基于快速自旋回波的單雙指數模型擴散加權成像鑒別肺實性病變良惡性的價值＊

1.廣州市紅十字會醫院放射科(廣東 廣州 510220)

2.廣州醫科大學附屬第一醫院放射(廣東 廣州 510120)

陳 松1 萬 齊2 雷 強2 夏曉穎2 李新春2,*

作為目前唯一能檢測組織內水質子擴散運動的無創檢查，磁共振擴散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)在全身各部位均有廣泛應用。近些年來隨著MRI硬件設備及快速成像技術等方面的發展及應用，DWI圖像在信噪比、分辨率等各方面具有明顯的提高。這也使得DWI在一些特定部位(如肺部)的應用愈發增多[1-2]。目前，應用于肺部病變的擴散加權成像多使用平面回波成像(echo planar imaging，EPI)的采集方式，獲取圖像快，但在氣體-肺實質界面易產生磁敏感偽影而易導致信號丟失、變形等。最近有研究使用快速自旋回波(turbo spin echo，TSE)-DWI序列進行肺部掃描，發現能很好地消除磁敏感偽影導致的變形，且體素內不相干運動(intravoxel incoherent motion，IVIM)部分參數的穩定性也得到了提高[3]。然而基于TSE-IVIM鑒別肺部病變良惡性的效能如何目前還缺乏報道；本研究首次使用基于TSE的單、雙指數模型擴散加權成像，探討其在肺部鑒別病變良惡性的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料前瞻性搜集在2018年1月至2019年1月通過CT或PET/CT檢查為肺實性病變的150例患者為研究對象。納入標準：病灶最大徑≥1cm，且病灶內空洞或鈣化的大小≤直徑的1/3；檢查前未接受放化療、靶向治療等相關治療；無MRI禁忌癥。排除標準：圖像偽影嚴重影響測量；未進行病理檢查。最終共納入103例患者，男64例，女39例，年齡(54.6±12.5)歲。所有患者均經病理證實，良、惡性病變分別為28例及75例，包括結核5例，隱球菌5例，炎性病變16例，錯構瘤2例，腺癌45例，鱗癌13例，小細胞肺癌5例，未分類非小細胞肺癌3例，淋巴上皮瘤樣癌5例，淋巴瘤2例，粘液表皮樣癌1例、類癌1例。

1.2 檢查方法采用3.0T雙源雙梯度MRI(Philip Achieva TX)檢查設備并SENSE-XL-Torso 16通道相控陣體表線圈，掃描序列及參數：橫斷面T1WI/TFE：TR=10ms，TE=2.3ms，NSA=1，FOV=430mm×342mm，矩陣288×171，層厚/層間距(mm)=5.0/0.5，掃描時間為47秒。冠狀面T2WI/TSE：TR=973ms，TE=80ms，NSA=1，FOV=430mm×430mm，矩陣308×266，層厚/層間距(mm)=5.0/0，掃描時間為26s。橫斷面T2WI/TSE：TR=973ms，TE=80ms，NSA=1，FOV=430mm×349mm，矩陣360×247，層厚/層間距(mm)=7.0/0.7，掃描時間為23秒。橫斷面TSE-DWI：TR=1000ms，TE=60ms，NSA=2，FOV=260mm×423mm，矩陣88×140，層厚/層間距(mm)=5.0/0，掃描時間約為4min16s，b值選擇0、20、40、200、800s/mm2。DWI序列在自由呼吸狀態下完成。

1.3 MRI數據處理及分析ADC(0,800)圖像生成使用Philips工作站(Extended MR Work Space 2.6.3.5)。兩名具有5年以上MRI診斷經驗的影像科醫生參與分析，在ADC圖像上，選擇病變最大層面及上下兩層，手動勾畫3個感興趣區(ROI)，范圍>80%直徑，避開可見的液化壞死或出血區域，取上述三層的ADC平均值。

IVIM圖像生成及后處理使用IMAgenGINE MRI Diffusion/Perfusion Toolbox Beta V2.02。以橫斷面T2WI為參照，于b值為800s/mm2的TSE-DWI圖像的最大層面及上下兩層面手動勾畫3個ROI，范圍>80%直徑，避開可見的液化壞死或出血區域，得到ROI相應參數包括ADCtotal、D、f和D＊值并取上述三層測量的均值。

1.4 統計學分析定量參數使用()表示。統計分析采用SPSS 22.0(IBM SPSS Statistics)和Medcalc 18.2.1軟件進行。組間比較采用Mann-Whitney U檢驗，以P<0.05認為有統計學意義。診斷效能評估使用受試者工作特征曲線(ROC)進行。

2 結果

2.1 多b值TSE-DWI各參數組間比較單指數模型DWI參數：ADC(0,800)惡性組為(1.188±0.273)×10-3mm2/s，良性組為(1.525±0.368)×10-3mm2/s，組間差異有統計學意義(Z=-5.037，P<0.001)；ADCtotal惡性組為(1.010±0.192)×10-3mm2/s，良性組為(1.364±0.334)×10-3mm2/s，組間差異有統計學意義(Z=﹣5.522，P<0.001)。

雙指數模型DWI參數：D值惡性組為(1.095±0.217)×10-3mm2/s，良性組為(1.561±0.324)×10-3mm2/s，組間差異有統計學意義(Z=-6.2 6 0，P<0.0 0 1)；f 值惡性組為(2 7.1±1 1.2)%，良性組為(3 0.0±8.7)%，組間差異無統計學意義(Z=-1.4 9 4，P=0.1 3 5)；D＊值惡性組為(3 6.9 0 7±2 0.6 3 0)×1 0-3m m2/s，良性組為(41.744±21.451)×10-3mm2/s，差異無統計學意義(Z=-1.097，P=0.273)(圖1)。

圖1 女，45歲，右肺中葉腺癌。圖1A～1B：為常規T1WI和T2WI圖；圖1C～1H：分別為DWI800、ADC(0,800)、ADCtotal、D、f和D*圖，對應參數ADC(0,800)、ADCtotal、D、f及D*值為1.230×10-3、0.980×10-3、0.910×10-3、0.18及82.320×10-3mm2/s。

2.2 103例肺部良、惡性病變多b值TSE-DWI各參數的診斷效能及對比ADC(0,800)的曲線下面積(AUC)為0.823，區分肺良惡性病變的最佳閾值為1.26×10-3mm2/s，敏感性、特異性分別為68.00%、80.29%，陽性似然比、陰性似然比分別為6.35、0.36。ADCtotal值的AUC為0.851，最佳閾值為1.12×10-3mm2/s，敏感性和特異性分別為74.67%和82.14%，陽性似然比和陰性似然比分別為4.18和0.31；D值AUC為0.903，最佳閾值為1.18×10-3mm2/s，敏感性、特異性分別為69.43%、96.33%，陽性似然比、陰性似然比分別為19.41、0.32。鑒別效能以D值為最佳，其次為ADCtotal及ADC(0,800)，但上述參數AUC兩兩比較診斷效能無顯著差異(表1)。

表1 肺部良、惡性病變各參數值的比較[ADC,D,D＊值單位為(×10-3mm2/s)]

3 討論

由于肺實質內氫質子密度低，生理運動(如呼吸、心臟搏動)及瘤肺界面磁場不均勻的影響，DWI成像在肺部臨床應用受到限制。隨著MR軟硬件及快速成像技術的發展，肺部MRI尤其是DWI已經成為臨床應用的重要手段。大量研究表明DWI在肺部病灶尤其是肺癌的診斷、分期及評估預后等方面顯示出了較好的應用價值[4-6]。有研究發現，與EPI相比，TSE-IVIM中肺部病變由于磁敏感偽影所致的變形等有顯著改善，且IVIM參數D及ADC值在重復掃描中更加穩定，這是由于TSE-DWI所采用的180°射頻聚焦脈沖會糾正磁場不均勻性，從而消除了磁敏感偽影和變形[3]。但目前尚未見基于TSE-IVIM鑒別肺部病變良惡性的大樣本病例報道。

Cui等[7]報道了肺DWI采用呼吸觸發、自由呼吸、屏氣掃描三種成像方式均有較好的觀察者內及觀察者間一致性。結合過往研究及臨床可行性，本研究DWI在自由呼吸狀態下進行，圖像質量優良，所得DWI圖像與T2WI解剖圖像相比幾乎沒有形變，與俞家熙等[8]的報道結果一致。

目前，國內外對EPI-DWI鑒別肺良惡性病變的研究表明，單指數模型中ADC和ADCtotal的鑒別診斷價值更為確定，而雙指標模型鑒別診斷中D、D＊和f的價值并不統一。劉凱等[9]認為鑒別肺良惡性病變方面，D值比ADC值更準確。Wan等[4]對87個孤立性肺部病變進行了研究，表明傳統單指標模型與雙指標模型在鑒別肺部病變良惡性方面具有相同的價值。本研究采用5個B值的TSE-DWI，發現肺惡性腫瘤雙指標模型的ADC(0,800)值、ADCtotal值和D值明顯低于良性病變，這主要由于惡性腫瘤由于細胞異型細胞外間隙減少而導致水分子擴散受限所致。本研究中ADC(0,800)值、ADCtotal值和D值的AUC兩兩間差異無統計學意義，可能提示基于TSE-DWI的單、雙指數模型在鑒別肺部病變效能相當。

多數研究表明灌注參數f值和D＊值在良惡性病變間差異并無統計學意義[4,9]，而Deng等[10]發現f值與ADC值在鑒別炎性肉芽腫及肺癌中具有相當的鑒別診斷價值，而良惡性病變間D和D＊值無統計學意義。本研究發現良惡性病變間D＊值和f值并無顯著差異。D＊值與平均血流速度和毛細血管長度有關，而炎癥性病變中小血管成分的增生及殘存的肺實質結構內廣泛存在肺動靜脈網可能會導致其D＊值較高[11]，而本研究中良性組多為炎性病變，這有可能是本研究組間D＊值無統計學意義的原因之一。此外，由于多b值DWI掃描在b值≤200s/mm2時對信號采集的誤差及信噪比的變化非常敏感，從而引起低b值測量的實際信號不準，進而使得雙指數模型擬合結果欠佳，所測得D＊值標準差偏大而缺乏穩定性，這也可能是D＊在鑒別效能較低的原因。f值除反映灌注因素外，還受到其他因素的影響如弛豫效應及T2值的影響[12]，同時良惡性組病變的血供存在重疊，這可能是本研究組間f值無統計學意義的原因。本研究結果與Yuan等[13]的研究結果一致。

本研究的局限性：本研究未選擇直徑<1cm病灶，這是因為考慮到小結節成像質量可能不佳，且在測量時存在部分容積效應影響；由于為前瞻性研究，獲得病理結果的良性病例相對偏少。

綜上，TSE-DWI能很好應用于肺部實性病變良、惡性鑒別診斷。基于TSE的單指數模型DWI具有與雙指數模型參數相當的價值。