体素内不相干运动成像磁共振对食管癌的诊断价值

袁永胜，乔风雷（通信作者），牛 磊，崔 文，王永康，左 强，丁宁宁

（南京鼓楼医院集团宿迁医院/徐州医科大学附属宿迁医院放射科 江苏 宿迁 223800）

食管癌是常见的消化系统肿瘤之一，是我国主要的消化系统恶性肿瘤，发病率呈持续上升趋势，其主要的组织病理类型为鳞状细胞癌[1]。由于食管癌发病隐匿，大多数患者发现时已成为中晚期，因此，准确的诊断对于食管癌的检出以及临床治疗方案的制定、疗效评估有重要的作用。体素内不相干运动（intravoxel incoherent motion，IVIM）弥散加权成像作为弥散加权的衍生成像的功能磁共振成像的新技术，通过其双指数模型，可将组织弥散和微循环灌注区分开，近年来逐步应用于全身多个脏器病变的检查与研究，其中也包括临床食管癌诊断与分期方面的研究[2-3]。

然而，IVIM 弥散加权成像技术目前缺乏统一、权威的参数设置标准，不同b 值的选择及数量影响IVIM 参数测量的准确性及可重复性，导致不同研究间的结果存在较大差异，甚至出现相反的结果[4]。理论上更多b 值有利于纠正拟合误差，保证参数的准确率，但是会导致图像采集时间过长。本研究分析比较相关参数值在正常食管壁与食管癌组织间的差异及诊断效能，为优化b 值提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2021 年11 月—2023 年07 月南京鼓楼医院集团宿迁医院35 例经病理检查确诊为食管癌的患者作为观察组，均行IVIM 检查，其中男12 例，女23 例，年龄为44 ～72 岁，平均（58.1±11.1）岁。另随机征集同期35 名食管功能正常志愿者作为对照组，行相同检查，其中男16 例，女19 例。年龄为40 ～71 岁，平均（56.4±7.9）岁。观察组纳入标准：（1）经病理检查确诊为食管癌；（2）临床资料完整；（3）无磁共振检查禁忌证。观察组排除标准：（1）术前行新辅助放化疗或其他治疗；（2）所获得的图像伪影较大，影响观察；（3）病灶较小，无法绘制感兴趣区域；（4）同时合并其他颈胸部恶性肿瘤。对照组纳入标准：（1）无食管相关疾病史或手术史；（2）无磁共振检查禁忌证。对照组排除标准：图像质量不佳，影响观察。所有研究对象均自愿参与本研究并签署知情同意书。

1.2 检查方法

患者在检查前酌情禁食6 ～12 h，排除相关禁忌后注射10 mL 盐酸山莨菪碱以缓解食管的蠕动。检查设备选择飞利浦3.0T 磁共振扫描仪，检查时患者取仰卧位，头先进。扫描范围由颈部至上腹部。IVIM 的b 值选择为0、50、100、150、200、400、600、800、1 000、1 200、1 500、2 000（s/mm2）。

1.3 图像分析及后处理

由2 位影像科副主任医师分别单独对IVIM 数据进行测量。将图像传输至后处理软件（MITK Diffusion）进行图像后处理，在IVIM 图像上勾画感兴趣区，得到真弥散系数D值、灌注分数f值和伪弥散系数D*，记录所得数值。

1.4 统计学方法

采用SPSS 20.0 统计学软件进行数据处理，采用Shapiro-Wilk 检验统计全部计量资料的正态性，方差齐性检验应用Levene 检验。符合正态分布的计量资料采用均数±标准差（± s）表示，行t检验；非正态分布的计量资料行Mann-WhitneyU检验。计数资料采用频数和百分率[n（%）]表示。P＜0.05 表示差异有统计学意义。用MedCalc 软件对组间比较中差异具有统计学意义的参数绘制受试者工作特征曲线，分析曲线下面积并获得参数阈值。

2 结果

2.1 两组IVIM 参数比较

两组和IVIM 参数比较，观察组D值低于对照组，f值高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

表1 两组IVIM 参数比较（± s）

表1 两组IVIM 参数比较（± s）

项目 观察组（n=35）对照组（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 相关参数的食管癌诊断效能比较

对D值和f值绘制诊断食管癌ROC 曲线，见图1。D值AUC 最高，为0.95，最佳截断值为1.12×10-3mm2/s，约登指数为0.83（P＜0.05）。f值AUC 为0.91，最佳截断值为0.42%，约登指数为0.77（P＜0.05），见表2。

图1 IVIM 相关参数诊断食管癌的ROC 曲线

表2 IVIM 相关参数的食管癌诊断效能

3 讨论

食管位于后纵隔，由于呼吸、心跳、吞咽动作、食管自身蠕动以及管腔气体所致的磁敏感伪影等众多因素导致MRI 在食管的应用明显落后于其他组织器官[5-7]。但是随着MR 新序列、线圈技术以及呼吸、心电门控技术的应用，MRI 近年来发展迅速[8-9]。Le Bihan 于1986 年提出双指数拟合模型的IVIM 成像，将单纯水分子弥散运动与微循环灌注效应区分开，从而获得反映与灌注无关的水分子弥散的D值、反映毛细血管分布和微循环灌注相关信息的D*值以及代表局部微循环的f值。

目前，国内外诸多研究均表明b 值的选择影响IVIM的灌注参数，不同学者间的研究结果存在较大差异[10-11]。本研究比较IVIM 参数诊断食管癌的效能，结果显示，观察组D值低于对照组组，差异有统计学意义（P＜0.05）。组织学上，肿瘤中细胞数量的增加可能导致弥散更加受限由于恶性肿瘤的细胞增殖不受限，以致细胞密度增高，以及肿瘤细胞核浆比增大，从而限制了水分子的弥散运动，导致D值下降。既往研究表明，b 值越高，对弥散灵敏度越大[12]，本研究中主要以高b 值为主的D值下降，这说明相对高b 值条件下，由于灌注造成的非高斯弥散对水分子弥散的影响较小。在诸多食管癌诊断效能分析中，IVIM 参数D值的AUC 为0.95，是诊断效能最高的指标，同时也是特异度最高的指标。

理论上，D*值反映组织灌注信息，与平均血流流速、毛细血管段长度呈正比，肿瘤组织新生血管增加，灌注相关参数D*值和f值增加，但是在相关研究中得到不同甚至是相反的结果。分析原因可能与肿瘤组织的微血管结构及功能尚未完善造成不稳定的微循环结构相关，同时食管癌组织内有丰富的毛细淋巴管网，内部包含毛细血管灌注以及淋巴管灌注，同时一部分新生血管无成熟管腔，并且弯曲细小，异常增殖的肿瘤血管和肿瘤组织中的基质会阻碍肿瘤组织和血液之间的运输，导致血管灌注比例下降[13]。

关于D*值和f值，诸多研究结论不一致，原因可能是不同位置的肿瘤组织血供来源不同，由于血管内径不同以及与心脏距离不一从而造成血管压力差异较大，导致肿瘤内部灌注情况有所差别。同时在感兴趣区绘制时候尽量避免了坏死以及囊变区域，从而忽略了肿瘤的异质性，无法准确体现出真正肿瘤灌注情况，造成D*值与f值的不稳定性。此外据相关报道，f值较易受肿瘤异质性及松弛效应的影响[14]。

综上所述，本研究结果表明在食管癌的诊断中，D值是稳定性较佳的参数。且其在食管癌诊断中效能最高，可较为真实地反映肿瘤组织的水分子弥散运动。D*值和f值可以较好地反映微循环灌注信息。但是D*值和f值受b 值影响较大，稳定性暂时无法保证，并且诊断效能不及D值。故临床研究中，应结合诊断价值、参数稳定性以及时间成本等因素选择合适的b 值。但是，由于本次研究样本量较少，可能是造成相关参数稳定性差的原因之一，此外，由于需要手动绘制感兴趣区，排除了部分病灶较小的病例，今后还需进一步研究。