動態增強MRI在肺部結塊病變中的診斷價值

周舒暢， 李志偉， 夏黎明， 王玉錦， 吳維

·胸部影像學·

動態增強MRI在肺部結塊病變中的診斷價值

周舒暢， 李志偉， 夏黎明， 王玉錦， 吳維

目的：探討動態增強MRI在肺部結塊樣病變中的診斷價值。方法：66例經病理證實的肺結塊樣病變患者(惡性病變50例，良性病變16例)行常規MRI平掃及動態增強(DCE-MRI)檢查，繪制時間-信號強度增強比曲線(TIC)，并測量DCE-MRI參數：最大增強比(MER)、達峰時間(Tmax)、平均強化斜率(SLE)、最大強化斜率(SS)和廓清率。結果：本組病變的TIC分為4種類型：速升-下降型(A型)僅見于惡性腫瘤；速升-平臺型和持續緩升型在良惡性結節中均可見，無明顯強化型僅見于良性病變。肺鱗癌和小細胞癌的主要強化方式為環狀強化，而腺癌為不均勻強化。DCE-MRI參數中，良性組Tmax明顯較惡性組長(P<0.001)，SLE明顯小于惡性組(P=0.002)。Tmax對良惡性病變的鑒別最具價值，臨界值取280s時其診斷敏感度、特異度和符合率分別為88.0%、63.5%和76.5%。結論：DCE-MRI能提供肺結節血流動力學方面的信息，對肺部良惡性腫瘤的鑒別診斷具有較高價值。

肺結節； 肺腫瘤； 磁共振成像； 動態增強掃描； 強化特征； 血流動力學； 鑒別診斷

肺部結節/腫塊的良惡性分析一直是影像學診斷的重要目標，亦是難題，盡管對良惡性肺結塊的術前評估最常用的無創性影像學檢查方法主要是CT和FDG-PET，然而傳統CT平掃和增強掃描無法提供病變血流動力學特征方面的信息，動態增強CT可以定量測量病灶的血流動力學參數，但存在電離輻射大的問題。FDG-PET對良惡性肺結節的診斷敏感度可達88%～100%[1]，但對于炎性病變、結核、部分浸潤性腺癌及類癌等其錯判率仍較高[2-4]，且它亦不能反映病變的血流動力學改變。MRI由于空間分辨率相對較低、軟組織-空氣界面所致的磁敏感偽影及呼吸心臟運動偽影等原因，尚未作為肺部掃描的常規方法。目前，已有學者將動態增強磁共振成像(dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging，DCE-MRI)應用于肺部結塊的診斷[5]，本研究通過進一步探討肺結塊的DCE-MRI表現，旨在為肺部結塊提供更為精準的定性和定量診斷依據。

材料與方法

將2013年7月-2015年3月在本院住院的肺部結節及腫塊(統稱為結塊)患者按納入觀察，所有患者均知情同意。納入標準：①肺部結塊最大橫截面直徑≥6 mm；②混雜密度者，鈣化或空洞面積小于50%；③無MRI檢查禁忌證； ④無嚴重器官功能不全等基礎疾病，腎功能正常范圍；⑤初診患者，未接受過放化療等治療。符合條件的患者共66例，男52例，女14例，年齡29～76歲，平均(54.8±9.2)歲。所有患者經穿刺活檢(8例)或手術病理證實(58例)。其中惡性50例(結節44例，腫塊6例)，良性16例(結節14例，腫塊2例)。惡性結節中鱗癌11例(含4例腫塊)、腺癌20例、小細胞癌8例(含2例腫塊)，腺鱗癌1例、大細胞癌1例、類癌2例、肉瘤樣癌3例，未確定型4例(由于活檢組織較少，僅確診為惡性，無具體病理類型)。良性結節中肺結核5例、感染性病變5例(1例含腫塊)，骨化伴真菌感染1例，錯構瘤1例，孤立性纖維性腫瘤1例，硬化性血管瘤1例，灶性出血1例，肺隔離癥1例。

使用GE signa HDx 1.5T超導型磁共振掃描儀、8通道相控陣心臟線圈、呼吸門控和外周心電門控。先行常規MRI平掃。橫軸面SE T1WI：TR 800 ms，TE 8 ms，層厚5.0 mm，層間距1.0 mm，視野41 cm×41 cm，矩陣320×160，掃描時間6 min。橫軸面脂肪抑制FSE T2WI：呼吸觸發，TR 7100～9236 ms，TE 90～110 ms，層厚5.0 mm，層間距1.0 mm，激勵次數2，回波鏈長度18，視野41 cm×41 cm，矩陣320×224，掃描時間3.6 min。

DCE-MRI：橫軸面快速容積采集序列，TR 4.2 ms，TE 2.0 ms，翻轉角15°，層厚5 mm，矩陣256×160，視野35 cm×35 cm，帶寬62.5kHz。掃描原則：參考平掃T1及T2圖像，掃描范圍覆蓋病灶和縱隔，呼氣末屏氣掃描，單期掃描時間12～15 s。首先進行蒙片掃描，注射對比劑后15 s開始掃描，共掃描15個期相，總掃描時間約7 min。對比劑采用釓貝葡胺(Gd-BOPTA，莫迪司)，標準劑量0.1 mmol/kg，注射流率2.5 mL/s，注藥結束后注入生理鹽水10 mL。

由兩位具有7年以上MRI診斷經驗的放射科醫師在未知患者臨床資料和病理結果的情況下獨立評估圖像，對每例的評估達成一致意見后作出診斷。選取結節的中心層面，為了減少呼吸運動所導致的病灶移位，在GE AW4.4工作站上手動勾畫ROI，測量每個時相圖像上病灶的信號強度(signal intensity，SI)。ROI覆蓋60%以上實質性強化區域，避開肉眼可見的囊變、壞死、鈣化及含氣區。計算對比增強比(contrast enhancement ratio，CER)，繪制病灶的時間-CER曲線(time-to SI CER curve，TIC)。

計算DCE-MRI參數：①最大增強比(maximum CER，MER)：②達峰時間(Tmax)；③平均強化斜率(slope of enhancement，SLE)；④最大強化斜率(steepest slope，SS)；⑤廓清率。計算公式如下：

(1)

(2)

(3)

(4)

SImax為團注對比劑后病灶的最大SI，SI0是注藥之前的基線SI；SIstart、SIend分別為時間強化曲線上升段上最大線性斜率兩端的SI，Tstart、Tend分別為相應的時間點；SIend為掃描終末時間點的病灶SI。

所有數據采用SPSS 16.0統計軟件進行分析。分別比較良惡性組和良惡性亞組的MER、Tmax、SLE、SS和廓清率。兩組間參數的比較，符合正態分布且方差齊性者采用獨立樣本t檢驗，不符合正態分布且方差不齊者，采用Mann-Whityney U 檢驗；對于多組間參數的比較，符合正態分布且方差齊性者，采用單因素方差分析，不符合正態分布且方差不齊者，采用Kruskal-Wallis檢驗。P<0.05為差異有統計學意義。對上述參數進行受試者工作特征(ROC)曲線分析，各參數有鑒別診斷意義者，計算ROC曲線下面積，并分別計算診斷敏感度、特異度、符合率以及陽性和陰性預測值。

結 果

1.MRI平掃特征

66例肺部病灶的直徑7～42 mm，平均(3.86±1.25)cm。1例確診為灶性出血的肺結節在MRI平掃上表現為短T1長T2信號，2例確診為結核的結節在MRI平掃上表現為長T1短T2信號，其余病灶在MRI平掃上均表現為長T1長T2信號(圖1a、b)。

2.不同肺部病變的動態增強模式

66例患者的病灶增強模式可分為4型：①均勻強化；②不均勻強化，結節增強后可見分布無規則的無強化或低強化區；③周邊強化：強化主要或僅位于病灶的外周區域，又稱環狀強化，包括薄環狀強化或網格狀強化；④無強化。

11例鱗癌中，7例(63.6%)呈環狀/網格狀強化，1例為腫瘤實體(結節)均勻強化，2例為厚壁空洞均勻強化伴中心空洞形成，1例為周圍環狀強化、中心不均勻強化。20例腺癌中，15例(75%)呈不均勻強化(圖1c)，3例均勻強化，2例環狀強化。8例小細胞癌中，4例呈環狀強化，3例不均勻強化，1例(結節)均勻強化。2例類癌均呈實體均勻強化，3例肉瘤樣癌均呈環狀強化，大細胞癌呈不均勻強化，腺鱗癌呈均勻強化。

圖1 右肺中葉中分化腺癌。a) SE-T1WI，示右肺中葉分葉狀腫塊(箭)，信號欠均勻； b) T2WI示病灶呈不均勻稍高信號； c) 動態增強掃描圖像，示病灶呈不均勻早期強化； d) TIC呈A型； e) 病理切片鏡下示大量異形性的瘤細胞呈腺樣排列(×100，HE)。

16例良性結節中，4例結核中可見環狀強化2例，不均勻強化1例，不強化1例；炎性病變6例，均呈均勻強化；其它良性結節中1例孤立性纖維性腫瘤呈環狀強化，1例硬化性血管瘤呈周邊環狀強化、中心不均勻強化，1例錯構瘤呈環狀強化，1例肺隔離癥和1例灶性出血無明顯強化。由此可見鱗癌和小細胞癌的主要強化方式為環狀強化，而腺癌主要為不均勻強化。

3.TIC類型

分析全部病例的TIC，除有1例原位鱗癌者由于病灶小，且強化后與左側肺門血管分辨欠清，測量強化曲線不準確，排除此病例，其余65個病例均可獲得良好的時間-CER曲線，分為4型(圖2)。①速升-下降型(A型)：早期迅速強化，最大強化處曲線形態呈“山峰狀”，隨后明顯或緩慢廓清(圖1d)。本研究中惡性組中A型曲線21例，其中腺癌(圖1d、e)10例、鱗癌3例、小細胞癌4例、類癌2例、未知類型腫瘤2例，良性組內未見A型曲線。②速升-平臺型(B型)：早期快速強化，隨后呈鈍圓形曲線到達最大強化峰值，此后進入平臺期或可見輕微廓清。本研究中惡性組內B型曲線24例，其中腺癌10例、鱗癌6例、小細胞癌3例、肉瘤樣癌3例、大細胞癌1例和腺鱗癌1例；良性組中B型曲線11例，包括炎性病變5例、結核3例、硬化性血管瘤1例、孤立性纖維性腫瘤1例和錯構瘤1例。③持續緩升型(C型)：曲線呈連續緩慢上升趨勢。惡性組中可見C型曲線4例，分別為鱗癌1例、小細胞癌1例、未知病理類型腫瘤2例；良性組中可見C型曲線2例，包括真菌感染并骨化1例、結核1例。④無明顯強化型(D型)：病灶無明顯強化，曲線基本位于基線水平，強化幅度<10%。D型曲線僅見于良性組，包括灶性出血1例、肺隔離癥1例和結核1例。

4.DCE-MRI參數的比較

五個參數的測量結果及比較見表1、2。良惡性病變間僅Tmax和SLE值的差異有統計學意義(P<0.01)。

表1 良惡性病變組的DCE-MRI參數值

將所有患者分為炎性病變、其它良性病變和惡性病變三組進行分析，結果顯示三組間MER、Tmax、SLE和SS的差異均有統計學意義(P<0.01)，僅廓清率的差異無統計學意義(P=0.375)。

三組間進一步兩兩對比：MER值的差異均有統計學意義(P=0.000)；對比分析惡性病變各亞組(鱗癌、腺癌、小細胞癌、其它惡性腫瘤)和良性各亞組(炎性、其它良性)之間的MER值，炎性病變組MER值均明顯大于惡性各亞組和其它良性病變(P<0.01)，而各惡性亞組間的差異無統計學意義(P>0.05)。惡性組Tmax值明顯小于其它良性病變組(P<0.001)，但在炎性組和其它良性病變組間差異無統計學意義(P=1.000)。惡性組SLE大于其它良性病變組(P<0.001)，但炎性組與惡性組間、炎性組與其它良性組間的差異無統計學意義(P>0.05)。炎性病變和惡性組的SS值均大于其它良性病變組(P<0.01)，但炎性組與惡性組間差異無統計學意義(P=0.485)。

圖2 四個類型的TIC。a) A型曲線，有銳利的強化峰，隨即廓清； b) B型曲線，可見鈍圓形強化峰，隨后呈平臺改變或輕微廓清； c) C型曲線，呈持續緩慢上升曲線； d) D型曲線，表現為無強化或弱強化，強化幅度<10%。 圖3 Tmax鑒別良惡性病變的ROC曲線。 圖4 SLE鑒別良惡性病變的ROC曲線。

參數炎性其它良性惡性統計量P值MER2．156±0．685?＄0．673±0．559?#1．255±0．475#＄17．0740．000Tmax(s)243．4±115．0341．4±101．1#153．3±104．2#18．3870．000SLE(/s)0．0103±0．005270．0029±0．0037#0．0156±0．0215#14．8080．001SS(/s)0．0961±0．0712?0．0209±0．0280?#0．0487±0．0328#12．5890．002廓清率0．0675±0．05740．0470±0．04510．0851±0．07651．9620．375

注：*、#、$表示兩組間的差異有統計學意義。

4.ROC曲線分析

對良惡性組之間差異有統計學意義的參數(Tmax和SLE)進行ROC曲線分析：Tmax的ROC曲線下面積為0.851(圖3)，Tmax臨界值取280s時，診斷的敏感度、特異度和符合率分別為88.0%、63.5%和76.5%；SLE的ROC曲線下面積為0.761(圖4)，SLE臨界值取0.00408/s時，其診斷的敏感度、特異度和符合率分別為82.0%、63.5%和78.6%。

對炎性組與惡性組之間差異有統計學意義的MER進行ROC曲線分析，得出ROC曲線下面積為0.892，取臨界值1.751時，診斷的敏感度、特異度和符合率分別為88.0%、80.0%和82.6%。

討 論

1.肺結節的時間-信號增強比曲線分布

不同病變由于病理生理基礎不同，其血流動力學差異可使對比劑隨時間變化的趨勢有所不同。DCE-MRI最簡單和最常用的方法是評價不同時間點病變內對比劑濃度的變化，獲得時間-信號強度(TIC)曲線，此曲線分為兩段，前段反映腫瘤血管生成，后段反映了腫瘤間質成分的信息[6]。在TIC曲線上信號強度的最初變化則反應了對比劑的首過轉運過程，被認為主要與組織灌注(單位組織血流量)、可供對比劑聚集的細胞外間隙增加和血管通透性增加相關。此外，T1加權上MRI信號增強程度尚和一系列生理和物理因素相關，如組織本身的T1弛豫率，對比劑劑量(包括其蛋白結合方式)，成像序列，成像參數，和其他機械相關因素等[10]。

本研究中，可將時間-信號增強比曲線分為A、B、C、D四種類型，A型僅見于惡性腫瘤中，B型在良惡性病變中均可見(68.6%為惡性，31.4%為良性)，C型主要見于良性病變及部分的惡性病變，而D型僅見于良性病變(灶性出血、肺隔離癥、結核)，這一結果與文獻報道基本符合[7-9]。通過觀察時間-信號增強比曲線的形態，可更直觀地對結節的性質進行預判，在臨床工作中具有更快捷高效的診斷意義。

2.肺部結節的DCE-MRI參數比較

Fujimoto等[11]對DCE-MRI強化參數與肺腫瘤的相關性進行了研究，認為時間-信號增強比曲線上升階段的參數(MER、SLE)與腫瘤新生血管生成(微血管密度)相關，而曲線下降階段的參數(廓清率)則與腫瘤間質成分(彈性纖維和膠原蛋白的程度)相關。而活動性炎性病變主要有三種病理改變：①血管口徑增大導致局部血流增加；②結構異常的新生微血管導致血漿蛋白和白細胞滲出；③白細胞從微循環中遷移至炎癥局部。這些過程導致炎癥活動期局部血流量及血管通透性增加。雖然惡性腫瘤和炎性病變的基本生物學機制不同，但兩者在藥代動力學和病理學上有一定相似之處，表現為局部血流灌注增加、毛細血管通透性增加，因此兩者均可觀察到增強后對比劑的快速聚集。

在本研究中，當不單獨排除炎性病變，僅將病例分為良性組(含炎性病變)和惡性組時，僅發現Tmax和SLE兩個指標具有鑒別診斷意義，惡性組的Tmax值明顯短于良性組，而SLE則明顯較良性組大，表明相對于良性病變，惡性病變的強化更為快速且單位時間內強化幅度更大。這個結果與部分學者的研究結果一致[12]。當Tmax臨界值取280s時，其診斷敏感度、特異度和符合度為88.0%、63.5%和76.5%。當SLE臨界值取0.00408/s時，其診斷敏感度、特異度和符合率分別為82%，63.5%和78.6%。而我們將病例分為炎性病變、其他良性病變和惡性腫瘤三組時， 曲線上升階段的4個相關指標(MER、Tmax、SLE和SS)在炎性病變和惡性腫瘤中均明顯高于其它良性病變，表明與其它良性病變相比，炎性病變和惡性腫瘤具有更大的強化幅度、更快的強化時間和更大的強化斜率。而炎性病變與惡性腫瘤相比，SLE和SS無明顯差異，但炎性病變的MER值明顯高于惡性腫瘤，表明炎性病變的最大強化幅度比惡性腫瘤更高，提示炎性病變在良性病變中為一混雜因素，與惡性腫瘤之間的DCE-MRI表現具有部分交叉，與前述藥代動力學理論基礎及部分研究結果相符[13]。且對于炎性病變和惡性腫瘤來說，MER最具有鑒別診斷意義，取臨界值1.751時，其診斷的敏感度、特異讀和符合率分別為88.0%、80.0%和82.6%。

綜上所述，時間-信號增強比曲線與DCE-MRI各強化參數結合，對診斷肺部良惡性結節、炎性病變與惡性腫瘤具的鑒別具有較高的診斷價值，且能提供更多肺結節的血供、灌注及血流動力學方面的信息。

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Diagnostic value of dynamic contrast enhanced MRI in pulmonary nodules or masses.

ZHOU Shu-chang,LI Zhi-wei，XIA Li-ming,et al.

Department of Radiology,Tongji Hospitial,Tongji Medical College,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430030,China

Objective: The aim of this study was to investigate the value of dynamic contrast-enhanced MRI (DCE-MRI) in the diagnosis of pulmonary nodules or masses.Methods:A total of 66 patients with pulmonary nodules (50 cases with malignant nodules,16 cases with benign lesions) proved by pathology underwent both conventional unenhanced and DCE-MRI scan.Time to contrast enhancement ratio curve (TIC) was obtained,and hemodynamic parameters including maximum CER (MER),time at the peak enhancement ratio (Tmax),mean slope of enhancement (SLE),steepest slope (SS) and washout ratio were measured.Results:TICs in this study can be divided into four types:type A of rapid peak-descending pattern was only found in malignant lesions;type B of rapid peak-plateau pattern could be seen in benign and malignant nodules;type C of gradual increase pattern was mainly seen in benign group and few in malignant tumors;type D of flat pattern was only found in benign lesions.The main enhancement pattern of pulmonary small cell carcinoma and squamous carcinoma was ring-like enhanced.Heterogeneous enhancement was found in pulmonary adenocarcinoma.In the hemodynamic parameters,only Tmaxof benign group was significantly longer,and SLE of benign group was significantly lower compared with malignant group with significant statistical difference (P<0.001;P=0.002).Taking Tmax=280s as cutoff value,the sensitivity,specificity and accuracy for detecting malignant lesions were 88.0%,63.5% and 76.5%,respectively.Conclusion:DCE-MRI can provide perfusion and hemodynamic information of pulmonary nodules,and is of great value in differential diagnosis of benign and malignant tumors of lung,in which Tmaxis the most valuable parameter.

Pulmonary nodule； Pulmonary neoplasm； Magnetic resonance imaging； Dynamic contrast enhanced scan； Enhancement mode； Hemodynamic information； Differential diagnosis

430030 武漢，華中科技大學同濟醫學院附屬同濟醫院放射科(周舒暢、夏黎明、王玉錦、吳維)；572000 海南，海南省第三人民醫院(李志偉)

周舒暢(1983-)，女，湖北孝感人，博士，主治醫師，主要從事胸部影像診斷和研究工作。

夏黎明，E-mail：cjr.xialiming@vip.163.com)

R445.2； R735.7

A

1000-0313(2017)04-0401-06

10.13609/j.cnki.1000-0313.2017.04.022

2016-12-01

2017-03-05)