WB-DWI联合常规CT、MRI在恶性肿瘤全身转移中的应用价值1 - 图文(4)

2020-02-21 13:46

表7 WB-DWI对不同部位转移灶的检出率

部位 肝脏 骨 淋巴结 脑 肺 肾上腺 其他 全部

WB-DWI

真阳性 20 99 43 25 8 19 7 221

假阴性 4 9 18 6 31 1 1 70

假阳性 6 19 5 0 0 0 0 30

检出率(%)

83.3 91.6 70.5 80.6 23.1 95.0 87.5 75.9

依据表7所见,按照DWI的信号特征,70处假阴性病灶中,主要位于肝脏4处,骨骼9处(3处颈椎,2处肋骨,4处成骨性转移),淋巴结18处(颈部2处,纵膈4处,盆腔12处),肺31处,脑6处,肾上腺1处,脊髓1处。30处假阳性病灶中,主要位于肝脏6处(肝囊肿4处,肝血管瘤2处),骨骼19处(位于椎体),淋巴结5处(位于颈部)。

表8 WB-DWI与WB-DWI联合CT/MRI诊断恶性肿瘤全身转移的结果比较

WB-DWI

金标准

+ _ 合计 注:P<0.05

从表8可以看出,单独应用WB-DWI诊断恶性肿瘤全身转移的灵敏度(Sn)为75.9%(221/291),特异度(Sp)为25%,假阴性率为24.1%,假阳性率为75%,准确度为69.8%;WB-DWI联合CT/MRI诊断恶性肿瘤全身转移的灵敏度(Sn)为94.8%(276/291),特异度(Sp)为67.5%,假阴性率为5.2%,假阳性率为32.5%,准确度为91.5%。经卡方检验,Pearson卡方值为41.68,P值小于0.05,因此,可认为WB-DWI

+ 221 30 251

70 10 80 _

276 13 289

15 27 42

WB-DWI+CT/MRI +

_

合计

291 40 331

与WB-DWI联合CT/MRI诊断恶性肿瘤全身转移灶的检出率具有统计学差异。

讨 论

一、全身弥散加权成像(WB-DWI)的成像原理

WB-DWI是一种比常规磁共振弥散加权成像DWI更为先进的功能成像技术,它是在常规DWI的基础上结合超快速成像技术EPI和脂肪抑制技术STIR而形成的一项新技术。该技术是2004年由日本学者首次提出,从而成为继放射性核素骨扫描、PET之后第三种全身成像技术。其成像的理论基础仍然是人体内水分子的布朗运动。人体内水分子在某一方向上的扩散距离与其弥散时间的平方根之比称为弥散系数,用ADC来表示,其大小代表了水分子在各个方向上弥散能力的强弱,单位为平方毫米/秒(mm2/s)。自由水的ADC值约为2.5×10-3mm2/s,人体正常脑组织的ADC值约为0.7~0.9×10-3mm2/s。水分子在各个方向上的弥散系数相等,称为弥散的各向同性,例如在均质的介质中,水分子向各个方向扩散的几率是相同的;而在不均匀的介质中,水分子在各个方向上的弥散系数不等,称为弥散的各向异性,这种现象在脑白质神经纤维束表现的尤为典型,即在神经纤维束的长轴方向上水分子的弥散运动是相对自由的,而在其垂直方向上,水分子受到细胞膜及髓鞘的限制弥散运动明显受限。ADC值的大小可用公式表示为:ADC=Ln(S2/S1)×(b1-b2),其中S1、S2分别代表了两个DWI图像的信号强度,b1、b2代表两个DWI图像的选用的弥散敏感系数。通过使用不同的b值,根据图像中每个像素的信号强度计算出每个像素对应的ADC值。在DWI图像中,组织的ADC值越大,则信号越低。另外,b值的选择对于弥散加权图像的图像质量也起着决定性的作用。当选用较小b值时,许多正常组织结构的信号依旧存在,图像背景信号相对较高,这使得正常结构与肿瘤组织的对比度降低,不能真实反映水分子的弥散能力,所测得的ADC值不稳定;当b值较大时,ADC值的稳定性较好,但高b值将会使弥散梯度脉冲时间延长,TE值(回波时间)延长,而随着TE值的延长,信号强度逐渐下降,图像空间分辨率减低,信噪比下降,且图像几何变形等伪影增多,严重影响图像质量。因此,为了获得具有良好对比度和分辨率的DWI图像,b值一般情况下不应大于1000。本课题采用b值等于600。人体内水分子弥散能力的大小除受表观弥散系数和b值的影响外,还受组织结构本身的特征、组织的生理和生化特性、毛细血管灌注量、体温、局部组织的运动如呼吸、心跳、脑脊液搏动等因素的影响[1]。

由于MR-DWI图像是以SE-EPI序列进行扫描的,因此,图像中会包含不同程度

的T2和质子加权成分,成为T2+质子+弥散的综合影像,这种T2和质子的对比在DWI图像上反映的现象被称为T2透射效应(T2 shine through effect)。选用较高b值可有效降低T2透射效应的影响。

WB-DWI与常规DWI的不同点在于:①全身成像技术,WB-DWI是将人体分成几段进行扫描的,一般是按照病人身高分为6~8段,在平静呼吸状态下完成人体较大范围的扫描;而DWI受制于呼吸、人体生理性运动如心血管搏动伪影及扫描范围的限制,只能行人体某一部位的扫描。②成像速度快,背景抑制充分,仅需40分钟左右即可获得全身大范围图像,且全身软组织(肌肉、脂肪、血管等)以及骨髓、部分脏器等信号被充分抑制,突出了病变的显示率。③操作简单,采用磁共振内置线圈及自动进床技术,避免了线圈的更换及重新定位带来的不变。同时,对每一段扫描使用相同的扫描条件和参数。④全身弥散加权成像具有多种图像显示方式,包括WB-DWI图像、黑白翻转图像(类PET)及伪彩色图像等,通过多种成像方式充分对病变进行显示,增加了病灶的检出率。 二、正常成人各组织器官的正常ADC值

人脑两侧大脑半球主要是由表层的脑皮质、深部的脑白质以及深埋于白质内的灰质核团组成。本研究中测量了正常健康志愿者的脑皮质和脑白质的ADC值,发现脑皮质ADC值[(0.961±0.079)×10-3mm2/s]明显大于脑白质ADC值[(0.827±0.017)×10-3mm2/s],两者存在统计学差异(见图1)。并且比较双侧大脑半球的相同部位以及额叶、顶叶以及枕叶脑皮质以及皮层下脑白质,结果发现ADC值无明显统计学意义。与前人研究结果相似,分析其原因可能与脑皮质含有大量的神经元,其水分子以及血液供应明显大于脑白质,而脑白质内含水少含脂量较多有关。徐胜生[2]等通过对101例健康志愿者研究发现,正常大脑皮质的ADC值为(0.83±0.08)×10-3mm2/s,皮层下脑白质的ADC值为(0.78±0.07)×10-3mm2/s,较本研究结果偏小,可能与ROI的大小、扫描参数的选择以及受试对象的个体差异等有关。一些研究者发现,老年人大脑皮层灰质的ADC值低于青年人,脑白质ADC值高于青年人,前者主要是由于随年龄的增加,大脑皮质发生萎缩,其供血量及神经元的含水量下降,导致水分子扩散减弱;后者是由于老年人脑白质血液供应相对减少,脑白质发生脱髓鞘改变,其病理变化主要表现为侧脑室周围白质、放射冠区及半卵圆中心的髓鞘脱失,血管周围以及脑室周围的间隙扩大,因此,含水量增加,弥散能力增强。正常脑皮质厚度约为4mm,且紧邻脑脊液和颅骨,在ADC值测量时应选择较小的ROI,本研究选择ROI为10-20

mm2,受周围伪影的影响小,获得的数据稳定。Bilgili[3]等研究发现,在相同的ROI前提下,不同的观察者所测得的脑皮质的ADC值存在统计学差异,因此对于相对较薄脑皮质,在进行ADC值测量时,应尽量选择较小的ROI且避开脑脊液以及颅骨的影响。

通过对正常成人腹部脏器的研究发现,腹部实质脏器肝脏、脾脏、胰腺以及肾脏的ADC值明显不同,通过两两比较的统计学分析发现四种脏器的ADC值存在明显差异,肾脏>胰腺>肝脏>脾脏,直条图2.1直观的显示了这一特点,该结论与大多数研究者相一致[4]。肾脏血供十分丰富,且含水量约占整个肾脏的83%,因此,肾脏的ADC值较其他腹部器官高。另外,与其他腹部器官不同的是,肾脏的弥散是各向异性的,即肾脏的上下极与弥散梯度的方向是平行的,而肾脏中极与弥散梯度的方向是垂直的,这就造成了在肾脏的上下极ADC值高于肾中极的ADC值。本研究中,正常成人肾脏上下极的平均ADC值为(2.885±0.127)×10-3mm2/s,在ADC图上表现为均匀的红颜色,色彩饱和度均匀,肾脏中极的平均ADC值为(2.360±0.102)×10-3mm2/s,在ADC图上表现为红颜色中夹杂有少许黄颜色,符合各向异性的特点(图5)。国外学者[5]利用弥散磁共振加权成像对50名体检者进行检查,发现肾皮质ADC值为(2.08±0.22)×10-3mm2/s,肾髓质ADC值为(1.94±0.18)×10-3mm2/s,两者差异显著(p<0.001),推测肾皮质的高血流量(大约占整个肾血供的90%)是其主要原因。多数报道者所测量的肾脏ADC值差异较大,分析可能与肾脏的各向异性特征以及测量的部位、大小(ROI)有关。对于肾衰患者,其肾内的肾单位数量明显减少,含水量下降,其ADC值较正常肾脏显著下降。据报道[6],慢性肾衰患者肾脏的ADC值小于急性肾衰竭患者,并且大约是正常肾脏的二分之一左右,这主要是由于发生慢性肾衰竭后,肾脏发生纤维化,限制了水分子的正常弥散且ADC值与血肌酐含量有关。Macarini[7]等通过对25名健康志愿者和31名患者的研究发现,肾脏的ADC值与肾小球滤过率(GFR)之间有明显的相关性且患有不同肾脏疾病的患者的ADC值有显著的差异。

胰腺是人体上腹部腹膜后的重要器官,是人体重要的消化腺之一,位于十二指肠圈内,从右下向左上斜行走行,形似蝌蚪状。胰腺与周围较多结构毗邻,胰头被十二指肠围绕,胰体前方隔网膜囊与胃相邻,胰尾伸向左上方紧贴脾门,因此,其形态容易受到周围结构的影响而发生变形,在测量ADC值时,ROI应尽量放置在胰腺的最大层面且避开肠管和胃的影响(见图4)。在所测量的四种腹部脏器中,胰腺的ADC


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