基于IVIM模型的磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像評(píng)價(jià)肝功能的初步研究.pdf

1、研究目的:
　　運(yùn)用體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)(Intravoxel incoherent motion，IVIM)雙指數(shù)模型的擴(kuò)散加權(quán)成像（Diffusion weighted imaging，DWI），采用全肝測(cè)量技術(shù)對(duì)肝功能進(jìn)行評(píng)估。探討全肝D、D*、f及ADC值的可重復(fù)性，便于評(píng)估其臨床應(yīng)用的可行性。
　　材料與方法:
　　選擇正常對(duì)照組30例，其中男16例，女14例，年齡22-51歲，平均年齡45.2歲。肝硬化組70例

2、，其中男49例，女21例，年齡20-75歲，平均年齡46.4歲。肝功能采用Child-Pugh評(píng)分，病肝組根據(jù)Child-Pugh分級(jí)的分組情況為:A級(jí)組29例，B級(jí)組19例，C級(jí)組22例。
　　使用Philips Achieva3.0T(Philips Healthcare，Best，Netherland)磁共振掃描儀及相同的序列和參數(shù)對(duì)所有研究對(duì)象分別進(jìn)行兩次肝臟磁共振IVIM擴(kuò)散加權(quán)成像掃描。常規(guī)MRI序列包括軸位mDixo

3、n、軸位T2WI壓脂。IVIM DWI掃描使用呼吸門控單次激發(fā)平面回波序列(respiratory triggered single-shot echoplanar imaging，SS-EPI)，并行采集空間敏感編碼技術(shù)(ASSET)，橫斷位掃描，TR1642ms，TE62ms，F(xiàn)OV375mm×302mm，矩陣256，激勵(lì)次數(shù)2(NEX)，層厚5mm，層數(shù)32，EPI因素53，并行采集加速因素2，b值設(shè)置為0，10，30，60，10

4、0，150，200，400，600，1000s/mm2。兩次IVIM-DWI掃描間隔15min。
　　本研究采用IVIM雙指數(shù)模型公式為:Sb/S0=(1-f)exp(-bD)+fexp[-b(D*+D)]ADC值的計(jì)算公式為ADC=[ln(S0/S1)]/(b1-b0)。利用南方醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院信息研究所基于Matlab開發(fā)的軟件，由兩位放射學(xué)醫(yī)師分別對(duì)所有患者及志愿者進(jìn)行測(cè)量。方法如下:(1)先根據(jù)肝臟輪廓勾畫出肝臟區(qū)

5、域，以門靜脈右支水平為中間層面，在連續(xù)7個(gè)層面上勾畫肝臟輪廓，構(gòu)成一個(gè)3D的區(qū)域，舍棄靠近肝臟隔面及臟面的部分層面，去除肺部及腸道內(nèi)氣體以及呼吸運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的偽影;(2)在b=0時(shí)DWI圖象上血管與其他區(qū)域有明顯差異，用閾值處理的方法將血管去掉。避免血管對(duì)全肝IVIM參數(shù)產(chǎn)生影響。(3)去除血管后，對(duì)整個(gè)區(qū)域進(jìn)行參數(shù)擬合，擬合過程中計(jì)算擬合的確定系數(shù)（Rsquare，其值在0-1之間），用于表征擬合的效果。當(dāng)Rspuare的值≥0.9時(shí)，認(rèn)

6、為擬合的效果較好，將Rsquare＜0.9的點(diǎn)剔除。同時(shí)，把D＞0.003或者D*大于0.3或者f＞0.5的點(diǎn)剔除掉，避免參數(shù)擬合過程中擬合效果不好的點(diǎn)以及各參數(shù)值異常的點(diǎn)對(duì)全肝IVIM擬合參數(shù)的影響，計(jì)算全肝的單純擴(kuò)散系數(shù)（pure diffusion coefficient，D）、假性擴(kuò)散系數(shù)（pseudo-diffusion coefficient，D*）及灌注分?jǐn)?shù)（perfusion fraction，f）。
　　采用SP

7、SS(version13.0)和MedCalc軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。D、D*、f值用均值±標(biāo)準(zhǔn)差來表示，其正態(tài)性檢驗(yàn)用Kolmogorow-Smirnov方法進(jìn)行檢驗(yàn)，levene檢驗(yàn)用于方差齊性檢驗(yàn)。兩位放射學(xué)醫(yī)師測(cè)量的一致性評(píng)價(jià)采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intraclass correlation coefficient，ICCs)，ICC＞0.75認(rèn)為一致性好。D、D*、f測(cè)量值的重復(fù)性采用Bland-Altman方法來評(píng)價(jià)。肝硬化組與正常對(duì)

8、照組間采用student t檢驗(yàn)。D、D*、f及ADC值與肝功能分級(jí)行單因素方差分析(One Way ANOVA)和組間多重比較（Post Hoc Multiple Comparisons），組間多重比較采用LSD法（Least-significant Difference，最小顯著差值法），上述各測(cè)量值與肝功能分級(jí)的相關(guān)性做Spearman相關(guān)，看相關(guān)系數(shù)的大小與方向。ROC曲線(receiver operating characte

9、ristic curve)用來評(píng)估各參數(shù)對(duì)肝功能分級(jí)的預(yù)測(cè)能力，約登指數(shù)（靈敏度+特異度-1）最大時(shí)所對(duì)應(yīng)的值為最佳診斷界值并得到ROC曲線下面積(AUC)。本研究中，均數(shù)置信區(qū)間設(shè)為95％，P＜0.05具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　結(jié)果：
　　3.1 IVIM-DWI表現(xiàn)
　　3.1.1 全肝IVIM雙指數(shù)模型擬合曲線
　　在低b值時(shí)(b＜100s/mm2)信號(hào)衰減快，曲線的斜率大，高b值時(shí)信號(hào)的衰減變的緩慢，曲線的斜

10、率相對(duì)較小，曲線能較好的擬合所有b值數(shù)據(jù)，得到曲棍球樣的形態(tài)。
　　3.1.2 正常肝臟全肝IVIM-DWI參數(shù)值
　　正常肝臟全肝D值分布集中，大致符合正態(tài)分布，正常肝臟組平均全肝D值為（1.02±0.11）×10-3mm2/sec。正常肝臟全肝D*值分布離散，大致符合正偏態(tài)分布，正常肝臟組平均全肝D*值為（88.2±13.6）×10-3mm2/sec。正常肝臟全肝f值分布離散，大致符合正偏態(tài)分布，正常肝臟組平均全肝f值為

11、（29.7±5.0）％.正常肝臟全肝ADC值分布集中，大致符合正態(tài)分布，正常肝臟組平均全肝ADC值為（1.35±011）×10-3mm2/sec。
　　3.1.3 肝硬化組全肝IVIM-DWI參數(shù)值
　　肝硬化組平均全肝D值為（1.00±0.16）×103mm2/sec。肝硬化組平均全肝D*值為（76.57±13.88）×10-3mm2/sec。肝硬化組平均全肝f值（27.85±5.92）％。肝硬化組平均全肝ADC值為（1.

12、30±0.16）×10-3mm2/sec。
　　3.2 不同測(cè)量者之間參數(shù)的一致性
　　70例患者與30例正常志愿者進(jìn)行D、D*、f及ADC值的測(cè)量，所有圖象均由兩位放射學(xué)專家分別進(jìn)行測(cè)量。兩位測(cè)量者間D值的ICC為0.997(95％CI:0.996-0.998)。兩位測(cè)量者間D*值的ICC為0.986(95％CI:0.979-0.990)。兩位測(cè)量者間f值的ICC為0.985(95％CI:0.978-0.989)。兩位測(cè)量

13、者間ADC值的ICC為0.995(95％CI:0.993-0.997)。兩位測(cè)量者間D、D*、f及ADC值的一致性較好，其中最好的是D值，其次是ADC、D*、f。
　　3.3 兩次掃描參數(shù)的可重復(fù)性
　　全肝的D、D*、f及ADC測(cè)量值的可重復(fù)性分別為0.05％，2.9％，7.8％，0.05％，兩次掃描各參數(shù)值測(cè)量的可重復(fù)性好，其中D及ADC測(cè)量值的可重復(fù)性最好，其次為D*值、f值。
　　3.4 肝硬化組與正常對(duì)照組間

14、D、D*、f及ADC值的比較
　　本組肝硬化患者70例，正常對(duì)照組30例。肝硬化組D*值、f及ADC值相比正常對(duì)照組降低，且差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.001，P=0.016，P=0.042)。肝硬化組與正常對(duì)照組間D值的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.634)。
　　3.5 不同肝功能分級(jí)組之間各測(cè)量值的比較
　　70例患者按照Child-Pugh分級(jí)分為3組:A級(jí)29例，B級(jí)19例，C級(jí)22例。肝功能不同分級(jí)間One W

15、ay ANOVA分析示D*值(P=0.001)及f值(P＜0.001)隨著Child-Pugh分級(jí)級(jí)別的增高而逐漸降低，且差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。D值隨著Child-Pugh級(jí)別的增高有降低趨勢(shì)，但在不同肝功能級(jí)別間的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.136)。ADC值在Child-Pugh分級(jí)A級(jí)組及B級(jí)組間差異不大，C級(jí)組較B級(jí)組降低，ADC值在不同肝功能級(jí)別間的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.022)。
　　D、D*、f及ADC值與肝功能分

16、級(jí)的Spearman相關(guān)分析結(jié)果顯示D*、f及ADC與Child-Pugh肝功能分級(jí)均呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為(r=-0.423，P＜0.001;r=-0.620，P＜0.001;r=-0.296，P=0.013)，從相關(guān)系數(shù)看，f值與肝功能分級(jí)相關(guān)性最好，相關(guān)系數(shù)為-0.620。D值與肝功能分級(jí)間無相關(guān)關(guān)系(r=-0.183，P=0.129)。
　　ROC曲線分析得到了肝功能A級(jí)與B、C級(jí)、B級(jí)與C級(jí)間D*、f值的分界值、ROC

17、曲線下面積以及相應(yīng)的敏感性及特異性。肝功能A級(jí)與B級(jí)間D*值的分界值為79.50，f值的分界值為31.83。肝功能A級(jí)與C級(jí)間D*值的分界值為65.31，f值的分界值為28.60。肝功能B級(jí)與C級(jí)間f值的分界值為25.23。
　　研究結(jié)論:
　　1.IVIM-DWI測(cè)得全肝D、D*、f及ADC值在不同測(cè)量者間的一致性及兩次掃描間的可重復(fù)性均好;
　　2.肝硬化組ADC值的降低僅僅反映了微血管灌注的下降，而非組織的分子彌