3.0T DCE-MRI聯合DWI成像在實性孤立性肺結節中的應用研究

余景火，楊華林，宋鐵軍，儲蕾，朱娟*

（1.安徽醫科大學附屬安慶醫院磁共振室，安徽 安慶 246003；2.呼吸內科）

孤立性肺結節 （solitary pulmonary nodules，SPNs）是指發生于肺內邊界清晰、影像不透明、直徑小于或者等于3.0 cm單發病變，周圍為含氣肺組織包繞，通常無肺不張、淋巴結腫大或肺內其它異常病變，包括肺癌、感染、轉移瘤和良性腫瘤等。肺癌已成為全球范圍內惡性腫瘤致死的首要原因，我國惡性腫瘤前三位病死率排名依次是肺癌、肝癌和胃癌，并有逐年上升的趨勢［1］。良性肺結節與早期肺癌的常規形態影像學表現較難區分，而臨床干預措施截然不同，如果不能有效鑒別則容易造成誤診，使患者失去最佳治療時機或者過度治療造成心理及經濟上的負擔，中晚期肺癌通常預后不佳，因此，肺癌的早期準確診斷是決定患者生存率的關鍵，但同時也是一個難點與挑戰。近年來，3.0T磁共振動態對比增強（DCE-MRI）技術發展迅速，它可準確反映出活體組織微血管生成與通透性等血流動力學狀況，目前臨床實際工作中，DCE-MRI在垂體、乳腺及前列腺等良惡性病灶的診斷價值已得到廣泛認可，有學者已將其應用于肺部結節的診斷及鑒別，但與活動性炎癥鑒別存在困難［2-3］。本研究旨在探討3.0T DCE-MRI技術聯合DWI功能成像診斷實性孤立性肺結節的價值，進一步提高診斷準確率，為臨床決策提供更客觀的影像學支持。

1 資料與方法

1.1 研究對象 選擇2017年1月至2019年2月安徽醫科大學附屬安慶醫院收治的影像學診斷為實性孤立性肺結節患者41例，其中男28例，女13例，年齡38～77歲，平均年齡 （65±5.3） 歲。納入標準：（1）影像學 （X線或CT）診斷為實性孤立性肺結節； （2）MRI掃描前未經任何治療；（3）圖像質量滿足診斷需要。排除標準：（1）磨玻璃結節； （2）有MRI檢查禁忌證和釓劑過敏者。其中良性結節14例 （結核球8例，炎性肉芽腫4例，錯構瘤1例，硬化性血管瘤1例），肺癌27例 （肺腺癌14例，鱗癌12例，小細胞肺癌1例），所有患者的診斷均經病理或臨床隨訪證實。依據臨床診療方案不同分為良性組和惡性組，良性組包括良性腫瘤、結核球及炎性病變，臨床處理原則為抗感染或定期隨訪無需手術，預后良好；惡性組包括肺腺癌、鱗癌及小細胞肺癌，需要早期進行外科手術切除。

1.2 方法 使用SIEMENS 3.0T超導磁共振機（Siemens MAGNETOM Skyra 3.0T），選用相控陣體部線圈，腹帶置于胸廓下緣呼吸運動幅度最大使用呼吸門控，外周心電門控指脈置于右手中指。

所以患者均進行胸部常規橫軸位T1加權成像（T1WI）、T2加權成像 （T2WI）、擴散加權成像（DWI）及磁共振動態增強掃描 （DCE）。常規MRI掃描：（1）軸位心電門控自旋回波T1加權成像 （SE-T1WI）： 重復時間 （TR） 1 800 ms， 回波時間 （TE）2.4 ms，層厚5 mm，層間距 1 mm，掃描視野 （FOV）360 mm，激勵次數1，掃描時間約73 s。（2）快速自旋回波T2加權成像 （TSE-T2WI）： TR 3 000 ms， TE 83 ms， 層厚5 mm， 層間距1 mm，FOV 360 mm，激勵次數1，掃描時間約195 s。 （3） DWI： TR 5 000ms ， TE 68.0 ms，層厚5 mm，層間距1 mm，FOV 380 mm，激勵次數 4，掃描時間約197 s，b值為 500、800、1 000 s/mm2。 （4） DCE-MRI： 采用肝臟快速容積采集技術 （VIBE）：TR 3.49 ms，TE 1.34 ms，翻轉角12°，層厚3 mm，FOV 400 mm。掃描遵循原則：盡可能包全原發病灶及縱隔的前提下縮短掃描時間，單次掃描時間控制在10～15 s以內，要求患者呼氣后屏氣。首先經行蒙片掃描，注射對比劑后13 s左右開始掃描，每期時間保持在10～15 s以內，連續掃描8期，掃描時間約8 min。患者右肘前靜脈置入18G留置針，選取釓雙胺 （GDDTPA）為增強對比劑，所用劑量約0.1 mmol/kg，流速設定為2.5 ml/s，同時以相同速率注入0.9%的生理鹽水。

1.3 圖像后處理與分析 將磁共振掃描數據傳至工作站，為減少呼吸及心臟搏動造成的運動偽影，所用數據均由2名工作年限超過3年的高年資醫師獨立手動測量病灶9期相中的信號強度及ADC值，結合T1WI及T2WI避開病灶囊變、壞死區及血管區，盡可能選擇病灶最佳實性層面，在每一期對應相同層面用工具沿病灶邊緣勾勒成感興趣區 （ROI），盡可能減少病灶血流動力學的不均質性，ROI應盡可能包全病灶，2名醫師獨立對同一病灶先后重復測量3次，然后取平均值作為最終信號值，將所得數據繪制成時間-信號曲線 （time-signal intensity curves， T-SI曲線）。

1.4 觀察指標 （1）未注射對比劑前信號強度SI0和強化高峰信號強度SImax；（2）最大強化增強比 （MER）， MER＝ （SImax-SI0） /SI0； （3） 達峰時間Tmax，即對比劑達到峰值信號的時間； （4）平均強化斜率 （slope of enhancement，SLE），SLE＝MER/Tmax； （5） 最大上升斜率 （steepest slope，SS）， SS＝ ［ （SIend-SIprior） /SI0］ ×100%/（Tend-Tprior），SIend、SIprior為曲線上升階段最大線性斜率兩端的 SI， Tend、 Tprior； 分別為對應的時間點；（6） 廓清率 （washout）， washout＝ （SImax-SIend） /SImax，SIend為掃描終末點病灶的 SI； （7） 平均強化值 （mean enhancement value，ME），即增強后各期相信號的平均增加值； （8）測量不同b值下ROI區DWI相對信號強度及ADC值。

1.5 統計學方法 應用SPSS 22.0軟件進行統計學分析，計量資料用均數±標準差表示，采用方差齊性檢驗和校正t檢驗，方差不齊采用秩和檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 MRI影像學特征 常規 MRI平掃 （T1WI、T2WI）對孤立性肺結節診斷價值有限，病灶基本上均呈長T1長T2信號改變，合并脂肪可呈短T1長T2信號，鈣化呈長T1短T2信號。

2.2 T-SI曲線形態類型 以動態增強掃描時間為橫坐標，病灶信號強度為縱坐標，曲線形態特點表現為以下四類：Ⅰ型曲線-速升緩降型，早期明顯上升 （SI1%＞30%），達峰后逐漸下降 （washout＞0.05）；Ⅱ型曲線-平臺型，早期明顯上升（SI1%＞30%）， 達峰后保持水平 （washout＜0.05）；Ⅲ型曲線-緩慢漸進性上升 （SI1%＜30%，MER＞10%）；Ⅳ型曲線-平直型，病灶無明顯強化。研究結果顯示，良、惡性病例組T-SI曲線類型無明顯統計學意義 （Z＝-1.883，P＞0.05）。見表1。

表1 2組患者T-SI曲線類型表現

2.3 DCE-MRI血流動力學參數 2組患者MER、Tmax、SLE、SS及 ME比較，差異有統計學意義（P＜0.01） （表 2）。 惡性組 Tmax時間為 （60.53±1.86）s，活動性炎癥達峰時間則更短，而良性肺腫瘤Tmax時間最長 （409.46±41.10） s（圖1、 圖2）。

表2 2組患者DCE-MRI血流動力學參數比較

2.4 DWI信號強度及ADC值 以胸部同層面肌肉組織信號為參照，惡性組患者在高b值DWI圖像上表現為明顯高信號，良性組患者則呈等低信號，2組患者DWI相對信號強度比較差異有統計學意義 （表 3）；惡性組患者 ADC值為 （0.76±0.13） ×10-3mm2/s， 明顯低于良性組 ［ （1.84±0.14） ×10-3mm2/s］， 差異有統計學意義 （P＜0.05）。

表3 2組患者不同b值 （s/mm2）DWI相對信號強度比較

3 討論

3.0 T超高場強磁共振可使肺部圖像信噪比和空間、時間分辨率得到顯著提高，同時減少運動偽影，在評估腫瘤性質、療效及預后等方面具有廣闊前景［3-5］。

DCE-MRI是基于血液流動效應的功能成像技術，經靜脈高壓注射造影劑后，對患者肺部感興趣區進行連續重復掃描，受血管滲透性及造影劑外滲影響，組織間造影劑代謝有快有慢，因此不同時間節點病灶內造影劑濃度 （即信號強度）不同，生成T-SI曲線，曲線前段反映腫瘤微血管生成情況，后段反映腫瘤間質成分及通透性信息［6］。

臨床工作中，T-SI曲線已成熟應用于肝臟、乳腺等部位的惡性腫瘤診斷，最典型的表現為“速升速降”［7］。本研究中，肺癌見于所有Ⅰ型曲線及部分Ⅱ型曲線，究其原因是惡性結節的血供豐富、灌注量大，首過效應明顯，并伴隨微循環的高滲透性和血管外間隙的擴大，更進一步提高了腫瘤的強化幅度；而良性結節的血供較少甚至無明顯血供，進入病灶的對比劑量、向細胞外間隙彌散的速度均會明顯低于惡性結節，其強化速度及程度都不及惡性結節，表現為Ⅲ型曲線及Ⅳ型曲線。但Ⅱ型曲線在部分良惡性病變中存在重疊干擾，容易誤診造成假陽性率，原因是炎性病變活動期由于局部毛細血管擴張導致血流量增加、血管通透性增加導致血漿蛋白及白細胞滲出并快速聚集，因此肺部惡性腫瘤及炎性病變的血流動力學存在一定相似之處，均可表現為Ⅱ型曲線。因此，直接通過觀察T-SI曲線的類型只能初步對肺結節性質進行預判，但其診斷準確率有待提高，需結合T-SI曲線相關參數進行綜合分析。

圖1 右肺中-低分化腺癌

圖2 右上肺炎性結節

T-SI曲線上升區間的參數 （MER、Tmax、SLE、SS）與腫瘤平均微血管密度密切相關，而曲線下降區間的參數廓清率 （washout）則與腫瘤組織內的彈性纖維及膠原蛋白含量有關［8-9］。本研究中良、惡性組曲線上升階段的相關參數主要反映的是造影劑的流入量及速率，結果提示肺癌較良性肺結節具有更高的強化幅度、更快的達峰時間及更大的強化速率，說明肺癌組織的VEGF及MVD的表達明顯高于良性病變；但部分靜脈條件不佳的老年患者對比劑的注射速率可對其結果產生影響［10-12］，我們在研究和診斷工作中需要注意避免；其次，良性組中的炎性病變處于活動期時，其MER值可高于肺惡性腫瘤。T-SI曲線下降階段參數廓清率 （washout）反映的是造影劑廓清的速率，而它與病變血管的生成情況無明顯統計學差異 （P＞0.05），這與相關研究結果［12］相符合。平均強化值 （ME）反映病灶在整個動態掃描期間的平均強化程度，惡性腫瘤的血供豐富、血流量多，ME值明顯高于良性病變。DCE-MRI血流動力學參數可有效提高診斷準確率，但是在肺癌與活動性炎癥鑒別上仍存在一些重疊，需聯合肺部DWI成像進一步探討。

MR擴散加權成像 （diffusion weighted imaging，DWI）屬于磁共振功能成像，也是目前臨床能在活體上進行水分子擴散測量及成像的唯一方法，可以從微觀分子水平反映組織、器官的病理生理情況，間接反映細胞密度及血管結構、自由擴散物質的信息。ADC值反映水分子在組織間的彌散情況，數值越小，說明腫瘤細胞排列越密集，水分子彌散運動受限。近年來DWI成像技術在肺部的應用日趨成熟，特別是肺癌的診斷、阻塞性病變鑒別診斷及療效評估中應用十分廣泛［5，12］。

DWI成像技術的關鍵點在于b值大小的選擇，b值越大，圖像的擴散權重增大，即正常組織與病灶間的對比度越明顯，敏感性越高，但同時受肺部磁敏感偽影干擾導致圖像的信噪比降低產生形變；相反b值越小，因血流灌注及T2WI透射效應影響，DWI信號強度存在失真。目前由于MRI設備廠商不同、掃描序列及參數設定的差異，關于良惡性病變的最佳ADC閾值仍存有爭議，部分基于1.5T場強磁共振設備研究的學者認為b值取500 s/mm2時，肺部病灶DWI圖像質量較高，ADC值差異具有統計學意義。本研究結果顯示病灶DWI信號強度越高，惡性程度越大；b值在800 s/mm2，圖像質量較好，筆者認為這是由于本研究應用的是3.0T超導磁共振機，其圖像信噪比顯著提升，掃描時間進一步縮短、空間分辨率也更高，彌補了1.5T磁共振高b值條件下信號衰減導致的圖像質量下降，但b值超過1 000 s/mm2時，圖像產生形變、分辨率明顯下降，部分體積較小的病灶甚至顯示不清而無法精確測量ADC值，因此，我們應權衡利弊選取最佳b值，而ADC閾值的選取還需加大樣本含量進一步探討。最近也有學者認為雙指數模型擴散加權成像更能精確反映組織的微觀水分子擴散情況［13］，我們將在后期工作中進行探討。

綜上所述，孤立性肺結節的早期明確診斷十分重要，DCE-MRI能夠為臨床提供有價值的影像學信息，聯合DWI成像技術可進一步提高診斷準確率。隨著技術的不斷創新與發展，我們相信磁共振在肺部結節與腫塊的應用中 （如診斷與鑒別診斷、療效評估等）具有廣闊前景。