扩散加权磁共振成像和PET_CT在良_恶性淋巴结鉴别中的价值

江苏医药2011年1月第37卷第1期󰀁JiangsuMedJ,January2011,Vol37,No.1

󰀁论著󰀁扩散加权磁共振成像和PET/CT在良、恶性淋巴结鉴别中的价值

陈明󰀁邢伟󰀁陈杰󰀁生晶󰀁田建明

󰀁摘要󰀁󰀂目的󰀁探讨扩散加权磁共振成像(DWMRI)及正电子发射计算机断层扫描显像(PET)在良、恶性淋巴结鉴别中的价值。方法󰀁18只健康新西兰白兔随机均分为两组,分别建立淋巴结炎模型和淋巴结转移模型。在常规图像基础上测量两组淋巴结的扩散系数(ADC)及标准摄取值(SUV)。结果󰀁恶性淋巴结的ADC值及相对表观扩散系数(rADC)明显大于良性淋巴结(P<0󰀁05)。恶性淋巴结的早期标准摄取值(SUVearly)及延迟标准摄取值(SUVdelay)明显大于良性淋巴结(P<0󰀁01)。结论󰀁DWMRI能够有效的区分良、恶性淋巴结,与PET成像效果相似。其中rADC值诊断能力优于ADC值。

󰀁关键词󰀁󰀂󰀂扩散加权磁共振成像;正电子发射计算机断层扫描显像

󰀁中图分类号󰀁󰀂R445󰀁󰀁󰀁文献标识码󰀁󰀂A󰀁󰀁󰀁文章编号󰀁󰀂0253-3685(2011)01-0016-04ValueofMRDWIandPET/CTindifferentingbenignandmalignantlymphnodes󰀁CHENMing,XINGWei,CHENJie,etal.DepantmentofRadiology,FirstPeople󰀁sHospitalofChangzhou,Changzhou213003,CHINA

󰀁Abstract󰀁󰀁Objective󰀁Toinvestigatethevalueofdiffusion-weightedmagneticresonanceimaging(DWMRI)andpositronemissiontomgraphyCT(PET/CT)indifferentingbenignandmalignantlymphnodes.Methods󰀁EighteenhealthyrabbitswereequallydividedintotwogroupsofA,inwhichbenignlymphnodemodelwasestablished,andB,inwhichmalignantlymphnodewasestablished.MeanvaluesofADCandSUVweremeasuredwiththetwotechniqus.Results󰀁ThevaluesofADCandrADCweresignificantlyhigheringroupBthanthoseingroupA(P<0󰀁05).SodidthevaluesofSUVearlyandSUVdelay(P<0󰀁01).Conclusion󰀁AswithPET/CT,DWMRIcanbetakenasanindicatorfordifferentiatingbenignlymphnodefrommalignant.rADCismorevaluablethanADCindifferentingbenignandmalignantlymphnodes.

󰀁Keywords󰀁󰀁󰀁Diffusion-weightedmagneticresonanceimaging;Positronemissiontomgraphy

[JiangsuMedJ,January2011,37(1):16-19.]

󰀁󰀁淋巴结转移状况是影响肿瘤预后最重要的因素之一。治疗前明确淋巴结的性质对于肿瘤分期及治疗方案的选择有重要意义。正电子发射计算机断层扫描显像(PET)是临床诊断良、恶性淋巴结最常用的检查方法。最近研究报道,扩散加权磁共振成像(DWMRI)通过定量分析表观扩散系数(ADC)能够有效区分良、恶性淋巴结[1]。本研究旨在通过比较扩散成像与PET各测量指标,探讨扩散成像鉴别良、恶性淋巴结的价值。

材料与方法

一、材料

纯种健康新西兰大白兔18只,雌雄不限,2~3个月龄,体质量1󰀁7~2󰀁5kg(长海医院实验动物中心提供),随机分成转移组及炎症组,每组9只。

二、方法1󰀁转移性淋巴结模型制作󰀁取后肢肌肉荷VX2瘤兔2只,称重,麻醉(3%戊巴比妥钠溶液,1ml/kg体质量),常规褪去肿瘤部位的兔毛并消毒,逐层切开皮肤,皮下组织,腿部肌肉,暴露出肿瘤瘤块,切取部分含瘤细胞丰富的瘤块,用手术剪把瘤块剪成0󰀁3~0󰀁5mm大小,并与少量生理盐水混匀

683

制成10~10/mm细胞悬液。每只实验兔右侧股四头肌注入该细胞悬液0󰀁5ml。

2󰀁炎性淋巴结模型制作局部碘酊消毒后经左3

󰀁󰀁基金项目:江苏省卫生厅科技计划资助项目(H200647);上海市

科委2008年国际科技合作基金项目(08210707600)

作者单位:213003󰀁常州市第一人民医院放射科(陈明、邢伟、陈杰);上海长海医院放射科(生晶、田建明)

责任作者:邢伟江苏医药2011年1月第37卷第1期󰀁JiangsuMedJ,January2011,Vol37,No.1

󰀁17󰀁

侧足垫注射完全弗氏佐剂0.5ml。

3󰀁检查方法

(1)MRI检查所用仪器:所用MRI为德国SiemansSymphony1󰀁5T磁共振扫描仪。建模后2周后行常规MRI序列检查。扫描前从兔耳缘静脉注射3%戊巴比妥钠全麻控制呼吸,俯卧位,足先进,扫描范围包括双侧腘窝及髂窝。常规MRI扫描包括冠状位定位与轴位观察淋巴结。轴位快速自选回波(TSE)T2加权像(T2WI):重复时间(TR)3000ms、回波时间(TE)91ms;T1加权像(T1WI):TR640ms,TE11ms。6通道腹部线圈,层数20,层厚为4mm,间隔0󰀁4mm,视野(FOV)20cm󰀁16cm,矩阵256󰀁192,NEX=6。扩散加权成像(DWI)采用平面回波成像(EPI)序列,复制平扫轴位MR位置,TR/TE=5000/81ms,层数20,层厚=4mm,间隔0󰀁4mm,FOV20cm󰀁16cm,矩阵128󰀁128,NEX=6。在相互垂直的X、Y、Z轴3个方向上施加扩散敏感梯度场,b值为0,1000s/mm。

(2)PET显像:MRI检查后第二天使用仪器为ADACC-PET仪行PET检查。ADACC󰀁PET仪󰀁热区󰀁分辨率为7󰀁3mm,󰀁冷区󰀁分辨率为7󰀁3mm。氟代脱氧葡萄糖18(F-FDG)由CTIRDS111型回旋加速器、IBA30MeV回旋加速器及脱氧葡萄糖(FDG)自动合成模块生产,放化纯>95%。实验动物禁食6h以上,3%戊巴比妥纳麻醉。按37MBq/kg体质量静脉注射18F-FDG。安静休息40min后采集图像,延迟显像于注射后2h进行。用铯标准源进行非均一性衰减校正,扫描长度为256mm,扫描层厚为4mm。采集结束后用迭代法处理图像,进行三维重建获得转移淋巴结断层图像。

4󰀁数据分析

(1)ADC值测量:通过b值条件不同的2帧DWI图像点对点的计算,得到淋巴结实质部分的ADC值。计算公式为ADC=[ln(S低/S高)]/(b高-b低),式中S高代表b为1000s/mm的扩散图像信号值,S低代表b为0的扩散图像信号值。根据T2WI选取感兴趣区(ROI),避开血管、坏死、囊变区域。分别测量所有淋巴结的ADC值,每个淋巴结取3个不同部位,取平均值。每只兔子避开肌间隙脂肪组织及周围骨组织,在对侧股四头肌(肿瘤组左侧;炎症组右侧)3个不同部位选取ROI(大小与淋巴结ROI相同),并计算平均ADC值,其淋巴结ADC值与肌肉ADC之比,即为相对表观扩散系数(rADC)。2

18

2

(2)SUV值测量:定性分析由1位核医学专业医生独立凭视觉判断病灶,在PET3个断层图像上出现不对称的局限性放射性增高或降低视为异常。半定量指标计算病灶用标准摄取值(SUV)。

5󰀁病理学检查󰀁完成PET扫描后,实验兔心脏内注射空气处死,暴露并摘除腘窝及髂内淋巴结,10%甲醛固定液浸泡。常规HE染色将石蜡包埋淋巴结标本,标本切成5󰀁m厚的组织片,室温保存待用,进行光镜观察、分析。

三、统计学处理

计量数据以均数󰀁标准差(x󰀁󰀁s)表示。使用MedCalc10󰀁0软件对数据进行分析,P<0󰀁05为差异有统计学意义。

结

果

接种2周后,9只接种VX2瘤兔共发现12枚淋巴结,其中同侧腘窝2枚,同侧髂内动脉旁10枚;9只炎症组实验兔共9枚淋巴结,均位于接种同侧腘窝。镜下转移组淋巴结结构破坏,被瘤细胞取代,核大深染,有明显的异型性,可见残存的淋巴结构;炎性淋巴结皮质内淋巴滤泡间区增生,淋巴窦扩张,间质水肿,内富含嗜酸性粒细胞,并可见中性粒细胞浸润。

两组淋巴结均境界清楚,T1WI等信号,T2WI稍高信号。3枚转移性淋巴结内可见坏死;9枚炎性淋巴结内信号均匀。淋巴结实质部分DWI上均呈高信号,ADC图呈低信号;坏死区在DWI呈低信号,ADC图上为高信号。良、恶性淋巴结的ADC值及rADC值均有统计学差异(P<0󰀁05,P<0󰀁01)(表1,图1,2)。

表1󰀁良恶性淋巴结的ADC及rADC值

ADC(󰀁10-3mm2/s)

良性淋巴结恶性淋巴结

0.94󰀁0.161.09󰀁0.16a

b

rADC0.56󰀁0.070.76󰀁0.09b

󰀁󰀁与良性淋巴结比较,aP<0󰀁05󰀁

P<0󰀁01

恶性淋巴结的早期标准摄取值(SUVearly)值及延迟标准摄取值(SUVdelay)值明显大于良性淋巴结,差异有统计学意义(P<0󰀁01)(表2,图1,2)。受试者工作特性曲线(ROC)分析显示,ADC值与rADC值值之间差异有统计学意义(P<0󰀁05)(表3)。

󰀁18󰀁

江苏医药2011年1月第37卷第1期󰀁JiangsuMedJ,January2011,Vol37,No.1

表2󰀁双期PET良、恶性淋巴结的SUV值

SUVearly

良性淋巴结恶性淋巴结

2.74󰀁0.664.93󰀁1.39a

SUVdelay3.59󰀁1.155.63󰀁1.22a

呈高浓聚区,与恶性淋巴结表现重叠,而明显坏死淋巴结在PET上可表现为低浓聚。本组研究证实,SUVearly及延迟SUVdelay良、恶性淋巴结之间均存在统计学差异。

正常组织、良性病变和恶性病变组织细胞摄取FDG的高峰时间不同

P值

[4]

󰀁󰀁与良性淋巴结比较,aP<0󰀁01

表3󰀁四组数据ROC曲线下比较

AUC差值

ADC~rADCADC~SUVearlyADC~SUVdelayrADC~SUVearlyrADC~SUVdelaySUVearly~SUVdelay

0.2310.2130.1670.01850.06480.0463

z值2.3531.8751.4140.3240.8901.641

。肿瘤细胞恶性程度与F-

18

FDG高摄取一致,并在细胞内持久增高,而炎症局部葡萄糖代谢较恶性肿瘤细胞低,对葡萄糖的利用随时间减少,延迟显像无明显降低。现有关于双期显像价值的研究结果不一[4~7],本组研究结果显示,双期扫描良、恶性SUV值之间均存在差异,但是两者鉴别良、恶性淋巴结的能力无统计学差异。由于FDG的摄取与肿瘤的病理类型、分化程度、组织来源、微血管密度和乏氧状态等多种因素有关,不同肿瘤细胞摄取FDG的高峰不同,因此判断病变性质的效果与显像时间明显相关,第二次显像的时间尚无统一的标准。本组研究延迟2小时进行第二次显像,其实用价值还有待进一步研究。

DWMRI是利用水分子的自由热运动(布朗运动)的原理。恶性淋巴结由于细胞内大分子含量的增加及核浆比增加,细胞结构紧密,细胞外间隙减0.0190.0610.1570.7460.3740.101

讨

18

论

F-脱氧葡萄糖(FDG)PET显像被广泛应用于

肿瘤的诊断与分期。SUV值常被用来半定量的测量分析FDG体内积聚的水平。常平等[2]研究发现恶性转移性淋巴结对FDG摄取明显高于正常头颈部组织和炎性肿大淋巴结。Jeong等

[3]

研究发现,

PET常将一些正常的结构,如腺体、血管、肌肉等误诊为淋巴结;反应性淋巴结增生的淋巴结门在PET江苏医药2011年1月第37卷第1期󰀁JiangsuMedJ,January2011,Vol37,No.1

󰀁19󰀁

小,水分子的扩散能力减低;而炎性淋巴结髓索内大量中性粒细胞的存在及纤维结缔组织增生,同样限制了其内部水分子的扩散能力。现有研究表明,DWI对于淋巴结良、恶性的鉴别有重要帮助。本组研究结果显示,ADC值之间存在统计学差异,但四组研究数据中诊断良恶性淋巴结的能力最低。主要是由于ADC值通过评价组织弥散能力的差异对良、恶性淋巴结进行鉴别,其技术本身并不能特异性的侦测肿瘤细胞。而很多病理条件,如缺血、炎症等同样能引起ADC的降低。此外,MR图像采集参数及磁场强度不同、不同b值、ROI的位置及面积、病人年龄及体温的差异对组织弥散能力均有不同程度的影响[11,12]。

Park等在一组盆腔淋巴结的研究中证实rADC值诊断能力高于ADC值。本研究及之前的研究均选择肌肉组织作为参照组织,主要是因为其在人体内分布最广,对于临床的应用有重要的意义。因为EPI序列对磁敏感伪影和运动伪影非常敏感,肌肉内及其周围脂肪含量明显增多,磁敏感伪影和化学位移伪影均较显著[13],所以本组研究以接种部位对侧股四头肌作为参照,避免肌肉受肿瘤或炎症的影响,ROI选择避开脂肪组织及肌肉的边缘部分,结果显示rADC值能提高诊断的准确度,其诊断能力高于ADC值,与SUVearly及SUVdelay之间没有明显统计学差异,这可能与其间接起到标准化作用有重要关系。

最新一组临床淋巴结阴性患者的研究中发现,ADC值作为一个独立的诊断指标在转移淋巴结的诊断能力上仅次于淋巴结边缘的改变(光滑、分叶、毛刺、模糊)。将ADC值与部分形态学指标(最短径、坏死、边界)等相结合则可以明显提高良、恶性淋巴结的诊断能力。由于本研究为动物实验,转移淋巴结及炎性淋巴结的致病因素单一,且良性淋巴结均未见明显坏死;此外,由于接种时间较短,所有淋巴结境界均清晰,因此未就此进行评价。总之,DWI作为MRI功能成像的一种方法,操作简单易行,价格低廉,且在诸多研究中显示其在良、恶性淋巴结鉴别的重要价值。本研究中显示,DWI良、恶性淋巴结鉴别能力与PET相仿,在临床有重要的推广价值。

参

考

文

献

[1]󰀁李烁,薛华丹,金征宇,等.磁共振扩散成像用于动物模型淋巴

[9]

[11]

[8~10]

结病变的实验研究[J].临床放射学杂志,2008,27(7):952-956.

[2]󰀁常平,刘洪臣,田嘉禾,等.正电子发射体层显像在头颈部肿大

淋巴结定性中的临床价值[J].中华口腔医学杂志,2004,39(6):449-451.

[3]󰀁JeongHS,BaekCH,SonYI,etal.Useofintegrated

18F-

FDGPET/CTtoimprovetheaccuracyofinitialcervical

nodalevaluationinpatientswithheadandnecksquamouscellcarcinoma.[J].Headneck,2007,29(3):203-210.

[4]󰀁VansteenkisteJF,StroobantsSG,DeLeynPR,etal.Lymph

nodestaginginnon-smallcelllungcancerwithFDG-PETscan:aprospectivestudyon690lymphnodestationsfrom68patients[J].JClinOncol,1998,16(6):2142-2149.

[5]󰀁BoernerAR,WeckesserM,HerzogH,etal.Optima1scan

timeforfluorine-18fluorodeoxyducosepositronemissiontomographyinbreastcancer[J].EurJNuclMed,1999,26(3):226-230.

[6]󰀁BryantAS,CerfolioRJ,KlemmKM,etal.Maximumstand-arduptakevalueofmediastinallymphnodesonintegratedFDG-PET-CTpredictspathologyinpatientswithnon-smallcelllungcancer[J].AnnThoracSurg,2006,82(2):417-422.[7]󰀁NishiyamaY,YamamotoY,KimuraN,etal.Dua-ltime-point

FDG-PETforevaluationoflymphnodemetastasisinpatientswithnon-smal-lcelllungcancer[J].AnnNuclMed,2008,22(4):245-250.

[8]󰀁AbdelRazekAA,SolimanNY,ElkhamaryS,etal.Roleof

diffusion-weightedMRimagingincervicallymphadenopathy[J].EurRadiol,2006,16(7):1468-1477.

[9]󰀁deBondtRB,HoeberigsMC,NelemansPJ,etal.Diagnostic

accuracyandadditionalvalueofdiffusion-weightedimagingfordiscriminationofmalignantcervicallymphnodesinheadandnecksquamouscellcarcinoma[J].Neuroradiology,2009,51(3):183-192.

[10]󰀁KingAD,AhujaAT,YeungDK,etal.Malignantcervical

lymphadenopathy:diagnosticaccuracyofdiffusion-weightedMRimaging[J].Radiology,2007,245(3):806-813.

[11]󰀁ParkSO,KimJK,KimKA,etal.Relativeapparentdiffusion

coefficient:determinationofreferencesiteandvalidationofbenefitfordetectingmetastaticlymphnodesinuterinecerv-icalcancer[J].JMagnResonImaging,2009,29(2):383-390.

[12]󰀁YanagisawaO,ShimaoD,MaruyamaK,etal.Diffusion-weightedmagneticresonanceimagingofhumanskeletalmus-cles:gender-,age-andmuscle-relateddifferencesinapparentdiffusioncoefficient[J].MagnResonImaging,2009,27(1):69-78.

[13]󰀁邓德茂,孟悛非,马玲,等.正常人小腿肌肉3.0T磁共振扩散

张量成像初步研究[J].临床放射学杂志,2008,27(5):663-667.

(收稿日期:2010-08-09)

(供稿编辑:单晓光)