胰腺病症的磁共振检测讨论

　　第 4 章 讨 论

　　4.1 IVIM 及 DKI 模型的基本原理【1】

　　
　　引用飞利浦公司的公式进行说明：通过选取不同的 b 值，建立相应的 IVIM 及 DKI 模型。其中，b 值被称为扩散敏感梯度因子(GradientFactor)，其单位为 s/mm2，组织内局部信号衰减程度与 b 值之间的关系用公式（3）Sb/S0=(1-f)·exp(-bD)+f·exp[-b(D+D*)]来表示：其中 f 为灌注分数（perfusion fraction），它表示感兴趣区内局部微循环所致的灌注效应占总体的扩散效应的容积比率；D*为假性扩散系数（pseudodiffusion coefficient），它的意义在于局部感兴趣区内由于微循环的灌注所致扩散效应，因此又被称为灌注相关扩散；D 为扩散系数，它表示感兴趣区内纯的水分子扩散效应；S 为体素内信号强度。

　　选取不同的 b 值，水分子扩散运动时的自由度会相应变化，从而建立相应的 IVIM 及 DKI 模型。在 IVIM 模型中，目前普遍认为，采用低b 值(0-200s/mm2）时，DWI 的信号即包含了感兴趣区内水分子的扩散运动又包含局部微循环毛细血管内水分子的的灌注效应，且对灌注效应更为敏感；采用较高 b 值（200-1000s/mm2）时，由于灌注效应所致信号衰减甚微，DWI 的信号基本反映的是纯水分子的扩散运动[10]，这也是传统 DWI 的基本原理，也是其应用较高 b 值的原因之一。

　　本研究在 IVIM 模型中，选取同 Markus Graf[7]对于胰腺的研究一样的b 值{25, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 600,800}。

　　当选取更高 b 值（500-2000）时，活体状态下的感兴趣区内组织结构及形态的复杂性(例如不同组织类型的细胞以及组织内部固有的生化特性等)，导致局部水分子的扩散运动实际上呈非高斯分布状态，较正态分布有更高的峰值、更长的尾巴，即建立了我们想要的 DKI模 型 。 体 素 内 信 号 衰 减 与 b 值 间 的 关 系 ： 用 公 式 （ 5 ）S=S0·exp(-bD+b2·D2·K/6)]表示，其中，K 被称为平均峰度（meankurtosis，MK），无单位，大小是 0-1，MK 值是一个复杂的微观指标，MK 越大代表感兴趣区内组织结构的组成越复杂，呈现非正态分布的水分子扩散运动受限越明显，因此平均峰度可被视为衡量组织结构复杂性的一种“度”，能够量化这一偏离［11］，D 值是指经这种非高斯分布矫正过的 ADC 值。DKI 要求高 b 值,本实验采取同 Rosenkrantz[8]等对前列腺癌的研究一样的 b 值{0,500,1000,1500,2000}进行扫描，将原始图像导入后处理软件，得到相应数值。

　　4.2 既往研究情况及本研究情况分析

　　既往一些研究表明，腹部 IVIM-DWI 的灌注相关参数与组织毛细血管内血流灌注相关[12,13]，IVIM-DWI 在腹部的应用也以此理论为基础发展了起来，例如，Patel[14]等对肝纤维化的研究结果显示，肝纤维化患者的 ADC、D*、D 及 f 值均低于正常人群；而 Luciani 等[15]所做的对肝纤维化的研究结果与前者不同，Luciani 等认为肝纤维化患者的 ADC 值和 D*值均显着低于正常人群，但 D 值及 f 值无明显差异，说明肝纤维化时 ADC 值的下降可能与微循环毛细血管的灌注效应有关。Lemke 等[16]应用 IVM-DWI 对胰腺癌患者及正常对照组的研究显示,正常对照组的 f 和 ADC 值均显着高于胰腺癌患者组，但二者间单纯扩散系数（D）没有显着差异，提示二者间 ADC 值的差异可能是由于灌注效应不同所引起的，Klauss 等[17]的研究与 Lemke 等的研究结果略有差异，其对 29 例胰腺肿块的研究显示，胰腺癌组织的 f 值显着低于肿块型胰腺炎，而两者间扩散系数 D 值和 ADC 值无统计学差异，但两者对于 f 值的结果是一致的。本研究的结果显示，胰腺癌组织 f 值显着低于胰腺炎组织且显着低于正常胰腺组织，这与先前的研究成果相符，所有以上研究结果显示：f 值在鉴别胰腺癌和肿块型胰腺炎有重要意义。产生这一结果的原因可能是由于 f 一定意14义上代表了组织微循环中毛细血管密度。正常胰腺组织是富血供的，毛细血管网比较丰富，从而表现为高 f 值，而慢性胰腺炎，其病理特点是胰腺组织内纤维结缔组织增生，从而导致机能毛细血管数量及密度减少而表现为 f 值减低，而胰腺癌组织，由于肿瘤细胞浸润破坏正常胰腺组织及血管，导致毛细血管密度进一步减低，从而表现为胰腺癌 f 值在三者中最低。Lu 等[18]对 CT 灌注的研究显示，表示血流量的参数在胰腺癌、慢性胰腺炎及正常胰腺中依次增高，且具有统计学差异，本研究中三组 D*值由低到高顺序同样是：胰腺癌组<慢性胰腺炎组<正常胰腺组，但在慢性胰腺炎组和胰腺癌组中的差异无统计学意义，D*值代表了体素内灌注相关扩散效应，一定意义上反映了组织微循环血流速度及血流量情况，本研究结果与既往研究不尽相同，以往的对于胰腺的研究结果中，D*的差异也较大，这可能是由于 D*值个体差异比较大，经软件处理后的 D*伪彩图信噪比较低，导致测量误差较大等因素有关。本研究中慢性胰腺炎患者 D 值显着低于胰腺癌及正常胰腺组织，胰腺癌组和正常胰腺组 D 值无明显差异。慢性胰腺炎组 D 值低，提示慢性胰腺炎组织中水分子扩散受限更为明显，反映了其腺泡组织不同程度萎缩、间质弥漫性纤维化伴淋巴细胞等炎症细胞浸润的病理学特点，而且慢性胰腺炎多反复发病，病程牵延。胰腺癌组和正常胰腺组 D 值无明显差异，这可能是由于胰腺癌组织内既有可以引起水分子扩散增加的改变，又有抵消其效应的改变，因此两者间 D 值差异不显着。

　　近年来，DKI 已被初步应用于临床研究,以在中枢神经系统和呼吸系统的应用为着，比如，Raab 等［19］应用于鉴别低级别和高级别胶质瘤，Jensen 等[20]在缺血性脑梗死的临床初步研究，Trampel 等［21］用于小气道疾病诊断等方面。其在腹部的应用在国内外报道中还是比较少见的，尤其在胰腺的应用还未见报道，本实验思路来源于Rosenkrantz 等［8］应用 DKI 技术对 57 例前列腺外周带癌的初步研究，Rosenkrantz 等发现：癌灶与外周围带正常组织相比、恶性程度高与低的癌灶相比，癌灶及恶性程度高的组织其标准扩散峰度（MK）均明显高于对照组；在鉴别外周带良恶性病变以及评价肿瘤分化程度方面，与 ADC 值及校正 D 值相比，MK 显示了很高的敏感性。本实验结果显示，MK 值胰腺癌>慢性胰腺炎>正常胰腺，且均存在显着统计学差异，分析其原因可能是在胰腺癌组织中，既有肿瘤组织的浸润，又有细胞间质及结缔组织的增生，组织结构较有胰腺广泛纤维化及腺泡萎缩等的慢性胰腺炎更为复杂，而后者的组织结构较正常胰腺组织复杂，这一结果证实了 MK 值能够衡量组织结构复杂性的这种“度”，并且能够量化这一偏离，这是与 Rosenkrantz 等的研究结果是相符的。

　　IVIM 的 f 值及 DKI 的 MK 值均具有较高的诊断价值，因为两者与传统的 DWI 相比均是更为精确的数学模型。IVIM 既考虑到了水分子的扩散运动又考虑到了微循环毛细血管内血液的灌注作用。DKI反映更为真实的水分子弥散情况，由于受到局部组织结构和病变区域特殊细胞形态的影响，真正的水分子弥散呈非正态分布，而非传统DWI 基于的正态分布模型。所以 IVIM 及 DKI 在疾病的诊断及辨别诊断中将会有更广阔的前景。
　　
　　4.3 局限性

　　由于时间有限，本研究纳入的样本量较少，只得到了一个初步的比较性结果，需要在后续研究中收集更多病例建立相应的数据库，进一步比较 IVIM 及 DKI 各参数的鉴别诊断效能。由于胰腺易受呼吸运动及肠蠕动的影响，再加上扫描时间较长，虽然使用呼吸门控，但也难免胰腺有轻微的移位，这样可能性对图像的后处理有影响。由于选取了较高和较低 b 值建立相应模型，图像信噪比较低，这可能对研究者放置 ROI 产生一定的影响。本研究以患者的正常胰腺组织作为对照组，但由于大部分病例病变累及范围较广，伴发远侧胰腺萎缩或周边炎性改变，不是所有患者都能精确地界定病变周边的正常胰腺组织，以上问题需要在今后的研究中进一步改进。