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胰腺病癥的磁共振檢測討論

時間:2015-02-10 來源:未知 作者:小韓 本文字數:3058字

  第 4 章 討 論

  4.1 IVIM 及 DKI 模型的基本原理【1】

論文摘要

  
  引用飛利浦公司的公式進行說明:通過選取不同的 b 值,建立相應的 IVIM 及 DKI 模型。其中,b 值被稱為擴散敏感梯度因子(GradientFactor),其單位為 s/mm2,組織內局部信號衰減程度與 b 值之間的關系用公式(3)Sb/S0=(1-f)·exp(-bD)+f·exp[-b(D+D*)]來表示:其中 f 為灌注分數(perfusion fraction),它表示感興趣區內局部微循環所致的灌注效應占總體的擴散效應的容積比率;D*為假性擴散系數(pseudodiffusion coefficient),它的意義在于局部感興趣區內由于微循環的灌注所致擴散效應,因此又被稱為灌注相關擴散;D 為擴散系數,它表示感興趣區內純的水分子擴散效應;S 為體素內信號強度。

  選取不同的 b 值,水分子擴散運動時的自由度會相應變化,從而建立相應的 IVIM 及 DKI 模型。在 IVIM 模型中,目前普遍認為,采用低b 值(0-200s/mm2)時,DWI 的信號即包含了感興趣區內水分子的擴散運動又包含局部微循環毛細血管內水分子的的灌注效應,且對灌注效應更為敏感;采用較高 b 值(200-1000s/mm2)時,由于灌注效應所致信號衰減甚微,DWI 的信號基本反映的是純水分子的擴散運動[10],這也是傳統 DWI 的基本原理,也是其應用較高 b 值的原因之一。

  本研究在 IVIM 模型中,選取同 Markus Graf[7]對于胰腺的研究一樣的b 值{25, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 600,800}。

  當選取更高 b 值(500-2000)時,活體狀態下的感興趣區內組織結構及形態的復雜性(例如不同組織類型的細胞以及組織內部固有的生化特性等),導致局部水分子的擴散運動實際上呈非高斯分布狀態,較正態分布有更高的峰值、更長的尾巴,即建立了我們想要的 DKI模 型 。 體 素 內 信 號 衰 減 與 b 值 間 的 關 系 : 用 公 式 ( 5 )S=S0·exp(-bD+b2·D2·K/6)]表示,其中,K 被稱為平均峰度(meankurtosis,MK),無單位,大小是 0-1,MK 值是一個復雜的微觀指標,MK 越大代表感興趣區內組織結構的組成越復雜,呈現非正態分布的水分子擴散運動受限越明顯,因此平均峰度可被視為衡量組織結構復雜性的一種“度”,能夠量化這一偏離[11],D 值是指經這種非高斯分布矯正過的 ADC 值。DKI 要求高 b 值,本實驗采取同 Rosenkrantz[8]等對前列腺癌的研究一樣的 b 值{0,500,1000,1500,2000}進行掃描,將原始圖像導入后處理軟件,得到相應數值。

  4.2 既往研究情況及本研究情況分析

  既往一些研究表明,腹部 IVIM-DWI 的灌注相關參數與組織毛細血管內血流灌注相關[12,13],IVIM-DWI 在腹部的應用也以此理論為基礎發展了起來,例如,Patel[14]等對肝纖維化的研究結果顯示,肝纖維化患者的 ADC、D*、D 及 f 值均低于正常人群;而 Luciani 等[15]所做的對肝纖維化的研究結果與前者不同,Luciani 等認為肝纖維化患者的 ADC 值和 D*值均顯著低于正常人群,但 D 值及 f 值無明顯差異,說明肝纖維化時 ADC 值的下降可能與微循環毛細血管的灌注效應有關。Lemke 等[16]應用 IVM-DWI 對胰腺癌患者及正常對照組的研究顯示,正常對照組的 f 和 ADC 值均顯著高于胰腺癌患者組,但二者間單純擴散系數(D)沒有顯著差異,提示二者間 ADC 值的差異可能是由于灌注效應不同所引起的,Klauss 等[17]的研究與 Lemke 等的研究結果略有差異,其對 29 例胰腺腫塊的研究顯示,胰腺癌組織的 f 值顯著低于腫塊型胰腺炎,而兩者間擴散系數 D 值和 ADC 值無統計學差異,但兩者對于 f 值的結果是一致的。本研究的結果顯示,胰腺癌組織 f 值顯著低于胰腺炎組織且顯著低于正常胰腺組織,這與先前的研究成果相符,所有以上研究結果顯示:f 值在鑒別胰腺癌和腫塊型胰腺炎有重要意義。產生這一結果的原因可能是由于 f 一定意14義上代表了組織微循環中毛細血管密度。正常胰腺組織是富血供的,毛細血管網比較豐富,從而表現為高 f 值,而慢性胰腺炎,其病理特點是胰腺組織內纖維結締組織增生,從而導致機能毛細血管數量及密度減少而表現為 f 值減低,而胰腺癌組織,由于腫瘤細胞浸潤破壞正常胰腺組織及血管,導致毛細血管密度進一步減低,從而表現為胰腺癌 f 值在三者中最低。Lu 等[18]對 CT 灌注的研究顯示,表示血流量的參數在胰腺癌、慢性胰腺炎及正常胰腺中依次增高,且具有統計學差異,本研究中三組 D*值由低到高順序同樣是:胰腺癌組<慢性胰腺炎組<正常胰腺組,但在慢性胰腺炎組和胰腺癌組中的差異無統計學意義,D*值代表了體素內灌注相關擴散效應,一定意義上反映了組織微循環血流速度及血流量情況,本研究結果與既往研究不盡相同,以往的對于胰腺的研究結果中,D*的差異也較大,這可能是由于 D*值個體差異比較大,經軟件處理后的 D*偽彩圖信噪比較低,導致測量誤差較大等因素有關。本研究中慢性胰腺炎患者 D 值顯著低于胰腺癌及正常胰腺組織,胰腺癌組和正常胰腺組 D 值無明顯差異。慢性胰腺炎組 D 值低,提示慢性胰腺炎組織中水分子擴散受限更為明顯,反映了其腺泡組織不同程度萎縮、間質彌漫性纖維化伴淋巴細胞等炎癥細胞浸潤的病理學特點,而且慢性胰腺炎多反復發病,病程牽延。胰腺癌組和正常胰腺組 D 值無明顯差異,這可能是由于胰腺癌組織內既有可以引起水分子擴散增加的改變,又有抵消其效應的改變,因此兩者間 D 值差異不顯著。

  近年來,DKI 已被初步應用于臨床研究,以在中樞神經系統和呼吸系統的應用為著,比如,Raab 等[19]應用于鑒別低級別和高級別膠質瘤,Jensen 等[20]在缺血性腦梗死的臨床初步研究,Trampel 等[21]用于小氣道疾病診斷等方面。其在腹部的應用在國內外報道中還是比較少見的,尤其在胰腺的應用還未見報道,本實驗思路來源于Rosenkrantz 等[8]應用 DKI 技術對 57 例前列腺外周帶癌的初步研究,Rosenkrantz 等發現:癌灶與外周圍帶正常組織相比、惡性程度高與低的癌灶相比,癌灶及惡性程度高的組織其標準擴散峰度(MK)均明顯高于對照組;在鑒別外周帶良惡性病變以及評價腫瘤分化程度方面,與 ADC 值及校正 D 值相比,MK 顯示了很高的敏感性。本實驗結果顯示,MK 值胰腺癌>慢性胰腺炎>正常胰腺,且均存在顯著統計學差異,分析其原因可能是在胰腺癌組織中,既有腫瘤組織的浸潤,又有細胞間質及結締組織的增生,組織結構較有胰腺廣泛纖維化及腺泡萎縮等的慢性胰腺炎更為復雜,而后者的組織結構較正常胰腺組織復雜,這一結果證實了 MK 值能夠衡量組織結構復雜性的這種“度”,并且能夠量化這一偏離,這是與 Rosenkrantz 等的研究結果是相符的。

  IVIM 的 f 值及 DKI 的 MK 值均具有較高的診斷價值,因為兩者與傳統的 DWI 相比均是更為精確的數學模型。IVIM 既考慮到了水分子的擴散運動又考慮到了微循環毛細血管內血液的灌注作用。DKI反映更為真實的水分子彌散情況,由于受到局部組織結構和病變區域特殊細胞形態的影響,真正的水分子彌散呈非正態分布,而非傳統DWI 基于的正態分布模型。所以 IVIM 及 DKI 在疾病的診斷及辨別診斷中將會有更廣闊的前景。
  
  4.3 局限性

  由于時間有限,本研究納入的樣本量較少,只得到了一個初步的比較性結果,需要在后續研究中收集更多病例建立相應的數據庫,進一步比較 IVIM 及 DKI 各參數的鑒別診斷效能。由于胰腺易受呼吸運動及腸蠕動的影響,再加上掃描時間較長,雖然使用呼吸門控,但也難免胰腺有輕微的移位,這樣可能性對圖像的后處理有影響。由于選取了較高和較低 b 值建立相應模型,圖像信噪比較低,這可能對研究者放置 ROI 產生一定的影響。本研究以患者的正常胰腺組織作為對照組,但由于大部分病例病變累及范圍較廣,伴發遠側胰腺萎縮或周邊炎性改變,不是所有患者都能精確地界定病變周邊的正常胰腺組織,以上問題需要在今后的研究中進一步改進。

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