肝脏良恶性病变的鉴别对于指导临床治疗至关重要，虽然CT、MRI动态增强扫描和灌注检查能对大多数病变进行有效鉴别，但不典型病例鉴别仍然较困难。扩散加权成像（diffusion-weighted imaging，DWI）能从微观层面反映肝脏病变的病理生理改变，用表观扩散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）对病灶进行定量分析，肝脏不同性质的病变其细胞组织结构、血供及周围环境均有较大差异，因此病变组织内部水分子的扩散必然存在差异。近10年来国外已有多位作者对DWI在肝脏病变诊断中的作用进行了研究^[1,2,3]，得出相同结论，即恶性肿瘤的ADC显著低于良性病变的ADC值，但由于磁共振设备和选择扫描参数的不同，在b值的选择上差异较大，研究结果不尽相同。本研究应用3种不同大小的b值对肝占位性病变进行DWI扫描，分别测量各种b值情况肝脏占位病灶、正常肝实质ADC值及病灶／肝脏ADC比值大小，以期找到一种较可靠的参数对肝脏良恶性病变鉴别诊断。

1　材料与方法

1.1　临床资料

       选取2007年10月至2009年12月临床体检、化验或B超发现或怀疑肝脏占位性病变76例，同时期肝硬化病人11例，全部病人均行CT和MRI平扫和增强扫描。其中男55例，女21例，年龄17~87岁，平均52.8岁。正常对照组30例，其中男17例，女13例，年龄17~80岁，平均55岁，CT或MRI检查肝脏未见异常改变，肝功能化验各项指标均正常。

1.2　MRI扫描方法

       MR扫描仪为美国GE公司Tween-speed 1.5 T双梯度和8通道相控阵表面线圈，梯度场强度为45 mT/m，T2WI为呼吸门控脂肪抑制快速SE序列，TR 7000 ms，TE 85 ms；矩阵320×240；回波链长度17；采集时间120~180 ms；层厚6 mm；间隔1.5 mm；FOV 35 cm；扰相梯度回波（spoild gradient recalled，SPGR）序列T1WI：TR 240 ms，TE 30 ms，翻转角80° ；矩阵320×128；层厚6 mm；间隔1 mm；FOV 38 cm；20~30层，1次信号采集，1次屏气完成扫描。SPGR序列脂肪抑制T1WI动态增强扫描，用MR专用高压注射器推注钆喷替酸葡甲胺（Gd-DTPA，0.1 mmol/kg，2 ml/s）。

1.3　DWI扫描及ADC值测量

       应用单次激发自旋回波EPI序列以病灶为中心行DWI扫描，选取3种b值（300，500，700 s/mm²）各扫描1次，每次5层，层厚8~10 mm，间隔2 mm，扫描时间20 s，应用ADW 4.3软件进行数据后处理，选取直径大于等于10 mm的病灶行ADC值测量，尽量避开囊变及坏死区，每个病灶共测量3次，取平均值。同时测量病灶相同层面的肝右叶无病灶肝实质ADC值，感兴趣区面积与测量病灶时的相同。正常对照组和肝硬化组的感兴趣区选择与病灶组正常肝实质兴趣区相同。

1.4　诊断标准

       (1)经手术病理证实或活检证实。(2)如病灶未经病理证实则符合以下条件：①肝细胞癌病例结合甲胎蛋白、临床资料超声或／和CT、DSA、MR影像资料，符合临床诊断标准；②转移瘤病例有明确原发病灶，典型影像学表现及随访复查结果支持；③血管瘤、肝囊肿、局灶性结节样增生（focal nodular hyperplasia，FNH）、炎症或脓肿病例均根据临床资料、典型的超声或／和CT、MR应先表现综合诊断，并随访3个月以上；④肝硬化病例均符合临床及影像学典型表现；⑤正常对照组肝脏未见异常影像学表现，肝功能及其他相关化验检查均正常。

1.5　统计学方法

       用SPSS 16.0进行统计分析，分别比较在3种b值情况下，正常肝脏、硬化肝脏及肝脏良、恶性病变ADC值及病灶ADC值／肝脏ADC值比值的差异是否具有显著性。判断诊断效能采用ROC分析，根据ROC曲线下面积比较ADC值或病灶／肝实质ADC比值的诊断效率。

2　结果

2.1　临床及手术病理诊断结果

       76例肝脏占位性病变，恶性肿瘤25例，其中肝细胞肝癌13例（手术病理证实4例），转移瘤10例（来源于胃癌4例，结直肠癌3例，胰腺癌2例，胆囊癌1例），胆管细胞癌2例；良性病变51例，其中海绵状血管瘤23例，肝囊肿18例，肝脓肿7例（抗生素治疗后随访病灶缩小或基本消失），FNH3例（手术病理证实1例）。

2.2　ADC值测量结果

       3种b值下正常肝脏的ADC值无显著性差异（图1、表1）；肝硬化的ADC值较正常肝脏ADC值低，但统计学无显著性差异（图2、表2）；恶性肿瘤（图3）的ADC值低于良性病变（图4），经统计学分析有显著差异（表3）；肝脓肿的ADC值变化较大，6例肝脓肿有3例(50%)的ADC值低于1.65，同一病灶内波动范围可达0.98~2.61×10^-3 mm²/s（图5）。b=500时，以1.65为阈值鉴别良恶性病变的敏感性、特异性和准确性分别分别为95.0%、78.1％和73.1%，ROC曲线下面积为0.952；b=700时，以1.41×10^-3 mm²/s为阈值鉴别良恶性病变的敏感性、特异性和准确性分别为90.0%、77.5％和77.5%，ROC曲线下面积为0.941（图6）；病灶ADC／肝脏ADC比值比较，恶性病变低于良性病变，统计学有显著性差异，P<0.05（表4）；以病灶与肝脏ADC的比值小于1.0为阈值，b=300时，诊断恶性病变的敏感性、特异性和准确性分别为60.0%、81.8％和73.6%；b=500时，分别为65.0%、86.1％和78.6%；b=700时，分别为75.0%、94.9％和88.1%，ROC曲线下面积分别为0.812、0.878、0.892（图7）。

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图1  1A：正常对照，b=300时的ADC图，肝脏ADC值=1.34×10^-3 mm²/s，红色区域为心脏、血管波动或运动伪影所致，影响面积较大；1B：正常对照，b=500时的ADC图，ADC值=1.46×10^-3 mm²/s，红色区域影响面积较b=300时减少；1C：正常对照，b=700时的ADC图，ADC值=1.36×10^-3 mm²/s，红色区域影响面积较b=500时更少，更能接近弥散改变
Fig 1  1A: Normal control, ADC map as b=300, ADC value of the liver parenchyma is 1.34×10^-3 mm²/s, the red area is relatively large showing the influence of artifact because of the moving heart and vessels. 1B: Normal control, ADC map as b=500, ADC value of the liver parenchyma is 1.46×10^-3 mm²/s, the red area is smaller than that of Fig 1A. 1C: Normal control, ADC map as b=700, ADC value of the liver parenchyma is 1.36×10^-3 mm²/s, the red area is smaller than that of fig 1B which was close to true diffusion change.

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图2  2A：肝硬化患者脂肪抑制T2加权像，肝内弥漫性低信号结节；2B：与图2A同一病例，b=700时，肝右叶ADC值= 1.26×10^-3 mm²/s
Fig 2  2A: Transverse fat-suppressed fast spin-echo T2-weighted image in a patient with liver cirrhosis shows diffuse low intensity nodules. 2B: The same patient with fig 2A. ADC value of the right lobe of liver is 1.26×10^-3 mm²/s when b=700.

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图3  3A：肝右叶第6段肝细胞肝癌（手术证实）T2WI脂肪抑制图像示病灶为不均匀高信号；3B：同一病例，b=700，DWI病灶为明显高信号，说明弥散受限；3C：ADC图测量病灶ADC值＝1.37×10^-3 mm²/s，邻近肝组织ADC值=1.58×10^-3 mm²/s，两者比值0.867
Fig 3  3A: Transverse fat-suppressed fast spin-echo T2-weighted image in a patient with HCC shows a mass with heterogeneous high single intensity in sixth segment in right lobe of the liver (approved by operation and pathology). 3B: The same patient with fig 3A. Diffusion-weighted image (b=700) shows a high single intensity mass which indicates restricted diffusion. 3C: The same patient with fig 3A. The ADC value of the mass is 1.37×10^-3 mm²/s. The ADC value of the liver parenchyma is 1.58×10^-3 mm²/s. The ratio of the two values is 0.867.

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图4  4A：肝右叶第8段海绵状血管瘤，增强扫描T1WI示肿瘤边缘半岛样强化；4B：b=700，DWI示肿瘤为高信号，信号不均匀；4C：ADC图测量肿瘤中央ADC值＝3.77×10^-3 mm²/s，边缘ADC值＝2.27×10^-3 mm²/s，肝脏ADC值=1.44×10^-3 mm²/s，肿瘤与肝脏ADC值比值为1.58~2.62
Fig 4  4A: Transverse postcontrast T1-weighted image in a patient with hepatic hemangioma shows a periphery peninsula inhencment mass. 4B: The same patient with fig 4A. Diffusion-weighted image (b=700) shows a heterogeneus high single intensity mass. 4C: The same patient with fig 4A. The ADC value of the mass is 3.77×10^-3 mm²/s in periphery and 2.27×10^-3 mm²/s in central area. The ADC value of the liver parenchyma is 1.44×10^-3 mm²/s. The ratio of the two values is 1.58-2.62.

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图5  5A：肝右叶肝脓肿，增强扫描T1WI示肿块蜂窝样强化；5B：b=700，DWI示肿块为不均匀高信号；5C：ADC图测量脓肿ADC值＝1.23和1.35×10^-3 mm²/s，肝脏ADC值＝1.98×10^-3 mm²/s，肿块与肝脏ADC值比值为0.62~0.68；5D：b=500时脓肿3个不同区域所测ADC值分别是1.25、1.47和2.94×10^-3 mm²/s
Fig 5  5A: Transverse postcontrast T1-weighted image in a patient with hepatic abscesses shows a honeycomb-like inhencment mass in the right lobe of the liver. 5B: The same patient with fig 5A. Diffusion-weighted image (b=700) shows a heterogeneus high single intensity mass. 5C: The same patient with fig 5A. The ADC value of the mass is 1.23×10^-3 mm²/s and 1.35×10^-3 mm²/s in two different areas. The ADC value of the liver parenchyma is 1.98×10^-3 mm²/s. The ratios of the two values are 0.62 and 0.68. 5D: The same patient with fig 5A. The ADC value of the mass is 1.25, 1.47 and 2.94×10^-3 mm²/s in three different areas when b=500.

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图6  b=300，500，700时所测的ADC值ROC曲线图，曲线下面积分别为0.874、0.952、0.941
Fig 6  ROC curve of ADC value of the lesions. Areas under the curve are 0.874, 0.952, 0.941 as b=300, 500,700, respectively.

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图7  b=300，500，700时的病灶／肝实质ADC值比值ROC曲线图，曲线下面积分别为0.823、0.889、0.933
Fig 7  ROC curve of ratio of lesion/liver parenchyma ADC value. Areas under the curve are 0.823, 0.889, 0.933 as b= 300, 500, 700, respectively.

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表1  三种b值时正常组肝脏ADC值(×10^-3 mm²/s)95％可信区间
Table 1  Normal group liver ADC values (×10^-3 mm²/s) under three b values with 95% confidence inteval

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表2  三种b值时正常组及肝硬化组肝脏ADC值(×10^-3 mm²/s)
Table 2  Normal group and cirrhosis group liver ADC values under three b values (×10^-3 mm²/s)

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表3  三种b值时恶性组／良性组病灶ADC值比较(×10^-3 mm²/s)
Table 3  Comparison of ADC values (×10^-3 mm²/s) between malignant and benign group under three b values

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表4  三种b值时恶性组与良性组病灶ADC/肝脏ADC比值
Table 4  Ratio of lesion ADC/liver ADC between malignant and benign group under three b values

3　讨论

       DWI是目前惟一能检测活体组织水分子热运动的技术，反映人体组织的微观集合结构，细胞内外水分子的转移与跨膜运动、温度等变化。目前，DWI已在临床上得到广泛应用，已成为脑缺血、脑梗死超早期诊断的常规序列^[4]。随着磁共振软硬件的技术进步，DWI在肝脏的应用研究已经越来越受到人们的关注^[5]，虽然CT、MRI动态增强扫描和灌注检查能对大多数病变进行有效鉴别，但不典型病例鉴别仍然较困难。DWI能从微观层面反应肝脏病变的病理生理改变，用表观扩散系数（ADC）对病灶进行定量分析，肝脏不同性质的病变其细胞组织结构、血供及周围环境均有较大差异，因此病变组织内部水分子的扩散必然存在差异，这就为DWI的应用提供了理论依据。

3.1　正常肝组织和硬化肝组织的ADC值比较

       本组资料的结果显示正常肝组织的ADC值随着b值的增大而缩小，但这种差异并无统计学意义，而且肝硬化肝脏的ADC值虽然低于正常肝脏约0.1 ～0.2×10^-3 mm²/s，但经统计学分析无显著性差异，与文献报道不符。Girometti等^[6]报道肝硬化的ADC值低于正常肝脏的ADC值(1.11±0.16×10^-3 mm²/s vs 1.54±0.12×10^-3 mm²/s)。以1.31×10^-3 mm²/s为阈值（b=0，150，250，400 s/mm²），敏感性和特异性分别达到92％和100%，阳性预测值和阴性预测值分别达到100%和99%，准确性96%。Taouli等^[7]用高b值(b=500，700)得出结论与前面作者相仿，敏感性达到83.3％和88.9%，特异性为83.3％和80%。硬化肝组织弥散受限的病理机制可能是多因素的，目前并不完全确定。近年来实验和临床研究均表明进展期的肝纤维化确实存在毛细血管灌注减少和弥散受限，具体机制尚待进一步研究，另外肝脏脂肪浸润和／或铁质沉着也可能对ADC值的测量有一定影响^[8]。本组资料统计学差异不显著可能是样本量较少、肝硬化程度轻重不一等原因所致，需要进一步加大样本量，并对肝硬化程度进行活检分级，才能得到有意义的结果。

3.2　肝脏良性病变与恶性病变的ADC值比较

       本组肝脏恶性病变包括原发性肝癌、胆管细胞癌和转移瘤，良性病变包括肝囊肿、海绵状血管瘤、炎症性病变和FNH。经统计学分析，恶性病变的ADC值低于良性病变(P<0.05)，与国内外的研究相符。在b值为300、500和700得到相同结果，但诊断效率是有差异的。恶性肿瘤由于细胞增殖迅速，细胞外间隙缩小，是导致水分子弥散受限的主要原因，b值大于300时，灌注效应的影响较小，但从ADC图上看，b=300时图像受灌注影响仍较大，表现为大片红色区域，有时掩盖了病灶的显示；b=700时，红色区域明显减少，肝脏及其他腹腔实质脏器由于ADC值的差异出现色差，病灶在较高b值时境界显示比低b值时清晰。Taouli等^[9]的研究显示，在b为0，400时，ADC值以小于1.50×10^-3 mm²/s为阈值，诊断恶性病变的敏感性、特异性和正确性分别为79%、96%和86%。Parikh等^[10]的研究认为小b值（0，50）时DWI对病灶的检出很有帮助，明显高于标准屏气T2加权的病灶检出率，高b值(0，500)时定性诊断能力与后者相仿。ADC值以1.6×10^-3 mm²/s为阈值，敏感性、特异性和准确性分别为74.2%，77.3％和75.3%。本组病例b=500时，ADC值以1.65×10^-3 mm²/s为阈值，敏感性、特异性和准确性分别为95.0%，78.1％和73.1%，虽然敏感性较高，但特异性和准确性却较上述2位作者的研究结果明显减低。可能是由于本组病例中，良性肝细胞病变比例明显较低(FNH2例)，或是ADC值测量误差较大所致。如将良性病变进一步分类，我们发现b=500时，33例肝囊肿和海绵状血管瘤中只有5例的ADC值小于1.65(囊肿1例，血管瘤4例)，而6例肝脓肿有3例（50%）的ADC值低于1.65，同一脓肿病灶不同区域的ADC值有时也相差很大（图5），可能是由于在脓肿的不同时期，充血水肿、渗出或坏死的比例不同所造成的差异，由于本组炎症病例例数较少，且均无病理，确切机制尚待进一步研究。Parikh等^[10]的病例中肝脓肿的ADC值为1.64×10^-3 mm²/s，与1.60×10^-3 mm²/s的阈值非常接近，但作者并没有进一步分析。b=700时，恶性肿瘤ADC值无1例大于1.6，b=500时，仅3例ADC值大于1.65，均为原发性肝细胞肝癌，1例为射频治疗后，病灶坏死明显，另2例为实质性肿块，由于这2例未手术，没有病理对照，ADC值偏高的原因尚无法得知。

3.3　肝脏良性病变与恶性病变的ADC值与周围肝实质ADC值比值比较

       由于病人的个体差异及疾病状态不同，不同的病人在相同b值时所测ADC值可能也存在较大差异，将病灶ADC值比上周围肝脏ADC值，其比值可能会减少这种差异，检索近10年中外文献尚未见类似方法应用。本组病例以病灶与肝脏ADC的比值小于1.0为阈值，显示较高b值时所计算出的敏感性、特异性和准确性均较低b值时高。与单纯用ADC值低于1.65×10^-3 mm²/s为阈值比较，2种较高b值情况下特异性均较后者高，但敏感性和准确性有所降低，因此两者结合运用有助于提高ADC值对于肝脏良恶性病变的鉴别能力。

3.4　本研究存在不足

       手术及病理例数较少，可能影响最后的诊断结果；良性病变中肝囊肿和海绵状血管瘤占得比例很高，而这两种疾病常规的CT或MRI的增强扫描均容易确诊，并不依赖DWI检查，而真正需要鉴别的良性实体肿瘤并不多，影响了本组病例来源的代表性。Parikh等^[10]的病例中良性肝细胞性病灶(FNH和肝腺瘤)的平均ADC值为1.49±0.49×10^-3 mm²/s，与转移瘤组的ADC值1.50×10^-3 mm²/s几乎一致。Taouli等^[9]的病例中良性肝细胞性病灶的平均ADC值为1.64×10^-3 mm²/s，高于1.50×10^-3 mm²/s的良恶性鉴别阈值(b=400)，虽然差异有显著性，但ADC值重叠的病例仍较多。另外需要注意的是，ADC值的测量影响因素较多，Kim等^[8]和Bruegel等^[11]的研究发现，28.8%～33.7％的ADC值测量可能出现误差，原因包括图像噪声、运动伪影及测量误差，病灶的大小及部位等等。

       总之，肝脏恶性肿瘤的ADC值显著高于良性病变，病灶与周围肝实质ADC值比值低于良性病变，b=500时以1.65×10^-3 mm²/s为阈值，诊断效率较高，是常规MRI鉴别诊断肝脏良、恶性病变的有效补充。但良恶性病变的ADC值仍有部分重叠，肝脓肿的ADC值变化差异较大，需结合常规MRI及临床症状和实验室检查，必要时活检或抗炎治疗后随访。