磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像評(píng)價(jià)肝癌介入術(shù)后療效的臨床及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究

1、磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像評(píng)價(jià)肝癌介入術(shù)后療效的臨床及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究     作者： 汪盛齊，楊小慶，鄧鋼，何仕誠(chéng)，郭金和，牛煥章，陳晟     摘要目的：應(yīng)用磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像技術(shù)評(píng)價(jià)肝臟腫瘤介入手術(shù)療效。方法：臨床影像學(xué)診斷肝癌并行介入化療栓塞術(shù)患者6例，VX2腫瘤造模新西蘭大白兔2只。所有受檢者及實(shí)驗(yàn)兔均先行常規(guī)T1WI、T2WI掃描，然后受檢者在屏氣下、實(shí)驗(yàn)兔在麻醉下進(jìn)行2個(gè)不同擴(kuò)散敏感因子b值的DWI掃描。結(jié)果：擴(kuò)散掃描取不同b值時(shí)，介入手術(shù)術(shù)后與術(shù)前病灶表觀擴(kuò)散系數(shù)（ADC）的比值在 110以上時(shí)預(yù)后較

2、好，低于110時(shí)預(yù)后較差；病灶A(yù)DC值與肝臟ADC值的比值術(shù)后為術(shù)前的110以上時(shí)預(yù)后較好，低于110時(shí)預(yù)后較差。結(jié)論：磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像技術(shù)對(duì)評(píng)價(jià)肝臟腫瘤介入手術(shù)療效似有指導(dǎo)價(jià)值。     關(guān)鍵詞 磁共振成像；擴(kuò)散加權(quán)成像；量化研究；栓塞，治療性；肝癌     隨著磁共振硬件與軟件技術(shù)的發(fā)展，擴(kuò)散加權(quán)成像（diffusionweighted imaging，DWI）技術(shù)逐漸被人們認(rèn)識(shí)，并應(yīng)用于臨床。DWI是目前唯一無(wú)創(chuàng)反映活體組織擴(kuò)散的檢查方法 1 ，它對(duì)腦缺血超早期的定性與定量診斷價(jià)值已經(jīng)得到公認(rèn)，在腦內(nèi)腫瘤的鑒別診斷中也得到了一

3、定程度的應(yīng)用2-3 ，而在肝臟腫瘤研究方面，國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道不多。我們對(duì)經(jīng)介入化療栓塞后的VX2兔肝癌腫瘤模型進(jìn)行DWI的定量分析，同時(shí)輔以臨床病例跟蹤，以期探討DWI技術(shù)對(duì)臨床肝臟腫瘤病變影像診斷的理論指導(dǎo)價(jià)值。     1  材料與方法     11  材料2只新西蘭大白兔，用其建立VX2兔轉(zhuǎn)移瘤模型。肝癌患者6例，均經(jīng)影像學(xué)確診，行肝動(dòng)脈介入化療栓塞術(shù)，手術(shù)順利。     12   方法     121  兔肝轉(zhuǎn)移瘤模型的

4、建立  （1）實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的選擇：純種新西蘭雌性大白兔2只，5月齡，體重23kg。（2）試劑和藥品：碘油、表阿霉素。（3）造模方法：采用文獻(xiàn)介紹的方法進(jìn)行建模和肝動(dòng)脈插管4 。VX2腫瘤細(xì)胞株接種于兔后腿外側(cè)肌肉內(nèi)，2周后可捫及一實(shí)性包塊。剝離瘤塊，在平皿中剪除壞死及結(jié)締組織，用生理鹽水沖洗數(shù)遍后剪切成2mm3的組織塊，經(jīng)離心清洗后注入肝組織內(nèi)，接種量為2mm3只-1，飼養(yǎng)2周后生長(zhǎng)成直徑23cm的肝內(nèi)腫瘤。腫瘤血供主要來(lái)自肝動(dòng)脈，雖然是移植瘤，但解剖形態(tài)特性與原發(fā)性肝癌很相似，可作為動(dòng)物肝癌模型。（4）行介入化療栓塞手術(shù)：全麻下經(jīng)股動(dòng)脈切開(kāi)，用3Fcobra導(dǎo)管插入肝固有動(dòng)脈，經(jīng)DSA

5、造影證實(shí)腫瘤供血?jiǎng)用}后分別行肝動(dòng)脈化療栓塞，栓塞后再次行肝動(dòng)脈造影。     122   MRI成像檢查  采用Marconi Medical System (Eclipse) 1.5Tesla 超導(dǎo)型磁共振掃描儀及配備的相應(yīng)軟件、線(xiàn)圈。掃描前患者與實(shí)驗(yàn)兔均禁食6h；掃描時(shí)采取仰臥位，頭先進(jìn)；掃描范圍從膈頂?shù)接夷I下極。首先行常規(guī)MRI平掃，采用T1WI、T2WI的橫斷位序列，然后行DWI。于術(shù)前2d及術(shù)后57d共掃描2次。常規(guī)T1WI及T2WI掃描參數(shù)，RFFAST序列 T1WI：TR為165ms，TE為4.5ms，頻帶寬為20.8，

6、視野3540cm，翻轉(zhuǎn)角80°，矩陣192×256，層厚為5.0mm，層數(shù) 10；EXPRESS序列T2WI：TR為15000ms，TE為81ms，頻帶寬為83.3，矩陣232×256，視野3540cm，層厚 5.0mm，層數(shù)10?；颊咂翚獠杉瑢?shí)驗(yàn)兔麻醉下采集。DWI采用自旋平面回波成像技術(shù)（SEEPI）：TR 40004500ms，TE 5598ms，層數(shù)15，層厚5mm，層距2mm，視野3538cm，矩陣100×128，1次激勵(lì)，采用頻率選擇脂肪抑制技術(shù)，并在掃描野上下各添加1條預(yù)飽和帶，選用2個(gè)不同的擴(kuò)散敏感因子b分別為300、500smm-2各

7、掃描1次，擴(kuò)散梯度同時(shí)取X、Y、Z3個(gè)方向。每次啟用2個(gè)擴(kuò)散梯度即 b0和b0，一次掃描可獲得多層圖像，每層包括b為0（即無(wú)擴(kuò)散時(shí)的圖像）、讀出、相位、層面3個(gè)方向及合成的圖像共5幀圖像。     123  數(shù)值測(cè)量  測(cè)量病灶各層面的術(shù)前及術(shù)后ADC值（b300、500smm-2），進(jìn)行量化研究的數(shù)據(jù)為病灶多個(gè)層面所測(cè)值的平均值；測(cè)量病灶以外區(qū)域的肝臟術(shù)前、術(shù)后ADC值（b300、500smm-2），測(cè)量時(shí)盡量避開(kāi)血管、膽管和偽影，選用23個(gè)感興趣區(qū)（ROI），面積為（20±5）mm2 ，進(jìn)行量化研究的數(shù)據(jù)為2個(gè)感興趣區(qū)所測(cè)值的平均

8、值。肝臟、病灶的表觀擴(kuò)散系數(shù)（ADC）值按照以下公式計(jì)算：ADC=1/bln(SI0/ SI)，SI0、SI分別為b0 和b0時(shí)DWI圖上感興趣區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度值。     2  結(jié)    果     21  患者數(shù)據(jù)結(jié)果6例患者，2例于介入術(shù)后3個(gè)月內(nèi)死亡，4例隨訪(fǎng)半年健在。病灶介入術(shù)后存活患者ADC值為術(shù)前ADC值的1.5倍以上，死亡患者ADC值為術(shù)前ADC值的91.61（b300smm-2）和94.98（b500smm-2）（表1、圖1）；存活患者病灶與肝臟ADC比值介入術(shù)后為術(shù)前的

9、1.5倍左右，死亡患者病灶與肝臟ADC比值介入術(shù)后為術(shù)前的89.65（b300smm-2）和99.07（b500smm-2）（表2、圖2）。表1  6例患者擴(kuò)散掃描取不同b值時(shí)介入手術(shù)前后ADC值病灶的比較可見(jiàn)死亡患者的ADC值病灶/ADC值肝臟術(shù)后術(shù)前比值均在110以下22  實(shí)驗(yàn)兔數(shù)據(jù)結(jié)果實(shí)驗(yàn)兔2只，1只于介入術(shù)后13d死亡，1只術(shù)后存活35d。病灶介入術(shù)后存活兔術(shù)后ADC值為術(shù)前ADC值的114.90（b300smm-2）和105.06（b500smm-2），死亡兔術(shù)后ADC值為術(shù)前ADC值的93.26（b300smm-2）和 91.08（b500smm-2）；存活兔

10、ADC值病灶/ADC值肝臟介入術(shù)后為術(shù)前的121.54（b300smm-2）和184.04（b500smm-2），死亡兔ADC值病灶/ADC值肝臟介入術(shù)后為術(shù)前的97.08（b300smm-2）和105.63（b500smm-2）。    3  討    論 DWI的基本原理是以MRI對(duì)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的天然敏感性為基礎(chǔ)，在常規(guī)MRI序列中加入一個(gè)作自身擴(kuò)散測(cè)量的梯度場(chǎng)。在常規(guī)MR成像序列中，于一定方向上加入一個(gè)擴(kuò)散敏感梯度磁場(chǎng)（diffusionsensitizing gradient,DSG），可通過(guò)運(yùn)動(dòng)的水分子使質(zhì)子

11、在其橫向磁化方向產(chǎn)生一個(gè)相位飄移，造成信號(hào)衰減來(lái)判斷像素內(nèi)不連貫運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散的有無(wú)及其強(qiáng)度 56 。平面回波成像技術(shù)（echo planar imaging，EPI）是目前磁共振領(lǐng)域最快的成像方法，為梯度回波的一種特殊形式，其特點(diǎn)是通過(guò)一次射頻激發(fā)，獲得整個(gè)平面成像的原始數(shù)據(jù)，從而縮短成像時(shí)間。在機(jī)體內(nèi)，由于水分子的運(yùn)動(dòng)還受血流灌注、呼吸運(yùn)動(dòng)、心臟搏動(dòng)及脈搏等生理因素的影響，難以測(cè)得精確的擴(kuò)散系數(shù)，只能稱(chēng)之為表觀擴(kuò)散系數(shù)ADC（apparent diffusion coefficient），ADC值越大，則組織內(nèi)水分子的運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，擴(kuò)散加權(quán)像上水分子的相位離散越強(qiáng)，信號(hào)越弱。ADC值是定量指標(biāo)，由于

12、不同病變具有不同的ADC值，因而可以對(duì)疾病的診斷提供量化指標(biāo)。DWIEPI是在EPI基礎(chǔ)之上加一非常強(qiáng)大的梯度脈沖，該脈沖對(duì)水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)非常敏感。在掃描序列中加入對(duì)稱(chēng)的擴(kuò)散敏感梯度（）脈沖，使得在施加梯度場(chǎng)方向上的水分子運(yùn)動(dòng)活躍，像素內(nèi)水分子的相位離散加劇，信號(hào)降低。值越大，水分子間相位離散越重，信號(hào)降低越明顯。如果組織內(nèi)有病變，則病變組織與正常組織的水分子的離散程度就不同，其信號(hào)降低的程度與正常組織就有差別，從而有利于發(fā)現(xiàn)病變。即水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)可引起EPI信號(hào)的去相位，使信號(hào)降低，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)愈快，信號(hào)降低愈明顯，表觀擴(kuò)散系數(shù)ADC值愈大。反之，信號(hào)相對(duì)愈高，ADC值愈小。DWI可區(qū)分壞死

13、與殘存有活力的腫瘤細(xì)胞。當(dāng)腫瘤細(xì)胞存活時(shí)胞膜完好，可以阻止水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)；反之，細(xì)胞死亡后胞膜破裂，無(wú)法阻止水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，此時(shí)水分子在組織內(nèi)自由無(wú)阻，壞死區(qū)腫瘤組織信號(hào)強(qiáng)度較存活腫瘤組織區(qū)明顯降低。ADC圖可以從量的分析上證實(shí)以上兩者的信號(hào)差異1 ，ADC測(cè)得的腫瘤壞死區(qū)域信號(hào)幾乎與膽囊信號(hào)一致，證實(shí)了壞死區(qū)的液態(tài)環(huán)境，這一高擴(kuò)散率是因腫瘤細(xì)胞溶解，胞膜破裂，大量胞內(nèi)液漏出造成胞外水分子自由擴(kuò)散增加，而且細(xì)胞凋亡也使胞外水份增多所致。因此DWI圖像可以觀察腫瘤內(nèi)液體成分及腫瘤細(xì)胞活性程度。Namimoto等7 的研究表明，惡性腫瘤ADC值比良性腫瘤的明顯降低。Chan等8 用ADC值區(qū)分肝

14、膿腫囊腫及肝腫瘤的壞死區(qū)。在其它的對(duì)于肝細(xì)胞性腫瘤的動(dòng)物模型研究表明，DWI可以清晰地將腫瘤的壞死區(qū)域與存活區(qū)域分開(kāi)。在 Kamel等9 的研究中發(fā)現(xiàn)，DWI技術(shù)可以定量分析化療栓塞術(shù)后腫瘤組織的壞死程度，這比增強(qiáng)掃描精度高得多。常規(guī)的CT及MRI掃描無(wú)法對(duì)腫瘤的壞死進(jìn)行定量分析，而這一分析對(duì)判斷預(yù)后是非常重要的。從我們獲得的掃描圖像可以看出，術(shù)前DWI腫瘤病灶呈高信號(hào)，介入化療栓塞術(shù)后該病灶中心區(qū)域見(jiàn)低信號(hào)，而CT掃描圖像無(wú)法發(fā)現(xiàn)此差異，T2壓脂圖像差異不明顯，由此可見(jiàn)擴(kuò)散成像可以獲取更加豐富的影像資料（圖3）。白箭頭所指即為病灶，術(shù)前常規(guī)T2壓脂像（圖A）及 DWI（b=300smm-2，

15、圖B）均可見(jiàn)病灶，術(shù)后CT（圖C）可見(jiàn)碘油充填病灶，常規(guī)術(shù)后T2壓脂像（圖D）所示病灶影像與術(shù)前相比變化不大，術(shù)后DWI（b=300smm-2，圖E；b=500smm-2，圖F）則可以明確發(fā)現(xiàn)病灶內(nèi)部存在低信號(hào)區(qū)，表明該區(qū)域腫瘤組織已壞死圖3  患者影像資料對(duì)比圖    我們的臨床病例及動(dòng)物兔實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均表明，擴(kuò)散掃描取不同b值介入手術(shù)前后ADC值病灶比較（術(shù)后/術(shù)前）的值在110以上時(shí)患者預(yù)后較好，低于110時(shí)患者預(yù)后較差；介入手術(shù)術(shù)后與術(shù)前比較， ADC值病灶/ADC值肝臟之值在110以上時(shí)患者預(yù)后較好，低于110時(shí)患者預(yù)后較差。此現(xiàn)象是否可以說(shuō)明病灶

16、ADC值變化對(duì)判斷預(yù)后有指導(dǎo)意義，有待于樣本增大后再行證明。     參考文獻(xiàn)     1TURNER R, LE B D, MAIER J, et al. Echoplanar imaging of intravoxel incoherent motion J. Radiology, 1990, 177(2):407414.( )     2TSURUDA J S, CHEW W M, MOSELEY M E, et al. Diffusionweighted MR imaging of the bra

17、in: value of differentiating between extraaxial cysts and epidermoid tumors J.AJR, 1990, 155(5):10591068.     3TIEN R D, FELSBERG G, FRIEDMAN H, et al. MR imaging of high-grade cerebral gliomas: value of diffusionweighted echoplanar pulse sequence J. AJR, 1994, 162(3): 671677.  &

18、#160;  4王迎選，楊立，田嘉禾,等.兔VX2肝癌肝動(dòng)脈插管栓塞術(shù)J.中華放射學(xué)雜志，1992，26(10)：716717.     5TAOULI B, VILGRAIN V, DUMONT E, et al. Evalution of liver diffusion isotropy and characterization of focal heoatic lesions with two singleshot echoplanar MR imaging sequences: prospective study in 66 patients J. Radiology, 2003, 226(1): 7178.     6MURTZ P, FLACKE S, TRABER F, et al. Abdomen: diffusionweighted MR imaging with pulsetriggered single-shot seq