體素內不相干運動成像磁共振對食管癌的診斷價值

袁永勝，喬風雷（通信作者），牛 磊，崔 文，王永康，左 強，丁寧寧

（南京鼓樓醫院集團宿遷醫院/徐州醫科大學附屬宿遷醫院放射科 江蘇 宿遷 223800）

食管癌是常見的消化系統腫瘤之一，是我國主要的消化系統惡性腫瘤，發病率呈持續上升趨勢，其主要的組織病理類型為鱗狀細胞癌[1]。由于食管癌發病隱匿，大多數患者發現時已成為中晚期，因此，準確的診斷對于食管癌的檢出以及臨床治療方案的制定、療效評估有重要的作用。體素內不相干運動（intravoxel incoherent motion，IVIM）彌散加權成像作為彌散加權的衍生成像的功能磁共振成像的新技術，通過其雙指數模型，可將組織彌散和微循環灌注區分開，近年來逐步應用于全身多個臟器病變的檢查與研究，其中也包括臨床食管癌診斷與分期方面的研究[2-3]。

然而，IVIM 彌散加權成像技術目前缺乏統一、權威的參數設置標準，不同b 值的選擇及數量影響IVIM 參數測量的準確性及可重復性，導致不同研究間的結果存在較大差異，甚至出現相反的結果[4]。理論上更多b 值有利于糾正擬合誤差，保證參數的準確率，但是會導致圖像采集時間過長。本研究分析比較相關參數值在正常食管壁與食管癌組織間的差異及診斷效能，為優化b 值提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2021 年11 月—2023 年07 月南京鼓樓醫院集團宿遷醫院35 例經病理檢查確診為食管癌的患者作為觀察組，均行IVIM 檢查，其中男12 例，女23 例，年齡為44 ～72 歲，平均（58.1±11.1）歲。另隨機征集同期35 名食管功能正常志愿者作為對照組，行相同檢查，其中男16 例，女19 例。年齡為40 ～71 歲，平均（56.4±7.9）歲。觀察組納入標準：（1）經病理檢查確診為食管癌；（2）臨床資料完整；（3）無磁共振檢查禁忌證。觀察組排除標準：（1）術前行新輔助放化療或其他治療；（2）所獲得的圖像偽影較大，影響觀察；（3）病灶較小，無法繪制感興趣區域；（4）同時合并其他頸胸部惡性腫瘤。對照組納入標準：（1）無食管相關疾病史或手術史；（2）無磁共振檢查禁忌證。對照組排除標準：圖像質量不佳，影響觀察。所有研究對象均自愿參與本研究并簽署知情同意書。

1.2 檢查方法

患者在檢查前酌情禁食6 ～12 h，排除相關禁忌后注射10 mL 鹽酸山莨菪堿以緩解食管的蠕動。檢查設備選擇飛利浦3.0T 磁共振掃描儀，檢查時患者取仰臥位，頭先進。掃描范圍由頸部至上腹部。IVIM 的b 值選擇為0、50、100、150、200、400、600、800、1 000、1 200、1 500、2 000（s/mm2）。

1.3 圖像分析及后處理

由2 位影像科副主任醫師分別單獨對IVIM 數據進行測量。將圖像傳輸至后處理軟件（MITK Diffusion）進行圖像后處理，在IVIM 圖像上勾畫感興趣區，得到真彌散系數D值、灌注分數f值和偽彌散系數D*，記錄所得數值。

1.4 統計學方法

采用SPSS 20.0 統計學軟件進行數據處理，采用Shapiro-Wilk 檢驗統計全部計量資料的正態性，方差齊性檢驗應用Levene 檢驗。符合正態分布的計量資料采用均數±標準差（± s）表示，行t檢驗；非正態分布的計量資料行Mann-WhitneyU檢驗。計數資料采用頻數和百分率[n（%）]表示。P＜0.05 表示差異有統計學意義。用MedCalc 軟件對組間比較中差異具有統計學意義的參數繪制受試者工作特征曲線，分析曲線下面積并獲得參數閾值。

2 結果

2.1 兩組IVIM 參數比較

兩組和IVIM 參數比較，觀察組D值低于對照組，f值高于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05）。見表1。

表1 兩組IVIM 參數比較（± s）

表1 兩組IVIM 參數比較（± s）

項目 觀察組（n=35）對照組（n=35） t/Z P D 值（×10-3 mm2/s） 0.97±0.06 1.96±0.06 -11.27 ＜0.001 D*值（×10-3 mm2/s）14.99±0.18 14.59±0.46 0.81 0.42 f 值/% 0.55±0.02 0.30±0.02 9.70 ＜0.001

2.2 IVIM 相關參數的食管癌診斷效能比較

對D值和f值繪制診斷食管癌ROC 曲線，見圖1。D值AUC 最高，為0.95，最佳截斷值為1.12×10-3mm2/s，約登指數為0.83（P＜0.05）。f值AUC 為0.91，最佳截斷值為0.42%，約登指數為0.77（P＜0.05），見表2。

圖1 IVIM 相關參數診斷食管癌的ROC 曲線

表2 IVIM 相關參數的食管癌診斷效能

3 討論

食管位于后縱隔，由于呼吸、心跳、吞咽動作、食管自身蠕動以及管腔氣體所致的磁敏感偽影等眾多因素導致MRI 在食管的應用明顯落后于其他組織器官[5-7]。但是隨著MR 新序列、線圈技術以及呼吸、心電門控技術的應用，MRI 近年來發展迅速[8-9]。Le Bihan 于1986 年提出雙指數擬合模型的IVIM 成像，將單純水分子彌散運動與微循環灌注效應區分開，從而獲得反映與灌注無關的水分子彌散的D值、反映毛細血管分布和微循環灌注相關信息的D*值以及代表局部微循環的f值。

目前，國內外諸多研究均表明b 值的選擇影響IVIM的灌注參數，不同學者間的研究結果存在較大差異[10-11]。本研究比較IVIM 參數診斷食管癌的效能，結果顯示，觀察組D值低于對照組組，差異有統計學意義（P＜0.05）。組織學上，腫瘤中細胞數量的增加可能導致彌散更加受限由于惡性腫瘤的細胞增殖不受限，以致細胞密度增高，以及腫瘤細胞核漿比增大，從而限制了水分子的彌散運動，導致D值下降。既往研究表明，b 值越高，對彌散靈敏度越大[12]，本研究中主要以高b 值為主的D值下降，這說明相對高b 值條件下，由于灌注造成的非高斯彌散對水分子彌散的影響較小。在諸多食管癌診斷效能分析中，IVIM 參數D值的AUC 為0.95，是診斷效能最高的指標，同時也是特異度最高的指標。

理論上，D*值反映組織灌注信息，與平均血流流速、毛細血管段長度呈正比，腫瘤組織新生血管增加，灌注相關參數D*值和f值增加，但是在相關研究中得到不同甚至是相反的結果。分析原因可能與腫瘤組織的微血管結構及功能尚未完善造成不穩定的微循環結構相關，同時食管癌組織內有豐富的毛細淋巴管網，內部包含毛細血管灌注以及淋巴管灌注，同時一部分新生血管無成熟管腔，并且彎曲細小，異常增殖的腫瘤血管和腫瘤組織中的基質會阻礙腫瘤組織和血液之間的運輸，導致血管灌注比例下降[13]。

關于D*值和f值，諸多研究結論不一致，原因可能是不同位置的腫瘤組織血供來源不同，由于血管內徑不同以及與心臟距離不一從而造成血管壓力差異較大，導致腫瘤內部灌注情況有所差別。同時在感興趣區繪制時候盡量避免了壞死以及囊變區域，從而忽略了腫瘤的異質性，無法準確體現出真正腫瘤灌注情況，造成D*值與f值的不穩定性。此外據相關報道，f值較易受腫瘤異質性及松弛效應的影響[14]。

綜上所述，本研究結果表明在食管癌的診斷中，D值是穩定性較佳的參數。且其在食管癌診斷中效能最高，可較為真實地反映腫瘤組織的水分子彌散運動。D*值和f值可以較好地反映微循環灌注信息。但是D*值和f值受b 值影響較大，穩定性暫時無法保證，并且診斷效能不及D值。故臨床研究中，應結合診斷價值、參數穩定性以及時間成本等因素選擇合適的b 值。但是，由于本次研究樣本量較少，可能是造成相關參數穩定性差的原因之一，此外，由于需要手動繪制感興趣區，排除了部分病灶較小的病例，今后還需進一步研究。