Fokal karaciğer lezyonlarının karakterizasyonunda difüzyon ağırlıklı manyetik rezonanas görüntüleme: Orta ve yüksek b değerlerinin karşılaştırılması

Abstract

Difüzyon ağırlıklı manyetik rezonans görüntüleme (DAG), kontrast maddeye gereksinim olmadan fokal karaciğer lezyonlarını karakterize etmede oldukça faydalı bir görüntüleme yöntemidir. Fokal karaciğer lezyonlarının karakterizasyonunda, perfüzyon etkisinden kurtulmuş yeterli güçte difüzyon ve görüntü kalitesi sağlayan ve güvenilir apparent diffusion coefficient (ADC) ölçümleri sunan optimum b değerini seçmek oldukça önemlidir. Bu çalışmada amaç, fokal karaciğer lezyonlarının karakterizasyonunda yeterli güçte difüzyon ve görüntü kalitesi sağlayan optimum b değerinin saptanması için orta ve yüksek b değerli (500 ve 1000 s/mm²) DAG kullanılarak, elde edilen ADC değerlerini karşılaştırmak aynı zamanda lezyonları ayırtedebilmek için receiver operating characteristic (ROC) eğri analizi ile optimal cutoff ADC değerlerini belirlemektir.GEREÇ ve YÖNTEM100 olguda 10 mm'den büyük 174 fokal karaciğer lezyonu incelendi. 1,5 Tesla MR cihazında single-shot echo-planar spin echo T2 ağırlıklı sekansa (SSEP-SE T2) her 3 yönde (x, y, z), 4 farklı b değerinde (b=0,50,500,1000 s/mm²) difüzyon duyarlı gradyentler uygulanarak DAG'lar elde edildi. b=500 ve b=1000 s/mm² için ADC haritaları oluşturuldu. İki farklı b değeri için oluşturulan ADC haritalarından ölçümler yapıldı.Kalitatif analiz ile b=500 s/mm² değeri ile elde edilen DAG'lar (DAG500) ve b=1000 s/mm² değeri ile elde edilen DAG'lar (DAG1000), görüntü kalitesi açısından Mann-Whitney testi ile değerlendirildi. Malign fokal karaciğer lezyonlarını benign lezyonlardan ve alt gruplar (malign ve FNH, malign ve hemanjiom, malign ve kist, FNH ve hemanjiom) arasındaki ayrımda ortalama ADC değerlerinin DAG500 ve DAG1000 için istatistiksel olarak anlamlı farklılığını değerlendirmede T-Test'i uygulandı. ROC eğri analiziyle DAG500 ve DAG1000 için malign fokal karaciğer lezyonlarını benign lezyonlardan ayırt etmede ve ayrıca çok sayıda alt guplar (malign ve FNH, malign ve hemanjiom, metastaz ve hemanjiom, hemanjiom ve kist, malign ve FNH'sız benign) arasındaki ayrımda kullanılabilecek optimal cutoff ADC değerine göre duyarlılık ve özgüllük hesaplandı. Lezyonları karakterize etmede DAG500 ve DAG1000 arasındaki istatistiksel olarak anlamlı farklılık ki-kare testi ile karşılaştırıldı.BULGULARDAG500 ve DAG1000 arasındaki görüntü kalitesi istatistiksel olarak anlamlıydı (p<0.0001). DAG500 ve DAG1000 için malign ile benign fokal karaciğer lezyonları arasında, malign lezyonlarla hemanjiom ve FNH arasında, FNH'lar ile hemanjiomlar arasında örtüşme gösteren ADC değerleri olmasına rağmen istatistiksel olarak birbirlerinden ayırt edilebildi (p<0.0001).Fokal karaciğer lezyon karakterizasyonunda DAG500 ve DAG1000 için ROC eğri analizi kullanarak belirlediğimiz optimal cutoff ADC değerleri ile malign fokal karaciğer lezyonları benign lezyonlardan DAG500 için kullanılan 1.54 x 10-3 mm2/sn cutoff ADC değeri ile % 95.8 duyarlılık ve % 92.3 özgüllükle; DAG1000 için kullanılan 1.38 x 10-3 mm2/sn cutoff ADC değeri ile % 93.8 duyarlılık ve % 92.3 özgüllükle; malign fokal karaciğer lezyonlarını hemanjiom ve kistlerden oluşan alt grubdan DAG500 için kullanılan 1.54 x 10-3 mm2/sn cutoff ADC değeri ile % 95.8 duyarlılık ve % 95.6 özgüllükle, DAG1000 için kullanılan 1.38 x 10-3 mm2/sn cutoff ADC değeri ile % 93.8 duyarlılık ve % 98.5 özgüllükle; hemanjiomları kistlerden DAG500 için kullanılan 2.85 x 10-3 mm2/sn cutoff ADC değeri ile % 95.1 duyarlılık ve % 89.1 özgüllükle, DAG1000 için kullanılan 2.43 x 10-3 mm2/sn cutoff ADC değeri ile % 100 duyarlılık ve % 100 özgüllükle; malign fokal karaciğer lezyonlarını FNH'lardan, DAG500 için kullanılan 1.38 x 10-3 mm2/sn cutoff ADC değeri ile % 85.4 duyarlılık ve % 90.0 özgüllükle; DAG1000 için kullanılan 1.33 x 10-3 mm2/sn cutoff ADC değeri ile % 91.7 duyarlılık ve % 60 özgüllükle; metastazları hemanjiomlardan DAG500 için kullanılan 1.52 x 10-3 mm2/sn cutoff ADC değeri ile % 93.8 duyarlılık ve % 95.1 özgüllükle, DAG1000 için kullanılan 1.38 x 10-3 mm2/sn cutoff ADC değeri ile % 93.8 duyarlılık ve % 97.6 özgüllükle ayırt edilebildi.Bütün grupları ayırt etmede DAG500 ve DAG1000 arasında cutoff ADC değerlerine göre duyarlılık ve özgüllükte istatistiksel olarak anlamlı farklılık saptanmadı (p>0.05).SONUÇb=500 s/mm² ve b=1000 s/mm² değerli DAG kullanarak elde edilen ADC değerleri, yüksek duyarlılık ve özgüllükle fokal karaciğer lezyonlarını ayırt edebildi ve lezyonları karakterize etmede aralarında anlamlı farklılık saptanmadı. DAG500 ile elde edilen görüntü kalitesinin DAG1000'e göre daha iyi olduğu bu da b=500 s/mm² değerinin perfüzyon etkisinden kurtulmuş yeterli güçte difüzyon ve görüntü kalitesi sağlayan, optimum b değeri olabileceğini düşündürmektedir.

Purpose: Although Magnetic Resonance Imaging (MRI) is the most accurate imaging method used in the determination and characterisation of diffuse and focal liver diseases, sometimes it can be very difficult to differentiate benign and malign lesions even they evaluated by the use of lesion morphology, signal intensity and contrast enhancement pattern together. Diffusion-weighted magnetic resonance ımaging (DWI) is a useful technique for focal liver lesions characterisation without the need for contrast material. In the characterisation of focal liver lesions, it is important to choose an optimum b value that provides sufficient diffusion and image quality and presents reliable apparent diffusion coefficient (ADC) measurements. The purpose of this study is to compare the ADC values obtained at middle and high b- values (500s/mm2 and 1000 s/mm2) to assess the optimum b value which provides sufficient image quality in the characterization of focal liver lesions and to determine the receiver operating characteristic (ROC) curve analysis and optimal cut-off ADC value to discriminate lesions.Materials and Methods: One hundred and seventy four FLLs (>10mm) of one hundred cases examined. Finger pulse triggered diffusion weighted images in the axial plane were obtained using a 1.5 Tesla MRI device, non-breath hold, parallel imaging, single shot echo-planar spin echo T2 weighted sequences (SSEP-SE T2) on 3 axes (x, y, z), and diffusion sensitive gradients with 4 different b values (b = 0,50,500,1000 s/mm2). Images at b =500 and b=1000 s/mm2 were acquired and ADC maps were generated. ADC measurements of focal liver lesions were performed via ROI which was placed on each focal liver lesion. The mean score of DWI (DWI500 and DWI1000) was calculated using a qualitatiye analysis according to the subjective scale for two readers in terms of image quality. The significance of mean score difference was analysed by the use of Mann Whitney test. T-test was used in the discrimination of malign focal liver lesions from benign lesions and subgroups (malign and FNH, malign and hemangioma, malign and cyst, FNH and hemangioma). Sensitivity and specifity were calculated according to the optimal ADC cut-off value that can be used in the discrimination of malign focal liver lesions from benign lesions and HCCs from metastases and subgroups (malign and FNH, malign and hemangioma, malign and cyst, FNH and hemangioma) for DWI500 and DWI1000 using ROC curve analysis. Chi-square test was used to compare the ADC values obtained from DWI500 and DWI1000.Results: The highest mean score of two readers was at DWI500. The mean score difference between DWI500 and DWI1000 was statistically significant for both readers (p<0.0001). Although there were overlapping ADC values between malign and benign focal liver lesions, malign lesions and hemangiomas and FNH, and between FNH and hemangiomas, the readers were able to statistically discriminate all groups, (p<0.0001).In the characterization of focal liver lesions, setting the cutoff value at 1.54 x 10-3 mm2/sn for DWI500, ADC had a sensitivity of % 95.8 and a specificity of % 92.3 and at l .38 x 10-3 mm2/sn for DWI1000, ADC had a sensitivity of % 93.8 and a specificity of % 92.3 for differentiating malign focal liver lesions from benign lesions; setting the cut-off value at 1.54 x 10-3 mm2/sn for DWI500, ADC had a sensitivity of % 95.8 and a specificity of % 95.6 and at 1.38 x 10-3 mm2/sn for DWI1000, ADC had a sensitivity of % 93.8 and a specificity of % 98.5 for differentiating malign focal liver lesions from subgroups consisting of hemangiomas and cyts; setting the cut-off value at 2.85 x 10-3 mm2/sn for DWI500, ADC had a sensitivity of % 95.1 and a specificity of % 89.1 and at 2.43 x 10-3 mm2/sn for DWI1000, ADC had a sensitivity of % 100 and a specificity of % 100 for differentiating hemangiomas from cysts; setting the cutoff value at 1.38 x 10-3 mm2/sn for DWI500, ADC had a sensitivity of % 85.4 and a specificity of % 90.0 and at 1.33 x 10-3 mm2/sn for DWI1000, ADC had a sensitivity of % 91.7 and a specificity of % 60.0 for differentiating malign focal liver lesions from FNH; setting the cutoff value at 1.52 x 10-3 mm2/sn for DWI500, ADC had a sensitivity of % 93.8 and a specificity of % 95.1 and at 1.38 x 10-3 mm2/sn for DWI1000, ADC had a sensitivity of % 93.8 and a specificity of % 97.6 for differentiating metastases from hemangiomas.No statistically significant difference was observed in sensitivity and specifity rates between DWI500 and DWI1000 in terms of ADC values (p>0.05).Conclusion: ADC value obtained from DWI with b-factors of 500 and 1000 s/mm2 had a high sensitivity and specifity for the discrimination of focal liver lesions. No significant difference was observed between moderate and high b value in the characterisation of lesions. This result made us to think that the value of 500 s/mm2 can be the optimum b value that provides sufficient diffusion and image quality.