中山大學(xué)腫瘤防治中心醫(yī)學(xué)影像介入中心 (廣東 廣州 510060)
鐘 銳 張 敏 何浩強(qiáng)崔春艷 李 立
B值800s/mm2磁共振彌散加權(quán)成像(DWI)在肝臟占位性病變鑒別診斷中的應(yīng)用*
中山大學(xué)腫瘤防治中心醫(yī)學(xué)影像介入中心 (廣東 廣州 510060)
鐘 銳 張 敏 何浩強(qiáng)崔春艷 李 立
目的 評(píng)價(jià)b值800s/mm2擴(kuò)散加權(quán)成像(DWI)在肝臟占位性病變鑒別診斷中的應(yīng)用價(jià)值。方法回顧性分析90例肝占位性病變者(肝囊腫14例,肝血管瘤18例,局灶性結(jié)節(jié)性增生(FNH)6例,肝細(xì)胞癌35例,肝轉(zhuǎn)移瘤11例,膽管細(xì)胞癌6例)在常規(guī)T2WI、T1WI及動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描(應(yīng)用LAVA 3D序列)外,加做b值800s/mm2DWI檢查,觀察肝占位性病變?cè)贒WI圖像影像特征,測(cè)量病變及與病變同一層面正常肝組織表觀彌散系數(shù)值(ADC值),進(jìn)行比較分析。結(jié)果正常肝組織平均ADC值為(1.39±0.13)×10-3mm2/s。肝囊腫、肝血管瘤、局灶性結(jié)節(jié)性增生(FNH)、肝細(xì)胞癌、肝轉(zhuǎn)移瘤、膽管細(xì)胞癌平均ADC值分別為(2.47± 0.25)× 10-3mm2/s、(1.63± 0.12)×10-3mm2/s、(1.47± 0.07)× 10-3mm2/s、(1.07±0.15)× 10-3mm2/s、(1.19± 0.13)× 10-3mm2/s、(1.11± 0.08)× 10-3mm2/s;惡性腫瘤組、良性腫瘤組正常肝組織與腫瘤組織ADC值之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p<0.01),惡性腫瘤與良性腫瘤ADC值之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p<0.01),局灶性結(jié)節(jié)性增生(FNH)與正常肝組織ADC值之間差異p=0.923,無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。結(jié)論MRI、DWI在肝臟占位性病變中有不同特點(diǎn),綜合量化分析病灶A(yù)DC值與正常肝組織ADC值,能更好地顯示肝臟占位性病變特征,在鑒別診斷及臨床治療、預(yù)后方面提供重要參考價(jià)值。
磁共振成像;彌散加權(quán)成像表觀彌散系數(shù);肝臟病變
磁共振彌散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging, DWI)是一種通過(guò)對(duì)水分子的微觀運(yùn)動(dòng)成像,在分子水平對(duì)組織進(jìn)行研究的功能成像方法。DWI已廣泛應(yīng)用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病(如急性腦梗死、腦出血)的診斷及鑒別診斷[1]。隨著MRI軟件和硬件技術(shù)的發(fā)展,DWI在腹部疾病鑒別診斷中的應(yīng)用日益受到重視[2]。本文主要回顧性分析B值為800s/mm2時(shí)正常肝組織及肝占位性病變的彌散成像特點(diǎn),并對(duì)其表觀彌散系數(shù)值(apparent diffusion coefficient, ADC值)進(jìn)行測(cè)量比較分析,旨在初步評(píng)價(jià)磁共振彌散加權(quán)成像在肝占位性病變鑒別診斷中的應(yīng)用價(jià)值。
1.1 臨床資料收集我院2010年4月至6月MRI檢查肝占位性病變90例。其中男58例,女32例,年齡22-79歲,中位年齡52歲。肝囊腫14例,肝血管瘤18例,局灶性結(jié)節(jié)性增生(FNH)6例,肝細(xì)胞癌35例,肝轉(zhuǎn)移瘤11例,膽管細(xì)胞癌6例。所有病灶均經(jīng)手術(shù)、活檢,或CT、B超、MRI等綜合影像學(xué)診斷。
1.2 檢查前準(zhǔn)備患者檢查前一天晚上流質(zhì)飯食。檢查前由MRI技師對(duì)患者進(jìn)行屏氣訓(xùn)練:吸氣-呼氣后屏氣訓(xùn)練1-2次。門控采集序列囑患者平靜、均勻呼吸。
1.3 儀器和掃描方法采用GE 1.5T HDX超導(dǎo)型全身磁共振掃描系統(tǒng),8通道體部相控陣線圈,并行采集空間敏感性編碼技術(shù)(array spatial sensitivity encoding technique, ASSET),呼吸門控。DWI前先行ASSET校準(zhǔn)掃描及常規(guī)T1WI、T2WI掃描,最后行LAVA 3D動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描。DWI采用自旋回波-回波平面成像序列(SE-EPI序列),選用B=800s/mm2,TR5000ms,TE70.6ms,擴(kuò)散方向ALL,層厚6mm,層距1mm,視野(FOV)38cm×38cm-42cm×42cm,矩陣128×128,激勵(lì)4次,帶寬250KHz,掃描層數(shù)24層,掃描時(shí)間1分20秒,平靜、均勻呼吸下掃描。
1。4平均表觀彌散系數(shù)(ADC)值的測(cè)量將掃描數(shù)據(jù)傳入ADW4.3工作站,經(jīng)Function 2軟件自動(dòng)處理后生成ADC圖、ADC偽彩圖,直接測(cè)量平均ADC值。在DWI圖上選取病灶最大徑層面,描出感興趣區(qū)(ROI)。ROI盡量包括病灶最大面積,避開膽管和血管及病變壞死部分,每一個(gè)ROI在不同部位測(cè)量3次,取其平均值。如果一個(gè)病例有多個(gè)病灶,只選取最典型病灶進(jìn)行測(cè)量。在病灶同一層面,以測(cè)量病灶同樣大小ROI測(cè)量不同部位正常肝組織的ADC值3次,取其平均值。ROI盡量避開膽管、血管和偽影等,而且ROI的直徑在0.6cm以上。
1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理采用SPSS 13.0軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理:(1)所測(cè)病灶的平均ADC值以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示;(2)所有數(shù)據(jù)均采用非參數(shù)檢驗(yàn),P﹤0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
b值800s/mm2時(shí),肝囊腫、肝血管瘤、肝局灶性結(jié)節(jié)性增生(FNH)、肝細(xì)胞癌、肝轉(zhuǎn)移瘤、膽管細(xì)胞癌的DWI圖分別為等或稍低、高、等或稍高、高、高或稍高、高或稍高信號(hào);ADC偽彩圖分別為紅色、紅色混合黃色(圖1-6)、黃色混合少量紅色(圖7-12)、淺綠色或淺綠色混合少量淺藍(lán)色(圖13-18)、淺綠色或淺綠色混合少量淺藍(lán)色、淺綠色或淺綠色混合少量淺藍(lán)色。DWI圖低信號(hào)說(shuō)明水分子活動(dòng)較自由,高信號(hào)說(shuō)明病變中細(xì)胞含量高,自由水含量少,分子運(yùn)動(dòng)受限。
圖1-6 肝血管瘤:可看到病灶在T2WI(圖1)上呈較均勻高信號(hào),增強(qiáng)掃描呈緩慢填充式強(qiáng)化趨勢(shì)(圖2-4),DWI(圖5)上顯示為高信號(hào),ADC偽彩圖(圖6)顯示紅色混合黃色。圖7-12 肝局灶性結(jié)節(jié)增生:可看到病灶在T2WI(圖7)上呈稍高信號(hào),增強(qiáng)掃描動(dòng)脈期(圖8)明顯強(qiáng)化,內(nèi)見條狀低信號(hào)區(qū),門脈期(圖9)呈稍高信號(hào),平衡期(圖10)信號(hào)稍減低,DWI(圖11)上顯示為高信號(hào),ADC偽彩圖(圖12)顯示黃色混合少量紅色。圖13-18 肝癌:可看到病灶在T1WI(圖13)上呈低信號(hào),T2WI(圖14)上呈高信號(hào),增強(qiáng)掃描動(dòng)脈期(圖15)明顯強(qiáng)化,門脈期(圖16)強(qiáng)化減退呈等信號(hào),DWI上顯示為高信號(hào),ADC偽彩圖顯示淺綠色。
圖1-6 肝血管瘤:可看到病灶在T2WI(圖1)上呈較均勻高信號(hào),增強(qiáng)掃描呈緩慢填充式強(qiáng)化趨勢(shì)(圖2-4),DWI(圖5)上顯示為高信號(hào),ADC偽彩圖(圖6)顯示紅色混合黃色。圖7-12 肝局灶性結(jié)節(jié)增生:可看到病灶在T2WI(圖7)上呈稍高信號(hào),增強(qiáng)掃描動(dòng)脈期(圖8)明顯強(qiáng)化,內(nèi)見條狀低信號(hào)區(qū),門脈期(圖9)呈稍高信號(hào),平衡期(圖10)信號(hào)稍減低,DWI(圖11)上顯示為高信號(hào),ADC偽彩圖(圖12)顯示黃色混合少量紅色。圖13-18 肝癌:可看到病灶在T1WI(圖13)上呈低信號(hào),T2WI(圖14)上呈高信號(hào),增強(qiáng)掃描動(dòng)脈期(圖15)明顯強(qiáng)化,門脈期(圖16)強(qiáng)化減退呈等信號(hào),DWI上顯示為高信號(hào),ADC偽彩圖顯示淺綠色。
2.1 b為800s/mm2時(shí),良、惡性腫瘤組ADC值及偏差比較結(jié)果,見表1;惡性腫瘤組正常肝組織與腫瘤ADC值及偏差比較結(jié)果,見表2;良性腫瘤組正常肝組織與腫瘤組織ADC值及偏差比較結(jié)果,見表3;局灶性結(jié)節(jié)性增生(FNH)與正常肝組織ADC值及偏差比較結(jié)果,見表4。
2.2 統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果良性腫瘤組ADC值高于惡性腫瘤組ADC值(差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,P﹤0.01);惡性腫瘤組正常肝組織ADC值高于惡性腫瘤ADC值(差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,P﹤0.01);良性腫瘤組正常肝組織ADC值低于良性腫瘤ADC值(差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,P﹤0.01);局灶性結(jié)節(jié)性增生(FNH)ADC值與正常肝組織ADC值比較,兩兩間差別無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,(P=0.923)。
表1 良、惡性腫瘤ADC值及偏差的比較(均值±標(biāo)準(zhǔn)差)
表2 惡性腫瘤組正常肝組織與腫瘤ADC值及偏差測(cè)量(均值±標(biāo)準(zhǔn)差)
表3 良性腫瘤組正常肝組織與腫瘤組織ADC值及偏差測(cè)量(均值±標(biāo)準(zhǔn)差)
表4 局灶性結(jié)節(jié)性增生(FNH)與正常肝組織ADC值及偏差測(cè)量(均值±標(biāo)準(zhǔn)差)
3.1 DWI的物理基礎(chǔ)和序列磁共振彌散加權(quán)成像(DWI)是磁共振功能成像技術(shù)之一,與傳統(tǒng)MRI技術(shù)不同,它是利用水分子的彌散運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行成像的。彌散是指組織中水分子的不規(guī)則隨機(jī)運(yùn)動(dòng),即布朗(Brownian)運(yùn)動(dòng)。水分子單位時(shí)間內(nèi)隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的平均范圍(mm2/s)稱為彌散系數(shù)D值。水分子在不同組織中彌散系數(shù)不同,它依賴于水分子所處的環(huán)境。當(dāng)梯度磁場(chǎng)存在時(shí),水分子的彌散引起橫向磁化矢量的失相位,引起MR信號(hào)減低[3]。DWI是通過(guò)檢測(cè)水分子在組織中的彌散引起MR信號(hào)變化而成像的,即主要根據(jù)D值的分布成像。表觀彌散系數(shù)ADC值(apparent diffusion coefficient)用于描述DWI中不同方向的分子彌散運(yùn)動(dòng)的速度和范圍[4]。據(jù)Fich定律,真正彌散運(yùn)動(dòng)是由于濃度不同而引起的分子運(yùn)動(dòng),MRI過(guò)程中并不能區(qū)分分子運(yùn)動(dòng)引起MR圖像的信號(hào)衰減的原因。因而DWI所測(cè)量的分子運(yùn)動(dòng)只能以表觀彌散系數(shù)ADC值代替D值。彌散成像可提供彌散加權(quán)圖像、ADC圖、ADC值,其中ADC值是定量指標(biāo),而ADC值可直觀顯示成像層面中各體素ADC值分布情況。組織內(nèi)水分子運(yùn)動(dòng)越強(qiáng),則ADC值越大,在彌散加權(quán)圖上信號(hào)越弱??焖倨矫婊夭ǔ上窦夹g(shù)(EPI)成像速度極快,可在數(shù)毫秒內(nèi)完成單幅圖像的信號(hào)采集,基本上可凍結(jié)生理活動(dòng)等偽影,是目前最常用、較成熟的彌散成像序列(SE-EPI)[5]。DWI為增加觀察水分子彌散敏感性,需施加擴(kuò)散敏感梯度,它可顯著增加序列對(duì)水分子布朗運(yùn)動(dòng)的敏感性。擴(kuò)散梯度包括兩個(gè)擴(kuò)散敏感梯度場(chǎng)b值(擴(kuò)散敏感因子),兩個(gè)極性和大小均相同的擴(kuò)散敏感梯度場(chǎng)b值位于SE序列重聚脈沖(1800脈沖)的兩側(cè)。當(dāng)施加擴(kuò)散敏感梯度時(shí),水分子的擴(kuò)散引起MR信號(hào)衰減。衰減的程度依賴于水分子的表觀彌散系數(shù)ADC值(mm2/s)和擴(kuò)散敏感因子b值(s/mm2)的大小。b值越高,圖像的彌散權(quán)重加大,DWI對(duì)水分子的運(yùn)動(dòng)越敏感,病變組織和正常組織之間對(duì)比度增加,但圖像的信噪比亦顯著下降[6]。
3.2 b值的選擇DWI對(duì)彌散敏感系數(shù)b值的選擇非常重要。較小的b值得到的圖像信噪比較高,但對(duì)水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的檢測(cè)不敏感,組織信號(hào)的衰減受毛細(xì)血管血流灌注等因素影響較大,所測(cè)得的ADC值偏高,且b值越小,ADC值越高,越不穩(wěn)定。高b值時(shí)圖像的信噪比減低,磁敏感的偽影增加,導(dǎo)致圖像變形嚴(yán)重,影響測(cè)量結(jié)果[7]。但b值的增加,DWI圖像的擴(kuò)散權(quán)重加大,病變組織和正常組織之間的對(duì)比度增加,提高了DWI的敏感性,并能很好反映組織的擴(kuò)散特性,減少T2穿透效應(yīng),ADC值也較穩(wěn)定,變異小,所測(cè)得的ADC值接近組織的真實(shí)D值。一般認(rèn)為b值>500s/mm2基本消除血流灌注對(duì)DWI及ADC值測(cè)量影響[8]。經(jīng)過(guò)綜合評(píng)估,選用b值800s/mm2時(shí)圖像空間分辨率、信噪比較高、偽影較少,達(dá)到診斷要求,且ADC值也較穩(wěn)定。
3.3 DWI及ADC值在肝臟占位性病變中的應(yīng)用肝囊腫在彌散圖上表現(xiàn)為等或稍低信號(hào),平均ADC值最大,明顯高于其他腫瘤及正常肝組織。原因在于肝囊腫以液體成分構(gòu)成,豐富的水分子運(yùn)動(dòng)相對(duì)自由,因而擴(kuò)散的信號(hào)衰減最大,測(cè)得ADC值也最大;ADC偽彩圖上表現(xiàn)為鮮紅色。肝血管瘤彌散圖表現(xiàn)為高信號(hào),也主要由液體成分組成,但血管瘤內(nèi)有纖維間隔及基質(zhì),血竇內(nèi)的血液黏度較高,分子運(yùn)動(dòng)受到一定限制,其ADC值低于肝囊腫,而又高于正常肝組織和惡性腫瘤;ADC偽彩圖上表現(xiàn)為紅色中混合黃色(圖1-6)。局灶性結(jié)節(jié)性增生(FNH)彌散圖表現(xiàn)為等或稍高信號(hào),ADC值與正常肝組織相近。因其主要由可分泌膽汁的肝細(xì)胞構(gòu)成,內(nèi)含豐富的脂肪和糖原,除缺匯管區(qū)三聯(lián)結(jié)構(gòu)外,與正常肝組織非常相似;ADC偽彩圖上表現(xiàn)為黃色中混合少量紅色(圖7-12)。惡性腫瘤(肝細(xì)胞癌、膽管細(xì)胞癌、肝轉(zhuǎn)移瘤)DWI表現(xiàn)為高信號(hào),ADC值明顯低于正常肝組織和良性腫瘤,而它們之間ADC值差異不大。其原因可能是惡性腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)快,主要由細(xì)胞構(gòu)成的實(shí)性腫塊,其細(xì)胞膜具有大量的腫瘤相關(guān)的大分子蛋白質(zhì),細(xì)胞間隙水分子和細(xì)胞內(nèi)水分子通過(guò)細(xì)胞膜的運(yùn)動(dòng)受限制,從而限制了水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng),因此ADC值較低;ADC偽彩圖上表現(xiàn)為淺綠色或淺綠色混合少量淺藍(lán)色(圖13-18)。
52例惡性腫瘤中有3例肝細(xì)胞癌、1例肝轉(zhuǎn)移瘤經(jīng)介入射頻治療后復(fù)查,DWI上表現(xiàn)為不規(guī)則的高低不等的混雜信號(hào),ADC值達(dá)1.66×10-3—2.22×10-3mm2/s,明顯高于正常肝組織ADC值。推測(cè)主要是這一區(qū)域的腫瘤細(xì)胞發(fā)生液化性壞死,細(xì)胞膜破裂、溶解,活性細(xì)胞數(shù)量減少,組織間隙增加,使水分子運(yùn)動(dòng)空間增大、限制減少。13例肝細(xì)胞癌、2例肝轉(zhuǎn)移瘤、1例膽管細(xì)胞癌經(jīng)介入等綜合治療后復(fù)查,DWI上表現(xiàn)為局部的稍高或高信號(hào),ADC值仍低于1.18×10-3mm2/s。主要是局部的腫瘤細(xì)胞密度較高,水分子運(yùn)動(dòng)受限制,預(yù)測(cè)介入治療后腫瘤復(fù)發(fā)或未控。由于介入是臨床姑息治療方式,研究中很難取得影像結(jié)果與病理結(jié)果相對(duì)照,因此研究結(jié)果有待以后進(jìn)一步研究分析。
3.4 彌散加權(quán)成像在肝占位性病變應(yīng)用中的局限性①肝右葉上部(靠近膈頂處)及肝左葉受心動(dòng)偽影和磁敏感偽影影響,圖像會(huì)發(fā)生變形、扭曲,病變?cè)谶@部位,測(cè)量的ADC值準(zhǔn)確性會(huì)受到影響[9]。②惡性腫瘤之間的ADC值差異沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.5),僅憑DWI圖、ADC值作為鑒別診斷存在困難,需要結(jié)合患者病史及常規(guī)序列T2WI、T1WI及動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描加以鑒別。局灶性結(jié)節(jié)性增生(FNH)病例偏少,數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性有待商榷,有待以后進(jìn)一步研究。③DWI評(píng)估肝臟占位性病變?nèi)狈?biāo)準(zhǔn)。不同b值,同類病變測(cè)量的ADC值差異較大;即使同樣b值,不同成像技術(shù),ADC值也會(huì)存在差異。④測(cè)量肝臟和占位性病變時(shí)僅憑肉眼難以完全避免膽管、血管及病變壞死區(qū),因此會(huì)影響ADC值測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性[10]。
總而言之,DWI是一種可在活體上反映水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的新技術(shù),它可敏感地反映肝占位性病變中水分子彌散活動(dòng)異同,在鑒別良、惡性病變有重要參考價(jià)值。肝惡性腫瘤介入治療后DWI圖、ADC值的變化,能較準(zhǔn)確顯示腫瘤活性組織和壞死組織情況,可間接反映治療效果。盡管DWI評(píng)估肝占位性病變有其局限性,但由于DWI成像快,用時(shí)短,易于與正常肝臟ADC值比較,簡(jiǎn)單易行,故認(rèn)為DWI可以作為常規(guī)MR檢查技術(shù)的很好的補(bǔ)充手段,應(yīng)用于肝占位性病變鑒別診斷,以提高M(jìn)RI診斷的準(zhǔn)確性。
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Applications of Diffusion-Weighted Imaging (DWI)with B-value as 800s/mm2to Differential Diagnosis of Hepatic Occupying Lesions*
ZHONG Rui, ZHANG Min, HE Hao-qiang, et al. Medical Imaging Interventional Center,Sun Yat-sen University Cancer Center, Guangzhou Guangdong 510060, China
R445.2;R73
A
國(guó)家自然科學(xué)基金(No.81071207);中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金(No.10ykjcll);廣州市科技支撐計(jì)劃(No.2010J-E151);廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目(No.2010A030500004)
10.3969/j.issn.1672-5131.2011.06.001
鐘 銳,男,放射技術(shù)。MR技術(shù)組組長(zhǎng),主管技師,主要研究方向?yàn)镸R掃描技術(shù)。
李 立< class="emphasis_bold">[Abstract]Objective
Objective To access the value of diffusion-weighted imaging (DWI) with b-value as 800 s/mm2in the diagnosis of hepatic focal masses.MethodsA total of 90 patients with hepatic occupying lesions including 14 hepatic cyst, 18 hepatic hemangioma, 6 focal nodular hyperplasia, 35 hepatocellular carcinoma, 11 hepatic metastatic tumors and 6 cholangiocellular carcinoma were retrospectively analyzed. Beside routine T1WI, T2WI and dynamic enhancment scanning (by LAVA 3D sequence), the 90 patients have DWI (b-value as 800s/mm2) examination. To observe image characteristics of DWI of hepatic occupying lesions. To measure, contrast and analyze apparent dispersion coefficient (ADC) values of pathological changed hepatic tissue and normal hepatic tissue in the same slice.ResultThe average ADC value of normal hepatic tissue was (1.39±0.13)×10-3mm2/s. The average ADC values of hepatic cyst, hepatic hemangioma, focal nodular hyperplasia, hepatocellular carcinoma, hepatic metastatic tumors and cholangiocellular carcinoma were (2.47±0.25)×10-3mm2/s, (1.63±0.12)×10-3mm2/s, (1.47±0.07)×10-3mm2/s, (1.07±0.15)×10-3mm2/s, (1.19±0.13)×10-3mm2/s and (1.11±0.08)×10-3mm2/s respectively. Difference in ADC values among malignant tumor, benign tumor and normal hepatic tissue was of statistical significance (p<0.01). However, ADC values of FNH and normal hepatic tissue were not have statistical difference (p=0.923).ConclusionDifferent kinds of hepatic occupying lesions demonstrated characteristic features in MRI DWI. By comprehensive and quantitative analyzing of ADC values of normal hepatic tissue and focus, characteristics of hepatic occupying lesions could be showed preferably. It might provide referential importance for the differential diagnosis, clinic therapy and prognosis of hepatic diseases.
Magnetic resonance imaging; diffusion-weighted imaging; apparent dispersion coefficient; hepatic diseases
2011-05-18