第一部分3.0T磁共振扩散加权成像在肝脏局灶性结节研究中的应用价值目的在过去的几年里,随着技术及图像质量的发展与进步,磁共振(magnetic resonance, MR)扩散加权成像(Diffusion-weighted imaging, DWI)发挥着越来越大的作用。DWI越来越多地应用于腹部,尤其是肝脏,并在肝脏病变的检出与鉴别诊断方面取得令人振奋的效果。表观分布系数(Apparent diffusion coefficient,ADC)值的测量可定量反映组织的微观结构信息,间接反映细胞结构和功能信息,有助于良恶性肝脏局灶性病变(Focal liver lesion, FLL)之间的鉴别。通常认为,良性FLL较恶性FLL表现出更高的ADC值,但是二者的ADC值之间存在一定范围的重叠。目前不同文献报道的区分良恶性FLL的ADC值阈值在1.40-1.65×10-3mm2/sec之间,敏感度及特异度分别为74%到100%、74%到100%之间。尽管DWI在临床得到广泛应用,但其在腹部应用时对脏器的运动非常敏感。文献报道,心脏运动对DWI在腹部的应用有很大影响,导致肝左叶正常肝实质的ADC值高于肝右叶。此外,Schmid-Tannwald等报道,采用非心脏门控DWI时,肝左叶FLLs的ADC值显著高于肝右叶。由此可见,肝脏病变所处位置的不同可能会导致ADC值的可变性,提示DWI在肝脏病变的应用中可能存在一定的局限性,从而影响其对病变的诊断效力。尽管左、右叶正常肝实质的ADC值差异已为临床所关注,但对病变组织ADC值的差异及其对病变良恶性鉴别的影响尚缺乏相关研究或报道。本研究的目的是,尝试通过把肝脏分为肝左叶及肝右叶,采用非心脏门控DWI,测量和比较肝左叶和肝右叶正常肝实质以及局灶性病变的ADC值,分析肝左叶和肝右叶正常肝实质及局灶性病变的ADC值之间是否存在差异,探讨由于病变所处位置的不同所导致的ADC值存在的变化。分别在肝左叶、肝右叶及整个肝脏确定区分病变良恶性的最佳ADC阈值,并对其诊断准确性进行分析和对比,以期为肝脏病变诊断的准确性提供更进一步的帮助。方法收集我院2010年10月至2013年3月间因肝脏局灶性病变接受MR检查者356例(肝囊肿除外)。排除标准如下：ⅰ)局灶性病变直径<1cm；ⅱ)病变的性质没有得到充分证实；ⅲ)图像质量不合格；ⅳ)患者在MR检查之前的12个月内进行过放疗、化疗、碘油介入治疗及射频消融。其中87例患者被排除未纳入该研究。因此,共269例患者纳入我们的回顾性研究中(男性180例,女性89例,年龄范围21-80岁,平均年龄54.7岁)。对于存在大于等于5个肝脏病变的患者,随机选择5个病变进行定量测量。因此,共有429个肝脏局灶性病变纳入本研究。从所有的269例患者中选取58例作为A组(男性37例,女性21例,平均年龄54.4岁)。纳入标准如下：ⅰ)患者至少具备2个肝脏局灶性病变,其中1个位于肝左叶,另一个位于肝右叶；ⅱ)每例患者位于肝左叶及肝右叶的2个病变具备相同的病理学及相似的磁共振特征；ⅲ)每例患者肝左叶及肝右叶的2个病变具备相似的大小。存在大区域坏死及囊变区病变的患者被排除。B组包含所有的研究对象。采用3.0T磁共振成像仪(Magnetom verio, SIEMENS, Erlangen, Germany)。扫描序列如下：以冠状位FIESTA序列进行定位,首先行轴位屏气脂肪抑制快速恢复快速自旋回波序列T2WI；T1WI采用屏气双回波快速扰相梯度回波；动态增强扫描采用轴位屏气VIBE (volume interpolated body examination, Siemens)序列,经肘静脉穿刺、高压注射器以2.5m1/s的速率注入0.1mmol/kg剂量的钆贝葡胺(Gd-BOPTA, MultiHance),随后注入20ml 0.9%氯化钠注射液冲洗。在动态增强扫描之前,行呼吸触发DW SS-EPI (single-shot echo-planar imaging)序列,b值取0和800sec/mm2。ADC图由西门子Syngo工作站根据ADC=-ln(S(b=800)/S(b=0))/800自动计算,其中,S(b=800)和S(b=0)分别为为b=800 s/mm2和b=0 s/mm2时对应的扩散加权图像的信号。扫描参数如下：TR：4000 ms；TE:73 ms；回波链长度：92；接收带宽：2442 Hz/pixel;信号平均次数：3；层厚：5mm；间隔：1mm；采集层数：30-35；采集时间：4-6 min。研究员记录所有入选病变的位置、最后诊断及在ADC图上绘制感兴趣区(region of interest,ROI)测量正常肝实质及病变的ADC值。正常肝实质ROI绘制的遵循原则：ⅰ)尽可能大；ⅱ)避开肝脏血管及运动伪影区域；ⅲ)每例患者肝左叶及肝右叶的2个ROI具备相似的大小。肝脏病变ROI的绘制如下：感兴趣区放置在病变实性部分,尽量避开病灶边缘及囊变、坏死部分。ROI依据病变的形态和大小描绘,病变较大时,包含多个感兴趣区。每个病变的平均ADC值取所有ROI的所有体素的均值,:mean ADC=其中，n为每个病变所包含的ROI的个数,ADCi为第i个ROI的ADC均值,Si为第i个感兴趣区的面积。因为ROI大小不同,Si为ADCi的加权,此式可避免由于ROI大小不同造成的均值偏差。在PACS工作站(GE Healthcare,USA)回顾所有研究对象的MR图像及其随访所得图像。所有图像均经两名放射科医师(从事体部磁共振诊断工作10年以上)分别阅片,通过MRIs、临床病史、组织病理学以及随访影像学得出肝脏病变的一致性诊断。在A组,肝左叶及肝右叶正常肝实质的ROI大小,以及病变最大直径之间的比较用配对t检验。肝左叶及肝右叶正常肝实质平均ADC值之间的比较、良性病变平均ADC值之间的比较,以及恶性病变平均ADC值之间的比较均用配对t检验。在B组,恶性病变(胆管细胞癌、肝细胞肝癌以及转移瘤)平均ADC值之间的比较用单因素方差分析(one-way analysis of variance,ANOVA)。良性病变(血管瘤和局灶性结节性增生)平均ADC值之间的比较用独立样本t检验。良性病变和恶性病变的平均ADC值之间的比较用独立样本t检验。ROC曲线用来检测ADC值在区分肝脏病变良恶性方面的能力。绘制肝左叶、肝右叶以及整个肝脏的ROC曲线,计算并比较曲线下面积(area under the ROC curve,AUC)。通过灵敏度、特异度及Youden指数确定区分肝左叶病变、肝右叶病变以及整个肝脏病变良恶性的3个最佳ADC阈值,并比较其在病变诊断中的准确性。P<0.05认为差异有统计学意义。所有统计分析利用SPSS 17.0处理。结果 429个肝脏病变中,304个病变是恶性的。其中所有的胆管细胞癌(cholangiocellular carcinomas,CCC)患者、58例肝细胞肝癌(hepatocellular carcinomas,HCC)患者和33例转移瘤患者获得组织病理学证实。其余的HCC和转移瘤患者,通过典型的影像学表现、临床病史、核医学表现以及追踪随访来综合诊断得出最后结论。125个良性病变中,5个局灶性结节增生(focal nodular hyperplasias,FNH)和5个血管瘤获得组织病理学证实；其余的良性病变则通过典型的影像学表现以及至少6个月影像学追踪随访中病变大小及形态稳定性表现得出联合诊断。肝左叶、肝右叶正常肝实质ADC值之间的比较(A组)：肝左叶、肝右叶正常肝实质平均ROI大小分别为(756.04±462.48 mm2)和(982.28±589.24 mm2),两者之间差别无统计学意义(P=0.358)。ADC图显示肝左叶正常肝实质的信号高于肝右叶。肝左叶、肝右叶正常肝实质的平均ADC值分别为(1.69±0.21×10-3mm2/sec)和(1.35±0.17×10-3mm2/sec),前者显著高于后者(P=0.000)。肝左叶、肝右叶局灶性病变ADC值之间的比较(A组)：肝左叶病变、肝右叶病变的平均直径(均值±标准差)分别为(3.15±1.72cm)和(3.35±1.77 cm),两者之间差别无统计学意义(P=0.236)。扩散加权成像(b=800 s/mm2)显示具有相同病理学基础的肝左叶病变的信号低于肝右叶病变的信号；相反地,肝左叶病变在ADC图上较肝右叶病变显示了更高的信号强度。肝左叶、肝右叶良性病变的平均ADC值分别为(2.38±0.62×10-3mm2/sec)和(1.88±0.57×10-3mm2/sec),前者显著高于后者(P=0.006)。肝左叶、肝右叶恶性病变的平均ADC值分别为(1.21±0.25×10-3mm2/sec)和(0.98±0.20×10-3mm2/sec),前者显著高于后者(P=0.000)。此外,在肝左叶,良性病变的平均ADC值显著高于恶性病变的平均ADC值(2.38±0.62×10-3mm2/sec vs.1.21±0.25×10-3mm2/sec:P=0.000)。在肝右叶,良性病变的平均ADC值显著高于恶性病变的平均ADC值(1.88±0.57×10-3mm2/sec vs.0.98±0.20×10-3mm2/sec；P=0.000)。各种类型FLLs的ADC值之间的比较和分析(B组)：我们的资料显示,429个肝脏病变中,179个病变位于肝左叶(42%),250个病变位于肝右叶(58%)。转移瘤的ADC值分别与CCC、HCC的ADC值之间存在很大部分的重叠,在肝左叶和肝右叶,前者与两个后者之间的差异均无统计学意义(所有p>0.05)。血管瘤的ADC值和FNH的ADC值之间存在很大部分的重叠,在肝左叶两者之间的差异无统计学意义(p>0.05),在肝右叶两者之间的差异有统计学意义(p<0.05)。在肝左叶和肝右叶,CCC、HCC和转移瘤的平均ADC值均显著低于血管瘤和局灶性结节增生的平均ADC值(所有p=0.000)。尽管CCC比HCC和转移瘤显示了更低的平均ADC值,但是在肝左叶和肝右叶,两两之间的差异均无统计学意义(所有p>0.05)。FNH较血管瘤显示了更低的平均ADC值,在肝左叶两者之间的差异无统计学意义(p=0.236),在肝右叶两者之间的差异有统计学意义(p=0.014)。ADC值与良恶性分析(B组)：肝左叶、肝右叶及整个肝脏的良性病变的平均ADC值均显著高于(所有p<0.001)恶性病变的平均ADC值(2.34±0.72×10-3mm2/sec vs 1.12±0.27×10-3mm2/sec), (1.82±0.51×10-3mm2/sec vs 0.96± 0.21×10-3mm2/sec)和(2.05±0.66 x 10-3mm2/sec vs 1.02±0.25×10-3mm2/sec).ROC曲线分析示,b值为0和800 s/mm2时,在肝左叶、肝右叶和整个肝脏,ADCs可以很好地用于区分良恶性肝脏局灶性病变,曲线下面积分别为0.977,0.990和0.976。在肝左叶、肝右叶和整个肝脏,ADC阈值(nm2/sec)分别取1.46×10-3、1.25×10-3和1.41×10-3时,敏感度和特异度分别为(92.6%和92.0%)、(94.4%和94.4%)以及(90.4%和94.7%),Youden指数分别为0.846、0.888和0.851。肝右叶的AUC高于整个肝脏的AUC,两者之间有统计学差异(p<0.05),然而肝左叶与整个肝脏的AUC之间的差异无统计学意义(p>0.5)。在肝左叶、肝右叶以及整个肝脏,采用最佳ADC阈值来区分良恶性肝脏病变的准确性分别为97.7%、99%和97.6%。结论肝左叶正常肝实质和FLLs的ADC值显著高于肝右叶。磁共振扩散加权成像ADC值测量定量分析在一定程度上有助于区分肝脏病变的良恶性,对肝脏病变的定性诊断具有重要价值。把肝脏分为肝左叶和肝右叶,肝右叶的ADC阈值在区分病变良恶性时较肝左叶和整个肝脏的ADC阈值具有更高的诊断准确性,可以提高我们对肝右叶病变的诊断,为临床评估病灶性质、制定治疗方案、判断患者预后、指导随访及后续治疗提供有价值的信息。的平均ADC值,但是在肝左叶和肝右叶,两两之间的差异均无统计学意义(所有p>0.05)。FNH较血管瘤显示了更低的平均ADC值,在肝左叶两者之间的差异无统计学意义(p=0.236),在肝右叶两者之间的差异有统计学意义(p=0.014)。ADC值与良恶性分析(B组)：肝左叶、肝右叶及整个肝脏的良性病变的平均ADC值均显著高于(所有p<0.001)恶性病变的平均ADC值(2.34±0.72×10-3mm2/sec vs 1.12±0.27×10-3mm2/sec), (1.82±0.51×10-3mm2/sec vs 0.96± 0.21×10-3mm2/sec)和(2.05±0.66 x 10-3mm2/sec vs 1.02±0.25×10-3mm2/sec).ROC曲线分析示,b值为0和800 s/mm2时,在肝左叶、肝右叶和整个肝脏,ADCs可以很好地用于区分良恶性肝脏局灶性病变,曲线下面积分别为0.977,0.990和0.976。在肝左叶、肝右叶和整个肝脏,ADC阈值(nm2/sec)分别取1.46×10-3、1.25×10-3和1.41×10-3时,敏感度和特异度分别为(92.6%和92.0%)、(94.4%和94.4%)以及(90.4%和94.7%),Youden指数分别为0.846、0.888和0.851。肝右叶的AUC高于整个肝脏的AUC,两者之间有统计学差异(p<0.05),然而肝左叶与整个肝脏的AUC之间的差异无统计学意义(p>0.5)。在肝左叶、肝右叶以及整个肝脏,采用最佳ADC阈值来区分良恶性肝脏病变的准确性分别为97.7%、99%和97.6%。结论肝左叶正常肝实质和FLLs的ADC值显著高于肝右叶。磁共振扩散加权成像ADC值测量定量分析在一定程度上有助于区分肝脏病变的良恶性,对肝脏病变的定性诊断具有重要价值。把肝脏分为肝左叶和肝右叶,肝右叶的ADC阈值在区分病变良恶性时较肝左叶和整个肝脏的ADC阈值具有更高的诊断准确性,可以提高我们对肝右叶病变的诊断,为临床评估病灶性质、制定治疗方案、判断患者预后、指导随访及后续治疗提供有价值的信息。第二部分3.0T磁共振3D体积法在健康青少年和矮身材儿童垂体研究中的应用价值目的垂体的大小和形态受年龄、性别以及激素环境的影响,变异较大,其大小、形态的变化反映了垂体激素分泌水平和体内相关激素水平的变化,对诊断垂体腺疾病具有重要意义。生长激素缺乏症(Growth hormone deficiency, GHD)与垂体的大小密切相关,尤其是垂体发育不良。MR由于其卓越的对比、高分辨力以及多方位成像,在垂体大小的测量方面已经成为不可或缺的影像学检查方法。现阶段,多数学者及临床工作者以测量垂体正中矢状位高径作为衡量垂体大小的标准。但是由于垂体正中高径会受到垂体及蝶鞍形态的影响,小的体积变化不易被发现而产生误差,故单纯垂体正中高径的测量并不能准确反应其真实大小。因此,国内外学者开始着手对垂体体积进行测量,以求对垂体有更准确的评估。现阶段,MRI测量体积的方法主要包括传统的2D几何法、基于体素的形态学分析(voxel-basedmorghometric, VBM)以及手工ROI三种方法。Roldan-Valadez等研究认为,传统几何法较3D容积测量准确性低、偏差大。VBM在精细结构的测量中,存在欠缺,适用于测量在解剖学上分界不清的结构。ROI法则可根据解剖及组织学界限来更准确地定位测量,国内外学者应用较多。然而,目前,体积法在对矮身材儿童垂体的研究中,应用尚少。基于此,本研究运用高场强、高分辨率、薄层扫描MRI,运用3D体积分析法测算国人正常青少年和矮身材儿童的垂体体积,并与传统垂体径线比较,探讨测量垂体的最佳方法,获得正常青少年垂体形态学发育指标的范围,分析3D体积法垂体测量在矮身材儿童中的诊断价值,并为临床青少年垂体疾病的诊断和科学研究提供客观依据。方法收集我院2011年8月至2012年3月期间行颅脑MRI检查者75例。纳入标准：①年龄1-19岁；②研究对象无神经系统症状及体征；③研究对象无头部外伤史及精神疾病病史；④无家族遗传病史；⑤无中枢系统及内分泌系统异常。排除标准：有颅内病变及内分泌症状者。收集我院2011年8月至2012年6月期间因身材矮小行颅脑MRI检查的GHD、特发性矮身材(Idiopathic short stature, ISS)患儿55例。年龄0-14岁(平均：8.6岁；)。其中,GHD 32例,ISS 23例。GHD的纳入标准如下：①身材矮小,身高落后于同年龄、同性别儿童正常值2个标准差；②生长速度<4cm/年；③骨龄落后于实际年龄2年以上(Greulich和Pyle标准)；④运动前后GH水平低于正常值,GH刺激试验中血清GH峰值<10μg/l(可乐宁、精氨酸)；⑤血清甲状腺激素、促甲状腺激素水平正常；⑥排除继发性和其他矮小疾病,如遗传代谢性疾病、染色体畸变等。ISS的纳入标准为除了第4项以外的以上其它标准。采用3.0T磁共振成像仪(Magnetom verio, SIEMENS, Erlangen, Germany),头部线圈。对所有研究对象均行颅脑矢状位SPACE (sampling perfection withapplication-optimized contrasts by using different flip angle evolutions,SPACE)三维快速自旋回波成像技术扫描。扫描参数如下：TR:1900 ms；TE:2.45 ms；激励次数:1；层厚：1 mm；反转时间：900 ms；翻转角：9。；矩阵：256 x 246；采集时间：4分18秒。所有扫描获得图像及数据均在Siemens Syngo工作站上进行图像处理及测量。体积测量时采用：在矢状面包含垂体的层面,使用手工沿垂体边界逐层勾画出垂体的结构轮廓,边界不包括垂体柄,但包括神经垂体。采用逐层叠加的方式计算所勾画区域的表面积(左右最边缘两层,取勾画面积的1/2值),再换算成相应体积。采用Fujisawa法在正中矢状位上测量垂体高径(垂体腺上缘至鞍底垂直于垂体前后缘连线的最大直线距离。对矮身材儿童和正常儿童的垂体体积和矢状位正中高径分别进行对比。垂体体积和正中高径低于相应的正常范围最小值被认为是发育异常。从研究对象中随机抽取30例,由一个研究员按前述方法描画垂体轮廓,分别测量2次,记录前后2次结果,行组内重复性检验。从研究对象中再随机抽取30例,由2个不同研究员按前述方法描画垂体轮廓,记录各检查者测量结果,行组间重复性检验。重复性检验采用配对t检验。垂体体积、正中高径的正常范围用均值±标准差来表示。相同性别不同年龄段之间垂体体积的比较、正中高径的比较均用单因素方差分析；两两不同年龄段之间垂体体积的比较、正中高径的比较均用Tukey检验；相同年龄段不同性别间垂体体积、正中高径的比较用独立样本t检验；垂体体积、正中矢状高径与年龄之间的相关性用直线相关性分析。P<0.05认为差异有统计学意义。所有统计分析利用SPSS 17.0处理。结果同一研究员前后两次测量结果经配对t检验,其差异无统计学意义(P=0.164；检验效能1-β>0.8)；两个研究员测量结果经配对t检验,其差异也无统计学意义(P=0.182；power of test,1-β>0.8)。在女性组别,5-9岁年龄段与10-14岁年龄段垂体体积之间的差异无统计学意义,余各年龄段垂体体积之间差异均有统计学意义。在男性组别,各年龄段垂体体积间差异均有统计学意义。相同组别不同性别间,5-9岁年龄段男女之间垂体体积差异有统计学意义,余年龄段男女之间垂体体积差异无统计学意义。在女性,15-19岁年龄段组与各年龄段垂体正中高径之间的差异有统计学意义,余各组间差异无统计学意义。在男性,1-4岁、10-14岁、15-19岁年龄段与各年龄段垂体正中高径间差异有统计学意义,余各年龄段两两比较差异无统计等意义。相同组别不同性别间,15-19岁年龄段男女之间垂体正中高径差异有统计学意义,其余年龄段间差异无统计学意义。在对75例正常青少年儿童垂体的测量中,我们发现,20岁之前,随着年年龄增长,垂体体积呈现逐渐增长的趋势,在10-14岁年龄段增长较为显著,出现了增长高峰,这种变化在女孩中表现的更加明显(P<0.05；)。相比之下,垂体正中高径呈现较为平缓的增长趋势,没有出现明显的增长高峰期。通过相关与回归分析得出,垂体体积与年龄之间的相关系数(r)和校正洗定系数(R2)分别为0.893和0.795。垂体正中矢状高度和年龄之间的r和R2分别为0.749和0.556。垂体体积和垂体正中高径之间的r和R2分别为0.661和0.437。在32例GHD中,21例患儿的垂体体积低于同年龄段正常儿童垂体体积范围的最小值,垂体发育不良的比率为65.6%。在23例ISS中,8例患儿的垂体体积低于同年龄段正常儿童垂体体积范围的最小值,垂体发育不良的比率为34.8%。在正中高径测量中,12例GHD的垂体正中高径低于同年龄段正常儿童垂体正中高径的最小值,垂体发育不良的比率为37.5%,6例ISS的垂体正中高径低于同年龄段正常儿童垂体正中高径的最小值,垂体发育不良的比率为26.1%。结果显示,在GHD中垂体发育不良的发生率要高于ISS。垂体体积测量对GHD和ISS的检出率明显大于垂体正中矢状高度(65.6% vs37.5%；34.8% vs 26.1%)。结论3D MRI可以清晰并准确显示垂体的发育变化,相比传统径线,体积法是测量垂体的最佳方法。所得测量结果不仅能为临床青少年垂体发育状况的诊断与评估提供解剖学和影像学依据,也可为矮身材儿童的诊断提供重要参考数据。但是,对矮身材儿童的诊断仍需影像学与临床实验室检查联合进行。