B1場校正T1 mapping測量肺癌初始T1值的可重復性及其與表觀彌散系數和Ki-67表達的相關性

江建芹，符益綱，周 笑，朱明明，徐高峰，胡春洪，邵偉偉

(1.鹽城市第一人民醫院影像科，3.病理科，江蘇 鹽城 224000；2.蘇州大學附屬第一醫院影像科，江蘇 蘇州 215000)

肺癌是危害人體生命健康的惡性腫瘤之一[1]。CT是最常用于檢查肺癌的方法，但存在輻射。MR縱向弛豫時間成像(T1 mapping)可定量組織的縱向弛豫時間(T1值)并反映腫瘤內在病理學特征，已用于評估肺功能[2-3]及鑒別肺部良、惡性病變[4]。Ki-67是惡性腫瘤增殖標志物，與腫瘤侵襲性及患者預后密切相關[5]。作為MR彌散加權成像(diffusion weighted imaging, DWI)的定量參數，表觀彌散系數(apparent diffusion coefficient, ADC)與Ki-67表達存在負相關關系[6-7]。B1場校正T1 mapping可降低B1場強的不均勻性，測量T1值結果更準確，且掃描范圍大、時間短[8]。本研究觀察B1場校正T1 mapping測量肺癌初始T1值的可重復性及其與ADC、Ki-67表達的相關性，旨在為臨床制定個體化治療提供依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2020年6月—2021年3月36例于鹽城市第一人民醫院經病理診斷的肺癌患者，男21例，女15例，年齡46～82歲，平均(64.6±7.4)歲； 33例存在單發、3例可見多發病灶，共納入39個病灶，最大徑1.3～8.8 cm，平均(4.18±2.04)cm；位于右肺上葉、右肺中葉、右肺下葉、左肺上葉及左肺下葉的病灶分別為16、1、12、3及7個；病理類型為腺癌16個，鱗癌11個，小細胞肺癌12個。納入標準：①胸部CT檢出肺內占位性病變，最大徑>1.0 cm，病灶內磨玻璃成分、鈣化、空洞、出血及壞死體積均<病灶體積1/2，之后接受胸部MR檢查；②檢查前未接受抗腫瘤治療及穿刺、支氣管鏡等侵入性檢查；③無MR檢查禁忌證，且能配合完成胸部T1 mapping及DWI檢查；④MR檢查后1個月內以經皮病灶穿刺活檢、支氣管鏡下穿刺活檢或術后病理確診肺癌。排除標準：①圖像質量差，無法測量T1值；②未接受免疫組織化學Ki-67檢測或Ki-67表達<1%。

1.2 儀器與方法 采用Siemens Magnetom Skyra 3.0T MR儀及18通道體表線圈行胸部掃描。囑患者仰臥，頭先進，以腹帶綁定其腹部，應用心電門控監測呼吸，采集冠狀位半傅里葉單次激發快速自旋回波T2WI及軸位T2 fBLADE圖像、容積內插屏氣掃描T1WI、DWI及T1 mapping。掃描序列及參數：于患者自由呼吸狀態下采集 DWI，TR 7 600 ms，TE 67 ms，矩陣128×160，FOV 360 mm×310 mm，層厚5 mm，層數32，b值分別為0、300、800 s/mm2，掃描時間190 s；行T1快速小角度激發梯度回波序列掃描，以校正B1場、減少其場強不均勻性，掃描時間約10 s[9]，之后屏氣狀態下以3D多翻轉角法(variable flip angle, VFA)采集 T1 mapping， FA為3°和15°，TR 5.01 ms，TE 2.3 ms，矩陣135×224，FOV 380 mm×380 mm，層厚4 mm，層數64，掃描時間20 s；掃描結束后自動生成ADC圖，以Siemens MapIt軟件自動生成T1 mapping偽彩圖。

1.3 圖像分析 由不知曉病理結果、具有20年(觀察者A，主任醫師)及8年(觀察者B，主治醫師)MRI診斷經驗的影像科醫師于Siemens Syngo MMWP后處理工作站，參考T1WI及T2WI，分別在T1 mapping偽彩圖及ADC圖顯示病灶最大層面沿其邊緣手動勾畫ROI(圖1、2)，避開出血、壞死、鈣化、大血管、支氣管及偽影區域[4]，軟件自動測量其T1值及ADC，反復測量3次，取平均值；間隔1個月后由觀察者A采用相同方法再次測量病灶T1值。

圖1 患者男，70歲，右肺上葉小細胞肺癌 A.胸部軸位T2 fBLADE圖示右肺上葉實性病灶(箭)； B.胸部軸位ADC圖(紅線區域為病灶ROI)示病灶ADC為807×10-6 mm2/s； C.胸部軸位T1 mapping偽彩圖(黑線區域為病灶ROI)示病灶初始T1值為1 974 ms； D.免疫組織化學Ki-67染色圖(×200)示Ki-67表達水平為90%

1.4 病理學檢查 以10%中性甲醛溶液固定標本，經常規脫水、石蠟包埋等處理制作4 μm厚石蠟切片，以鏈霉菌抗生物素蛋白-過氧化物酶連結(streptavidin-perosidase, SP)法行免疫組織化學Ki-67檢測，觀察特異性抗體的免疫染色密度和分布；采用標記指數表示Ki-67表達水平，即每1 000個細胞中陽性染色的細胞數。

圖2 患者男，67歲，右肺上葉中分化鱗狀細胞癌 A.胸部軸位T2 fBLADE圖示右肺上葉病灶(箭)； B.胸部軸位ADC圖(紅線區域為病灶ROI)示病灶ADC為1 312×10-6 mm2/s； C.胸部軸位T1 mapping偽彩圖(黑線區域為病灶ROI)示病灶初始T1值為1 158 ms； D.免疫組織化學Ki-67染色圖(×200)示Ki-67表達水平為18%

1.5 統計學分析 采用SPSS 20.0及MedCalc 12.3.0統計分析軟件，以±s表示符合正態分布的計量資料，組間行t檢驗。以組內相關系數(intra-class correlation coefficient, ICC)評價觀察者內、觀察者間測量T1及ADC的一致性，ICC>0.75為一致性較好。以Pearson相關系數檢驗評估T1值、ADC及Ki-67表達之間的相關性，|r|≥0.8為極強相關，0.6≤|r|<0.8為高度相關，0.4≤|r|<0.6為中度相關，0.2≤|r|<0.4為弱相關，|r|<0.2為極弱相關或無相關。P<0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 一致性分析 觀察者A 先后測量的肺癌初始T1值分別為(1 436.38±222.26)ms及(1 449.58±229.98)ms，差異無統計學意義(t=-0.960，P=0.343)；觀察者B測量肺癌初始T1值為(1 461.30±236.44)ms，與觀察者A差異無統計學意義(t=-1.532，P=0.134)。觀察者內及觀察者間測量肺癌初始T1值的一致性均較好，ICC分別為0.963[95%CI(0.928，0.980)]、0.948[95%CI(0.901,0.973)]。

觀察者A、B測量的肺癌ADC分別為(1 137.70±242.75)×10-6mm2/s及(1 122.37±237.71)×10-6mm2/s，差異無統計學意義(t=1.217，P=0.231)；二者測量結果的一致性較好[ICC=0.972,95%CI(0.947，0.985)]。

2.2 相關性分析 肺癌T1值與Ki-67表達水平呈中度正相關[r=0.448，95%CI(0.154，0.669)，P=0.004]，與ADC呈中度負相關[r=-0.558，95%CI(-0.743,-0.295)，P<0.001)]；ADC與Ki-67表達呈高度負相關[r=-0.605，95%CI(-0.773,-0.358)，P<0.001)]。見圖3。

圖3 肺癌Ki-67表達、初始T1值及ADC的相關性的散點圖 A.Ki-67表達與T1值； B.Ki-67表達與ADC； C.T1值與ADC

3 討論

T1 mapping為MR定量成像技術之一。B1場校正VFA-T1 mapping成像時間短，單次屏氣即可完成，測量結果更為準確，適用于臨床常規掃描及肺癌相關研究。本研究采用VFA法采集T1 mapping，掃描前加行T1快速小角度激發梯度回波序列掃描以校正B1場，結果顯示觀察者內及觀察者間測量肺癌初始T1值的一致性均較好，提示其可重復性良好。

本研究結果顯示，肺癌ADC與Ki-67表達呈高度負相關，與既往研究[6-7]結果相符合，即肺癌Ki-67表達水平越高，癌細胞增殖速度越快，腫瘤細胞越多，細胞外間隙明顯減小，水分子彌散受限明顯，導致病灶ADC較低；同時，腫瘤細胞有絲分裂伴隨細胞核增大、細胞質蛋白增加，進一步限制水分子彌散運動而降低ADC。基于肺癌ADC的可重復性研究[10]結果證實，ADC是穩定、可重復性佳的定量指標，可作為反映肺癌增殖潛能的影像學標志物。

T1縱向弛豫時間可反映組織的內在特征。惡性肺病變初始T1值顯著低于良性非結核性病變，可能與良性病變如肺炎含有更多水分子有關[4]。本研究發現，肺癌初始T1值與Ki-67表達水平呈中度正相關，可能原因在于肺癌Ki-67高表達伴隨更多微壞死，勾畫病灶ROI時難以去除，使其初始T1值較高。既往研究[11-12]發現，小細胞肺癌初始T1值顯著高于非小細胞肺癌，其Ki-67表達也更高；腎癌及肝癌相關研究[13-14]也表明高度惡性腫瘤具有更高的初始T1值。另有研究[2-3]指出，T1 mapping可評估肺功能，提示其為富有前景的胸部MR掃描技術。本研究中，肺癌病灶的初始T1值與Ki-67表達相關系數雖低于其與ADC，但為肺癌臨床病理學評估提供了新的思路。

本研究發現肺癌初始T1值與ADC呈中度負相關，與既往研究[11-12]一致，可能小細胞肺癌及低分化肺癌惡性程度高，伴隨更多缺血、微壞死和細胞外基質，故其ADC較低而T1值較高[11,13]。

總之，B1場校正T1 mapping測量肺癌T1值的可重復性良好，所獲肺癌T1值與其ADC及Ki-67表達均呈中度相關；B1場校正T1 mapping有望成為臨床提供評價肺癌Ki-67表達的影像學新手段。本研究的主要局限性：①單中心研究，樣本量小，且剔除了最大徑<1.0 cm病灶及磨玻璃結節等，結果可能存在偏倚；②手動方法于病灶最大層面勾畫ROI，難以避免誤差；有待積累病例、采用計算機半自動識別及直方圖分析深入觀察。