基于IVIM模型的磁共振擴散加權(quán)成像評價肝功能的初步研究.pdf

1、研究目的:
　　運用體素內(nèi)不相干運動(Intravoxel incoherent motion，IVIM)雙指數(shù)模型的擴散加權(quán)成像（Diffusion weighted imaging，DWI），采用全肝測量技術(shù)對肝功能進行評估。探討全肝D、D*、f及ADC值的可重復(fù)性，便于評估其臨床應(yīng)用的可行性。
　　材料與方法:
　　選擇正常對照組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評分，病肝組根據(jù)Child-Pugh分級的分組情況為:A級組29例，B級組19例，C級組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)對所有研究對象分別進行兩次肝臟磁共振IVIM擴散加權(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)師分別對所有患者及志愿者進行測量。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個層面上勾畫肝臟輪廓，構(gòu)成一個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)氣體以及呼吸運動產(chǎn)生的偽影;(2)在b=0時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。避免血管對全肝IVIM參數(shù)產(chǎn)生影響。(3)去除血管后，對整個區(qū)域進行參數(shù)擬合，擬合過程中計算擬合的確定系數(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，認(rèn)

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

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

8、照組間采用student t檢驗。D、D*、f及ADC值與肝功能分級行單因素方差分析(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），上述各測量值與肝功能分級的相關(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)用來評估各參數(shù)對肝功能分級的預(yù)測能力，約登指數(shù)（靈敏度+特異度-1）最大時所對應(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(b＜100s/mm2)信號衰減快，曲線的斜率大，高b值時信號的衰減變的緩慢，曲線的斜

10、率相對較小，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 不同測量者之間參數(shù)的一致性
　　70例患者與30例正常志愿者進行D、D*、f及ADC值的測量，所有圖象均由兩位放射學(xué)專家分別進行測量。兩位測量者間D值的ICC為0.997(95％CI:0.996-0.998)。兩位測量者間D*值的ICC為0.986(95％CI:0.979-0.990)。兩位測量者間f值的ICC為0.985(95％CI:0.978-0.989)。兩位測量

13、者間ADC值的ICC為0.995(95％CI:0.993-0.997)。兩位測量者間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)值測量的可重復(fù)性好，其中D及ADC測量值的可重復(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，正常對照組30例。肝硬化組D*值、f及ADC值相比正常對照組降低，且差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.001，P=0.016，P=0.042)。肝硬化組與正常對照組間D值的差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.634)。
　　3.5 不同肝功能分級組之間各測量值的比較
　　70例患者按照Child-Pugh分級分為3組:A級29例，B級19例，C級22例。肝功能不同分級間One W

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

16、級的Spearman相關(guān)分析結(jié)果顯示D*、f及ADC與Child-Pugh肝功能分級均呈負(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值與肝功能分級相關(guān)性最好，相關(guān)系數(shù)為-0.620。D值與肝功能分級間無相關(guān)關(guān)系(r=-0.183，P=0.129)。
　　ROC曲線分析得到了肝功能A級與B、C級、B級與C級間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級與B級間D*值的分界值為79.50，f值的分界值為31.83。肝功能A級與C級間D*值的分界值為65.31，f值的分界值為28.60。肝功能B級與C級間f值的分界值為25.23。
　　研究結(jié)論:
　　1.IVIM-DWI測得全肝D、D*、f及ADC值在不同測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