软组织肿瘤的MR弥散加权成像初步研究_图文

1、研究生园地软组织肿瘤的MR弥散加权成像初步研究贾飞鸽,许乙凯,余田,段刚(南方医科大学南方医院影像中心广东广州510515【摘要】目的:探讨MR DWI在软组织肿瘤定性诊断中的价值。方法:研究了23例软组织肿瘤DWI。弥散敏感系数b 分别取300s/mm2、600s/mm2和900s/mm2,在三个方向施加弥散敏感梯度场得到DWI,获得肿瘤实质的ADC值。结果:23例软组织肿瘤的DWI只有1例肌间脂肪瘤为混杂信号,其它均为高信号;在b=300s/mm2时,良、恶性肿瘤组的ADC值为(1.64±0.12×10-3mm2/s、(1.86±0.19×10-3m

2、m2/s,良、恶性肿瘤组间的ADC值差异有显著性;在b=600s/mm2时,良、恶性肿瘤组的ADC值分别为(1.42±0.13×10-3mm2/s、(1.46±0.15×10-3mm2/s,二者之间差异无显著性;在b= 900s/mm2时,良、恶性肿瘤组的ADC值分别为(1.10±0.12×10-3mm2/s、(1.00±0.13×10-3mm2/s,二者之间差异无显著性。结论:DWI信号对软组织肿瘤诊断价值有限。在b=300s/mm2时,恶性软组织肿瘤的ADC值大于良性软组织肿瘤的ADC值。【关键词】软组织肿瘤;

3、弥散加权成像;表观扩散系数中图分类号:R738.6;R445.2文献标识码:A文章编号:1006-9011(200807-0803-04Preliminary research of MR diffusion w eighted im aging in soft tissue tumorsJIA Fei2ge,XU Yi2kai,YU Tian,DUAN GangMedical Imaging Centern,Nanfang Hospital affiliated Nanfang Medical Univesity,Guangzhou510515,P.R.China【Abstract】Obje

4、ctive:T o evaluate the diagnostic value of DWI in the differentiation of s oft tissue tum ors.Methods:23patients with s oft tissue tum ors were studied in DWI.DWI was performed with SE2EPI technique,which the“b”was300s/mm2,600s/mm2,900s/ mm2respectirely.DWI was analyzed to obtain ADC of tum ors pare

5、nchyma.R esults:All tum ors displayed high intensity signal excepta lipoma am ong muscle;The average value of ADC was(1.86±0.19×10-3mm2/s for malignant group and(1.64±0.12×10-3mm2/s for benign group when b was300s/mm2.The mean ADC between benign and malignant tum ors had signific

6、ant difference when “b”was300s/mm2.The average value of ADC was(1.46±0.15×10-3mm2/s for malignant group and(1.42±0.13×10-3 mm2/s for benign group when“b”was600s/mm2.The average value of ADC was(1.00±0.13×10-3mm2/s for malignant group and(1110±0.12×10-3mm2/s fo

7、r benign group when“b”was900s/mm2.The mean ADC in benign and malignant tum ors had no significant difference when“b”was600s/mm2or900s/mm2.Conclusion:The intensity signal of DWI has limited diagnostic value to distinguish benign from malignant tum ors.ADC of s oft tissue tum ors become gradually desc

8、ending along with b ascending.There is signif2 icant difference between benign and malignant tum ors of ADC when b is300s/mm2.ADC is helpful to distinguish malignant tum ors from benign tum ors.【K ey w ords】S oft tissue tum ors;Ddiffusion2weighted imaging;Apparent diffusion coefficient磁共振弥散加权成像(diff

9、usion2weighted imaging, DWI能够反映了组织的空间组成信息及病理生理状态下细胞内、外水分子的跨膜运动等状况,是目前唯一能够测量活体内水分子运动状况的方法。为探讨DWI在软组织肿瘤诊断中的价值,我们对23例软组织肿瘤进行了如下研究。1材料与方法作者简介:贾飞鸽(1974-,女,陕西省西安市人,在读博士研究生,主要从事CT、MR诊断工作1.1病例资料共23例24个软组织肿瘤,年龄2075岁,平均年龄50.2岁。男12例,女11例。其中良性9例9个病灶,包括神经鞘瘤4例,神经纤维瘤2例,肌间脂肪瘤、纤维瘤、韧带样瘤各1例;恶性14例15个病灶,包括肌肉转移瘤4例(其中1例同时

10、有两处肌肉转移瘤,纤维肉瘤、恶性纤维组织细胞瘤各3例,脂肪肉瘤、滑膜肉瘤各2例。所有病例均经手术或穿刺活检病理证实。1.2MRI技术308采用GE Signa MR/i1.5T超导型扫描仪,表面线圈(四肢采用三英寸线圈,肩部、躯干和臀部采用体线圈。扫描参数T1WI:TR=300400ms,TE=9 15ms,NEX=2;T2WI:TR=30004000ms,TE=90 120ms,NEX=2;层厚5mm,层间距1mm,FOV=15 40cm,矩阵192256×256320。DWI:采用SE2 EPI序列,TR=8000ms,TE=80ms,NEX=1,矩阵128×128,层

11、厚、层间隔和FOV同T1WI扫描,弥散敏感系数b分别取300s/mm2、600s/mm2和900s/mm2,为了消除各向异性对DWI信号和ADC值的影响,同时在三个方向施加弥散敏感梯度场;病变的部位固定,以防运动对ADC值影响。1.3图像分析及参数测量1.3.1DWI病灶信号评价选择病变实质最大层面分析其DWI信号,以病变邻近的肌肉的信号作为参照标准,肿瘤实质的信号高于邻近肌肉确定为高信号,反之为低信号,病变信号高低不均,确定为混杂信号。1.3.2ADC值的测量方法确定ROI:选择病变实质最大层面分析其表观弥散系数(apparent diffusion coefficient,ADC值,感兴趣

12、区(region of interesting, ROI的大小主要根据肿瘤实质的大小而定,为圆形或椭圆形,尽可能大的包括肿瘤的实质,但不能超出肿瘤实质,避开肿瘤坏死或囊变、钙化、出血区、肿瘤内血管和骨骼。1.4统计学分析应用SPSS统计分析软件(11.0版本,对良、恶性肿瘤两组样本DWI信号进行2检验,同一b值良、恶性肿瘤的ADC值差异用ANOVA方差分析,以P<0.05认为差异有显著性。2结果2.1DWI的图像信号对24个软组织肿瘤的DWI信号特征按照良、恶性进行分类统计,结果见表1(图1,2。表19个良性肿瘤和15个恶性肿瘤的DWI信号统计高信号混杂信号合计良性(n=9819恶性(n

13、=1515015合计23124由表1可知9个良性肿瘤中,88.9%(8/9呈高信号,11.1%(1/9呈混杂信号,良性肿瘤无低信号和等信号表现;15个恶性肿瘤均表现为高信号。经2检验,良、恶性肿瘤DWI信号之间的差异无显著性(2=2.51,P>0.05。2.2ADC值9个良性、15个恶性肿瘤的b值在300s/mm2、600s/mm2和900s/mm2时的ADC值见表2(图1,2。表29个良性肿瘤和15个恶性肿瘤在不同b值时的ADC值(单位:10-3mm2/sb值(s/mm2良性(n=9恶性(n=15300 1.64±0.12 1.86±0.19600 1.42

14、7;0.13 1.46±0.15900 1.10±0.12 1.00±0.13经过同一b值良、恶性肿瘤的ADC值差异用ANOVA方差分析得到:在b=300s/mm2时,9个良性与15个恶性软组织肿瘤的ADC值良、恶性之间的差异有显著性(t=3.10,P<0.05,而在b=600s/ mm2和b=900s/mm2时,二者之间的差异无显著性(t=0.66,t=1.86;P>0.05。本组1例纤维肉瘤和1例恶性纤维组织细胞瘤在不同b值时的ADC值均低于恶性肿瘤的平均值。3讨论3.1DWI基本原理Thomas等1研究表明,DWI能反映组织内部水分子的运动情况。

15、DWI是目前研究活体组织中水分子扩散运动唯一的成像方法。DWI使用一对幅度相等、方向相反的扩散敏感梯度2。第一个梯度使组织内的质子失相位,第二个梯度使失相位的质子重新聚相位。如果在两个梯度之间质子因扩散运动位置产生了变化,第二个聚相位梯度就不能使之完全聚相位,从而出现质子的相位变化。扩散越快,出现的相位变化就越大,质子失相位,MR信号强度降低。通过测量组织信号变化就能反映水分子的扩散程度。活体中的水分子在不停的随机运动,由扩散敏感性梯度造成的信号损失随着水分子的运动的快慢而变化,水分子运动快,在第一个梯度后相位变化越大,信号衰减明显,运动慢的水分子信号变化较小。扩散的快慢可用DWI和ADC值表

16、示;DWI信号的反映扩散快慢,组织中水分子扩散速度快,失相位时信号丢失的多,信号低图像呈黑色,反之亦然;组织中水分子扩散的越快,ADC值越高。DWI的扩散敏感度用b值来表示,b值越大对水分子的扩散越敏感,当DWI敏感度提高到一定程度3(如b> 800s/mm2,水分子的运动对DWI信号影响的权重逐渐增加,血流灌注的水分子已超出一个体素的范408图1上臂纤维肉瘤图1aT1WI呈等信号图1bT2WI高信号图1c,1e,1g是b值分别为300、600、900s/mm2的DWI,均为高信号图1d,1f,1h是对应的ADC伪彩图图2窝神经鞘瘤图2aT1WI呈低信号图2bT2WI高信号图2c,2e,

17、2g是b值分别为300、600、900s/mm2时DWI,均为高信号图2d,2f,2h是对应的ADC伪彩图围,这时DWI仅仅反映该组织细胞外水分子的扩散情况,就是纯DWI。3.2DWI信号在生物组织中,水分子运动包括Brown运动、细胞内、细胞外、细胞间(实际弥散等运动。人体中大约有70%的水,分别存在于细胞内、细胞外和组织间,其中细胞外的水分子运动对DWI信号的影响最大。水分子在梯度场内扩散,因位置的移动而经历磁场强度的变化,从而导致氢质子相位差异,使相位不能重聚,信号减低。水分子的运动过程中所遇到的各种各样的分子“障碍”,都使其扩散的距离和方向发生变化;组织内各种生物膜和细胞器及大分子50

18、8 均可对其运动产生阻碍,生物膜结构的阻挡和大分子蛋白的吸附作用在一定程度限制了水分子的扩散,失相位时信号丢失的少,DWI信号高,肿瘤组织的细胞较正常组织的细胞排列紧密,而且组织结构紊乱,这些因素都限制水分子扩散,导致DWI呈高信号。3.3组织ADC值的主要因素影响组织ADC值的因素有血流灌注、细胞外空间、b值等。当b<500s/mm2时,对ADC值影响最大的是血流灌注4,血流灌注速度越快水分子运动越快,ADC值越大;b>800s/mm2时,细胞外空间对ADC值影响最大3,细胞外空间越大,水分子运动的障碍越小,ADC值越大。在b=300s/mm2时,良、恶性软组织肿瘤之间的ADC值

19、差异有显著性,恶性者高于良性,可以用血流灌注对ADC值的影响来解释。Delormere等5描述了恶性肿瘤的血管特点,认为恶性肿瘤血管基底膜不完整,血管内外的分子交换明显增加且速度快;毛细血管通透性增加,可达正常毛细血管的8倍。本组恶性软组织肿瘤的血流灌注大,导致其ADC值较大。在b=600s/mm2和b=900s/mm2时,良、恶性肿瘤之间的ADC值差异无显著性,与Van等4的结果一致。这时组织的ADC值同时受到血流灌注和细胞外空间的影响,其原因是恶性肿瘤的血流灌注比良性肿瘤者大,血流灌注导致了ADC值增大;但是恶性肿瘤细胞排列紧密,细胞外空间小6,又限制水分子的运动,致水分子的扩散阻力大,使

20、ADC值减小7;故血流灌注和细胞外空间共同作用使良、恶性软组织肿瘤在b=600s/mm2和b=900s/mm2时的ADC值差别无显著性。本组研究结果表明良、恶性软组织肿瘤的ADC 值均随着b值的增大而减小,且恶性肿瘤的ADC值减少的幅度较良性肿瘤大。从病理学上解释其原因即良性肿瘤的血管和细胞结构完整,ADC值受血流灌注和细胞外空间影响都较小;而恶性肿瘤异常血流灌注明显,随着b值的增大,血流灌注对ADC值的影响减小5;而细胞外空间对ADC值的影响增大,细胞外空间越小,水分子的扩散受限,ADC值减小7。随b值增大,血流灌注和细胞外空间对恶性肿瘤ADC值的影响较良性肿瘤大。本组病例中有1例纤维肉瘤和

21、1例恶性纤维组织细胞瘤在不同的b值下的ADC值均低于恶性软组织肿瘤的平均值。我们认为这与该肿瘤所含的纤维组织较多,而纤维组织阻碍水分子的扩散而致ADC值降低1。本研究结果表明,软组织肿瘤的DWI信号对其良恶性诊断价值有限;ADC值对其良恶性诊断有明显的辅助价值。对于软组织肿瘤的良恶性鉴别诊断,弥散加权成像仍需要和常规MRI结合,同时要结合临床表现才能明确诊断。参考文献:1Thomas D L,Lythg oe MF,Pell G S,et al.The measurement of diffu2sion and perfusion in biological systems using magnetical res onance imagingJ.Phy M ed Biol,2000,45:97-138.2Lang P,W endland MF,Saeed M,et al.Osteogenic sarcoma:nonin2vasive in viv o assessment of tum or necrosis with diffusion2weig