基于磁共振擴散峰度成像的甲狀腺良惡性結節的定量評估價值研究

朱翔 王延春 王佳 唐堅 溫曉偉 王立章

近年來，我國甲狀腺腫瘤的發病率呈明顯上升趨勢[1]。成年人甲狀腺結節通過外科醫生觸診報道的患病率為4%~7%，而通過影像學等檢查可確診10倍以上的結節[2]。甲狀腺結節大部分為良性結節，惡性結節的比例僅占5%~10%[3]。基于甲狀腺結節有良性與惡性之分，所以治療方法也存在差異。手術前對患者的甲狀腺結節進行定性診斷一直是影像學研究的熱點和難點。擴散峰度成像（diffusion kurtosis imaging，DKI）是一種功能 MRI技術，能真實反應水分子的運動特征，已逐漸運用于臨床中。本研究旨在探討DKI模型各參數在鑒別診斷甲狀腺結節良惡性病變中的臨床價值，現報道如下。

1 資料和方法

1.1 一般資料 選擇2017年9月至2019年3月通過臨床診斷確定有甲狀腺良惡性結節的患者64例，其中男 19 例，女 45 例；年齡 32～58（42.5±10.5）歲。共檢出病灶 64 個，結節直徑 0.60～3.0（1.63±0.61）cm。其中良性病灶46例，包括結節性甲狀腺腫35例，甲狀腺腺瘤11例，結節直徑 0.60～2.80（1.62±0.60）cm；惡性病灶 18 例，包括乳頭狀癌結節15例，髓樣癌結節3例，結節直徑0.61～3.0（1.67±0.66）cm。入組標準：（1）術前行甲狀腺 MRI掃描，包括常規T1WI和T2WI平掃、T1WI動態增強掃描、DWI掃描及 DKI掃描；（2）MRI掃描前 2周未進行穿刺、放療、化療、含碘藥物治療及手術等治療；（3）MRI圖像無明顯運動偽影，不影響診斷。本研究經過本院倫理委員會批準，所有參與患者均簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 MRI檢查方法 采用美國GE公司GE Discovery 750 3.0T共振掃描。頭先進、仰臥位，囑患者平靜呼吸、盡量避免吞咽。患者行常規序列掃描、DWI、DKI以及動態增強掃描。（1）常規檢查：冠狀位的T1FSE序列（TR=316ms，TE=Minimum ms），T2Ideal序列（TR=2 000ms，TE=68ms）；矢狀位 T2FSE 序列（TR=3 000ms，TE=Minimum ms）；橫斷位 T1FSE 序列（TR=457ms，TE=Min Full ms），T2Ideal序列（TR=3 000ms，TE=Minimum ms），層厚4mm，層間距 2mm，成像時的可見范圍（FOV）28cm×28cm，矩陣 ，激勵次數（NEX）2。（2）DKI掃描參數：采用小視野掃描，b值（s/mm2）、200、分別為 2～8不等（TR=3 000ms，TE=Minimum ms），FOV 20cm×20cm，重建矩陣128×128，層間隔 1.5mm，層厚 4mm。（3）動態增強掃描：冠狀位、矢狀位、橫斷位 T1Ideal序列（TR=500ms，TE=Min Fullms），層間距 2mm，層厚 4mm，FOV 28cm×28cm，矩陣320×224，NEX3。對比劑為釓噴酸葡胺注射液，使用高壓注射器靜脈快速推注后立即行磁共振掃描。

1.2.2 圖像后處理 掃描完成以后將檢驗數據上傳至指定位置，本研究采用GE Advantage Windows 4.6數據處理站，同時結合Function Tools軟件對數據進行處理，得到參數圖，DKI的參數圖主要以MK圖與MD圖的形式呈現。為了保證檢查結果的精確性，由2位經驗豐富的影像科副主任醫師針對患者的資料進行觀察分析，結果顯示2位醫生的診斷結果相同。結合DWI中具有明顯表現的高信號與動態增強特征作為標準進行研究與分析，并選取最大層面，在DWI原始圖像上選取病灶較大范圍勾畫ROI，ROI面積≥20mm2，ROI包含了病灶的大部分內容，但要避開壞死、出血以及囊變區，還應避開其他脂肪組織與正常組織，測量MD、MK值。本研究所有數據均檢測3次，取平均值。

1.3 統計學處理 采用SPSS20.0統計軟件。計量資料以表示，比較采用Mann-Whitney U秩和檢驗。繪制不同參數受試者工作特征（ROC）曲線，根據最大約登指數（約登指數=敏感度+特異度-1）獲得最佳診斷閾值，并計算曲線下面積（AUC）。

2 結果

2.1 甲狀腺良惡性病變的MD和MK值比較 見表1。

表1 甲狀腺良惡性病變的MD和MK值比較

由表1可見，DKI模型參數中，良性病變的MD值高于惡性病變，而MK低于惡性病變，差異均有統計學意義（均 P＜0.01）。惡性病變、良性病變見插頁圖 1、2。

2.2 MD、MK參數的ROC曲線分析 見表2、圖3。

表2MD、MK參數的ROC曲線分析

由表2、圖3可見，MD值及MK值在甲狀腺良惡性結節中的鑒別診斷中均有統計學意義（均P＜0.05），MK值的AUC及靈敏度較MD值高，具有較高的診斷效能。

3 討論

DKI是以DWI為基礎，基于擴散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）技術上的擴展，屬于一種運用高端四階三維模型對水分子擴散的高級描述，是針對組織非高斯分布的水分子擴散特征進行研究與分析，立足于微觀的角度分析機體內部組織的變化情況，一般情況下對于水分子的不規則擴散具有高度敏感性[4]，這項技術更符合病變組織水分子的擴散，且能定量彌散偏離高斯分布的程度[5]，它能比DTI更靈敏地反映組織微觀結構的復雜性。本研究結果顯示，DKI圖像上，良性病灶呈高信號或稍高信號，隨著b值（s/mm2）的增高，信號逐漸減低；惡性病灶呈高信號，隨著b值增高，信號不衰減或呈更高信號。

DKI掃描可同時得到DTI的參數MD以及DKI的參數MK。MD參數是彌散系數在各個磁敏感方向上的平均值，該數值的大小與細胞外部間隙的容積分數存在較高的關聯等級。惡性病變細胞的外部間隙相對較小，此時水分子的擴散活動很容易受到限制而使MD值低于良性病變。此外，惡性病變細胞外部存在的炎性細胞致使細胞之間的黏度增大，從而使得水分子的擴散活動進一步限制，MD值進一步降低[5-6]。因此，惡性病變MD值低于良性病變。本研究結果可以看出甲狀腺惡性結節的MD值低于良性結節，符合理論推測且具有統計學意義，提示惡性結節較良性結節水分子擴散受限明顯。

MK值是DKI中一個重要的參數，本研究發現惡性病變者MK值明顯高于良性病變者。MK值是全部敏感梯度方向中峰度的平均數值的參數，反映機體內部擴散受限的嚴重等級。該參數還能夠對水分子擴散與高斯分布之間的差異進行量化處理。其值的大小與病變組織的微型結構復雜程度存在較高的關聯等級[7]，組織結構越復雜，MK值越高。如惡性病變組織細胞異形性顯著，細胞密度高，細胞增殖，組織內部存在多處壞死和血管增生，基于這種情況，可以推斷惡性病變者的MK值高于良性病變者[5]。本研究結果符合理論推測且與文獻報道一致[8]。因此，MK值能夠反映惡性結節的空間異質性。本研究結果表明甲狀腺良惡性結節的MD及MK值存在顯著差異，提示MD及MK值對于鑒別良惡性甲狀腺結節有一定的臨床價值。

本研究采用ROC曲線來評價MD及MK值在鑒別診斷甲狀腺良惡性病變中的效能，發現MK值的AUC及靈敏度較高，與文獻報道DKI在中樞神經系統、乳腺等領域中的研究結果一致[9-11]。MK值診斷靈敏度最高，其與所參照的應用模型相關，而MD值是結合DTI模型假設水分子擴散符合高斯分布對數據進行處理后所得，但是在實際情況下甲狀腺病變組織內部的水分子擴散受到多種因素的制約和影響，最終結果都與高斯分布存在差異[6]。所以，利用非高斯分布模型檢驗得到的MK數值的準確性較高，應用在鑒別良惡性病變時表現的靈敏度也較高。可以認為MK對甲狀腺結節的良惡性鑒別具有較高的診斷效能。

本研究樣本數量較少，尤其甲狀腺惡性結節病例數較少，因此所得診斷界值需要通過多中心、大樣本量研究進一步證實。本研究并未納入甲狀腺良惡性結節的全部病理類型，由于腫瘤在組織病理學上的特異性，可能使研究結果存在一定的選擇偏倚。雖然我們在繪制感興趣區域時，已經注意避開結節的壞死、囊變、出血及明顯的鈣化等異常信號區，然而并不能完全避開磁共振圖像無法分辨的微小囊變壞死、出血及鈣化等。目前DKI在甲狀腺結節方面的研究較少，因此很難確定甲狀腺掃描的最佳DKI序列參數值，如b值的多少、大小及擴散梯度方向的選擇等。

圖3 MD值（a）和MK值（b）的ROC曲線