擴散加權成像對肺癌術前縱隔淋巴結的評價研究

馬曉玲，周舒暢，夏黎明

·胸部影像學·

擴散加權成像對肺癌術前縱隔淋巴結的評價研究

馬曉玲，周舒暢，夏黎明

目的：利用磁共振擴散加權成像（DWI）評估肺癌術前縱隔淋巴結的轉移情況，探討其在鑒別轉移性和非轉移性縱隔淋巴結中的臨床價值。方法：對30例肺癌患者行肺部MRI常規和DWI檢查。DWI采用單次激發自旋回波－平面回波（SSEPI）和短反轉時間恢復序列（STIR）序列。將DWI圖像中縱隔淋巴結和術中切除淋巴結進行嚴格匹配，利用感興趣區法分別測量原發灶和各縱隔淋巴結的表觀擴散系數（ADC）值為ADC原發灶和ADC淋巴結，并計算得到ADC原發灶和ADC淋巴結的差值絕對值D－value，比較轉移組淋巴結和非轉移組淋巴結的ADC值和D－value值有無統計學差異。結果：轉移組淋巴結的ADC值為（2．04±0．53）×10－3mm2／s，非轉移組淋巴結ADC值為（2．98±0．48）×10－3mm2／s，轉移組淋巴結ADC值明顯低于非轉移組淋巴結（P＜0．001）。轉移組淋巴結的D－value值為（0．76±0．45）×10－3mm2／s，非轉移組淋巴結的D－value值為（1．58±0．46）×10－3mm2／s，轉移組淋巴結的D－value值明顯低于非轉移組淋巴結（P＜0．001）。ADC值取0．0025×10－3mm2／s為臨界值鑒別轉移和非轉移性淋巴結的敏感度、特異度、陽性預測值、陰性預測值分別為87．3%、84．6%、82．7%、88．7%；D－value值取0．001×10－3mm2／s為臨界值鑒別轉移和非轉移性淋巴結的敏感度、特異度、陽性預測值、陰性預測值分別為76．4%、87．7%、84．0%、81．4%。結論：DWI通過測量、計算縱隔淋巴結的ADC值和D－value值，可用于肺癌患者術前評估淋巴結轉移情況。

肺腫瘤；擴散加權成像；磁共振成像淋巴結；診斷，鑒別

肺癌已成為人類發病率和病死率最高的惡性腫瘤，手術是治療肺癌的重要手段，而手術前評估肺癌的分期和淋巴結的轉移情況可避免不必要的手術治療，可針對患者病情制定更加合理、個性化的治療方案。早年評價肺癌縱隔淋巴結的轉移情況主要基于CT和MRI中淋巴結的形態學特點，近年有PET和PET／CT對淋巴結放射性核素代謝情況的相關研究，但均有一定的劣勢［1－4］。本文利用擴散加權成像（diffusion weighted imaging，DWI）測量縱隔腫大淋巴結的表觀擴散系數（apparent diffusion coefficient，ADC）值，旨在探討其在肺癌治療前評價縱隔淋巴結轉移情況中的應用價值。

材料與方法

1．研究對象

搜集2013年8月－2014年8月間在我院胸外科住院、符合本研究納入標準的肺癌患者30例（男21例，女9例，平均年齡58．1歲）。30例患者術前均行胸部橫軸面常規MRI平掃和DWI掃描。所有患者均在檢查后兩周內行開胸手術切除腫瘤和可疑淋巴結并行病理檢查。

2．檢查方法

MRI及DWI檢查使用GE超導型磁共振掃描儀（GE Healthcare，MR HD×1．5T，Milwaukee，WI，USA），采用8通道體部正交線圈，使用呼吸門控和外周心電門控技術。

所有患者均行橫軸面常規MRI和DWI檢查。常規MRI序列及掃描參數：①軸面心電門控SE／T1WI，TR 800ms，TE 8ms，層厚5mm，層間隔1mm，視野41cm×41cm，矩陣320×160，掃描時間6min；②FSE／T2WI，TR 7000ms，TE 102ms，層厚5mm，層間隔1mm，視野41cm×41cm，矩陣320×224，掃描時間4min。DWI檢查采用單次激發自旋回波平面回波（single spin－echo planar imaging，SSEPI）和短反轉時間恢復序列（short recover time inversion recovery，STIR）序列，TR 6000ms，TE 57．9ms，翻轉角15°，層厚5mm，層間隔1mm，矩陣128×128，視野35cm× 35cm，b值為0、500s／mm2，激勵次數4，掃描時間3min。掃描時在盡可能包住原發病灶和縱隔的前提下減少掃描時間，總體掃描時間約為13min。

3．圖像處理與分析

將圖像傳至GE工作站（GE ADW4．4），由兩位工作年限超過3年的醫生進行分析測量：在DWI序列上統一窗寬150～350HU，窗位70～180HU，將DWI上顯示為高信號的縱隔淋巴結進行標記，盡量避開淋巴結壞死區域，盡可能選擇最大層面和信號均勻處為感興趣區（ROI），直徑范圍為5～15mm，測量其ADC值為ADC淋巴結。在原發病灶上選取ROI，盡量避開病灶壞死、囊變、血管區域，選取病灶的最大實性層面，測量原發病灶的ADC值為ADC原發灶，同一淋巴結和病灶均先后測量三次，其平均值作為最終的ADC值，計算ADC原發灶和ADC淋巴結的差值絕對值D－value＝｜ADC原發灶－ADC淋巴結｜。

4．統計學處理

本組30例患者經手術病理證實為腺癌15例，鱗癌9例，類癌2例，肉瘤樣癌2例，小細胞肺癌2例，將縱隔淋巴結根據病理結果分為轉移組和非轉移組，比較兩組的ADC值和D－value；為準確定位DWI圖像中的淋巴結，嚴格按照美國癌癥聯席委員會（Americian Joint Committee for Cancer，AJCC）分區法，將DWI上可識別的淋巴結與手術中切除的淋巴結進行定位、匹配。采用SPSS Statistics 20．0軟件進行統計學分析，先采用Kolmogrorov－Smirnov檢驗（D檢驗）對各組數據進行正態分布性檢測，若數據為正態分布，則兩組參數比較采用獨立樣本t檢驗；若數據為非正態分布，則兩組參數比較采用秩和檢驗。以P＜0．05為差異有統計學意義。

結 果

1．轉移組和非轉移組淋巴結ADC值和D－value對比

手術切除淋巴結395個（轉移性淋巴結58個，反應性增生淋巴結337個），其中DWI上可顯示淋巴結120個，55個為轉移性淋巴結（圖1），65個為反應性增生性淋巴結（圖2）。轉移組和非轉移組的淋巴結ADC值和D－Value值均符合正態分布，采用兩獨立樣本t檢驗，數據以平均值±標準差±s）的形式描述。轉移組淋巴結的ADC值為（2．04±0．53）×10－3mm2／s，非轉移組淋巴結ADC值為（2．98±0．48）× 10－3mm2／s，轉移組淋巴結ADC值明顯低于非轉移組淋巴結（t＝－10．117，P＜0．001）。轉移組淋巴結的D－value值為（0．76±0．45）×10－3mm2／s，非轉移組淋巴結的D－value值為（1．58±0．46）×10－3mm2／s，轉移組淋巴結的D－value值明顯低于非轉移組淋巴結（t值＝－9．760，P＜0．001，表1）。

表1 轉移組和非轉移組淋巴結的ADC值和D－Value比較

2．ROC曲線分析

用ADC值鑒別轉移性和非轉移性淋巴結的ROC曲線下面積為0．901，取ADC值為0．0025×10－3mm2／s為臨界值，鑒別轉移和非轉移性淋巴結的敏感度、特異度、陽性預測值、陰性預測值分別為87．3%、84．6%、82．7%、88．7%。用D－value值鑒別轉移性和非轉移性淋巴結的ROC曲線下面積為0．889，取D－value值為0．001×10－3mm2／s為臨界值，鑒別轉移和非轉移性淋巴結的敏感度、特異度、陽性預測值、陰性預測值分別為76．4%、87．7%、84．0%、81．4%（表2）。

表2 轉移組和非轉移組淋巴結的ADC值和D－Value值的ROC分析

圖1 男，57歲，右下肺低分化腺癌。a）FSE／T2WI示7組淋巴結明顯腫大（箭），信號呈欠均勻的高信號；b）b＝0s／mm2時DWI示淋巴結呈明顯高信號（箭）；c）b＝500s／ mm2時DWI示淋巴結呈較高信號（箭）；d）淋巴結的ADC值為2．12×10－3mm2／s（＜2．55×10－3mm2／s），病理證實該淋巴結為轉移性淋巴結（箭）。

圖2 男，63歲，左下肺中低分化鱗癌。a）FSE／T2WI示4R組淋巴結呈高信號（箭）；b）b＝0s／mm2時DWI示淋巴結呈明顯高信號（箭）；c）b＝500s／mm2時DWI示淋巴結呈較高信號（箭）；d）淋巴結的ADC值為3．16×10－3mm2／s（＞2．55×10－3mm2／s），病理證實該淋巴結為轉移性（箭）。

討 論

術前評估肺癌患者縱隔淋巴結轉移情況和進行肺癌臨床分期至關重要，能為肺癌患者制定有效的治療方案提供依據，使肺癌晚期患者避免不必要的有創檢查和開胸手術。近年已有學者多次使用CT、PET及PET／CT研究術前縱隔淋巴結的轉移情況［3－5］，CT根據淋巴結的短徑、形態、壞死情況評價淋巴結轉移情況，但該標準可靠性并不高，且CT檢查有輻射，患者依從性差。PET和PET／CT的準確性同樣受制于淋巴結的大小，且該檢查方法具有價格昂貴、檢查時間長、輻射劑量高、信噪比較低等不足，難以在臨床上廣泛推廣。擴散加權成像是目前唯一能評價

活體組織中細胞內外水分子擴散情況的技術，近年來被廣泛應用在鑒別診斷頭頸、乳腺、肝臟、前列腺等器官病變的良惡性，并應用于評價腫瘤的臨床分期、淋巴結轉移情況［5－8］。ADC值是定量描述這種水分子擴散受限程度的參數，計算公式為：ADC＝－［ln（Sh／Sl）］／（bh－bl），其中Sh和Sl分別代表梯度系數為bh和bl時擴散加權圖像同一ROI的信號強度。組織內細胞密度、核漿比、細胞外間隙以及細胞膜結構均會影響水分子擴散程度，故ADC值能反映不同組織的病理學特點。轉移性淋巴結中正常結構被腫瘤組織全部或部分取代，表現為細胞數目多且排列密集、細胞核大且染色質豐富、細胞內大分子蛋白和細胞器豐富，細胞內外間隙均變小，從而使細胞內外水分子擴散受限，ADC值低于具有正常組織結構的淋巴結；轉移性淋巴結因含有大量來源于原發灶的轉移性癌巢，其組織結構更接近原發灶，故轉移性淋巴結的ADC值與非轉移性淋巴結相比，更接近于原發灶ADC值，具有更低的D－value值。

本組研究證實，肺癌患者縱隔內轉移組淋巴結的ADC值、D－value值均明顯低于非轉移組淋巴結（P＜0．001），根據ROC曲線分析，利用ADC值和D－value值鑒別轉移性和非轉移性淋巴結的ROC曲線下面積分別為0．901和0．889。取ADC值為0．0025×10－3mm2／s為臨界值，鑒別轉移性淋巴結和非轉移性淋巴結的敏感度、特異度、陽性預測值、陰性預測值分別為87．3%、84．6%、82．7%、88．7%，取D－value值為0．001× 10－3mm2／s為臨界值鑒別轉移和非轉移性淋巴結的敏感度、特異度、陽性預測值、陰性預測值分別為76．4%、87．7%、84．0%、81．4%。由此看來，ADC值和D－value值具有鑒別轉移性和非轉移性縱隔淋巴結的潛能，且ADC值比D－value值具有更高的鑒別效能。近年來，有學者已利用DWI評估肺癌患者淋巴結轉移情況［1，2，5，7］，Hasegawa等［1］認為DWI鑒別縱隔淋巴結轉移情況的敏感度和特異度都高于CT或接近PET、PET／CT，Nakayama等［2］研究發現肺癌縱隔內轉移性淋巴結的ADC值［（1．352±0．178）×10－3mm2／s］明顯低于非轉移性淋巴結［（1．652±0．213）×10－3mm2／s］（P＜0．001），但其所測ADC值均低于本研究結果，這種差距可能是因選用b值的不同（Nakayama等選用b值為50、1000s／mm2，本文選用b值為0、500s／mm2）。本組研究中轉移性淋巴結ADC值較高，與非轉移性淋巴結ADC值有重疊，這可能與淋巴結出現壞死、密度不均或測量誤差有關；同時非轉移性淋巴結ADC值較低，筆者推測這類淋巴結中可能含有大量的纖維組織或細胞密度較高，使水分子擴散受限而導致ADC值下降。Nakayama等［2］也認為淋巴結中轉移細胞巢的量、細胞黏液量、壞死和嗜酸性細胞的浸潤都是影響ADC值的因素，這些因素會使轉移淋巴結和非轉移淋巴結的ADC值出現重疊。此外，ADC值隨著環境溫度、壓力、磁場強度、個體灌注率的不同而變化，故鑒別轉移性和非轉移性淋巴結的臨界值并非固定，每一臺機器都應具有其特定、合理的臨界值。本文研究方法的局限性在于DWI圖像難以顯示短徑＜5mm的淋巴結且對小淋巴結的測量往往準確度不高，同時磁敏感偽影和相位編碼方向的圖像變形仍難以完全避免。

通過測量淋巴結的ADC值和D－value值，DWI可安全、便捷地評估肺癌患者術前縱隔淋巴結的轉移情況和對肺癌患者進行臨床分期，能夠避免不必要的有創性檢查和開胸手術，為患者后期制定治療方案提供依據。

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Study of MR diffusion weighted imaging in evaluating the mediastinal lymph nodes in lung cancer

MA Xiao－ling，ZHOU Shu－chang，XIA Li－ming．Department of Radiology，Tongji Hospital，Tongji Medical College of Huazhong University of Science and Technology，Wuhan 430030，P．R．China

Objective：This study is aimed to evaluate the role of MR DWI in mediastinal lymph node metastasis of lung cancer and to investigate whether MR DW could help to differentiate metastatic from non－metastatic mediastinal lymph nodes．Methods：A total of 30patients with lung cancer before surgical operation underwent routine MRI and DWI．DWI was performed using single spin－echo planar imaging（SSEPI）and short time inversion recovery（STIR）．The lymph nodes detected on DWI were matched strictly with that resected during surgery．The ADC values of primary tumor and mediastinal lymph nodes were measured to obtained the"ADC－PT"（ADC－primary tumor）and"ADC－LN"（ADC－lymph node），and the D－value of them were calculated．The ADC values and D－values of metastatic and nonmetastatic lymph nodes were compared and statistical analyzed were performed．Results：The ADC value of metastatic lymph nodes was markedly lower than that of nonmetastatic lymph nodes［（2．04±0．53）×10－3mm2）／s vs（2．98±0．48）×10－3mm2／s］，with significant statistical difference（P＜0．001）．The D value of metastatic lymph nodes was markedly lower than that of nonmetastatic lymph nodes［（0．76±0．46）×10－3mm2／s vs（1．58±0．46）×10－3mm2／s］（P＜0．001）．Taking ADC value 0．0025×10－3mm2as the cut－off point to differentiate metastatic vs nonmetastatic lymph node，the sensitivity，specificity，positive predictive value，and negative predictive value was 87．3%、84．6%、82．7%、88．7%respectively．Taking D value 0．001×10－3mm2／s as the cutoff point to differentiate metastatic vs nonmetastatic lymph node，the sensitivity，specificity，positive predictive value，and negative predictive value were 76．4%，87．7%，84．0%and 81．4%respectively．Conclusion：Measurement and calculation of the ADC value and D value of MR DWI could be used as a viable tool in differentiating metastatic from nonmetastatic lymph nodes．

Lung neoplasms；Diffusion weighted imaging；Magnetic resonance imaging；Lymph nodes；Diagnosis，differential

R734．2；R445．2

A

1000－0313（2015）01－0025－04

10．13609／j．cnki．1000－0313．2015．01．008

2014－09－09

2014－10－06）

430030 武漢，華中科技大學同濟醫學院附屬同濟醫院放射科

馬曉玲（1989－），女，寧夏固原人，碩士研究生，主要從事胸部MRI影像診斷工作。

夏黎明，E－mail：cjr．xialiming＠vip．163．com