磁共振功能成像DWI技術在家兔胰腺腫物模型鑒別中的應用價值

郝利國，崔紅升，孟 鑫，隋雪峰，楊艷丹，張廣鳳，張淑麗△， 王梓旭，周 蕾，陳 曲，申洪遠，黃 鈺

(1.齊齊哈爾醫學院醫學技術學院影像設備與技術學教研室，黑龍江齊齊哈爾 161000； 2.齊齊哈爾醫學院附屬第三醫院MR室，黑龍江齊齊哈爾 161000)

·技術與方法·

磁共振功能成像DWI技術在家兔胰腺腫物模型鑒別中的應用價值

郝利國1，崔紅升2，孟 鑫2，隋雪峰2，楊艷丹2，張廣鳳2，張淑麗1△， 王梓旭1，周 蕾1，陳 曲1，申洪遠1，黃 鈺1

(1.齊齊哈爾醫學院醫學技術學院影像設備與技術學教研室，黑龍江齊齊哈爾 161000； 2.齊齊哈爾醫學院附屬第三醫院MR室，黑龍江齊齊哈爾 161000)

目的 探討磁共振分子功能成像DWI技術在動物模型胰腺癌與腫塊型胰腺炎的鑒別中的應用價值。方法 選取實驗室內家兔胰頭移植瘤模型、慢性腫塊型胰腺炎模型、正常家兔各8只，對其進行磁共振彌散加權分子功能成像，b值為333、667、1 000 s/mm2，觀察不同b值下胰腺癌模型、慢性炎性模型及正常兔胰腺區的表觀彌散系數(ADC)，并分析不同b值下胰腺癌模型、慢性炎性模型及正常兔胰腺區的ADC值及表觀彌散系數差值(DADC)的變化情況，并觀察各組織在分子擴散、組織灌注等方面中的差異。結果 整個研究周期，胰頭移植瘤模型死亡率為50%；腫塊型胰腺炎模型和8只正常家兔均正常存活。相同b值下胰腺癌ADC值明顯低于慢性炎癥及正常胰腺區，隨著b值的增大，各組織ADC值明顯下降，b值為333 s/mm2時，各組織內ADC數值存在差異(F=6.662,P=0.014)，組間兩兩比較，胰腺癌與胰腺炎(t=6.773,P=0.003)，胰腺癌與正常胰腺(t=5.883,P=0.016)，差異有統計學意義(P<0.05)。b值增大，DADC越小，不同b值時胰腺癌區與慢性炎癥腫塊區、胰腺癌區與正常胰頭區各組織DADC值變化差異有統計學意義(P<0.05)。結論 合理選擇b值的分子功能成像DWI技術能夠較好的鑒別胰腺癌與腫塊型胰腺炎，可在動物胰頭癌模型的評價中推廣應用。

磁共振成像；胰腺腫瘤；胰腺炎；鑒別診斷

胰腺癌是一種較為常見的、惡性程度較高的惡性腫瘤，胰腺炎是一種常見的疾病，胰腺癌與胰腺炎在整個發生發展過程中，都有其獨特的病理生理與分子生物學特征[1]。通過MRI擴散加權成像(diffusion weighted imaging,DWI)影像學方法對胰腺占位進行評估，可以在不損傷動物模型的前提下，對占位進行評估，診斷與鑒別診斷。DWI是在活體組織上檢測水分子布朗運動的成像技術，通過觀測水分子在組織中的跨細胞膜或細胞內運動的程度最終判斷組織的性質。有文獻報道，DWI信號衰減程度與所測的表觀彌散系數(apparent diffusion coefficient,ADC)和選取使用的擴散敏感系數(b值)有密切關系[2]。為探討不同b值下，ADC值及表觀彌散系數差值(difference of apparent diffusion coefficient，DADC)在對胰腺癌腫塊模型診斷中的作用，本研究選擇不同b值下，對胰腺癌模型、慢性炎性模型及正常家兔胰腺區的ADC值及DADC的變化情況進行分析，探討b值在家兔胰腺癌模型和慢性炎性模型中的分子擴散、生化代謝、組織灌注等方面中存在的差異。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取齊齊哈爾醫學院醫學影像與生物醫學工程實驗室內家兔胰頭移植瘤模型(8只)，慢性腫塊型胰腺炎模型(8只)，正常健康家兔8只，兔齡均為3～6個月，家兔由齊齊哈爾醫學院動物實驗中心提供，MR分子成像部分在齊齊哈爾醫學院附屬第三醫院MR室進行，設備為美國GE 750 3.0T MR。

1.2 研究方法 MRI檢查前準備，MRI掃描前用烏拉坦麻醉家兔模型。麻醉方法采用耳緣靜脈注射，注射劑量為5 mL/kg。將麻醉平穩的家兔模型根據實驗要求固定于自制的固定架上。仰臥位，頭部先進。墊高家兔使其位于掃描線中心部位，將膝關節線圈放置于家兔上方。腫瘤區置于線圈中心部位，其側方放置標準水模。利用磁共振成像技術測定占位組織的橫向弛豫時間(T2)，掃描參數：TR 3 000 ms，TE 72 ms，FOV 38 cm×38 cm，矩陣128×128，層厚5 mm，層間距0，激勵次數2次，采集頻帶寬每像素1 250 Hz。b值采用333、667、1 000 s/mm2。通過DWI測定其ADC，以及氫磁共振波譜分析(1HMRS)測定腫瘤組織內主要代謝物波譜。本過程要求在胰頭占位在發生發展變化過程中，從胰腺腫塊長至1 cm開始掃描，每周掃描1次，歷時1個月，比較每次掃描腫瘤圖像信號及相應組織的變化。

2 結 果

2.1 模型生存結果 8只家兔胰頭移植瘤模型在第2次掃描時死亡1只，在第3次掃描時共計死亡3只，第4次掃描，死亡4只，整個研究期間(4周)，死亡率50%；8只慢性腫塊型胰腺炎模型和8只正常家兔均正常存活，無死亡。

2.2 胰腺癌、胰腺炎及正常胰腺組織ADC值差異比較 相同b值下胰腺癌ADC值明顯低于慢性炎癥及正常胰腺區，隨著b值的增大，各組織ADC值明顯下降，b值為333 s/mm2時，各組織內ADC數值存在差異(F=6.662，P=0.014)，分別進行組間兩兩比較，胰腺癌與胰腺炎(t=6.773，P=0.003)，胰腺癌與正常胰腺比較(t=5.883，P=0.016)，差異有統計學意義(P<0.05)，當b值為667 s/mm2和1000 s/mm2各組間比較差異無統計學意義(P>0.05)。見圖1，表1。

圖1 不同b值下胰腺癌、胰腺炎及健康 胰腺組織ADC值差異比較

組別n333s/mm2667s/mm21000s/mm2胰腺癌81．83±0．461．46±0．221．22±0．17胰腺炎82．75±0．521．94±0．471．55±0．23正常胰腺82．37±0．381．86±0．231．53±0．22F6．6622．1160．997t0．0140．2710．872

正常胰腺與腫塊性胰腺炎ADC值下降的程度大于胰腺移植瘤區域，兩者的絕對值逐漸降低，最后相互接近，而且b值越大， DADC越小，說明胰腺癌低灌注和胰腺炎高灌注。不同b值時胰腺癌區與慢性炎癥腫塊區、胰腺癌區與正常胰頭區各組織差值表觀擴散系數DADC值差異變化進行比較差異均有統計學意義(P<0.05)，見表2。

表2 各組DADC比較

2.3 胰腺癌、腫塊型慢性胰腺炎磁共振影像差異比較 1個月后處死家兔胰腺癌模型后，胰腺生長情況見圖2A，胰腺癌MRI影像多表現為邊界較清楚、信號較均勻的腫塊(圖2E、F、G、H)；主胰管相對光滑均勻的擴張后于腫塊處突然中斷多提示胰腺癌；胰腺癌更容易侵犯胰周血管并出現淋巴結轉移。氫磁共振波譜分析(1HMRS)顯示Ch與NAA峰異常增高(圖2B)。MRI表現為邊界不清、散在分布、信號混雜不均的腫塊為炎性腫塊的可能性大(圖2C、D)；胰腺炎性腫塊更容易出現T2WI 高信號、T1WI 低信號的小泡狀影，常常多發，其病理基礎為小潴留囊腫；近端胰管及膽管不規則擴張或呈串珠狀改變以炎性狹窄的可能性為大。

A：家兔胰腺癌解剖圖像，胰腺區域可見大量胰腺占位腫瘤；B：家兔胰腺癌波譜分析，可見Ch與NAA峰異常增高；C：慢性胰腺炎MR T2圖像：胃體下緣可見點狀等信號及稍高信號影(b為333 s/mm2，兔8第2周圖像)；D：慢性胰腺炎MR T2圖像，胃體下方見稍高信號影(b為333s/mm2，兔4第4周圖像)；E：胰頭移植瘤模型，胰腺區域見腫瘤稍高信號影像，1.00 cm×0.50 cm(兔2第1周圖像)；F：胰頭移植瘤模型，胰腺區域見腫瘤稍高信號影像，1.02 cm×0.5 cm(兔2第2周圖像)；G：胰頭移植瘤模型，胰腺區域見腫瘤高信號影像，2.10 cm×0.50 cm(兔8第3周圖像)；H：胰頭移植瘤模型，胰腺區域見腫瘤高信號影像，2.15 cm×0.82 cm(兔4第4周圖像)

圖2 家兔胰腺占位MRI DWI圖像

3 討 論

早期診斷較為困難，發現時往往達到晚期，MRI在正常胰腺組織中T1WI與肝臟、肌肉等非脂肪組織比較呈高信號表現，而T2WI僅比肌肉信號略強，在抑脂T2WI中正常胰腺與周圍抑制脂肪之間的比較差異較小[3]。而在MRI增強掃描中由于胰腺為血供豐富器官，正常胰腺實質動脈期為均勻強化，但高于肝臟、脂肪信號。雖然MRI對胰腺癌具有較高的檢出能力，但對于胰腺癌與腫塊型慢性胰腺炎二者之間的鑒別診斷能力仍較弱，誤診率達25%以上[4]。本研究中可以看出圖2H雖為胰腺癌模型，但是病變形態不規則，與常見的腫塊型胰腺炎影像類似，因此單從MRI影像表現中容易造成一定的誤診率。

功能成像DWI，通過對體內水分子不規則隨機運動進行檢測，應用ADC對水分子擴散運動的隨機性進行描述和測量，而b值與信號強度密切相關，b值越大，DWI的擴散加權越重，對水分子的擴散越敏感，圖像的信噪比越弱[5]；b值越小，圖像的信噪比越強，但擴散加權變弱，T2透過效應明顯。臨床動物實驗研究顯示，DWI不僅與細胞內水分子運動和水分子跨膜運動有關，還受到組織灌注狀態和細胞外水分子運動的影響，因而隨著b值的升高，胰腺癌區、炎性腫塊區和正常胰腺組織的ADC值都會出現一定變化[6]。

在胰腺癌與腫塊型慢性胰腺炎的鑒別診斷中，可以利用磁共振分子功能成像水分子的彌散速度在胰腺癌細胞內和細胞外不同，進行彌散成像檢查[7]。ADC值表觀擴散系數相對于擴散系數DC來說，更能夠反映組織內水分子運動受到的呼吸、脈搏、血流等影響時的擴散狀態[8-9]，ADC值反映水分子的擴散運動范圍以及速度[10]。本組從表1和圖1的實驗結果中可以看出，相同b值下胰腺癌ADC值明顯低于慢性炎癥及正常胰腺區，隨著b值的增大，各組織ADC值明顯下降，b值為333 s/mm2時，各組織內ADC數值第3周差異存在統計學意義(F=6.662,P=0.014)，組間兩兩比較，胰腺癌與胰腺炎(t=6.773,P=0.003)，胰腺癌與正常胰腺比較(t=5.883,P=0.016)，差異均有統計學意義；并且當b值為667 s/mm2和1 000 s/mm2各組間比較差異無統計學意義(P>0.05)。胰腺炎和胰腺癌隨b值增加，ADC值逐漸減低，這主要是由于組織出現纖維化改變，造成胰腺血流及水分減少，從而灌注水平下降，低b值(333 s/mm2)對灌注情況比較敏感。

在不同組織，以及相同組織的病理生理過程中，組織的ADC值不同，DADC也會存在一定的差異，同一病變的不同階段以及同一組織的不同病變DADC均不同，與組織的灌注情況密切相關[11]。從表2中可以看出，不同b值時胰腺癌區與慢性炎癥腫塊區、胰腺癌區與正常胰頭區各組織比較DADC差異均有統計學意義，正常胰腺與腫塊性胰腺炎ADC值下降的程度大于胰腺移植瘤區域，兩者的絕對值逐漸降低，最后相互接近，而且b值越大，DADC越小，說明胰腺癌低灌注和胰腺炎高灌注。因此利用對灌注敏感的較低b值(333 s/mm2)DWI下的ADC值進行檢測，與分子擴散權重高b值DWI下的ADC值變化進行比較，即可以得到DADC的差異。這種方法有助于對胰腺占位進行鑒別。因此應用該規律，應用不同高b值和低b值的變化規律來鑒別胰腺癌和胰腺炎是可行的。同時本組實驗在不同b值測得胰腺癌ADC 值較正常胰腺組織降低，隨著b值的減小兩者DADC值有增大趨勢，但差異無統計學意義，說明MR分子功能成像下胰腺癌與慢性胰腺炎在分子擴散、組織灌注等方面存在一定差異。

綜上所述，b值能夠反映DWI水分子的擴散運動狀態，并且在小b值(333 s/mm2)下，更容易獲得血流灌注對病變的影響，因此分子功能成像DWI技術，合理選擇b值，能夠較好的鑒別胰腺癌與腫塊型胰腺炎。由于觀察動物模型較少，因此研究結果需后續動物實驗進一步驗證。

[1]梁長虹,曾祥.醫學影像學的鑒別診斷(德)[M].6版.北京:人民軍醫出版社,2013:723.

[2]秦丹,王萍,時惠平,等.3.0TMR多b值DWI序列評價胰腺癌放療療效[J].中國醫學影像技術,2015,32(4):576-580.

[3]胡瑤,胡道予,王秋霞,等.多b值DWI指數模型對胰腺腫瘤鑒別診斷價值初探[J].放射學實踐,2014,29(3):305-309.

[4]Bauner KU,Sourbron S,Picciolo M,et al.MR first pass perfusion of benign and malignant cardiac tumours-significant differences and diagnostic accuracy[J].Eur Radiol,2015,22(1):73-82.

[5] 孟卓,許乙凱,張雅萍.胰腺癌和慢性胰腺炎胰膽管擴張的磁共振膽胰管成像分析[J].南方醫科大學學報,2008,28(1):113-115.

[6]Fattahi R,Balci NC,Perman Wh,et al.Pancreatic diffusionweighted imaging(DWI):comparison between mass-forming focal pancretitis(FP),pancreatic cancer(PC),and normal pancreas[J].J Magn Reson Ima,2015,29(2):350-356.

[7]孟云，程敬亮，張勇,等.3.0 T 高 b 值 DWI 在中樞神經系統淋巴瘤中的應用研究[J].臨床放射學雜志,2016,35(5):660-663

[8]Motoshima S,Irie H,Nakazono T,et al.Diffusion-weighted MR imaging in gynecologic cancers[J].J Gynecol Oncol,2015,22(4):275-287.

[9]Huang WC,Sheng J,Chen SY,et al.Differentiation between pancreatic carcinoma and mass-forming chronic pancreatitis:usefulness of high b value diffusion weighted imaging[J].J Dig Dis,2014,12(5):401-408.

[10]Napoli C,Sperandio N,Lawlor RT,et al.Urine metabolic signature of pancreatic ductal adenocarcinoma by nuclear magnetic resonance:identification,evolution[J].Jmapping and Proteome Res,2012,11(2):1274-1283.

[11]黃瑞瑜,趙仁軍,許保剛,等.磁共振成像對胰腺癌與腫塊型胰腺炎的診斷中的應用[J].臨床和實驗醫學雜志,2016,15(3):284-286.

Application value of magnetic resonance diffusion weighted imaging technology in identification of rabbit pancreatic tumor model*

HaoLiguo1,CuiHongsheng2,MengXin2,SuiXuefeng2,YangYandan2,ZhangGuangfeng2,ZhangShuli1△,WangZixu1,ZhouLei1,ChenQu1,ShenHongyuan1,HuangYu1

(1.DepartmentofImagingEquipmentandTechnology,MedicalTechnologySchoolofQiqihaerMedicalUniversity,Qiqihaer,Heilongjiang161000,China;2.MRIRoom,ThirdAffiliatedHospitalofQiqihaerMedicalUniversity,Qiqihaer,Heilongjiang161000,China)

Objective To explore the application value of magnetic resonance molecular functional imaging diffusion weighted imaging(DWI) in the identification of pancreatic carcinoma and mass-type pancreatitis of animal model.Methods Each 8 cases of laboratory pancreatic head transplantation tumor model,chronic mass-type pancreatitis model and normal rabbits were selected and performed the MR DWI molecular functional imaging,the b values were 333,667,1 000 s/mm2respectively.The apparent diffusion coefficients(ADC) of pancreatic carcinoma model,mass-type pancreatitis model and normal pancreas under different b values were observed.Then the change situation of ADC values of pancreatic carcinoma model,mass-type pancreatitis model and normal pancreas under different b values and difference of ADC(DADC) was analyzed.Moreover the differences in molecular diffusion,tissue perfusion among various groups were observed.Results Throughout the study period,the mortality rate of pancreatic head transplantation tumor model was 50%;the mass-type pancreatitis model and 8 normal rabbits were normally survival.The ADC value of pancreatic carcinoma under the same b value was significantly lower than that of chronic inflammation and normal pancreas area.The ADC value in each group was decreased with the increase of b value,and there was significant difference in ADC value when the b value was 333 s/mm2(F=6.662,P=0.014),in the pairwise comparison among groups,the difference between pancreatic cancer and pancreatitis (t=6.773,P=0.003) and between pancreatic cancer and normal pancreas(t=5.883,P=0.016) had statistical significance (P<0.05).The b value was increased,DADC was smaller,the difference change of DADC between pancreatic cancer area and chronic pancreatitis mass area,between pancreatic cancer area and normal pancreatic head area had statistical significance (P<0.05).Conclusion Rationally selecting the molecular functional imaging DWI technology of b value can better distinguish pancreatic cancer from mass-type pancreatitis,which may be promoted and applied in the evaluation of animal pancreatic head cancer model.

magnetic resonance imaging;pancreatic neoplasms;pancreatitis;differential diagnosis

黑龍江中醫藥中青年科技攻關項目(ZQG-077)；齊齊哈爾市科學技術計劃項目(SFGG-201624)。

郝利國(1980-)，講師，碩士，主要從事醫學成像理論與腫瘤分子成像的研究。

△通信作者，E-mail:zhangshuli63105@163.com。

10.3969/j.issn.1671-8348.2017.24.018

R735.9

A

1671-8348(2017)24-3375-03

2017-01-25

2017-03-06)