3.0 T 质子磁共振波谱在鉴别诊断胰腺癌和胰腺炎中的初步应用.pdf

国际医学放射学杂志陨灶贼藻则灶葬贼蚤燥灶葬造允燥怎则灶葬造燥枣酝藻凿蚤糟葬造砸葬凿蚤燥造燥早赠圆园11Sep鸦34穴5雪押413原417作者单位院100050袁首都医科大学附属北京友谊医院放射科渊苏天昊袁靳二虎袁梁宇霆袁张洁袁邓力刚袁贺文冤曰通用电气渊中国冤医疗集团渊申皓冤通讯作者院靳二虎袁E-mail:基金项目院首都医学发展科研基金(2007-3103)袁北京市科技计划(Z080507030808027)DOI院10.3784/j.issn.1674-1897.2011.05.L05023.0T质子磁共振波谱在鉴别诊断胰腺癌和胰腺炎中的初步应用苏天昊申皓靳二虎梁宇霆张洁邓力刚贺文论著揖摘要铱目的观察急性水肿型胰腺炎尧慢性胰腺炎及胰腺癌的质子磁共振波谱渊1H-MRS冤表现袁分析其代谢物峰差异遥方法在3.0T磁共振设备上应用单体素点分辨波谱渊PRESS冤序列袁采集15例急性水肿型胰腺炎尧10例慢性胰腺炎和20例胰腺癌病人的胰腺1H-MRS遥分析波谱中代谢物的表现袁比较胰腺炎和胰腺癌的代谢物峰显示率袁计算每组胆固醇和不饱和脂肪酸的混合峰(Chol+Unsat)与脂肪峰(Lip)峰高的比值(Chol+Unsat/Lip)袁并对三组比值行单因素方差分析和组间两两比较遥结果胰腺1H-MRS的主要代谢物峰有Lip峰,Chol+Unsat峰和胆碱峰(Cho)遥胰腺炎组与胰腺癌组之间Cho峰的显示率差异无统计学意义渊字2=0.104袁P=0.748冤遥急性水肿型胰腺炎尧慢性胰腺炎和胰腺癌组Chol+Unsat/Lip比值的均数分别为0.179依0.056尧0.274依0.099和0.325依0.187袁且三组均数的差异有统计学意义(F=5.011袁P=0.011)遥其中袁急性水肿型胰腺炎与慢性胰腺炎及胰腺癌间Chol+Unsat/Lip比值比较袁其差异有统计学意义渊P均0.05冤袁而慢性胰腺炎与胰腺癌之间该比值的差异无统计学意义渊P=0.712冤遥结论3.0T胰腺1H-MRS中Chol+Unsat/Lip比值升高可能对鉴别急性胰腺炎与慢性胰腺炎及胰腺癌有一定参考价值遥揖关键词铱胰腺癌曰慢性胰腺炎曰急性胰腺炎曰磁共振波谱成像曰定量分析Preliminaryapplicationof3.0TprotonMRSpectroscopyindifferentialdiagnosisofpancreaticcancerandpancreatitisSUTianhao,SHENHao,JINErhu,LIANGYuting,ZhangJie,DengLigang,HeWen.DepartmentofRadiology,BeijingFriendshipHospital,CapitalMedicalUniversity,Beijing100050,China揖Abstract铱ObjectiveToobserve1H-MRSappearanceofacutepancreatitis,chronicpancreatitisandpancreaticcancer,andtoanalyzethechangesinmetabolites.MethodsPancreasspectroscopiesof45subjectswereacquiredbysingle-voxelPRESSsequenceon3.0TMRscanner.Thesubjectsweredividedintothreegroups,i.e.,acuteedematouspancreatitis(n=15),chronicpancreas(n=10),andpancreaticcancer(n=20).Visibilitiesofmetabolitewerecomparedbetweenpancreatitisandpancreaticcancergroup.Theratioofcholesterolandtheolefinicregionoffattyacids(Chol+Unsat)peakheighttolipid(Lip)peakheight(Chol+Unsat/Lip)wascalculatedineachgroup.One-wayANOVAwithposthoccomparisonswasperformedamongthethreegroups.ResultsTherewerethreemajorresonancepeaksinthespectra,Lip,Chol+Unsat,andcholine.Therewasnosignificantdifferenceinthevisiblerateofcholine(字2=0.104,P=0.748)betweenpancreatitisandpancreaticcancergroup.ThemeanvalueofChol+Unsat/Lipwas0.179依0.056foracutepancreatitis,0.274依0.099forchronicpancreatitis,0.325依0.187forpancreaticcancer,andtheywerestatisticallydifferentamongthethreegroups(F=5.011,P=0.011).Furthermore,statisticallysignificantdifferenceinChol+Unsat/Lipwasobservedbetweenacutepancreatitisgroupandchronicpancreatitisgrouporpancreaticcancergroup(bothP0.05),butnotbetweenchronicpancreatitisandpancreaticcancergroup(P=0.712).ConclusionChol+Unsat/Lipmaybehelpfulindifferentiatingacutepanceatitisfromchronicpancreatitisandpancreaticcancer.揖Keywords铱Pancreaticcancer曰Chronicpancreatitis曰Acutepancreatitis曰Magneticresonancespectroscopy曰Quantitativeanalysis磁共振波谱(MRS)技术可以根据不同代谢物的表现反映活体组织的代谢改变遥氢质子磁共振波谱(1H-MRS)业已用于无创性诊断和评估脑尧前列腺尧乳腺等疾病1遥有文献报道应用1.5T1H-MRS研究胰腺在分子水平的代谢物变化可评价胰腺的不同病理生理状态2-3遥也有研究者利用3.0TMR设备对正常胰腺的MRS表现进行了研究,并分析了影响代谢物的因素4遥本文通过比较胰腺癌与急性水肿型胰腺炎和慢性胰腺炎在1H-MRS上的代谢物差异袁进一步探讨胰腺癌的1H-MRS表现袁为胰腺疾病的影像诊断提供新的思路遥1材料与方法1.1研究对象选择2008年9月要2010年12月在北京友谊医院住院治疗且诊断明确的胰腺病人共413国际医学放射学杂志陨灶贼允酝藻凿砸葬凿蚤燥造圆园11Sep鸦猿4穴5雪组别急性水肿型胰腺炎慢性胰腺炎胰腺癌表1急性水肿型胰腺炎组尧慢性胰腺炎组与胰腺癌组1H-MRS上代谢物峰的显示例数151020Lip峰151020Chol+Unsat峰151019Cho峰13916Cr峰11615例急性水肿型胰腺炎淤慢性胰腺炎于胰腺癌盂F表2急性水肿型胰腺炎组尧慢性胰腺炎组与胰腺癌组Chol+Unsat/Lip比值及比较151020Chol+Unsat/Lip峰高比值均数0.179依0.0560.274依0.0990.325依0.187组比淤颐于于颐盂淤颐盂P值0.0490.7120.009例数组别5.011统计学处理45例袁所有病人均在发病5天内接受1H-MRS检查袁根据疾病不同分为3组遥将最终诊断不明确的病例排除在本研究范围之外袁诊断明确的病例其分组情况及纳入标准分述如下院淤急性水肿型胰腺炎组院15例病人袁男性4例袁女性11例曰年龄16耀76岁袁平均渊51.3依20.0冤岁遥经B超检查提示胰头肿大9例袁胰体尧尾肿大各3例遥根据临床表现和实验室检查结果诊断袁并在临床治疗后的经MR检查随访中证实袁胰腺肿胀均有缓解袁胰腺周围渗出亦有减少遥于慢性胰腺炎组院10例病人袁男性6例,女性4例曰年龄17耀62岁袁平均渊47.1依12.3冤岁遥经B超检查提示胰头肿大8例袁胰体尧尾肿大各1例遥病例均结合临床表现和实验室检查诊断袁经ERCP明确诊断6例袁经胰腺穿刺活检证实诊断4例遥盂胰腺癌组院20例病人袁男性7例袁女性13例曰年龄39耀89岁,平均渊65.2依13.8冤岁遥病灶均位于胰头袁肿瘤直径为3.0耀5.1cm袁平均3.7cm遥其中8例经手术后病理检查所证实袁余12例经内镜引导细针穿刺活检明确诊断遥1.2检查方法采用德国GE公司生产的SignaExciteHD3.0TMR成像设备遥应用8通道相控阵表面线圈遥病人于检查前4h禁食水袁于屏气条件下行脂肪抑制快速毁损梯度渊FSPGR冤横断面T1WI院TR=200ms袁TE=2.7ms袁NEX=0.8袁并以此作为MRS定位图遥MRS数据采集前先行常规自动预扫描以完成匀场和抑水袁达到线宽渊LW冤约25Hz袁抑水率渊WS冤跃80%时行波谱采集遥1H-MRS采集利用单体素点分辨波谱渊PRESS冤序列:TR=1250ms,TE=35ms,NEX=8遥1H-MRS检查时采用自由呼吸完成扫描,采集时间为2min30s袁MRS兴趣容积渊volumeofinterest,VOI冤大小为18mm伊18mm伊18mm袁设置时尽量避开周围脂肪袁可在VOI前后尧左右尧上下界外分别设置饱和带袁以消除胰腺周围脂肪的影响遥急性水肿型胰腺炎和慢性胰腺炎病人根据胰腺肿大部位设置VOI袁胰腺癌病人以胰头肿物为中心设置VOI遥45例病人每例至少获取1个满意的VOI波谱数据遥1.3数据分析1.3.11H-MRS数据分析采用SAGE7.0软件包于MR工作站对所有MRS扫描数据进行后处理遥先计算3组波谱中主要代谢物峰的显示率袁随即根据谱线中5.4耀5.6ppm渊ppm表示10-6冤处胆固醇和不饱和脂肪酸的混合峰(cholesterolandtheunsaturatedpartstheolenfinicregionoffattyacids,Chol+Unsat)袁以及1.3ppm处脂肪峰渊lipid,Lip冤的峰高袁计算每例病人的Chol+Unsat/Lip比值遥1.3.2统计学分析采用SPSS18.0统计软件对MRS后处理数据进行计算和分析袁测量结果中的计量资料以均数依标准差渊曾依泽冤表示遥各组Chol+Unsat/Lip比值行单因素方差分析袁对原始数据进行两两比较时采用TamhanesT2检验曰计数资料以相对数构成比渊%冤或率渊%冤表示袁卡方检验分析胰腺炎和胰腺癌胆碱峰渊choline袁Cho冤的显示率差异遥P约0.05为差异有统计学意义遥2结果2.11H-MRS代谢物显示情况胰腺1H-MRS显示的主要代谢物峰有Lip峰尧Chol+Unsat峰和Cho峰渊表1冤遥胰腺炎组(急性水肿型胰腺炎15例袁慢性胰腺炎10例)与胰腺癌组渊20例冤Cho峰显示率分别为88%渊22/25冤和80%渊16/20冤袁两者差异无统计学意义渊字2=0.104袁P=0.748冤遥2.2Chol+Unsat/Lip比值的比较胰腺癌组有1例病人MRS波谱未出现明确的Chol+Unsat峰袁其峰值大小按其在渊5.4耀5.6冤ppm处基线水平计算遥经方差齐性检验袁3组测量数据均符合正态分布袁但不具备方差齐性渊Levene统计量=6.056袁P=0.005冤遥但将3组比值行以10为底的对数转换之后则具备方差齐性渊Levene统计量=3.152袁P=0.053冤遥经单因素方差分析提示袁3组Chol+Unsat/Lip比值均数的比较差异有统计学意义渊P=0.011袁表2冤遥对方差不齐的3组原始数据进行TamhanesT2检验进行两两比较袁其中急性水肿型胰腺炎组低于慢性胰腺炎组和胰腺癌组(P=0.049尧0.009曰表2),而慢性胰腺炎组与胰腺癌组的差异无统计学意义(P=0.712袁表2)遥414国际医学放射学杂志陨灶贼藻则灶葬贼蚤燥灶葬造允燥怎则灶葬造燥枣酝藻凿蚤糟葬造砸葬凿蚤燥造燥早赠圆园11Sep鸦34穴5雪各组1H-MRS表现及对应的MRS扫描定位图见图13遥1H-MRS图显示不同胰腺疾病的代谢物峰存在差异袁对应的横断面定位图显示了胰腺MRS的采集范围遥3讨论胰腺1H-MRS研究有可能为胰腺疾病的检出和诊断提供新的线索遥本研究应用3.0T高场磁共振设备结合腹部相控阵线圈进行胰腺质子波谱研究袁因信噪比提高袁故更有利于检出和定量分析各种代谢物袁提高胰腺MRS的应用水平遥在认识正常胰腺MRS代谢物分布特征及影响因素的基础上袁本文通过比较急性水肿型胰腺炎尧慢性胰腺炎与胰腺癌的MRS表现袁进一步探讨不同胰腺疾病的1H-MRS改变遥3.1胰腺1H-MRS中的技术因素波谱采集前应行预扫描完成匀场遥本研究匀场要求LW约25,这是因为MRS相比MRI需要更加均匀的磁场袁以得到高质量谱线遥兴趣容积设置与胰腺形态匹配程度会影响局部磁场均匀度袁匀场效果也可能会受到VOI周围胃肠道内气体的影响遥本组受检者选择自由呼吸的方式采集波谱袁这便于病情较重的病人接受遥腹部MRS检查也可以进行屏气扫描袁以得到更好信噪比的谱线5遥由于胰腺是腹膜后器官袁随呼吸移动度小袁而且在VOI周围放置脂肪饱和带以消除周围脂肪的影响袁故本研究中胰腺MRS获得了较好的信噪比遥我们前期的比较研究结果表明袁在自由呼吸与屏气扫描的胰腺MRS中主要代谢物的含量存在较高的相关性4遥3.2胰腺炎与胰腺癌1H-MRS中代谢物表现有研究表明袁1H-MRS可以检测并定量分析活体正常胰腺中Lip尧Cho尧Chol+Unsat和肌酸渊creatine袁Cr冤等代谢物4遥在本组病例研究中袁急性水肿型胰腺炎尧慢性胰腺炎与胰腺癌的波谱中均不同程度地出现上述代谢物峰遥从这些的峰显示率上可见袁Lip峰和Chol+Unsat峰的出现比较稳定,本文对其峰高比值进行相对定量分析,而Cho峰和Cr峰在波谱中的出现并不稳定袁会受到其他较多因素的影响袁所以只有在出现不稳定的代谢物各组之间先进行显示率的比较袁才能在客观反映各组之间的差异的同时避免偏倚遥在一些对其他器官的1H-MRS中袁Cho峰改变对恶性病变具有诊断价值袁原因可能是Cho含量升高从一个方面反映了细胞膜成分的增加或细胞增殖的加快5-8遥由于本组慢性胰腺炎病例数较少袁故将两组胰腺炎渊非肿瘤性疾病)的病例数合并后袁对其Cho峰显示率与胰腺癌进行比较遥结果表明袁胰腺炎组与胰腺癌组之间的Cho峰差异无统计学意义袁1H-MRS尚不能够从Cho峰显示率上区分胰腺癌与胰腺炎性疾病遥这个结果可能提示Cho峰对胰腺癌的诊断不具有特异性遥文献也报道在肝尧肾尧脑等器官的组织中Cho代谢会存在明显差异9袁尽管在部分器官中Cho峰有诊断价值袁但它尚不能作为诊断胰腺癌的MRS指标遥3.3胰腺癌Chol+Unsat/Lip比值升高MRS中Lip峰高低反映细胞内外脂肪酸的亚甲基渊-CH2-冤含量遥急性水肿型胰腺炎发生的病理改变包括胰腺间质水肿袁炎性细胞浸润袁胰腺内外脂肪坏死袁其中脂肪坏死的实质是胰脂酶将脂肪分解为脂肪酸和甘油袁甘油被吸收袁脂肪酸则与钙离子结合袁这提示MRS中代表脂肪酸亚甲基渊-CH2-冤含量的Lip峰高低并不受影响遥慢性胰腺炎的病理改变包括胰腺间质纤维组织增生或广泛纤维化袁腺泡和胰腺组织萎缩袁慢性炎性细胞浸润袁胰管内黏液栓形成伴钙化10遥由于其质地变硬和纤维化表现袁在大体病理上与胰腺癌不易区分遥曾有相关研究提示慢性胰腺炎的Lip含量会低于胰腺癌2,病理观察也发现胰腺癌病灶中脂肪组织很少11遥MRI上观察到的胰腺癌在显微镜下是由肿瘤细胞尧纤维成分和慢性炎性细胞组成袁虽然前两种成分较多袁但三者之间并无明显分界12遥而正常胰腺的脂肪含量会随年龄增加而增多4,13遥慢性胰腺炎和胰腺癌的肿块病变均可取代正常的胰腺组织袁同时减少正常胰腺内的脂肪成分遥这可能是慢性胰腺炎及胰腺癌中Lip含量低于急性胰腺炎的原因遥另一方面袁体外MRS研究显示与Chol有关的胆固醇酯在某些恶性肿瘤中可能会增加14袁其机制有待进一步探讨遥由于不饱和脂肪酸(Unsat)的含量与脂肪含量呈正相关袁因此不饱和脂肪酸与脂肪比值的改变不会明显影响Chol+Unsat/Lip比值的结果遥本研究中急性胰腺炎尧慢性胰腺炎及胰腺癌组中Chol+Unsat/Lip的比值逐渐增高袁可能与这三种胰腺病变中脂肪成分逐渐减少有关遥但是袁这种差异在慢性胰腺炎与胰腺癌组之间无统计学意义袁这揭示了两种疾病存在着某些本质联系15-16遥是否可以将Chol+Unsat/Lip比值升高作为胰腺癌的一个特征性表现袁还有待更多病例的研究遥415国际医学放射学杂志陨灶贼允酝藻凿砸葬凿蚤燥造圆园11Sep鸦猿4穴5雪总之袁MRI中的脂肪抑制T1WI尧梯度回波动态增强扫描17以及扩散加权成像18-19技术已成为评价胰腺癌有价值的检查方法遥本组1H-MRS研究表明袁急性胰腺炎尧慢性胰腺炎和胰腺癌1H-MRS中图1急性胰腺炎1H-MRS女性病人袁46岁遥a经SAGE软件处理后谱线的基线平稳袁分别于1.3ppm尧3.0ppm尧3.2ppm和(5.4耀5.6)ppm处可见较高的Lip峰尧Cr峰渊箭头冤尧Cho峰渊箭冤和Chol+Unsat峰(空箭头)袁Chol+Unsat/Lip=0.19遥b相对应的MRS扫描定位影像袁横断面T1WI显示胰头部肿胀渊方框代表谱线采集范围冤ab图2慢性胰腺炎1H-MRS男性病人袁45岁遥a经SAGE软件处理后谱线的基线平稳,于1.3ppm尧3.2ppm和(5.4耀5.6)ppm处分别可见较高的Lip峰尧Cho峰渊箭冤和Chol+Unsat峰(空箭头)袁Chol+Unsat/Lip=0.28遥b相对应的MRS扫描定位影像袁横断面T1WI显示胰头部肿大渊方框代表谱线采集范围冤ab图3胰腺癌1H-MRS女性病人袁55岁遥a经SAGE软件处理后谱线的基线平稳,分别于1.3ppm尧3.0ppm尧3.2ppm和(5.4耀5.6)ppm处可见较高的Lip峰尧Cr峰渊箭头冤尧Cho峰渊箭冤和Chol+Unsat峰(空箭头)袁Chol+Unsat/Lip=0.29遥b相对应的MRS扫描定位影像袁横断面T1WI显示胰头部肿物渊方框代表谱线采集范围冤ab416国际医学放射学杂志陨灶贼藻则灶葬贼蚤燥灶葬造允燥怎则灶葬造燥枣酝藻凿蚤糟葬造砸葬凿蚤燥造燥早赠圆园11Sep鸦34穴5雪报,2010,27:65-68.咱6暂傅悦,张权,张云亭.手运动组块设计与事件相关设计的fMRI比较研究咱允暂.放射学实践,2006,21:5-8.咱7暂HeY,WangJH,WangL,etal.Uncoveringintrinsicmodularorganizationofspontaneousbrainactivityinhumans咱允暂.PLoSOne,2009,4:e5226.咱8暂GreiciusMD,SrivastavaG,ReissAL,etal.DefaultmodenetworkactivitydistinguishesAlzheimersdiseasefromhealthyaging:evidencefromfunctionalMRI咱允暂.ProcNatlAcadSciUSA,2004,101:4637-4642.咱9暂CarsonRG.Neuralpathwaysmediatingbilateralinteractionsbetweentheupperlimbs咱允暂.BrainResBrainResRey,2005,49:641-662.咱10暂JiangT,HeY,ZangY,etal.Modulationoffunctionalconnectivityduringtherestingstateandthemotortask咱允暂.HumBrainMapp,2004,22:63-71.咱11暂艾林,郑作锋,戴建平,等.基于fMRI功能连接度分析正常人相关脑区在运动过程中的参与程度咱允暂.中国医学影像技术,2009,25:756-759.咱12暂CrammondDJ,KalaskaJF.Differentialrelationofdischargeinprimarymotorcortexandpremotorcortextomovementsversusactivelymaintainedposturesduringareachingtask咱允暂.ExpBrainRes,1996,108:45-61.咱13暂GroppaS,SchlaakBH,Werner-PetrollN,etal.TheHumandorsalpremotorcortexfacilitatestheexcitabilityofipsilateralprimarymotorcortexviaashortlatencycortico-corticalroute咱允暂.HumanBrainMapp,2011,DOI:10.1002/hbm.2122.咱14暂SchmidlinE,BrochierT,MaierMA,etal.Pronouncedreductionofdigitmotorresponsesevokedfrommacaqueventralpremotorcortexafterreversibleinactivationoftheprimarymotorcortexhandarea咱允暂.JNeurosci,2008,28:5772-5783.咱15暂Leh佴ricyS,DucrosM,KrainikA,etal.3-DdiffusiontensoraxonaltrackingshowsdistinctSMAandpre-SMAprojectionstothehumanstriatum咱允暂.CerebCortex,2004,14:1302-1309.咱16暂BehrensTE,Johansen-BergH,WoolrichMW,etal.Non-invasivemappingofconnectionsbetweenhumanthalamusandcortexusingdiffusionimaging咱允暂.NatNeurosci,2003,6:750-757.咱17暂GuyeM,ParkerGJ,SymmsM,etal.CombinedfunctionalMRIandtractographytodemonstratetheconnectivityofthehumanprimarymotorcortexinvivo咱允暂.Neuroimage,2003,19:1349-1360.渊收稿2011-08-08冤Chol+Unsat/Lip比值逐渐升高袁这可能对了解不同胰腺病变的代谢物变化和鉴别诊断胰腺疾病具有一定参考价值遥参考文献院咱员暂MountfordC,LeanC,MalychaP,etal.Protonspectroscopyprovidesaccuratepathologyonbiopsyandinvivo咱允暂.JMagnResonImaging,2006,24:459-477.咱2暂ChoSG,LeeDH,LeeKY,etal.Differentiationofchronicfocalpancreatitisfrompancreaticcarcinomabyinvivoprotonmagneticresonancespectroscopy咱允暂.JComputAssistTomogr,2005,29:163-169.咱3暂LingvayI,EsserV,LegendreJL,etal.Noninvasivequantificationofpancreaticfatinhumans咱允暂.JClinEndocrinolMetab,2009,94:4070-4076.咱4暂苏天昊,申皓,靳二虎,等.3.0T质子磁共振波谱对活体正常胰腺的研究咱允暂.临床放射学杂志,2010,29:1196-1198.咱5暂QayyumA.MRspectroscopyoftheliver:principlesandclinicalapplications咱允暂.Radiographics,2009,29:1653-1664.咱6暂DiCostanzoA,TrojsiF,TosettiM,etal.ProtonMRspectroscopyofthebrainat3T:anupdate咱允暂.EurRadiol,2007,17:1651-1662.咱7暂RajeshA,CoakleyFV.KurhanewiczJ.3DMRspectroscopicimagingintheevaluationofprostatecancer咱允暂.ClinRadiol,2007,62:921-929.咱8暂SardanelliF,FaustoA,DiLeoG,etal.InvivoprotonMRspectroscopyofthebreastusingthetotalcholinepeakintegralasamarkerofmalignancy咱允暂.AJR,2009,192:1608-1617.咱9暂Katz-BrullR,MargalitR,DeganiH.Differentialroutingofcholineinimplantedbreastcancerandnormalorgans咱允暂.MagnResonMed,2001,46:31-38.咱10暂BeglingerC.Diagnosisofchronicpancreatitis咱允暂.DigDis,2010,28:359-363.咱11暂BarutcuO,CihangirogluM,YildirimT,etal