磁共振擴散峰度成像在乳腺良惡性病變鑒別診斷中的價值

王瑩瑩， 張焱， 程敬亮， 靳雅楠， 湯文瑞

·乳腺影像學·

磁共振擴散峰度成像在乳腺良惡性病變鑒別診斷中的價值

王瑩瑩， 張焱， 程敬亮， 靳雅楠， 湯文瑞

目的：探討磁共振擴散峰度成像(DKI)在乳腺良惡性病變鑒別診斷中的價值。方法：回顧性分析經穿刺活檢或手術病理證實的45例乳腺病變患者的病例資料。45例患者共53個病灶，其中良性病灶31個(23例)，惡性病灶22個(22例)，所有患者均行雙側乳腺的常規MRI檢查及DKI掃描，通過后處理工作站獲得乳腺良、惡性病變組織的平均峰度(MK)、軸向峰度(AK)、徑向峰度(RK)值。采用Mann-Whitney U秩和檢驗比較MK、AK及RK值在乳腺良、惡性病變中的統計學差異。采用受試者操作特性(ROC)曲線評價上述參數對乳腺良、惡性病變的診斷效能。結果：乳腺惡性病變的MK、AK及RK值均明顯高于良性病變，且差異均具有統計學意義(P均<0.001)。MK、AK、RK的ROC曲線下面積(AUC)分別是0.886、0.930、0.881；良惡性診斷界值分別為0.45900、0.7250、0.3430；敏感度分別為95.6%、86.4%、90.9%；特異度分別為64.5 %、87.1%、66.7%。結論：DKI獲得的MK、AK、RK在乳腺良惡性病變的鑒別診斷中具有一定的價值。

乳腺腫瘤； 擴散峰度成像； 診斷，鑒別 ； 磁共振成像

乳腺癌占所有女性惡性腫瘤的30%，嚴重威脅著女性身心健康[1]。早發現、早診斷、早治療是提高乳腺癌生存率的關鍵。MRI檢查因其無創性及較高的軟組織敏感性，在乳腺檢查中具有獨特的優勢，特別是擴散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)，能夠顯示水分子的擴散，從而評價水分子運動的動態分布狀況[2]，但是，DWI僅能反映水分子擴散能力的改變，無法測定其各向異性的情況。擴散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)通過在6個非共線方向上施加擴散敏感梯度場，獲得組織內水分子擴散程度和方向性的信息，其在乳腺良惡性病變的鑒別中有一定意義[3]。然而，DWI、DTI技術均以水分子擴散呈高斯分布為理論基礎，即生物組織中水分子以自由、非受限的形式進行擴散運動[4]，但事實上，高b值(>1000 s/mm2)時，水分子的擴散因受生物組織復雜結構的影響，其擴散及分布偏離高斯分布，且擴散信號衰減呈非單指數形式[5]，擴散峰度成像(diffusion kurtosis imaging，DKI)的提出彌補了上述不足[6]。DKI作為非高斯成像技術，反映組織微結構的變化[7]，近年來，已初步應用到膠質瘤分級[8]、帕金森綜合征的結構差異[9]、腦梗死各期改變[7]、正常腎臟成像[10]、原發性癲癇研究[11]、前列腺良惡性病變鑒別[12]等方面，并已取得初步研究成果。本文旨在探討DKI技術在乳腺良惡性病變鑒別診斷中的價值。

材料與方法

1.一般資料

搜集本院2015年9月-2016年1月經病理證實的45例乳腺良惡性病變患者的病例資料。45例患者均為女性，年齡18～60歲，平均(42.3±12.6)歲。共檢出53個病灶，其中良性病灶31個(23例)：纖維腺瘤23個、乳腺腺病3個、慢性肉芽腫性乳腺炎4個、導管擴張癥1個；惡性病灶22個(22例)：非特殊類型浸潤性癌18個、導管內癌伴浸潤性癌2個、粘液性癌1個、浸潤性癌伴髓樣特征1個。

納入標準：①檢查前1周未行手術、放化療或穿刺活檢；②檢查后2周內行手術或穿刺獲得明確病理結果；③檢查圖像質量無明顯運動偽影。

2.MRI檢查方法

采用GE Discovery 750 3.0T超導型MRI掃描儀，乳腺專用8通道陣列線圈。患者取俯臥位，雙乳自然懸垂于線圈雙孔內。

常規MRI掃描：所有病例均行MRI平掃。掃描序列及參數：①橫軸面快速梯度回波T1WI，視野32 cm×32 cm，矩陣512×512，TR 640 ms，TE最小值，層厚4 mm，層間距1 mm，激勵次數1；②橫軸面脂肪抑制快速自旋回波T2WI，視野32 cm×32 cm，矩陣512×512，TR 2587 ms，TE 85 ms，層厚4 mm，層間距1 mm，激勵次數2；③單b值DWI，采用單次激發自旋平面回波序列，b值=800 s/mm2，視野32 cm×32 cm，矩陣256×256，TR 5600 ms，TE最小值，層厚4 mm，層間距1 mm，激勵次數6。

DKI：b值為0、500、1000、1500、2000、2500 s/mm2，視野32 cm×32 cm，矩陣512×512，TR 4025 ms，TE最小值，層厚4 mm，層間距1 mm，激勵次數2，每個b值擴散敏感梯度場施加的方向數為15個，掃描時間為10 min 48 s。

MRI動態增強掃描：采用美國GE公司開發的乳腺容積成像序列(Vibrant)，共5期。視野36 cm×36 cm，矩陣512×512，TR 3.9 ms，TE 1.7 ms，層厚1.4 mm，層間距0。對比劑為Gd-DTPA，劑量0.2 mmol/kg，采用磁共振專用高壓注射器經肘靜脈以1.5～2.0 mL/s的流率快速團注，注射后追加10～20 mL生理鹽水沖管。注藥前先掃描一期蒙片，掃描停止后若蒙片掃描無異常，則控制高壓注射器注藥，并在注藥后25 s進行增強掃描，連續掃描5期。

3.圖像后處理

掃描完成后，將DKI原始數據傳至GE Advantage Windows 4.5后處理工作站，采用Function Tools軟件后處理分別得到DKI相關參數圖：平均峰度(mean kurtosis，MK)圖、軸向峰度(axial kurtosis，AK)圖及徑向峰度(radial kurtosis，RK)圖。

在強化最明顯處選取感興趣區(ROI)并測量病灶各參數值，避開囊變、壞死、出血區，面積約20～140 mm2，每個ROI的MK、AK、RK值分別測量3次，然后取平均值。由2名主治及以上職稱的影像科醫師共同閱片，并最終達成一致意見。

4.統計學分析

結 果

45例乳腺良惡性病變共發現53個病灶，所有病灶均經手術或穿刺病理證實。病灶最大徑為20～95 mm，平均30.3 mm。45例病變的影像及病理圖見圖1、2。

1.DKI各參數的比較

乳腺惡性病變的MK、AK、RK值均高于良性病變，各參數值差異均具有統計學意義(P均<0.05，表1)。

表1 乳腺良惡性病變的DKI各參數值比較

注： MK值、AK值、RK值均為無單位綱量。

2.ROC曲線分析

以病理結果為金標準繪制MK、RK、AK的ROC曲線(圖3)得出：MK、AK、RK的曲線下面積(AUC)分別為0.886、0.930、0.881；良惡性界值分別為0.4590、0.7250、0.3430；最大約登指數分別為0.601、0.735、0.576；敏感度分別為95.6%、86.4%、90.9%；特異度分別為64.5 %、87.1%、66.7%(表2)。

表2 MK、AK、RK值的ROC曲線結果

圖1 女，25歲，左乳纖維腺瘤。a) 軸面T1WI增強示病灶呈明顯均勻強化(箭)； b) 軸面MIP圖示病變清晰可見(箭)； c) MK圖，MK值為0.346； d) RK圖,RK值0.267； e) AK圖，AK值為0.495； f) 鏡下病理圖示間質細胞增生，部分導管受擠壓(HE染色，×200)。

圖，RK值1.1；e) AK圖，AK值為1.65；f)鏡下病理圖示導管上皮增生，細胞排列紊亂，細胞核呈異型性(HE染色，×200)。 圖3 MK、RK、AK鑒別乳腺良惡性病變的ROC曲線。

圖2 女，47歲，左乳浸潤性癌，非特殊類型，WHOⅡ級。a) 軸面T1WI增強示病灶明顯強化(箭)，乳頭受牽拉凹陷； b) 軸面MIP圖可見病變的供血血管； c) MK圖，MK值為1.33； d) RK

討 論

1.DKI各參數在鑒別乳腺良惡性病變中的價值

DKI是在DWI的基礎上采用同一類型的脈沖序列得到的；采用多b值，且需要較高的b值。對于乳腺組織，筆者發現在以往研究[5，13，14]中，b值最小為2000 s/mm2，且至少需要3個b值。本文中b值最高為2500 s/mm2，取5個b值，此要求在3.0T磁共振成像系統較易獲得滿足；此外，DKI擴散敏感梯度施加的方向至少為15個，本文設定15個方向。

MK是DKI最具代表性的參數；是峰度在所有方向上的平均值；是反映組織微結構復雜程度的指標；是反映擴散受限程度的無綱量參數[4]。MK值的大小由所選ROI內組織結構的復雜程度決定，結構越復雜，水分子擴散受限越顯著，MK值越大。腫瘤組織與正常組織的差異性及細胞核形態多樣性越明顯，間質血管越豐富，細胞密度越大，則MK值越大。本文結果顯示，乳腺惡性病變的MK值(0.6631±0.1957)明顯高于良性病變(0.4038±0.1354)，兩者差異具有統計學意義(P<0.001)，與Sun等[13]的研究結果一致，說明乳腺惡性腫瘤組織結構復雜程度更高、間質血管更豐富、細胞密集程度更高。上述結論與Van等[8]應用DKI探討膠質瘤分級的結果一致：即高級別膠質瘤MK值較低級別膠質瘤高；惡性腫瘤級別越高，組織結構越復雜。

AK是指峰度在擴散本征矢量中最大的擴散本征值[6]，主要反映沿導管方向的峰度信息。AK值的大小取決于軸向方向上水分子擴散受限的程度，AK值越大，說明該方向上受限程度越大[4]。本文結果顯示，乳腺惡性病變的AK值(0.9032±0.2415)明顯高于良性病變(0.5709±0.1341)，說明在沿導管方向上，惡性病變水分子擴散受限程度較良性病變高。

RK是指垂直于本征值最大的本征矢量方向的平均峰度值[6]，主要反映的是垂直于導管方向的峰度信息，其大小取決于該方向上擴散受限的程度。本文結果發現：乳腺惡性病變的RK值(0.5251±0.1716)高于良性病變(0.2983±0.1231)，兩者差異具有統計學意義(P<0.001)。

2.診斷效能分析

本文采用ROC曲線來評價MK、AK、RK值在乳腺良惡性病變中的診斷效能，結果發現，相對于MK和RK，AK對判斷乳腺良惡性病變的特異度(87.1%)較高，且最大約登指數(0.735)和AUC(0.93)較大，故筆者認為AK對乳腺良惡性病變的鑒別具有較高的診斷效能。

3.不足與展望

本研究的不足之處：①筆者發現隨著b值的增高，圖像信噪比逐漸下降，故有必要優化能夠提高信噪比的更先進序列；②DKI序列掃描時間較長，且要求患者為俯臥位，會給患者帶來不適，從而限制其臨床應用。

展望：DKI技術能夠真實地反映活體內非高斯分布的水分子擴散軌跡，在乳腺良惡性病變的鑒別診斷中具有一定意義，雖然乳腺DKI研究仍處于初步階段，其臨床應用價值仍有待進一步證實和完善，但相信隨著研究的深入、進展，該技術可逐漸應用于臨床，同時減少穿刺活檢給患者帶來的痛苦。

[1] 巴照貴，張玉敏，倪曉麗，等.乳腺腫塊性病變MRI動態增強與擴散加權成像聯合診斷方法的探討[J].實用放射學雜志，2014，30(10)：1657-1660.

[2] 郭勇，蔡祖龍，蔡幼銓，等.彌散加權成像鑒別乳腺良惡性病變的價值初探[J].中華放射學雜志，2001，35(2)：132-135.

[3] 馬智軍，蔣瑞生，馮強，等.擴散張量成像各向異性對乳腺良惡性腫瘤的鑒別診斷價值[J].中華放射學雜志，2014，48(3)：180-183.

[4] Hui ES，Cheung MM，Qi L，et al.Towards better MR characterization of neural tissues using directional diffusion kurtosis analysis[J].Neurimage，2008，42(1)：122-134.

[5] Wu D，Li G，Zhang J，et al.Characterization of breast tumors using diffusion kurtosis imaging (DKI)[J].PloS one，2014，9(11)：e113240.

[6] Jenson JH，Helpern JA，Ramani A，et al.Diffusional kurtosis imaging:the quantification of non-gaussian water diffusion by means of magnetic resonance imaging[J].Magn Reson Med，2005，53(6)：1432-1440.

[7] 張順，姚義好，張水霞，等.腦梗死不同時期的MR擴散峰度成像[J].中華放射學雜志，2014，48(6)：443-447.

[8] Van Cauter S，Veraart J，Sijbers J，et al.Gliomas：diffusion kurtosis MR imaging in grading[J].Radiology，2012，263(2)：492-501.

[9] Wang JJ，Lin WY，Lu CS，et al.Parkinson disease：diagnostic utility of diffusion kurtosis imaging[J].Radiology，2011，261(1)：210-217.

[10] 曲麗潔，周建軍，丁玉芹，等.磁共振體素內不相干運動成像和擴散峰度成像在正常腎臟成像中的初步研究[J].放射學實踐，2016，31(10)：908-913.

[11] 張玉珍，李芳珍，高煜，等.擴散峰度成像在大鼠海人酸癲癇模型中的研究[J].放射學實踐，2014，29(4)：382-386.

[12] Rosenkrantz AB，Prabhu V，Sigmund EE，et al.Utility of diffusional kurtosis imaging as a marker of adverse pathologic outcomes among prostate cancer active surveillance candidates undergoing radical prostatectomy[J].AJR，2013，201(4)：840-846.

[13] Sun K，Chen X，Chai W，et al.Breast cancer：diffusion kurtosis MR imaging-diagnostic accuracy and correlation with clinical-pathologic factors[J].Radiology，2015，277(1)：46-55.

[14] Nogueira L，Brand?o S，Matos E，et al.Application of the diffusion kurtosis model for the study of breast lesions[J].Eur Radiology，2014，24(6)：1197-1203.

The value of the diffusion kurtosis imaging in differential diagnosis of benign and malignant breast lesions

WANG Ying-ying，ZHANG Yan，CHENG Jing-liang，et al.

Department of MRI，the First Affiliated Hospital of Zhengzhou University，Zhengzhou 450052，China

Objective:To investigate the value of diffusion kurtosis imaging (DKI) in the differential diagnosis of benign and malignant breast lesions.Methods:A retrospective analysis of 45 cases with 53 breast lesions confirmed by biopsy or operation and pathology were reviewed,including 31 benign lesions and 22 malignant lesions.All patients underwent routine MRI scan and DKI scan with a 3.0T GE 750 unit.All parameters were measured at the workstation,including the mean kurtosis (MK)、axial kurtosis (AK) and radial kurtosis (RK) of malignant lesions and benign lesions.Mann-whitney U test was used to compare the parameters between malignant lesions and benign lesions.Receiver operating characteristic (ROC) were used to compare the diagnostic capability of the MK,AK and RK.Results:The values of MK,AK and RK in malignant lesions were higher than those in benign lesions and there was significant statistical difference in MK,AK and RK values between the malignant lesions and benign lesions (P<0.001).The areas under the ROC curve (AUC) of MK,AK,RK were 0.886,0.930,0.881,respectively.Using the 0.4590,0.7250,0.3430 as the cutoff of the evalution of benign and malignant lesions respectively,the sensitivity was 95.6%,86.4%,90.9% and the specificity was 64.5 %,87.1%,66.7% respectively.Conclusion:The parameters (MK,AK and RK) derived from the diffusion kurtosis imaging (DKI) could be helpful for differentiation between benign and malignant breast lesions.

Breast neoplasms; Diffusion kurtosis imaging; Diagnosis,differential; Magnetic resonance imaging

450052 鄭州，鄭州大學第一附屬醫院磁共振科

王瑩瑩(1989-)，女，河南蘭考人，碩士研究生，主要從事乳腺磁共振診斷工作。

張焱，E-mail:L200812@163.com

R737.9; R445.2

A

1000-0313(2017)02-0135-04

10.13609/j.cnki.1000-0313.2017.02.008

2016-05-27

2016-11-18)