磁共振彌散加權成像在肝臟腫瘤性疾病中的應用進展

陳唐欣汐

磁共振彌散加權成像在肝臟腫瘤性疾病中的應用進展

陳唐欣汐

（桂林市人民醫院，廣西 桂林 541002）

磁共振彌散加權成像（DWI）主要是通過檢測組織的水分子自由擴散運動來反映人體組織的實際情況，檢測出的水分子擴散運動系數被稱為擴散表觀系數（ADC）。目前，DWI已經被廣泛應用于臨床的神經系統疾病診斷中。隨著DWI技術的快速發展，現如今DWI也逐漸被應用于肝臟腫瘤的疾病診斷中，尤其在肝細胞癌的鑒別診斷上，準確率較高。有醫學研究表明，DWI和磁共振成像（MRI）聯合診斷的準確率較高，但DWI在臨床疾病的診斷仍有較多不足。因此，文章就DWI的成像原理和測定、在肝臟腫瘤性疾病中的臨床診斷、不足做綜述。

磁共振彌散加權成像；肝臟腫瘤疾?。粩U散表觀系數

引言

目前醫學上用于鑒別各類疾病的、應用范圍較廣的成像方式是磁共振成像（MRI），MRI可以通過提供不同原理成像排列的方式提高空間的分辨率。但就肝臟腫瘤性疾病的診斷而言，人體的肝臟病理性占位會受信號強度、大小、形態等多方面的影響，導致其呈現出來的影像學表現也有明顯差異，所以近年來MRI在鑒別診斷肝臟腫瘤性疾病的準確率也受到了一定的影響。隨著現代醫學成像掃描技術的不斷發展，磁共振彌散加權成像（DWI）開始逐漸被應用于多種臨床疾病的鑒別診斷中，診斷效果較好[1,2]。DWI主要是在分子水平的基礎上，對人體出現病變的組織結構和組織成分進行無創性的成像掃描，而T1WI和T2WI的成像信號高低則與人體組織中的水分子氫質子濃度在射頻脈沖（RF）后的信號衰減速度有較為緊密的聯系。文章就DWI在肝臟腫瘤性疾病中的診斷進行綜述。

1　DWI的成像原理和測定

1.1　DWI的成像原理

人體組織中的分子進行的不規則運動被稱為彌散，而分析從高濃度區運動到低濃度去的運動則被臨床稱為布朗運動。彌散運動在成像掃描中的排列是較為分散、廣泛的，分子間的干擾性較強，無法形成完整的圖像，但彌散運動是DWI的物理基礎。DWI排列中的水分子運動敏感度會隨著梯度信號、梯度時間和梯度間隔發生改變，因此，DWI可以通過設計成像排列的方式，充分彌散運動的成像作用，利用宏觀流動相位位移的成像原理將組織內的水分子彌散運動呈現出來[3]。彌散運動主要留存在人體的細胞內外和血管內，所以水分子的擴散與人體組織細胞的特性、密度和環境均有非常密切的聯系。當人體細胞內外的空間體積因受到某種因素影響而出現改變時，水分子的彌散運動也會受到一定的影響。例如，惡性腫瘤的DWI成像顯示患者體內的細胞呈惡性繁殖的趨勢，且細胞密切增加，細胞外的間隙和體積隨之減少，水分子的擴散運動相對減弱，與此同時，還會伴隨著膿腫、細胞性水腫等情況，而在囊腫和已經壞死的細胞組織中，DWI成像顯示患者體內的細胞密度較低，或細胞膜已經破裂，且水分子的擴散運動自由度較高。

1.2　DWI的測定方法

根據物理學原理，水分子彌散運動的位移距離會隨著位移時間的延長而增加，二者之間呈明顯的正比關系。DWI的成像過程會受到兩方面的影響，一方面是患者在檢查期間做出的任何運動，例如肢體運動、組織顫動、呼吸循環等，都會對DWI的信號造成一定的影響，因此產生的彌散效應會增加患者機體的D值，導致最終呈現的DWI成像內容包括了一些與患者病癥沒有關系的運動圖像，影響最終的臨床診斷[4]；另一方面是患者自身的細胞壁、身體溫度等因素，也會對DWI的最終成像造成一定的影響。因此，在目前的臨床應用中，常使用彌散系數（ADC）來描述患者DWI成像的病癥特點。有醫學研究表明，通過測量患者的ADC數值也能有效診斷其肝病灶的病變情況[5]。在實際的ADC數值檢測過程中，其數值會隨著患者的心跳、脈搏、呼吸等因素出現一定的假象，因此，需要使用平面回波成像（EPI）克服外界外界因素對DWI成像造成的不良影響。

EPI是目前醫學上最快的MR成像方法，可以在10毫秒內完成患者單幅圖像的采集，并且基本“凍結”心跳、脈搏等生理活動，這樣能有效減輕上述因素對DWI成像和ADC數值的影響，進而提高臨床診斷的準確率。相關的醫學研究結果顯示，單次激發脈沖序列可以提高ADC數值的準確率，盡管患者采用的是非屏氣采集序列，也可以減少對DWI成像質量的影響，且避免運動引起的信號喪失情況，使用不同的彌散敏感系數分別掃描1次，則可以詳細檢測ADC的數值。由此可知，常用單次激發反轉恢復自旋平面回波序列可以有效降低化學位移對DWI成像造成的影響。

2　DWI在肝臟腫瘤性疾病中的臨床診斷

2.1　DWI在肝細胞癌中的診斷

目前，醫學上使用計算機斷層掃描（CT）檢測肝細胞癌（HCC）的依據是患者的血管中出現了增長速度較快的細胞組織，導致患者的動脈期迅速增強，門靜脈快速洗脫；而MRI則是聯合患者的肝特異性造影提供可靠的影響特征對比，能有效檢測患者的肝部陰影情況。因此，在肝癌和肝硬化結節的檢測和診斷中，MRI的效果更為明顯，且MRI被臨床醫學認為是目前HCC極為必要的非入侵式成像方法。近年來，有臨床案例顯示，MRI在檢測小HCC的病變過程中，容易將其與其他非惡性的結節診斷混淆。分析原因為，大HCC的病變具有明顯的動脈期增強、門靜脈脫落的特征，但小HCC的病變并未體現出明顯典型特征，因此MRI在鑒別診斷HCC與其他肝臟非典型結節中的準確率仍有待提高。有學者根據大鼠的HCC類型和肝臟結節類型進行分類，將其分為進展性HCC、良性結節和中度惡性腫瘤，使用DWI對三種類型進行鑒別診斷，研究結果顯示，進展性HCC的ADC數值明顯下降，而中度惡性腫瘤的ADC數值則明顯上升，因此，學者認為DWI能有效鑒別HCC與與其他肝臟非典型結節，且鑒別診斷的準確率較高[6]。

例如，圖1為某患者的DWI成像表現，根據圖像可以看到，患者的T1WI信號較低，T2WI信號較高，計算其ADC數值明顯低于正常水平，因此可確診為HCC?；颊呓洺曄谛g治療后，其DWI成像特征如圖2所示。

圖1　某患者確診HCC的DWI成像表現

圖2　某患者超聲消融術后的復查圖像

2.2　DWI在肝臟疾病轉移中的診斷

根據國內外的醫學研究結果，DWI可以用于診斷患者的肝臟疾病轉移情況，且臨床效果較好。有學者為進一步確認不同B值對MRI和DWI的敏感性和特異性，以及對肝臟疾病轉移的臨床診斷效果，選取了35名出現肝轉移的患者給其提供DWI掃描。掃描結果顯示，當B值分別為600、1000和2000時，均能有效鑒別患者的肝轉移情況[7]。當患者的病灶直徑超過10 mm時，MRI的敏感性為0.45，特異性為0.62，而DWI的敏感性為0.88，特異性為0.91；當患者的病灶轉移直徑在10 mm內時，MRI與DWI的敏感性差異更顯著。分析原因為，MRI的成像結果容易受患者體內病灶大小、肝臟對比度和肝內血管的干擾，導致最終的信號出現明顯偏差，而DWI的排序能有效鑒別患者病灶的病理特征，不受病灶大小、肝臟情況等因素的影響，進而提高病灶檢查結果，提高對各類肝臟疾病轉移的確診率。圖3為肝轉移瘤患者動脈期、延遲期的同相位和反相位的DWI成像。

圖3　某肝轉移瘤患者的DWI成像

2.3　DWI在原發性肝癌和繼發性肝癌中的鑒別診斷

目前醫學上常通過比較患者化療前后的腫瘤大小變化來評價最終的化療治療效果，但就目前的CT成像和MRI成像而言，二者在測量化療前后腫瘤大小變化的敏感性較低，而DWI對化療后腫瘤的微小變化具有較強的敏感性，能測量出患者化療前后的腫瘤大小變化，充分體現最終的化療治療結果。目前醫學上關于DWI對原發性肝癌診斷的研究結果表明，患者治療前的ADC數值和腫瘤縮小的百分比之間呈反比關系，且化療過程中，患者的ADC數值增加與其化療過程中的不良反應有極為密切的關系。有學者為進一步研究DWI在原發性肝癌化療結果中的價值，選取了96例肝轉移患者進行研究。研究結果發現，針對原發性肝癌患者，有療效的ADC數值要明顯低于無療效的患者；針對肝轉移的患者，有療效的ADC數值要明顯高于無療效的患者。因此，學者認為腫瘤縮小的百分比與患者治療前的ADC數值之間沒有明顯的相關性，在壞死組織和喪失完整性的細胞膜中才能觀察到ADC數值的變化[8]。除此之外，還有學者使用DWI來評估索拉菲尼對肝細胞癌的治療效果，但研究結果顯示，治療后患者實際的ADC數值下降[9]。學者認為，這并不能證明索拉菲尼對肝細胞癌患者沒有治療效果，可能是因為患者自身的病灶缺血導致的，因此可證明，索拉菲尼具有明顯的抑制血管作用。圖4為某位原發性肝癌患者腹部的成像表現，A圖為MRI的成像結果，患者的肝右葉軟組織出現腫塊影，疑似為原發性肝癌；B圖為增強掃描的成像結果，可明顯看到患者的腫塊中度加強，邊緣的環形增強；C圖為DWI的成像結果，能清晰看到患者病變部位內的大部分區域均呈現出均勻的高信號，因此可以確診為肝細胞癌。

圖4　某位原發性肝癌患者的腹部成像表現

2.4　DWI在肝占位性病灶中的良性、惡性診斷

目前關于DWI的研究結果表明[10,12]，DWI既能通過圖像的方式反映人體的細胞組織、器官的功能情況，又能通過檢測擴散系數的方式反映人體組織的分化情況和空間結構，準確量化人體的組織功能和組織狀態，給臨床上鑒別肝占位性病灶提供了一種新型的無創性診斷方法。有學者使用單次激發的EPI序列檢測肝局部病灶的ADC數值，結果顯示，使用大的B值和B值差時，良性的肝占位病灶的ADC數值與惡性的肝占位病灶ADC數值之間有明顯差異[13]。其中，肝囊腫的ADC數值較高，其次是肝血管瘤，最后是肝癌。臨床醫學認為，肝囊腫和肝血管瘤的組成成分為液體，其分子運動比較自由，所以患者的ADC數值會比實體腫塊的ADC數值要高；而肝血管瘤中常伴隨著纖維間隔、疤痕和出血的情況，血竇里的血液粘稠度比肝囊腫的高，因此肝血管瘤的ADC數值要低于肝膿腫的ADC數值；肝癌實際是肝部的惡性實體腫塊，主要有細胞組織構成，其血液黏稠高度明顯高于肝囊腫和肝血管瘤，受纖維間隔、出血、壞死等情況的限制更多，因此肝癌患者的ADC數值較低[14,15]。圖5為某位肝血管瘤患者的成像表現，A圖為患者的MRI掃描結果，可以看到患者肝左葉區域出現源性的低密度腫塊；B圖為增強掃描結果，可以看到患者的病灶呈不均增強，主要以邊緣區域的增加為主，C圖為DWI成像結果，可以看到患者的瘤體信號較為均勻，呈現出“燈泡征”形態，因此可確診為肝血管瘤。

圖5　某位肝血管瘤患者的成像表現

2.5　DWI在肝膿腫與發生囊變、壞死肝癌中的鑒別診斷

肝膿腫與發生囊變、壞死肝癌的鑒別診斷，是目前醫學上的重要難題之一。雖然肝膿腫與發生囊變、壞死肝癌在MRI的掃描和成像上的表現較為相似，但在DWI的成像表現中，二者的信號強度具有明顯的差異性。臨床分別使用大B值，即200 s/mm2、600 s/mm2和1000 s/mm2對二者進行檢測，結果顯示，所有肝膿腫患者的內腔呈現為高信號，腔外為等信號；而肝腫瘤病灶中出現囊腫、壞死情況的患者，其整體表現為低信號，邊緣區域和腫瘤壁呈現為高信號。除此之外，所有肝膿腫患者腔內的ADC數值均明顯低于腫瘤中出現壞死、囊變的患者，肝腫瘤患者邊緣區域和腫瘤壁的ADC數值也比肝膿腫患者低[16,17]。分析原因發現，肝膿腫中的膿液是由炎性細胞、壞死組織和高黏性蛋白組成的，黏性較高、流動性較差，因此肝膿腫患者的ADC數值較低；而壞死肝癌中壞死的液化部分黏性較低，流動性較強，因此壞死肝癌患者的ADC數值較高。圖6為某肝腺瘤患者在動脈期、門靜脈期、延遲期和肝膽期的DWI成像。

圖6　某位肝腺瘤患者的DWI成像

2.6　DWI在肝臟惡性實體腫瘤血液供應中的鑒別診斷

ADC數值與患者自身的血液灌注有較為緊密的聯系，根據CT和MRI的成像結果顯示，可以把肝臟惡性實體腫瘤的血液供應情況分為富血供和乏血供兩種，其中，大多數的肝細胞癌屬于富血供類型的腫瘤，肝轉移癌則屬于乏血供類型的腫瘤。相關的臨床研究結果顯示，當DWI的成像上使用不同B值，如1.6 mm2/s、16 mm2/s、和55 mm2/s時，肝臟良性、惡性病變的ADC數值會受到其細胞組織和病變區域血流灌注的影響[18]。其中，海綿狀血管瘤的平均ADC數值為5.39×10-3mm2/s，肝細胞癌的平均ADC數值為3.84×10-3mm2/s，肝轉移癌的平均ADC數值為2.85×10-3mm2/s，但肝囊腫的ADC數值不受B值大小的影響。除此之外，部分患者病灶內的血液供應不足時，富血供區域的信號會比乏血供區域的信號低。由此可知，DWI中的ADC數值差異與患者機體的細胞組織血液灌注情況有密切關系，與組織內部的彌散運動關系不大。圖7為某位患者因黃疸原因待查入院后的DWI成像，根據圖像可以看到，患者的癌胚抗原輕度升高，最后可確診為肝內膽管細胞癌。

圖7　某位肝內膽管細胞癌的DWI成像

3　DWI成像在臨床診斷中的不足

DWI的成像排列主要包括EPI、自旋回波、快速自旋回波和梯度回波，其中，EPI是DWI成像排列的基本標準，但DWI在臨床的鑒別診斷中仍有較多不足。首先，EPI的固有排列容易導致DWI呈現出現偽影。EPI受梯度切換速度的影響，會出現奇偶數的回波編碼出現錯亂，進而導致DWI成像出現雙影、鬼影等情況；EPI對磁場的敏感性較弱，會受到肝臟膈頂區域和肝臟相鄰腸道氣體的影響，導致解剖結構的最終呈現出現扭曲、變形等情況；EPI的采集速度較快，當患者腹壁的脂肪與肝臟重疊時，連續采用低幅度的梯度場進行編碼，會出現明顯的位移情況，進而遮擋住患者真正出現病變的區域，導致漏診、誤診等不良情況的出現[19]。其次，DWI對肝臟局部的占位性病變存在明顯的局限性[20]。受測量軟件和計算條件的限制，當患者的病灶直徑未超過1cm，甚至是小于0.5 cm的時候，通過DWI雖然可以發現病變的區域，但并不能精準測量患者病灶的大小，這對患者后續的化療方案存在一定影響。因此，雖然良性病灶與惡性病灶之間的ADC數值有明顯差異，但肝血管瘤、出現囊變的轉移癌、良性的肝細胞性病灶與肝細胞癌之間仍有部分的ADC數值會出現重疊，所以僅測量患者的ADC數值無法準確、有效鑒別上述病癥。

4　結束語

DWI在診斷肝細胞癌、肝臟疾病轉移、肝占位性病灶、肝膿腫等肝臟腫瘤性疾病中取得了較為理想的效果，但DWI對偽影的敏感性較強，醫學上常將其MRI聯合使用，以降低DWI在臨床診斷中的局限性。為更精準地了解DWI對肝臟腫瘤性疾病的診斷價值，需在往后的醫學研究中就DWI在肝臟病中的定性進行標準化、前瞻性的臨床試驗，才能得出更準確的臨床鑒別診斷標準。

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Application Progress of Diffusion Weighted Magnetic Resonance Imaging in Liver Neoplastic Diseases

Magnetic resonance diffusion weighted imaging (DWI) mainly reflects the actual situation of human tissue by detecting the free diffusion movement of water molecules in tissue. The detected diffusion movement coefficient of water molecules is called diffusion apparent coefficient (ADC). At present, DWI has been widely used in clinical diagnosis of nervous system diseases. With the rapid development of DWI technology, now DWI is gradually applied to the diagnosis of liver tumors, especially in the differential diagnosis of hepatocellular carcinoma, with high accuracy. Some medical studies have shown that the accuracy of combined diagnosis of DWI and magnetic resonance imaging (MRI) is high, but there are still many deficiencies in the diagnosis of clinical diseases. Therefore, this paper reviews the imaging principle and measurement of DWI, clinical diagnosis and deficiency in liver neoplastic diseases.

magnetic resonance diffusion weighted imaging; liver tumor disease; diffusion apparent coefficient

R445

A

1008-1151(2022)06-0141-04

2022-03-09

陳唐欣汐（1983－），女，廣西桂林人，桂林市人民醫院主治醫師，從事放射科影像診斷方面相關工作。