DCE-MRI診斷肺癌和肺部不同類型良性腫塊的價值

解禮冰，田興倉，馬麗，朱力*

肺癌是威脅人類生命健康最常見的惡性腫瘤之一，在男、女癌癥死亡率中均居首位[1]。由于肺癌及肺部炎性、良性腫塊間的形態學表現有較大的重疊，且臨床對三者的治療措施截然不同，如不提高認識則會造成漏診和誤診，進而使患者失去最佳的治療時機和治療方案。動態增強MRI功能成像技術(DCE-MRI)近年來發展較快，其能夠提供活體病變微血管生成和通透性等血流動力學信息，目前成熟地用于臨床乳腺、前列腺等良惡性病變的鑒別診斷[2-3]。但是，由于肺組織本身質子密度低，容易受呼吸運動、心臟大血管搏動等磁敏感偽影的影響，目前，國內外學者對此研究較少。基于此，本研究旨在探討DCE-MRI功能成像技術鑒別診斷肺癌和肺部不同類型良性腫塊的價值，為臨床治療方案的選擇提供客觀的影像學依據。

1 材料與方法

1.1 研究對象

搜集2014年10月至2017年10月于我院接受常規MRI及DCE-MRI檢查的43例肺部腫塊患者[男29例，女14例，平均年齡(64.83±5.85)歲]。具體納入標準為：(1)胸片或CT初檢明確肺內腫塊的患者；(2)無MRI檢查禁忌證，無對比劑過敏史；(3)行MRI檢查前均未接受任何治療。其中肺癌20例，肺部炎性腫塊10例，肺部良性腫塊13例；19例經CT引導下肺穿刺活檢證實，12例經纖維支氣管鏡檢病理證實，9例經根治性切除術證實，3例經臨床隨訪證實。

1.2 檢查方法

采用Philips Achieva 1.5 T雙梯度超導型磁共振掃描儀(Achieva 1.5 T；Philips Healthcare Greater China)，SENSE-Body線圈，仰臥位，呼吸觸發，采用呼氣末觸發。常規掃描序列包括肺尖至肺底膈面范圍的T2WI橫軸位、SPAIR-long TE橫軸位及冠狀位(TR 1600 ms，TE 80 ms；TR 3400 ms，TE 90 ms，TI 160 ms ；TR 3400 ms，TE 90 ms，TI 160 ms)，視野(FOV) 320 mm×320 mm，層厚5 mm，層間距1 mm，矩陣256×220，掃描時間160 s。DCE-MRI采用高壓注射器以2.0 ml/s流速注入0.3 mmol/kg對比劑，于5 s開始掃描, TR 4 ms，TE 2 ms，層厚2 mm，層間距1 mm，FOV 280 mm×280 mm，矩陣180×150，每期掃描時間30 s，共獲得6期動態增強，掃描時間185 s。掃描時在包全病灶的前提下盡可能的減少掃描時間。

1.3 圖像處理與數據測量

將圖像經PACS系統傳至Philips EWS后處理工作站，結合T2WI在DCE-MRI上勾畫出腫塊的感興趣區(region of interest，ROI)，ROI的選擇要盡量避開鈣化、出血、壞死、囊變，取信號均勻處的最大實性層面為ROI，ROI面積取20～50 mm2，軟件自動生成ROI內的信號強度-時間(signal intensitytime，SI-T)曲線及血流動力學參數。將SI-T曲線分為四型[4]，Ⅰ型為速升下降型(流出型)，Ⅱ型為速升平臺型，Ⅲ型為持續上升型(流入型)，Ⅳ型為無強化型。血流動力學參數包括最大強化程度(maximum enhancement，Maxenh)、達峰時間(time to peak，TTP)、流入速率(wash in rate，Wash-in)及流出速率(wash out rate，Wash-out)。

1.4 統計學方法

應用SPSS 22.0統計軟件進行分析。三組間SI-T曲線類型分布的比較采用多個獨立樣本非參數檢驗。三組間參數的比較先行正態分布及方差齊性檢驗，若符合正態分布且方差齊，則采用單因素ANOVA分析檢驗；若為非正態分布或方差不齊，則采用秩和檢驗(Kruskal-Wallis檢驗)。P＜0.05為差異有統計學意義。應用Medcalc 11.4.2.0軟件包進行ROC曲線分析。

2 結果

2.1 病理結果

43例肺部腫塊中，位于右肺上葉13例，右肺下葉10例，左肺下葉9例，左肺上葉7例，右肺中葉4例。腫塊最大直徑9.86 cm，最小直徑2.49 cm，平均直徑為(6.07±2.57) cm。其中，肺癌20例，包括鱗癌10例，腺癌 6例，腺鱗癌1例，小細胞癌3例；炎性腫塊10例，包括活動性結核5例，真菌感染2例，機化性肺炎2例，肺膿腫1例；良性腫塊13例，包括結核球4例，慢性炎性肉芽腫4例，硬化性血管瘤2例，錯構瘤2例，其他1例(表1)。

表1 各組間時間-信號強度曲線分布比較(例)Tab. 1 The distribution of the SI-T curve types of the three groups (n)

2.2 SI-T曲線類型比較

肺癌與肺部炎性、良性腫塊的SI-T曲線類型分布見表1及圖1～3。三組間的SI-T曲線類型分布差異有統計學意義(P=0.02＜0.05)，其中肺癌和良性腫塊間差異有統計學意義(P＜0.01)，肺癌與炎性腫塊、良性與炎性腫塊間差異均無統計學意義(P值均＞0.05)。以Ⅰ、Ⅱ型曲線診斷肺癌的敏感性為95% (19/20)，特異性為39.13% (9/23)，準確性為65.12% (28/43)。

2.3 DCE-MRI血流動力學參數的比較

Maxenh、TTP、Wash-in符合正態分布，采用單因素ANOVA分析進行組間兩兩比較；Washout不符合正態分布(以中位數和四分位數間距描述)，采用Kruskal-Wallis檢驗進行組間成對比較。組間兩兩比較中(表2)，惡性組Wash-in顯著高于良性組而低于炎性組，惡性組TTP顯著低于良性組而高于炎性組(P均＜0.05)。三組間的Washout、惡性組與炎性組間的Maxenh均無顯著性差異(P＞0.05)。

表2 肺部不同腫塊血流動力學參數的比較Tab. 2 Hemodynamic parameters of the three nodule groups

2.4 對TTP、Wash-in進行診斷效能分析并確定TTP及Wash-in診斷閾值

以Wash-in為54.2、30.5分別作為鑒別炎性腫塊和肺癌、肺癌和良性腫塊的臨界值(＞54.2為炎性腫塊，≤30.5為良性腫塊)，肺癌與炎性腫塊、良性腫塊得以鑒別的敏感度、特異度、準確度分別為80.05%、70.57%、74.42%。以TTP為71.67、127.60分別作為鑒別炎性腫塊和肺癌、肺癌和良性腫塊的臨界值(＞127.60為良性腫塊，≤73.71為炎性腫塊)，肺癌與炎性腫塊、良性腫塊得以鑒別的敏感度、特異度、準確度分別為75%、65.22%、69.77%。

3 討論

3.1 DCE-MRI灌注原理及其在肺部病變檢查中的優勢

DCE-MRI作為一種基于流動效應基礎上的MR功能成像技術，是經過高壓注射器靜脈團注對比劑后，對病變進行連續不斷的掃描，由于血管的滲透及對比劑向鄰近組織的外滲作用，肺部不同性質的病變對其代謝不同，信號強度的變化就不盡相同，從而提供肺部活體病變的微血管生成和通透性等血液動力學信息[5]，達到為肺部腫塊性質的評估提供定性和定量信息的目的。國外文獻報道，DCE-MRI對肺部病變性質的診斷與病理學的符合率較其他影像學檢查更高，CT增強的準確率為80.7%，PET/CT的準確率為83.7%，而DCEMRI的準確率為88.1%[6]。

圖1 男，51歲，右上肺腺癌。A：SPAIR-long TE，右肺上葉混雜高信號腫塊，最大徑約為9.0 cm，邊緣不規整；B：DCE圖上，腫塊不均勻強化，中央可見片狀壞死區；C：SI-T曲線，腫塊呈速升下降型(Ⅰ型) 圖2 男，50歲，右下肺機化性肺炎。A：SPAIR-long TE，右肺下葉內基底段高信號腫塊，最大徑約為2.6 cm，邊緣光整；B：DCE圖上，腫塊呈邊緣環形強化；C：SI-T曲線，病灶呈速升平臺型(Ⅱ型)圖3 女，69歲，右上肺結核。A：SPAIR-long TE，右肺上葉肺門混雜高信號腫塊，最大徑約為4.3 cm，邊緣不規整；B：DCE圖上，腫塊不均勻強化；C：SI-T曲線，病灶呈速升平臺型(Ⅱ型)Fig. 1 Male, 51 years old. Adenocarcinoma. A: SPAIR-long TE MR reveals that heterogeneous high sign in the upper lobe of right lung with a maximumdiameter of 9.0 cm with unsmoothed margin. B: Dynamic contrast enhanced-MR image shows that the nodule is not uniformly strengthened, and central necrosis can be seen. C:The SI-T curves shows a rapid increase and a gradual decrease. Fig. 2 Male, 50 years old. Focal organizing pneumonia. A: SPAIR-long TE MR reveals that high sign in the medial basal segment of lower lobe of right lung with a maximumdiameter of 2.6 cm with smoothed margin. B: Dynamic contrast enhanced-MR image shows that the nodule is heterogeneous ring-enhancement. C: The SI-T curves shows a early peak then keep steady.Fig. 3 Female, 69 years old. Lung tuberculosis. A: SPAIR-long TE MR reveals that heterogeneous high sign in the upper lobe of right lung with a maximumdiameter of 4.3 cm with unsmoothed margin. B: Dynamic contrast enhanced-MR image shows that the nodule is not uniformly strengthened. C: The SI-T curves shows a early peak then keep steady.

3.2 SI-T曲線診斷肺癌的價值

SI-T曲線廣泛用于惡性腫瘤的診斷中。“速升速降”型強化是肺癌的典型特征，但無快速強化也不能排除癌腫的可能，所以DCE-MRI對肺癌的診斷價值存在爭議。Coolen等[7]研究得出肺癌最常見的SI-T曲線類型是Ⅰ、Ⅱ型，而肺部良性病變以Ⅲ、Ⅳ型最為常見，但該研究中良性病變數量較少(11例)。而本研究中肺癌最常見的SI-T曲線類型為Ⅰ、Ⅱ型，肺部炎性、良性腫塊SI-T曲線類型以Ⅱ、Ⅲ型為常見，雖然肺癌、肺部炎性及良性腫塊的SI-T曲線類型分布有差異(P＜0.05)，但Ⅱ型曲線在三者中有明顯的交叉和重疊，若單獨以SI-T曲線作為三者的鑒別診斷，則易造成假陽性率。本研究SI-T曲線對鑒別肺癌的特異性低(39.13%)，可能與本組良性病例中急性炎癥及活動性肉芽腫較多，且不同類型、不同分化程度的肺癌的SI-T曲線類型也會存在差異等因素有關。因此，單純通過SI-T曲線形態鑒別肺部良、炎、惡性腫塊很困難。另外，Alper等[8]研究31例患者中僅有2例良性病變SI-T曲線為Ⅳ型，本研究僅見1例無強化型(Ⅳ型)腫塊，這可能是由于樣本量相對少，尚需增加樣本量進一步研究。

3.3 DCE-MRI血流動力學參數對肺癌的診斷價值

目前學者多認為DCE-MRI半定量及定量參數有助于鑒別診斷肺癌與肺部良性病變，且有助于肺癌的病理分型[9-12]。基于以上理論觀點，本研究嘗試半定量分析Philips 1.5 T DCE-MRI各參數在肺部惡性、炎性及良性腫塊的差異價值。結果顯示：肺癌Wash-in顯著高于良性腫塊而低于炎性腫塊，TTP顯著低于良性腫塊而高于炎性腫塊，Wash-in及TTP的差異在三組間均有統計學意義，而三組間的Wash-out、肺癌與炎性腫塊間的Maxenh均無統計學差異(P＞0.05)。分析原因，可能是TTP、Wash-in主要反映對比劑流入的速度，而Maxenh主要反映對比劑流入的量，Wash-out反映對比劑廓清的速度， Wash-out與病變血管生成情況無明顯相關性[13]。研究表明，肺癌中VEGF的表達和MVD高于良性病變(P＜0.05)，提示肺癌生長過程中含有大量的新生血管，其血供豐富，血流量多，血管滲透性高，血流阻力小，因此增強時肺癌的對比劑的交換速度高于乏血供的良性病變，達峰時間早于乏血供的良性病變[13-14]。但有些活動性炎性病變VEGF也會大量表達，其血供更為豐富，增強時強化幅度和強化速度會更高。本研究中肺癌與肺部炎性腫塊、良性腫塊之間的TTP和Wash-in參數比較也說明了這一點。因此，Wash-in、TTP對肺癌與肺部良性、炎性腫塊的鑒別診斷具有一定的可行性，但肺癌的強化參數和活動性炎癥仍存在交叉現象。

3.4 本研究亦存在一些不足

(1)肺組織本身質子密度低，呼吸運動偽影、心臟大血管搏動等所導致的磁敏感偽影難以完全避免，圖像測量會存在一定的誤差。(2)樣本量相對少，導致研究結果存在一定的偏差。

總之，DCE-MRI中的SI-T曲線有助于鑒別診斷肺癌和肺部良性病變，但存在較明顯重疊，對于肺癌及一些活動性炎性腫塊，SI-T曲線無鑒別診斷意義。而血流動力學參數(TTP、Wash-in)對于肺癌、肺部炎性及良性腫塊有鑒別診斷價值，但也存在小部分重疊，因此仍需要結合MR其他功能成像技術(如DWI、MRS等)綜合考慮。本研究結論尚需擴大樣本量進一步證實研究。

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