【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(guò)檢測(cè)水分子彌散運(yùn)動(dòng)反映活體組織功能狀態(tài)的無(wú)創(chuàng)性影像技術(shù),現(xiàn)在已經(jīng)成熟運(yùn)用于神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷和評(píng)價(jià)中。近幾年來(lái),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(lái)越多,其在肝臟病變的檢出、定性、療效評(píng)估及肝臟彌漫性病變的定性、分級(jí)方面均顯示出巨大的優(yōu)勢(shì)和潛能。DWI可以在不使用對(duì)比劑的情況下定性或定量評(píng)估組織的彌散信息,這對(duì)于一些由于使用釓對(duì)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(jì)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(yùn)動(dòng),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(cè)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(píng)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(wú)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(tái)、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(huì)(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(guò)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(guò)程中的呼吸運(yùn)動(dòng)、胃腸蠕動(dòng)和不自主軀體運(yùn)動(dòng)的影響也難以消除。研究發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)對(duì)肝臟造成的影響最甚。 肝DWI呼吸補(bǔ)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(hào)以提高信噪比；同時(shí),還可以獲得薄層圖像;由于無(wú)屏氣時(shí)間的限制,可進(jìn)行多b值圖像采集。但其缺點(diǎn)主要為呼吸運(yùn)動(dòng)所致圖像模糊,以及因?yàn)槿莘e效應(yīng)而使肝占位病變信號(hào)不均勻而導(dǎo)致評(píng)估不準(zhǔn)確。多次屏氣DWI雖然能夠最大程度減小呼吸運(yùn)動(dòng)的影響,但由于采集時(shí)間有限,從而造成圖像信噪比低、掃描層厚較厚、無(wú)法采集多b值圖像等缺點(diǎn),并且有很多患者在屏氣后期往往有小幅度的呼吸運(yùn)動(dòng)且即便是患者屏氣效果好,也無(wú)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)幅度最小時(shí)采集圖像,可以在一定程度上減少呼吸運(yùn)動(dòng)偽影的影響,但是這兩種方法的采集時(shí)間窗內(nèi),肝臟和膈肌仍然有運(yùn)動(dòng)。同時(shí),這兩種技術(shù)因?yàn)槭窃诤粑h(huán)的一段時(shí)間采集圖像,所以數(shù)據(jù)采集時(shí)間較長(zhǎng)。已經(jīng)有一些研究表明通過(guò)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(píng)估治療反應(yīng),并且具有臨床可行性,但不同呼吸補(bǔ)償技術(shù)所得ADC值差異巨大,即便是正常肝實(shí)質(zhì)的ADC值,同時(shí)其可重復(fù)性也不一致。目前,對(duì)于何種技術(shù)所得的ADC值重復(fù)性好便于在不同平臺(tái)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(bǔ)償技術(shù)所得的正常肝實(shí)質(zhì)ADC值大小及其可重復(fù)性。 另外,除了各種呼吸補(bǔ)償技術(shù)對(duì)肝臟ADC值的可重復(fù)性影響外,肝臟的解剖位置也會(huì)對(duì)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(shí)也有研究發(fā)現(xiàn)心臟的跳動(dòng)可以引起肝實(shí)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(bào)道。因此,本研究將進(jìn)一步闡明肝臟解剖位置對(duì)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(bǔ)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(shí)質(zhì)ADC測(cè)量值大小及其可重復(fù)性研究。 2.探討肝的解剖位置對(duì)正常肝實(shí)質(zhì)ADC測(cè)量值的大小及可重復(fù)性的影響。 材料與方法 1.研究對(duì)象 本研究通過(guò)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(huì)的批準(zhǔn)(批準(zhǔn)號(hào)：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(wú)藥物和酒精濫用史；b,目前無(wú)藥物治療；c,超聲顯示為正常肝實(shí)質(zhì)(沒(méi)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(wú)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(shí)間長(zhǎng)而無(wú)法忍耐未能做完檢查者；d,采集的圖像質(zhì)量差而無(wú)法評(píng)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(yáng)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(guò)腹帶固定于腹部,監(jiān)測(cè)呼吸運(yùn)動(dòng))、NT(在右側(cè)肝和肺交界面設(shè)置一個(gè)100mm長(zhǎng)的鉛筆形激發(fā)前脈沖探測(cè)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(gè)b值(0、100、500s/mm2)采用單指數(shù)線性函數(shù)模型計(jì)算所得,計(jì)算公式如下：ln(S)=-b-ADC+ln(S0), S是b=100和500s/mm2的信號(hào)強(qiáng)度,So是b=0s/mm2的信號(hào)強(qiáng)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(gè)軟件是基于Matlab, version7.7軟件改編的。 ADC值的測(cè)量 ADC值是由兩名放射科醫(yī)生(分別具有5年[測(cè)量者1]和3年[測(cè)量者2]]的臨床肝臟DWI診斷經(jīng)驗(yàn))用Image J軟件(National Institutes of Health, Bethesda, Md)測(cè)量,測(cè)量者1測(cè)完第一次數(shù)據(jù)后,間隔15天進(jìn)行第二次測(cè)量,這兩組數(shù)據(jù)用于測(cè)量者自身一致性的評(píng)估,測(cè)量者2僅測(cè)量一次,與測(cè)量者1第一次測(cè)量的數(shù)據(jù)評(píng)估測(cè)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(bǔ)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(cè)量ADC值。對(duì)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(duì)于肝左葉,選中間連續(xù)的三層測(cè)量ADC值。 左、右肝每層均分三等份,每一等份放置一個(gè)的ROI, ROI的面積均保持一致(面積為80mm2)。放置ROI時(shí)盡量避開肉眼可見的血管和膽管,同時(shí)至少遠(yuǎn)離肝邊緣5mm。通過(guò)識(shí)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(gè)ADC值,其包括兩次掃描,兩個(gè)肝葉,每個(gè)肝葉選三層,每層每個(gè)肝葉畫3個(gè)ROI,四種序列。 4.統(tǒng)計(jì)分析 樣本量的計(jì)算 采用功效分析,假設(shè)每種呼吸補(bǔ)償技術(shù)的兩次掃描的差值為0,分配比例為1,檢驗(yàn)水準(zhǔn)α值是0.05,檢驗(yàn)效能取0.9,計(jì)算樣本量為36例,根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)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(yàn)進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn),Levene檢驗(yàn)用于方差齊性檢驗(yàn)。 測(cè)量者自身及之間的一致性評(píng)估 測(cè)量者自身和測(cè)量者間的一致性評(píng)價(jià)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(gè)ROIs所得的平均ADC值用于計(jì)算ICC。用第一次測(cè)量者的兩次測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算測(cè)量者自身的ICC,采用第一位測(cè)量者的第一次測(cè)量結(jié)果和第二位測(cè)量者的測(cè)量結(jié)果計(jì)算測(cè)量者間的ICC。ICC大于0.75認(rèn)為其一致性好。 ADC測(cè)量值的可重復(fù)性檢驗(yàn) ADC測(cè)量值的重復(fù)性采用Bland-Altman方法來(lái)評(píng)估。比較兩次掃描所得參數(shù)的平均絕對(duì)差值和平均差值的95%可信區(qū)間(limits of agreement, LOAs)。采用配對(duì)t檢驗(yàn)分別比較兩次掃描所得左、右肝9個(gè)ROI所得平均ADC值以評(píng)估ADC測(cè)量值的系統(tǒng)偏差。 ADC測(cè)量值大小的比較 采用配對(duì)t檢驗(yàn)分別比較左、右肝9個(gè)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(gè)肝葉所得的9個(gè)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(jì)學(xué)意義時(shí),采用Bonferroni方法進(jìn)行兩兩比較。 統(tǒng)計(jì)軟件 采用SPSS (version19.0, SPSS,Chicago,111) and MedCalc (MedCalc,Mariakerke, Belgium)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。P0.05有統(tǒng)計(jì)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(guò)程中頻繁運(yùn)動(dòng)而致圖像無(wú)法分析和3名由于采集時(shí)間過(guò)長(zhǎng)無(wú)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(cè)量者自身及測(cè)量者間的一致性 第一位測(cè)量者所得測(cè)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(lái)自于MBH采集的數(shù)據(jù)中。最高的ICC是0.982,來(lái)自于FB采集的數(shù)據(jù)中。第一位測(cè)量者與第二位測(cè)量者所得的測(cè)量者之間的ICC均較好,范圍約0.829至0.952。 測(cè)量者自身和測(cè)量者之間的一致性評(píng)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(gè)不同解剖部位的ADC測(cè)量值的重復(fù)性不一。MBH所得兩次ADC測(cè)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(bǔ)償技術(shù)中,肝右葉中間層的中間位置所得ADC測(cè)量值的可重復(fù)均較其他部位好,其平均絕對(duì)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(cè)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(cè)量值的平均絕對(duì)差值和差值的LOA評(píng)估可重復(fù)性,結(jié)果為左肝的下層右側(cè)位置所得ADC測(cè)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(cè)量值 兩位測(cè)量者的測(cè)量結(jié)果均為四種技術(shù)所得的肝左葉ADC平均測(cè)量值大于肝右葉,且有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。 無(wú)論是兩位測(cè)量者還是兩次重復(fù)掃描的結(jié)果均顯示MBH呼吸補(bǔ)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(bǔ)償技術(shù),且有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P0.001)；然而,FB、RT和NT呼吸補(bǔ)償技術(shù)所得的ADC測(cè)量值無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.130-P0.99) 5.肝臟不同解剖位置的ADC測(cè)量值 四種技術(shù)中,ADC測(cè)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(jì)學(xué)差異(右葉,P0.001；左葉,P=0.001—0.016)。另外,肝左葉的ADC測(cè)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(cè)量值無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.144—0.450)。同時(shí),肝左葉的ADC測(cè)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(shí)采集時(shí)間短,因此,我們建議在臨床實(shí)際工作中肝DWI圖像的采集采用FB-DWI呼吸補(bǔ)償技術(shù)。肝右葉中層中間位置的ADC測(cè)量值可重復(fù)性最好,當(dāng)肝臟的ADC測(cè)量值在臨床應(yīng)用中作為生物標(biāo)記時(shí)(例如,治療反應(yīng)的評(píng)估),應(yīng)該選擇肝右葉中間層的中間位置的ADC測(cè)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：R575;R445.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2456132