【摘要】：[研究背景] 磁共振彌散加權(quán)成像(Magnetic Resonance diffusion-weighted imaging, MRDWI)是目前惟一一種通過檢測水分子彌散運動反映活體組織功能狀態(tài)的無創(chuàng)性影像技術(shù),現(xiàn)在已經(jīng)成熟運用于神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷和評價中。近幾年來,隨著MR硬件及軟件技術(shù)的發(fā)展,尤其是平面回波成像(Echo Planar Imaging, EPI)快速序列的應(yīng)用,DWI在腹部病變中的應(yīng)用也越來越多,其在肝臟病變的檢出、定性、療效評估及肝臟彌漫性病變的定性、分級方面均顯示出巨大的優(yōu)勢和潛能。DWI可以在不使用對比劑的情況下定性或定量評估組織的彌散信息,這對于一些由于使用釓對比劑而可能導(dǎo)致腎源性系統(tǒng)性纖維化(NSF)的嚴(yán)重腎功能不全患者尤其有利。由DWI圖像計算所得的表觀彌散系數(shù)(Apparent Diffusion Coefficient, ADC)代表組織內(nèi)水分子的運動,可以早于常規(guī)影像變化反映病變的細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整性與否和內(nèi)部微壞死情況。許多研究表明ADC測量值有利于鑒別肝臟良惡性病變,也可以作為影像生物標(biāo)志(Imaging Biomarkers)評估治療反映。然而,肝臟的DWI研究仍處于初期階段,其結(jié)果的可重復(fù)性差是其無法廣泛在臨床應(yīng)用的主要原因之一。影響其可重復(fù)性的因素主要包括影像平臺、掃描序列、掃描參數(shù)(如DWI的b值)、掃描視野、矩陣、層厚等。北美放射學(xué)會(Radiological Society of North America, RSNA)定量影像生物標(biāo)志聯(lián)盟(Quantitative Imaging Biomarkers Alliance, QIBA)建議通過建立標(biāo)準(zhǔn)化流程,可最大程度降低上述影響因素的影響從而減小誤差。即便如此,數(shù)據(jù)采集過程中的呼吸運動、胃腸蠕動和不自主軀體運動的影響也難以消除。研究發(fā)現(xiàn)運動相關(guān)偽影是影響結(jié)果精確性最主要的因素,其中以呼吸運動對肝臟造成的影響最甚。 肝DWI呼吸補償技術(shù)包括自由呼吸(Free-breath,FB)、多次屏氣(Multi-breathhold,MBH).呼吸門控(Respiratory-triggerd,RT)、呼吸導(dǎo)航(Navi gator-triggered,NT)等技術(shù)。自由呼吸DWI允許多次采集信號以提高信噪比；同時,還可以獲得薄層圖像;由于無屏氣時間的限制,可進(jìn)行多b值圖像采集。但其缺點主要為呼吸運動所致圖像模糊,以及因為容積效應(yīng)而使肝占位病變信號不均勻而導(dǎo)致評估不準(zhǔn)確。多次屏氣DWI雖然能夠最大程度減小呼吸運動的影響,但由于采集時間有限,從而造成圖像信噪比低、掃描層厚較厚、無法采集多b值圖像等缺點,并且有很多患者在屏氣后期往往有小幅度的呼吸運動且即便是患者屏氣效果好,也無法確保每次呼氣末的屏氣幅度在同一水平,因此也有部分呼吸運動偽影影響；呼吸門控和呼吸導(dǎo)航DWI技術(shù)雖然是在膈肌運動幅度最小時采集圖像,可以在一定程度上減少呼吸運動偽影的影響,但是這兩種方法的采集時間窗內(nèi),肝臟和膈肌仍然有運動。同時,這兩種技術(shù)因為是在呼吸循環(huán)的一段時間采集圖像,所以數(shù)據(jù)采集時間較長。已經(jīng)有一些研究表明通過上述四種采集方法所得的肝臟ADC值可以鑒別良惡性病變及評估治療反應(yīng),并且具有臨床可行性,但不同呼吸補償技術(shù)所得ADC值差異巨大,即便是正常肝實質(zhì)的ADC值,同時其可重復(fù)性也不一致。目前,對于何種技術(shù)所得的ADC值重復(fù)性好便于在不同平臺中應(yīng)用比較尚未有統(tǒng)一的結(jié)論。因此需要進(jìn)一步探討四種呼吸補償技術(shù)所得的正常肝實質(zhì)ADC值大小及其可重復(fù)性。 另外,除了各種呼吸補償技術(shù)對肝臟ADC值的可重復(fù)性影響外,肝臟的解剖位置也會對其產(chǎn)生影響。有研究表明肝SII所得的ADC值較其他解剖部位高,肝右葉所得ADC值的可重復(fù)性較肝左葉好。同時也有研究發(fā)現(xiàn)心臟的跳動可以引起肝實質(zhì)ADC值大小的變化,但是如何影響及影響到何種程度尚未有詳細(xì)的研究報道。因此,本研究將進(jìn)一步闡明肝臟解剖位置對ADC值大小及其可重復(fù)性的影響。 研究目的 1.探討DWI各種呼吸補償技術(shù)(自由呼吸、多次屏氣、呼吸門控、呼吸導(dǎo)航)所得正常肝實質(zhì)ADC測量值大小及其可重復(fù)性研究。 2.探討肝的解剖位置對正常肝實質(zhì)ADC測量值的大小及可重復(fù)性的影響。 材料與方法 1.研究對象 本研究通過了廣東省人民醫(yī)院(廣東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院)倫理委員會的批準(zhǔn)(批準(zhǔn)號：GDREC2012020H),每一位志愿者在圖像采集前均簽署了知情同意書。自2012年8月至2012年11月共納入39名志愿者行肝臟MRI掃描。 納入標(biāo)準(zhǔn)：a,無藥物和酒精濫用史；b,目前無藥物治療；c,超聲顯示為正常肝實質(zhì)(沒有局灶性和彌漫性病變,包括輕度的脂肪肝)；d,病毒性肝炎陰性(病毒性肝炎相關(guān)血清學(xué)標(biāo)志物陰性,肝功能檢查正常)；e,無肝臟病變手術(shù)史；f,可以在呼氣末屏氣20s。 排除標(biāo)準(zhǔn)：a,有磁共振檢查禁忌癥(幽閉恐懼癥,安裝心電起搏器等)；b,不能在呼氣末屏氣20s以上的志愿者；c,由于數(shù)據(jù)采集時間長而無法忍耐未能做完檢查者；d,采集的圖像質(zhì)量差而無法評估者；e,有藥物和酒精濫用史或者目前有藥物治療史；f,超聲顯示有肝臟病變者；g,病毒性肝炎陽性者；h,有肝臟病變手術(shù)史。 2.MR掃描序列 所有志愿者均行1.5TMR掃描儀(Magnetom Espree; Siemens Medical Solutions, Erlangen,Germany)及六通道體線圈和十二通道脊柱線圈掃描。DWI序列包括呼氣末MBH(共四次屏氣)、FB、RT(含有空氣的壓力傳感器通過腹帶固定于腹部,監(jiān)測呼吸運動)、NT(在右側(cè)肝和肺交界面設(shè)置一個100mm長的鉛筆形激發(fā)前脈沖探測右側(cè)膈肌的位置)單次激發(fā)平面回波DWI檢查,b值取0,100,500sec/mm2。 每位志愿者完成第一次掃描后,使其從MR掃描儀中移出,在掃描室外靜坐休息15分鐘至20分鐘,再行第二次掃描。兩次掃描采用相同的參數(shù)。 3.圖像分析 ADC圖的生成 掃描結(jié)束后,將圖像傳至工作站(Viewforum; iMAC; Cupertino,Calif)進(jìn)行后處理。ADC圖是由3個b值(0、100、500s/mm2)采用單指數(shù)線性函數(shù)模型計算所得,計算公式如下：ln(S)=-b-ADC+ln(S0), S是b=100和500s/mm2的信號強度,So是b=0s/mm2的信號強度,線形函數(shù)是采用最小二乘法擬合一條最優(yōu)直線,使得其殘差平方和最小。這個軟件是基于Matlab, version7.7軟件改編的。 ADC值的測量 ADC值是由兩名放射科醫(yī)生(分別具有5年[測量者1]和3年[測量者2]]的臨床肝臟DWI診斷經(jīng)驗)用Image J軟件(National Institutes of Health, Bethesda, Md)測量,測量者1測完第一次數(shù)據(jù)后,間隔15天進(jìn)行第二次測量,這兩組數(shù)據(jù)用于測量者自身一致性的評估,測量者2僅測量一次,與測量者1第一次測量的數(shù)據(jù)評估測量者之間的一致性。 感興趣區(qū)(Region of interest, ROI)的放置 每種呼吸補償技術(shù)采集所得的ADC圖中,左、右肝分別分為三部分,每一部分選擇一層測量ADC值。對于肝右葉,中間一層選擇為門靜脈右支水平所在的層面,上層和下層分別為中間層的上或下的三或四層(MBH：3層,FB, RT,NT為4層)。對于肝左葉,選中間連續(xù)的三層測量ADC值。 左、右肝每層均分三等份,每一等份放置一個的ROI, ROI的面積均保持一致(面積為80mm2)。放置ROI時盡量避開肉眼可見的血管和膽管,同時至少遠(yuǎn)離肝邊緣5mm。通過識別解剖標(biāo)志,如門靜脈主干及右支,保持第一和第二次ROI放置位置一致。 最后每位志愿者總共有144個ADC值,其包括兩次掃描,兩個肝葉,每個肝葉選三層,每層每個肝葉畫3個ROI,四種序列。 4.統(tǒng)計分析 樣本量的計算 采用功效分析,假設(shè)每種呼吸補償技術(shù)的兩次掃描的差值為0,分配比例為1,檢驗水準(zhǔn)α值是0.05,檢驗效能取0.9,計算樣本量為36例,根據(jù)預(yù)實驗可知約25%的失敗率,包括圖像質(zhì)量差或者志愿者不能完成DWI檢查等情況,最終我們共納入46名志愿者。 ADC值的表達(dá) ADC值主要采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差,采用Kolmogorov-Smirnov檢驗進(jìn)行正態(tài)性檢驗,Levene檢驗用于方差齊性檢驗。 測量者自身及之間的一致性評估 測量者自身和測量者間的一致性評價采用組內(nèi)和組間相關(guān)系數(shù)(intra-and interclass correlation coefficients, ICCs)。肝左、右葉9個ROIs所得的平均ADC值用于計算ICC。用第一次測量者的兩次測量數(shù)據(jù)計算測量者自身的ICC,采用第一位測量者的第一次測量結(jié)果和第二位測量者的測量結(jié)果計算測量者間的ICC。ICC大于0.75認(rèn)為其一致性好。 ADC測量值的可重復(fù)性檢驗 ADC測量值的重復(fù)性采用Bland-Altman方法來評估。比較兩次掃描所得參數(shù)的平均絕對差值和平均差值的95%可信區(qū)間(limits of agreement, LOAs)。采用配對t檢驗分別比較兩次掃描所得左、右肝9個ROI所得平均ADC值以評估ADC測量值的系統(tǒng)偏差。 ADC測量值大小的比較 采用配對t檢驗分別比較左、右肝9個ROI平均所得ADC值的大小。四種技術(shù)所得ADC值的差異采用Two-way方差分析比較。 最后,每個肝葉所得的9個ROI所得的ADC值的比較均采用three-way方差分析,當(dāng)比較有統(tǒng)計學(xué)意義時,采用Bonferroni方法進(jìn)行兩兩比較。 統(tǒng)計軟件 采用SPSS (version19.0, SPSS,Chicago,111) and MedCalc (MedCalc,Mariakerke, Belgium)軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。P0.05有統(tǒng)計學(xué)意義。 結(jié)果 1.志愿者資料 共納入46名志愿者,有7名排除,其中原因包括4名由于在圖像采集過程中頻繁運動而致圖像無法分析和3名由于采集時間過長無法忍受而未完成掃描。最后共分析39名志愿者(男：15,女：24；平均年齡,24歲±3,年齡范圍：20-32歲；男性平均年齡：25歲±2,年齡范圍,22-29歲；女性平均年齡：23歲±3,范圍,20-32歲) 2.測量者自身及測量者間的一致性 第一位測量者所得測量者自身一致性的ICC范圍為0.853至0.982。最低的ICC是0.853,來自于MBH采集的數(shù)據(jù)中。最高的ICC是0.982,來自于FB采集的數(shù)據(jù)中。第一位測量者與第二位測量者所得的測量者之間的ICC均較好,范圍約0.829至0.952。 測量者自身和測量者之間的一致性評估,FB,RT和NT技術(shù)所得的ICC均較MBH高。 3.四種技術(shù)肝左、右葉的ADC值的可重復(fù)性 肝右葉ADC測量值的可重復(fù)性均較肝左葉好,FB、RT和NT技術(shù)所得ADC測量值可重復(fù)性較MBH好。例如,采用MBH技術(shù)所得肝右葉的上層右側(cè)位置的兩次ADC測量值的LOA為0.640×10-3mm2/sec, FB為0.395×10-3mm2/sec, RT為0.315×10-3mm2/sec, NT為0.375×10-3mm2/sec,而左肝上層右側(cè)位置的兩次ADC測量值的LOA最大(MBH,1.090×10-3mm2/sec; FB,0.600×10-3mm2/sec; RT,0.515×10-3mm2/sec; NT,0.590×10-3mm2/sec)。 肝右葉中,每種技術(shù)肝內(nèi)九個不同解剖部位的ADC測量值的重復(fù)性不一。MBH所得兩次ADC測量值的LOA范圍為(0.365-0.640)×10-3mm2/sec, FB為(0.325-0.450)×10-3mm2/sec, RT為(0.285-0.435)×10-3mm2/sec, NT為(0.325-0.440)×10-3mm2/sec。四種呼吸補償技術(shù)中,肝右葉中間層的中間位置所得ADC測量值的可重復(fù)均較其他部位好,其平均絕對差值±LOA分別為：MBH,(0.03±0.365)×10-3mm2/sec; FB,(0.02±0.325)×10-3mm2/sec; RT,(0.02±0.285)×10-3mm2/sec; NT,(0.04±0.325)×10-3mm2/sec。 肝左葉各解剖部位所得ADC測量值LOA均大于肝右葉。MBH、FB、RT及NT所得LOA范圍分別為(0.590-1.090)×10-3mm2/sec,(0.425-0.675)×10-3mm2/sec,(0.360-0.810)×10-3mm2/sec,(0.395-0.630)×10-3mm2/sec。據(jù)兩次掃描所得ADC測量值的平均絕對差值和差值的LOA評估可重復(fù)性,結(jié)果為左肝的下層右側(cè)位置所得ADC測量值的可重復(fù)性最好,他們分別為：MBH,(0.01±0.590)×10-3mm2/sec; FB,(0.01±0.365)×10-3mm2/sec; RT,(0.02±0.360)×10-3mm2/sec; NT (0.07±0.435×10-3mm2/sec。 4.四種技術(shù)的肝左、右葉的平均ADC測量值 兩位測量者的測量結(jié)果均為四種技術(shù)所得的肝左葉ADC平均測量值大于肝右葉,且有統(tǒng)計學(xué)意義。 無論是兩位測量者還是兩次重復(fù)掃描的結(jié)果均顯示MBH呼吸補償技術(shù)所得ADC值(肝右葉,[1.641-1.662]×10-3mm2/sec;肝左葉,[2.034-2.054]×10-3mm2/sec)大于FB(肝右葉,[1.349-1.391]×10-3mm2/sec;肝左葉[1.630-1.700]×10-3mm2/sec)、RT(肝右葉,[1.439-1.455]×10-3mm2/sec;肝左葉,[1.720-1.755]×10-3mm2/sec)、NT(肝右葉,[1.387-1.400]×10-3mm2/sec;肝左葉,[1.661-1.736]×10-3mm2/sec)等三種呼吸補償技術(shù),且有統(tǒng)計學(xué)差異(P0.001)；然而,FB、RT和NT呼吸補償技術(shù)所得的ADC測量值無統(tǒng)計學(xué)差異(P=0.130-P0.99) 5.肝臟不同解剖位置的ADC測量值 四種技術(shù)中,ADC測量值均從左至右遞減,且不論是肝左葉還是肝右葉均有統(tǒng)計學(xué)差異(右葉,P0.001；左葉,P=0.001—0.016)。另外,肝左葉的ADC測量值從上到下明顯減小(P0.001)。然而,肝右葉上層、中層、下層的ADC測量值無統(tǒng)計學(xué)差異(P=0.144—0.450)。同時,肝左葉的ADC測量值的標(biāo)準(zhǔn)差較肝右葉大。 結(jié)論 由于FB-DWI所得的ADC可重復(fù)性好同時采集時間短,因此,我們建議在臨床實際工作中肝DWI圖像的采集采用FB-DWI呼吸補償技術(shù)。肝右葉中層中間位置的ADC測量值可重復(fù)性最好,當(dāng)肝臟的ADC測量值在臨床應(yīng)用中作為生物標(biāo)記時(例如,治療反應(yīng)的評估),應(yīng)該選擇肝右葉中間層的中間位置的ADC測量值作為參考標(biāo)準(zhǔn)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：南方醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：R575;R445.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2456132