁門癌組織中，腫瘤細胞分布密集，核漿比升高，細胞間隙縮小，水分子擴散受限，因此D值降低。

賁門癌從發病到實體腫瘤的生成以及晚期病變的形成過程中，腫瘤血管生成在其中發揮了重要作用。既往研究表明，胃癌CT灌注成像中，病變血容量與胃癌的分化程度呈正相關[11-13]。本研究結果中，賁門癌D*平均值為(21.29±18.83)×10-3mm2/s，明顯高于正常賁門壁(8.59±3.98)×10-3mm2/s，兩者差異具有統計學意義。這表明賁門癌病變組織中血流灌注明顯高于正常賁門組織，這與既往其他成像技術研究結論相符。

灌注分數即f值，表明體素中毛細血管容積占整個組織容積的比值，隨著微循環的增加而增加。本組病例賁門癌組f值的平均值為0.37±0.37，正常對照組f值約為0.70±0.22，病變組低于正常對照組，所得結果與理論相反。f值與理論矛盾的結果在最近也曾出現，Guiu等[14]在非酒精性脂肪肝、Lewin等[6]在進展期肝細胞肝癌的研究中，對此進行了合理的解釋，f值與回波時間(echoTime，TE)密切相關，TE越長，低b值時信號衰減越明顯，f值就越大，若組織的橫向弛豫時間小于血液的橫向弛豫時間，f值受TE的影響更為明顯，可能賁門癌TE的影響較大，因此出現與理論相反的結果。

本研究的不足之處在于入組病例數量過少，局限在賁門癌T2期，還需進一步擴大樣本。此外，IVIM能否準確判斷賁門癌病理分級及預測新輔助化療治療效果，需要以后在隨訪研究中進一步探討。

綜上所述，IVIM定量中，賁門癌患者標準ADC、D*、D與正常組賁門壁標準標準ADC、D*、D存在差異，可作為常規序列的有利補充。

［

[1] Le Bihan D, Breton E, Lallemand D, et al. Separation of diffusion and perfusion in intravoxel incoherent motion MR imaging. Radiology, 1988, 168(2): 497-505.

[2] Le Bihan D, Breton E, Lallemand D, et al. MR imaging of intravoxel incoherent motions: applicationTo diffusion and perfusion in neurologic disorders. Radiology, 1986, 161(2): 401-407.

[3] Zhang SX, Jia QJ, Zhang ZP, et al. Intravoxe incoherent motion

diffusion-weighted imaging in differential of primary nasopharyngeal carcinoma and nasopharyngeal hyperplasia. Chin J Radiol, 2013, 47(7): 617-621.

張水興, 賈乾君, 張忠平, 等. 基于體素內不相干運動的擴散加權成像對鼻咽癌與炎性增生性疾病的鑒別診斷. 中華放射學雜志, 2013, 47(7): 617-621.

[4] Li J, Qu JR, Li HL, et al. Preliminary study of applying introvoxel incoherent motion sequence in cervical cancer. Chin J Radiol, 2013, 47(11): 1019-1022.李靖, 曲金榮, 黎海亮, 等. 宮頸癌患者MR體素內不一致運動序列的成像特征. 中華放射學雜志, 2013, 47(11): 1019-1022.

[5] Lu Y, Jansen JF, Mazaheri Y, et al. Extension ofThe intravoxel incoherent motion modelTo non-gaussian diffusion in head and neck cancer. J Magn Reson Imaging, 2012, 36(5): 1088-1096.

[6] Lewin M, Fartoux L, Vignaud A, et al.The diffusion-weighted imaging perfusion fraction f is a potential marker of sorafenibTreatment in advanced hepatocellular carcinoma: a pilot study. Eur Radiol, 2011, 21(2): 281-290.

[7] Washington K. 7th edition ofThe AJCC cancer staging manual: stomach. Ann Surg Oncol, 2010, 17: 3077-3079.

[8] Dijkstra H, Baron P, Kappert P, et al. Effects of microperfusion in hepatic diffusion weighted imaging. Eur Radiol, 2012, 22(4): 891-899.

[9] Ma C, Liu L, Li YJ, et al. Intravoxel incoherent motion MRI ofThe healthy pancreas: monoexponential and biexponential apparent diffusion parameters ofThe normal head, body andTail. J Magn Reson Imaging, 2015, 41(5): 1236-1241.

[10] LiT, Zhu K, Guo YL, et al.The diagonstic value ofThe 3.0T DWMRI inThe different degrees differentiation of gastric cancer. Chin J Magn Reson Imaging, 2014, 27(3): 193-197.李婷, 朱凱, 郭玉林, 等. 3.0T MR擴散加權成像在不同分化程度胃癌中的診斷價值. 磁共振成像, 2014, 27(3): 193-197.

[11] King AD, Ahuja AT, Yeung DK, et al. Malignant cervical lymphadenopathy: diagnostic accuracy of diffusion-weighted MR imaging. Radiology, 2007, 245(3): 806-813.

[12] Lai V, Li X, Lee VH, et al. Intravoxel incoherent motion MR imaging:comparison of diffusion and perfusion characteristics between nasopharyngeal carcinoma and post-chemoradiation fibrosis. Eur Radiol, 2013, 23(10): 2793-2801.

[13] Wang ZM, Xu XJ,Tie P, et al. Evaluation ofThe histological and hemodynamic characteristics of advanced gastric carcinoma with 128-slice spiral CT. J Pract Radiol, 2014, 30(2): 246-249.王治民, 徐香玖, 鐵萍, 等. 128層螺旋CT對進展期胃癌組織學特性與血流動力學的評價. 實用放射學雜志, 2014, 30(2): 246-249.

[14] Guiu B, Petit JM, Capitan V, et al. Intravoxel incoherent motion diffusion-weighted imaging in nonalcoholic fatty liver disease: a 3.0-T MR study. Radiology, 2012, 265(1): 96-103.

Preliminary study of introvoxel incoherent motion MR sequence in carcinoma of gastric cardia

SHAO Nan-nan1, WANG Li-feng1, HAN Shuai1, ZHANG Hong-kai1, ZHUANG Jing2, LI Bao-dong2, ZHANG Zhong-xian3, LI Hai-liang1, QU Jin-rong1*
1Department of Radiology,The Affiliated Cancer Hospital of Zhengzhou University, Henan Cancer Hospital, Zhengzhou 450008, China
2Department of General Surgery,The Affiliated Cancer Hospital of Zhengzhou University, Henan Cancer Hospital, Zhengzhou 450008, China
3Department of Pathology,The Affiliated Cancer Hospital of Zhengzhou University, Henan Cancer Hospital, Zhengzhou 450008, China

*CorrespondenceTo: Qu JR, E-mail: qjryq@126.com

20 May 2015, Accepted 29 July 2015

Objective：To analyze introvoxel incoherent motion (IVIM) MR sequence features andThe difference between carcinoma of gastric cardia and normal cardia. Materials and Methods： MR imaging data of 20 patients with gastric cardia carcinoma and 20 patients of normal cardia were analyzed retrospectively. All patients underwent routine MR scan and biexponential model IVIM sequence.The IVIM parameters (Standard ADC, D, D*and f) of gastric cardia carcinoma and normal cardia were measured and analyzed by usingTTest. Results：The Standard ADC, D, D*and f of gastric cardia carcinoma group were (1.18±0.35)×10-3mm2/s, (0.63±0.67)×10-3mm2/s, (21.29±18.83)×10-3mm2/s, 0.37±0.37, andThose of normal cardia group were (1.56±0.38)×10-3mm2/s, (1.32±1.06)×10-3mm2/s, (8.59±3.98)×10-3mm2/s, 0.70±0.22.The differences ofThese parameters betweenTwo groups were statistically signifcant (t=2.920, 2.473, 2.325, 2.923, P=0.006, 0.027, 0.019, 0.006). No differences showed between standard ADC and D in both gastric cardia and normal groups (t=3.073, 0.868, P=0.543, 0.326). Conclusions：The Standard ADC and D of gastric cardia carcinoma group showed lowerThan normal cardia group,The D*appeared higherThan normal group, which may play a complementary role inThe diagnosis of gastric cardia carcinoma.

Stomach neoplasms; Cardia; Magnetic resonance imaging

河南省科技廳項目(編號：142102310087)；河南省衛生科技創新型人才工程專項經費資助項目(編號：201004057)

作者單位：
1. 鄭州大學附屬腫瘤醫院 河南省腫瘤醫院放射科，鄭州 450008
2. 鄭州大學附屬腫瘤醫院 河南省腫瘤醫院普外科，鄭州 450008
3. 鄭州大學附屬腫瘤醫院 河南省腫瘤醫院病理科，鄭州 450008

曲金榮，E-mail：qjryq@126.com

2015-05-20

R445.2；R735.2

A

10.3969/j.issn.1674-8034.2015.11.005

接受日期：2015-07-29

邵楠楠, 王立峰, 韓帥, 等. 體素內不一致運動成像序列在賁門癌中的初步應用. 磁共振成像, 2015, 6(11): 824-828.

ACKNOWLEDGMENTS Scientific andTechnological department of Henan province project (No. 142102310087). Henan province health special creativeTalents of science andTechnology project funding for projects (No. 201004057).