多b值扩散加权成像在直肠癌的应用研究

发布时间：2020-08-31 15:12

　　目的:1.比较多b值DWI成像不同后处理数学模型(单指数模型、IVIM模型以及SEM模型)对直肠癌及正常直肠组织水分子扩散信号衰减的拟合优度,并检验不同模型生成的功能参数在区分肿瘤与正常组织的诊断效能。2.探讨不同功能参数与直肠癌临床病理指标(分化程度、T分期、N分期、AJCC分期及肠壁内脉管侵犯)间的相关性。方法:1.回顾性分析59例经手术病理确诊的直肠腺癌患者多b值(0到2000 s/mm~2)DWI图像信号,分别采用高斯(单指数模型)及非高斯扩散模型(IVIM模型、SEM模型)拟合肿瘤与正常直肠组织水分子扩散信号衰减曲线,采用校正R~2评判不同模型的拟合优度。并采用t检验和ROC曲线比较各功能参数(Standard-ADC,slow-ADC-mono,fast-ADC-mono,f-mono,slow-ADC-bi,fast-ADC-bi f-bi,α和DDC值)在区分直肠癌与正常组织的效能。2.回顾性分析110例经手术病理证实的直肠腺癌患者多b值(0到3500 s/mm~2)DWI图像。使用3.0T磁共振扫描仪(GE 750)自带的FuctionTool模块处理得出各功能参数图(Standard-ADC,slow-ADC,fast-ADC,f,α,DDC和ADCaqp),利用MATLAB软件提取整个肿瘤组织各功能参数的平均值、最大值及最小值,然后采用ANOVA或t检验分析功能参数与临床病理指标(分化程度、T分期、N分期、AJCC分期及肠壁内脉管侵犯)的相关性。采用秩相关分析T分期、N分期与分化程度的相关性,采用χ~2检验分析T分期、N分期与肠壁内脉管侵犯间的相关性。结果:1.无论是肿瘤组织还是正常直肠组织,与单指数模型和IVIM模型比较,SEM模型对原始DWI图像信号衰减均取得了最优的拟合度(肿瘤组织R~2=0.998,正常组织R~2=0.999)。2.DDC,α,slow-ADC-mono,f-Mono,slow-ADC-bi,fast-ADC-bi,standard-ADC值在区分肿瘤组织与正常直肠组织的比较中,差异均具有统计学意义(P均0.05)。其中DDC,slow-ADC-mono,slow-ADC-bi及standard-ADC值的诊断效能较高,AUC均大于0.95;fast-ADC-mono和f-bi值的诊断效能较低,AUC分别为0.520和0.558。3.b值为1000 s/mm~2时DWI图像的CNR较高(CNR=4.17±1.08),与其它b值(b=800,1200,1500和2000 s/mm~2)下的CNR比较差异无统计学意义(P=0.389,0.876,0.443和0.085)。4.ADCaqp_Max和ADCaqp_Mean值在不同分化程度直肠癌间差异均具有统计学意义(P均0.05),且这两个功能参数值随分化程度降低而升高。5.α_Min值在不同分化程度直肠癌间差异具有统计学意义(P均0.05),其中,高分化直肠癌和中分化直肠癌α_Min值(0.361±0.096和0.378±0.139)均高于低分化直肠癌α_Min值(0.262±0.220)。6.各功能参数与直肠癌T分期、N分期、肠壁内脉管侵犯以及AJCC分期均无相关性(P均0.05)。7.T分期(T1-T4)与分化程度(高中低)之间无相关性(r=0.158,P=0.099);T分期与肠壁内脉管侵犯有相关性(χ~2=9.733,P=0.002);N分期与分化程度具有相关性(r=0.265,P=0.005);肠壁内脉管侵犯与N分期具有相关性(χ~2=13.364,P0.001)。结论:1.在多b值DWI成像中,非高斯扩散模型比高斯模型能更好地评估组织内水分子扩散特性,其中拉伸指数模型最优。α_Min值在一定程度上能够反映直肠癌分化程度。2.直肠常规DWI扫描时选择b值=1000 s/mm~2,可在保证图像质量的前提下,取得较好的肿瘤与正常直肠组织对比度。3.ADCaqp_Max值和ADCaqp_Mean值与直肠癌分化程度具有相关性。4.其它多b值DWI各功能参数是否与直肠癌T分期、N分期以及肠壁内脉管侵犯具有相关性,还需进一步研究。
【学位单位】：中国人民解放军空军军医大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R445.2;R735.37
【部分图文】：

区域图,肿瘤,层面,肿瘤组织

1-3）表示在包括肿瘤最大层面的连续三个层面上沿着肿瘤边分析的肿瘤组织的所有统计参数为这三个 ROIs（1-3）的平肠组织的勾画。所有的 ROI 勾画均在 b 值=1000 s/mm2的 DW个 ROI 的面积不少于 100 mm2。值 DWI 图像的 CNR（对比度噪声比）计算6 个 b 值 DWI 图像的 CNR（肿瘤比正常直肠组织的对比度噪声o）根据以下公式(1)计算得出：(St-Sn) /√((SDt2+SDn2)/2) (1)St和 Sn分别代表在相应 b 值 DWI 图像上选定的肿瘤组织和正强度，相应的 SDt和 SDn分别代表肿瘤组织和正常直肠组织NRb表示给定 b 值 DWI 图像的肿瘤与正常组织的对比度噪声 DWI 后处理数学模型

磁共振,正常组织,肿瘤,变化趋势

空军军医大学硕士学位论文能。ROC 曲线分析采用 MedCalc 12.3。所有本实验涉及的检验中 P＜0.05 认为差异具有统计学意义。3 结果3.1 观察者间测量重复性所有参数（Standard-ADC, slow-ADC，fast-ADC, f, α 和 DDC 值）的组内相关系数（ICCs）均＞0.75，可以认为本实验所有磁共振功能参数的观察者间测量一致性较好。3.2 不同 b 值 DWI 图像的 CNR从图 2 可以看出，DWI 图像肿瘤组织与正常组织间的 CNR 在 b 值≥200 s/mm2后，随 b 值增加而迅速增大，当 b 值＞1200 s/mm2时曲线趋于平稳。

水分子扩散,信号衰减,肿瘤组织,扩散模型

3.不同扩散模型拟合肿瘤组织水分子扩散信号衰减：相比其它模型[单指数模2=0.937)、IVIM-mono（R2=0.968）和 IVIM-bi（R2=0.703）]，SEM 模型取得高的拟合优度(R2=0.998)。

【参考文献】