影響正常肝臟體素內不相干運動各參數值的原因分析

潘璟琍+丁建榮+李楊飛+李麗紅+樊樹峰+季文斌+張道春+陳進

[摘要] 目的 探討影響正常肝臟體素內不相干運動各參數值的因素。 方法 使用GE 3.0T MR掃描儀對30例健康志愿者的肝臟進行多b值擴散加權成像，測量不同b值下左、右肝組織的ADC值變化；同時測量左右肝灌注相關快速ADC值（ADCfast）、擴散相關慢速ADC值（ADCslow）和雙指數灌注分數（f）并作對比分析。 結果 左、右肝組織的ADC值隨著b值的增大而下降，且在同一b值下左肝高于右肝；左肝所測ADCfast和f值[ADCfast （6.43±1.64）×10-3 mm2/s；f：0.51±0.12]均較右側高[ADCfast（5.59±1.45）×10-3 mm2/s；f：0.39±0.07]，差異均有統計學意義（P<0.05）；左肝ADCslow值稍高于右側[（0.82±0.07）×10-3 mm2/s vs （0.77±0.06）×10-3 mm2/s]，但差異并無統計學意義。 結論 正常肝臟組織的ADC值隨b值的增大而降低，同一b值左肝所測ADC值大于右肝。左肝ADCfast和f值明顯高于右側，而ADCslow值受左右肝位置的影響較小。

[關鍵詞] 磁共振成像；體素內不相干運動；肝臟；表觀擴散系數

[中圖分類號] R445.2；R575.2 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-9701（2017）15-0001-04

[Abstract] Objective To study the factors influencing the parameters of intravoxel incoherent motion in normal liver. Methods Multi b-value diffusion weighted imaging was performed on the liver of 30 healthy volunteers using the GE 3.0T MR scanner. The ADC values of the left and right liver tissues at different b values were measured. The perfusion-related fast ADC （ADCfast）， diffusion-related slow ADC values （ADCslow） and double exponential perfusion scores （f） were measured and comparatively analyzed at the same time. Results ADC values of left and right liver tissues decreased with the increase of b value， and the ADC values of left liver was higher than that of right liver under the same b value. The ADCfast and f values[ADCfast（6.43±1.64）×10-3 mm2/s； f：0.51±0.12] of the left liver were higher than those in the right liver[ADCfast （5.59±1.45）×10-3 mm2/s； f： 0.39±0.07]， and the difference was statistically significant（P<0.05）； The ADCslow value of left liver[（0.82±0.07）×10-3 mm2/s] was slightly higher than that of the right liver [（0.77±0.06）×10-3 mm2/s]， but the difference was not statistically significant. Conclusion The ADC value of normal liver tissue decreases with the increase of b value， and the ADC value of the left liver is larger than that of right liver with the same b value. The ADCfast and f values left liver are significantly higher than those of the right side， while the ADCslow value is little affected by the left and right liver position.

[Key words] Magnetic resonance imaging； Intravoxel incoherent motion； Liver； Apparent diffusion coefficient

磁共振擴散加權成像（diffusion-weighted imaging，DWI）是唯一能在活體檢測組織內水分子擴散運動的影像檢查技術，能在宏觀上反映活體組織水分子微觀擴散運動，DWI前期主要應用于神經系統影像學診斷并顯示出巨大的臨床應用價值[1-3]，近年來DWI對肝臟病變的診斷價值受到廣泛關注，擴散加權成像中的表觀擴散系數（apparent diffusion coefficient，ADC）值能做到對擴散運動定量，可準確反映組織的空間構成及其內部水分子的擴散狀態，對病灶性質的判定提供重要信息，如惡性病灶ADC值較低，良性病灶ADC值較高，纖維化肝臟ADC值相對正常肝臟明顯降低等[4-7]；ADC值同時能反映水分子擴散運動和組織微循環血流灌注狀況，組織的血流灌注狀況變化同樣也會影響ADC值反映擴散運動的真實性；體素內不相干運動成像（intravoxel incoherent motin imaging，IVIM）技術利用了多b值擴散技術，提供了可以區分擴散與灌注的理論基礎[8-9]。本研究目的是尋找正常肝臟IVIM圖像中測量位置和b值不同對IVIM各參數結果的影響以及由此引起的ADC值變化規律。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2016年5～8月共30例健康志愿者納入本研究，其中男14例，女16例，年齡31～57歲，平均38.5歲。納入標準包括肝功能正常、無肝病史、無高血脂、半年內未服用對肝臟有損害的藥物、1個月內無酗酒史，身體質量指數（BMI指數）不超過25 kg/m2，在磁共振橫斷位脂肪抑制T2WI和lava-flex圖像上顯示正常。所有志愿者均簽署檢查知情同意書并在醫院倫理委員會監督下進行。

1.2 檢查設備及掃描方法

使用美國GE Discovery 750 3.0T 磁共振掃描儀，8通道腹部相控陣專用線圈。掃描序列包括：橫斷位脂肪抑制T2WI（層厚6 mm，間隔1 mm，TR 4000～7000 ms，TE 85 ms）、橫斷位3D-T1 lava-flex（層厚5 mm，2.5 mm間隔內插，TR 4 ms，TE minfull，同時顯示水、脂相和同、反相位）。多b值擴散加權（FOV 35～43 cm，矩陣160×160，b值0、20、30、50、80、100、120、150、200、300、500、800、1000、1200、1500、1800、2000 s/mm2；b值200 s/mm2以下重復激勵次數為1次，300～500 s/mm2為2次，800～2000 s/mm2為4次；層厚6 mm，間隔1 mm，采用并行采集技術（ASSET技術），加速因子為2；每次掃描均在X、Y、Z方向施加擴散敏感梯度；在掃描野上、下方各施加一個預飽和脈沖，以減輕心臟搏動、胃腸道蠕動以及肺部氣體、胃腸道氣體等對圖像質量的影響，使用呼吸觸發技術，掃描時間為4～8 min）。

1.3 圖像分析及數據處理

由一位副主任技師和一位對肝臟病變有豐富影像學診斷經驗的副主任醫師利用GE AW4.6工作站functool軟件共同對圖像進行分析測量；在肝門或肝門上下1～2個層面范圍內的肝右葉及肝左葉各選擇1個興趣點，ROI為圓形，范圍約200 mm2，盡量避開膽管、血管和偽影，測量不同b值所對應的ADC值變化；同時測量興趣點的單指數灌注相關快速ADC值（ADCfast）、擴散相關慢速ADC值（ADCslow）和雙指數灌注分數（f）并進行左、右肝對比分析。

1.4 統計學方法

采用SPSS 17.0統計學軟件，左、右肝各參數值（ADCfast、ADCslow、f）等計量資料比較采用配對t檢驗。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

30例志愿者多b值擴散加權圖像質量均滿足要求。

2.1不同b值所測得左右肝ADC值

單個b值所測ADC值隨著b值的增大而下降，且左肝各個b值所測ADC值均較右側高（圖1）。

2.2 左右肝IVIM各參數值差異

左肝所測ADCfast和f均較右側為高，差異均有統計學意義（P<0.05），而左肝ADCslow值與右側相比，差異無統計學意義（P>0.05）（表1、圖2）。

3 討論

肝臟DWI成像時基于水分子的布朗運動來反映肝實質細胞內外水平衡和細胞組織的結構特點，水分子越自由，擴散速度越快、范圍越廣，DWI信號強度越低，ADC值越高；反之，水分子擴散受阻，擴散速度越慢，DWI信號強度則越高，ADC值越低。因此，DWI可以用來評估肝臟纖維化的嚴重程度，也可以用來判別肝臟占位性病變的性質，惡性腫瘤一般表現為細胞核大、細胞數量增加、細胞排列緊密、細胞外間隙縮小，水分子擴散運動受限，DWI信號強度增高，ADC值降低[4-6]。

擴散加權成像中的b值是一個重要的參數，b值的大小與成像的質量、時間以及ADC值密切相關。b值的大小主要依靠控制梯度脈沖時間和梯度脈沖的時間間隔改變回波時間（TE）來實現的，低b值使TE值縮短，成像速度快，信噪比高，偽影少，但是擴散權重小，導致組織信號與T2加權圖像接近，即T2穿透效應增強，從而使ADC值數值較大且變異大，準確度不高。高b值使TE值增加，成像時間延長，信噪比低，磁敏感偽影增加，圖像容易變形；但是高b值對運動慢的水分子擴散敏感，能較好地反映組織的擴散特性，ADC值小且穩定，所測ADC值接近于組織真實的擴散值。

理論上，擴散加權成像通過2個b值即可得到DWI圖像及ADC值[10-11]，而b值對ADC值的影響尤為關鍵，使用小的b值（b=200 s/mm2）時，存在體素內不相干運動，組織的毛細血管灌注效應會影響ADC值的測量，隨著b值的增加，ADC值將快速降低[12-14]。本研究中，在b=0和b=20 s/mm2組合所得到的肝組織ADC值最大，隨著兩個b值差的增大，ADC值逐漸降低，在b=0和b=2000 s/mm2組合所測到的最小。

由于DWI采用的EPI技術對運動偽影非常敏感，為了減少呼吸運動對DWI采集的影響，本研究的數據采集采用呼吸觸發技術。我們得到的數據亦顯示在相同的b值條件下，左肝ADC值要高于右側，究其原因主要是由于左肝處于心臟下方，心臟搏動可導致肝臟組織DWI信號失相位，從而導致ADC值測量出現偏差，導致左肝的ADC值較右肝為高[15-18]。Thierry Metens等[19]應用心電門控觸發DWI采集獲得的ADC值與無心電門控觸發的相比，也證明了應用心電門控的ADC值明顯降低，但由于加上心電門控明顯增加采集時間，本研究并沒有采用。

IVIM理論上通常認為，在活體器官組織內的微觀運動分為兩部分，即細胞內、外的水分子擴散和毛細血管網微循環灌注[20]，根據IVIM擬合數據可以得到快速ADC值（ADCfast）、慢速ADC值（ADCslow）和灌注分數（f）。ADCfast也稱偽擴散系數，其與毛細血管灌注相關，受血流速度和毛細血管幾何形態影響，通常認為b值小于200 s/mm2的IVIM數據反映的是灌注效應；ADCslow被認為是擴散系數，代表的是水分子的擴散運動，通常認為b值大于200 s/mm2數據反映的是真正的擴散；f值稱為灌注分數，被認為是微循環灌注相關的擴散占總擴散的比例[12，21，22]。

本研究通過測量發現左肝的ADCfast和f值均明顯高于右側，而左肝ADCslow值與右側相比，差異無統計學意義，這與陳世林等[23]報道的結果稍有差異，他們的結果顯示左肝ADCslow明顯高于右側，而ADCfast差異較小。究其原因可能與設備及b值設置的不同相關，陳世林等[23]采用的是飛利浦1.5T磁共振儀，共11個b值，最大b值為800 s/mm2，而本研究采用的是GE公司3.0T磁共振儀，共設置了16個b值，最大b值為2000 s/mm2，其中200 s/mm2及以下和大于200 s/mm2各8個，IVIM三個參數值不同程度高于右側的原因可能亦與心臟搏動導致的失相位相關[13]。

不足的是本研究采集的數據均來自健康志愿者，缺乏對肝臟不同疾病下左右肝各參數值變化規律的研究。魯果果等[24]研究認為肝臟惡性病變的ADCfast和ADCslow值均明顯大于良性腫瘤病變，f值無統計學意義，但他們并沒有對肝臟病變的解剖位置作分析說明，本研究認為亦有進一步分析的必要。

總之，正常肝臟組織所測得ADC值和受左右肝位置差異和b值大小的影響；ADCslow值和高b值所測ADC值受左右肝位置的影響相對要小，且反映的是組織真正的擴散運動，建議可在臨床工作中使用。

[參考文獻]

[1] 黃薩，呂俊峰，袁慶海，等. DWI在鑒別診斷腦膿腫和壞死、囊變腦腫瘤中的影像學價值[J]. 臨床放射學雜志，2007，26（5）：445-447.

[2] Engelter ST，Provenzale JM，Petrella JR，et al. Diffusion MR imaging and transient ischemic attacks[J]. Stroke，1999， 30（6）：2762-2763.

[3] 劉建濱，李建策，戴敏紅，等. 磁共振彌散加權成像在腦部病變診斷中的應用價值[J]. 臨床放射學雜志，2001， 20（2）：85-88.

[4] 閆新成，楊廣夫，劉暉，等. MR擴散加權成像在肝臟占位性病變中的應用[J]. 實用放射學雜志，2008，24（8）：314-316.

[5] Laurence A，Frank P，Jorge AQ，et al. Assessment of diffusion-weighted MR imaging in liver fibrosis[J]. J Magson Imaging，2007，25（1）：122-128.

[6] 黃列彬，龍晚生，崔恩銘，等. 肝臟ADC值在慢性肝炎肝纖維化診斷中的價值[J]. 臨床放射學雜志，2015，34（9）：1422-1426.

[7] Zhang B，Liang L，Dong YH，et al. Intravoxel Incoherent Motion MR Imaging for Staging of Hepatic Fibrosis[J]. PLoS One，2016，11（1）：1-13.

[8] Thoeny Harriet C，De Keyzer Frederik，Vandecaveye Vincent，et al. Effect of Vascular Targeting Agent in Rat Tumor Model：Dynamic Contrast-enhanced versus Diffusion-weighted MR Imaging[J]. Radiology，2005，237（2）：492-499.

[9] Chen Cuiyun，Wang Bin，Shi Dapeng，et al. Initial Study of biexponential Model of Intravoxel Incoherent Motion Magnetic Resonance Imaging in Evaluation of theLiver Fibrosis[J]. Chinese Medical Journal，2014，127（7）：3082-3087.

[10] Chandarana H，Taouli B. Diffusion and perfusion imaging of the liver[J]. Eur J Radiol，2010，76（3）：348-358.

[11] Cohen AD，Schieke MC，Hohenwalter MD，et al. The effect of low b-values on the introvoxel incoherent motion derived pseuodiffusion parameter in liver[J]. Magnetic Resonance in Medicine，2015，73（1）：306-311.

[12] Le Bihan D，Breton E，Lellemand D，et al. Separation of diffusion an perfusion in introvoxel incoherent motion MR imaging[J]. Radiogy，1988，168（2）：497-595.

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

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

[15] Kwee TC，Takahara T，Daire Jl，et al. Comparison and reproducibility of ADC measurements in breathhold，respiratory triggered，and free-breathing diffusion- weighted MR imaging of the liver[J]. J Magn Reson Imaging，2008， 28（5）：1141-1148.

[16] Kwee TC，Takahara T，Niwa T，et al. Influence of cardiac motion on diffusion-weighted magnetic resonance imaging of the liver[J]. Magn Reson Mater Phy，2009，22（5）：319-325.

[17] 劉再毅，陳鑫，顏麗芬，等. b值對肝臟磁共振擴散加權成像ADC值及其可重復性的影響[J]. 中國醫學影像學雜志，2013，21（5）：370-373.

[18] Christine Schmid-Tannwald，Yulei Jiang，Farid Dahi，et al. Diffusion-Weighted MR Imaging of Focal Liver Lesions in the Left and Right Lobes[J]. Academic Radiology，2013，20（4）：440-445.

[19] Thierry Metens，Julie Absil，Vincent Denolin，et al. Liver apparent diffusion coefficient repeatability with individually predetermined optimal cardiac timing and artifact elimination by signal filtering[J]. Journal of Magnetic Resonance Imaging，2016，43（5）：1100-1110.

[20] Yamada I，Aung W，Himeno Y，et al. Diffusion coefficients in abdominal organs and hepatic lesions：Evaluation with intravoxel incoherent motion echo-placnar MR imaging[J]. Radiology，1999，210（3）：617-623.

[21] Woo S，Lee JM，Yoon JH，et al. Intravoxel incoherent motion diffusion-weighted MR imaging of hepatocellular carcinoma：Correlation with enhancement degree and histologic grade[J]. Radiology，2014，270（3）：758-767.

[22] Yoon JH，Lee JM，Yu MH，et al. Evalution of hepatic focal lesions using diffusion-weighted MR imaging：Comparison of apparent diffusion coefficient and intravoxel incoherent motion-derived parameters[J]. J Magnetic Resonance Imaging，2014，39（2）：276-285.

[23] 陳世林，陳鑫，鐘麗珊，等. 正常肝臟體素內不相干運動磁共振擴散加權成像的可行性及重復性研究[J]. 實用放射學雜志，2014，30（4）：623-626.

[24] 魯果果，高雪梅，程敬亮，等. 體素內不相干運動擴散加權成像對肝臟良惡性腫瘤的診斷價值探討[J]. 臨床放射學雜志，2014，33（7）：1013-1017.