楊雪 孟慶軍 宋翔 時(shí)高峰 于淑靖

肺癌是臨床上目前常見(jiàn)惡性腫瘤疾病之一，該病發(fā)病率逐年上升，致死率很高，對(duì)人類(lèi)的生命健康構(gòu)成嚴(yán)重的威脅[1]。尤其是對(duì)于中老年人，以往發(fā)現(xiàn)肺癌時(shí)往往已經(jīng)是晚期，生存率很低，預(yù)后不良，近年來(lái)中老年人體檢的意識(shí)越來(lái)越高，體檢時(shí)發(fā)現(xiàn)肺里孤立性結(jié)節(jié)，及早的診斷與治療可有效改善患者的預(yù)后。正確的影像學(xué)診斷在避免不必要的手術(shù)和針吸活檢中起著重要的作用。目前， 胸部CT掃描為診斷肺癌的影像學(xué)主要技術(shù)。但如果要獲得更為全面、 有效的診斷信息，MRI 的應(yīng)用是不可或缺的[2]。擴(kuò)散加權(quán)成像(DWI)序列是最近開(kāi)展的MRI掃描新技術(shù)，它是評(píng)估體內(nèi)水分子的彌散運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與成像的惟一方式。在國(guó)內(nèi)外，用DWI序列來(lái)評(píng)估肺結(jié)節(jié)的性質(zhì)的文獻(xiàn)比較少，而且是主要作為表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)定量分析病變的初階研究。但是各個(gè)b值所對(duì)應(yīng)的ADC值對(duì)良惡性結(jié)節(jié)診斷的閾值未見(jiàn)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，本研究目的是確定鑒別良惡性結(jié)節(jié)的最佳b值及ADC閾值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集我院2018年1～12月臨床診斷為周?chē)蛦伟l(fā)肺結(jié)節(jié)病例33例，對(duì)其執(zhí)行了MRI常規(guī)掃描及DWI序列掃描，這些病例均經(jīng)手術(shù)或經(jīng)活檢或經(jīng)臨床診斷其良惡性。組內(nèi)有男17例,女16例;年齡60～79歲，平均年齡(67.25±3.39)歲。其中，良性結(jié)節(jié)組7例(結(jié)核3例，血管瘤2例，炎性假瘤2例)，肺癌組26例(腺癌17例，小細(xì)胞癌2例，大細(xì)胞內(nèi)分泌癌1例，淋巴上皮癌1例，小細(xì)胞分化伴部分低分化鱗癌1例，其余4例因發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移臨床診斷為癌，無(wú)具體病理類(lèi)型)。

1.2 檢查方法設(shè)備 美國(guó)GE公司HD Hispeed 1.5T超導(dǎo)磁共振掃描儀。應(yīng)用頸部及腹部相控陣線圈。

1.3 數(shù)據(jù)采集 患者仰臥位，TR / TE:6 800/70 ms,層厚3 mm,層間距1～2 mm,掃描前訓(xùn)練患者平靜均勻呼吸，以求盡最大可能減輕呼吸運(yùn)動(dòng)偽影。先進(jìn)行橫斷面壓脂T1WI、T2WI序列掃描，然后運(yùn)用MRI復(fù)制軟件功能將DWI層面與T1WI、T2WI圖像層面保證一致，進(jìn)行DWI掃描.使用單次激發(fā)平面回波成像(SE-echo-planar imaging，SE-EPI)技術(shù)進(jìn)行DWI序列橫軸位掃描， 600 s/mm2、0、800 s/mm2、1 000 s/mm2作為各組擴(kuò)散敏感系數(shù)(b值)取值。

1.4 觀察指標(biāo) (1)先觀察壓脂T1WI及T2WI圖像，確定結(jié)節(jié)最大層面，將ROI(感興趣區(qū))放在DWI圖像中結(jié)節(jié)的最大層面中病變的軟組織部分，使得各組圖像中所選取部分盡量保證位置相同，測(cè)量選取部分保證病變信號(hào)相對(duì)均勻，盡最大可能避免病變邊沿和肉眼可見(jiàn)的壞死區(qū)，測(cè)量三次數(shù)值，并取其平均值。(2)紀(jì)錄每個(gè)結(jié)節(jié)在DWI圖像上的信號(hào)強(qiáng)度，計(jì)算ADC值，最終ADC值為計(jì)算得出值的平均值。根據(jù)Stejiskal-Tanner公式：ADC=In(S0/S1)/(b1-b0)，計(jì)算ADC值，其中，結(jié)節(jié)在較小b值的DWI圖像上的信號(hào)強(qiáng)度作為S0，較小b值是b0，結(jié)節(jié)在相對(duì)大b值的DWI圖像上的信號(hào)強(qiáng)度作為S1，相對(duì)大b值是b1，由DWI圖像上直接測(cè)量得到。分別計(jì)算0與600、0與800、0與1 000、600與1 000 s/mm2的ADC值。根據(jù)公式SNR=S病變/SD噪聲[10]來(lái)計(jì)算SNR,結(jié)節(jié)在DWI圖像上所得的信號(hào)強(qiáng)度是S病變，SD噪聲是背景噪聲標(biāo)準(zhǔn)差，根據(jù)DWI圖像直接測(cè)量得出。紀(jì)錄每個(gè)結(jié)節(jié)在不同b值得DWI圖像上的信號(hào)強(qiáng)度和ADC值以及圖像背景噪聲(用標(biāo)準(zhǔn)差表示)[7]，最后采用數(shù)值為各個(gè)數(shù)值的平均值。

2 結(jié)果

2.1 肺癌組不同b值下ADC值比較 600與1 000 s/mm2ADC值低于0與600、0與800、0與1 000 s/mm2組，0與1 000 s/mm2組ADC值低于0與600 s/mm2組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)圖1，表1。

(1)b=600 s/mm2(2)b=800 s/mm2(3)b=1 000 s/mm2

圖1 不同b值所對(duì)應(yīng)早期肺癌的DWI圖像

2.2 ROC曲線下面積以評(píng)估ADC值對(duì)于肺內(nèi)結(jié)節(jié)的鑒別診斷性能 因各組數(shù)據(jù)的ROC曲線下面積均>0.5，所以不同b值獲得的ADC值均有診斷意義。 初步確定鑒別診斷性能最高的為b值取值為0與600 s/mm2，因?yàn)槠淝€下面積最大(Az=0.709)。初步確定鑒別診斷性能最高的b值取值為0與600 s/mm2，但是他的特異度為57.1%，比較低，而b值取值為0與800 s/mm2時(shí)其曲線下面積僅次于前者(曲線面積為0.665)，其特異度為80.8%，較前者大幅度提高，靈敏度也比較高，所以選取此組ADC值作為最佳ADC閾值，為 1.366×10-3mm2/s。見(jiàn)圖2，表2。

表1肺癌組不同b值下ADC值

b值組(s/mm2)結(jié)節(jié)數(shù)ADC值0與600 261.284±0.16320與800 261.208±0.19460與1 000 261.155±0.1906?600與1 000260.902±0.1989?#△

注:與0與600 s/mm2比較，*P<0.05；與0與800 s/mm2比較，#P<0.05；與0與1 000 s/mm2比較，△P<0.05

圖2 不同b值所對(duì)應(yīng)的ADC值的ROC 曲線圖

表2 不同b值組區(qū)分良惡性結(jié)節(jié)的ADC閾值及ROC曲線下面積分析

2.3 不同b值下DWI圖像SNR值比較 SNR值隨著b值得升高而逐漸降低，但各組b值所得SNR值都﹥5。當(dāng)SNR的平均值﹥5時(shí)，認(rèn)為圖像質(zhì)量比較好[6，7]，因此可認(rèn)為每組影像質(zhì)量都很好。見(jiàn)表3。

表3 不同b值下DWI圖像SNR值的相比

注：與0與600 s/mm2比較，*P<0.05；與0與800 s/mm2比較，#P<0.05；與0與1 000 s/mm2比較，△P<0.05

3 討論

MR功能成像有很多技術(shù)，DWI為其中的一種新技術(shù)，是當(dāng)前惟一可以無(wú)創(chuàng)性檢測(cè)水分子在活體組織內(nèi)彌散運(yùn)動(dòng)的方法[3]。DWI 通過(guò)檢測(cè)人體不同組織中水分子的彌散方向和程度,從而間接體現(xiàn)組織超微結(jié)構(gòu)和功能狀況的變化，并在分子水平上為病變的確診和鑒別診斷提供信息[4]。隨著MRI快速成像方法的應(yīng)用和不斷改善，尤其是EPI序列，呼吸運(yùn)動(dòng)和心臟跳動(dòng)引起的偽影大幅度減少，DWI序列在臨床實(shí)踐中得到越來(lái)越普及的應(yīng)用，已經(jīng)從中樞神經(jīng)系統(tǒng)擴(kuò)展到了其他系統(tǒng)。目前，DWI并未廣泛應(yīng)用于肺內(nèi)[4-6]，主要是由于肺內(nèi)含有氣體、較低H質(zhì)子密度和大的磁敏感偽影；最近的研究表明可以縮短DWI掃描時(shí)間、減少各種運(yùn)動(dòng)偽影以及提高ADC值測(cè)量的準(zhǔn)確度的技術(shù)有敏感編碼(SENSE)技術(shù)和觸發(fā)脈沖技術(shù)[7，8]。螺旋槳(PARAPELL)擴(kuò)散加權(quán)成像的應(yīng)用可以克服磁敏感偽影的影響且不受運(yùn)動(dòng)的影響，但有報(bào)道說(shuō)明需要更長(zhǎng)的成像時(shí)間[9]。

根據(jù)DWI技術(shù)所得影像，主觀因素占主導(dǎo)地位，因?yàn)閷?duì)于病變信號(hào)高度評(píng)判沒(méi)有一定標(biāo)準(zhǔn)，而只能被觀察為高或者等信號(hào)，但是ADC值可用于客觀評(píng)估信號(hào)的強(qiáng)度，從而使得診斷更精確，更可重復(fù)。ADC是形容病變中水分子擴(kuò)散能力的定量指標(biāo),如果病變含有輕微囊變或鈣化或出血，會(huì)影響到ADC值[10,11]。DWI序列的主要參數(shù)之一是b值,圖像質(zhì)量、掃描時(shí)間和ADC值均會(huì)被b值大小所影響。

較大的b值,使得ADC值穩(wěn)定，可以更精確地體現(xiàn)水分子在組織中的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng),但是容易得到失真、甚至變形的圖像；而較小的b值能夠改善影像信噪比,影像質(zhì)量良好,但水分子的擴(kuò)散敏感性低于前者，并且由于T2透過(guò)效應(yīng)和微循環(huán)灌注的影響,測(cè)得的ADC 值不夠準(zhǔn)確且穩(wěn)定性差[12]。達(dá)到共識(shí)的是，惡性腫瘤大都由于細(xì)胞數(shù)目比較多,排列緊密,細(xì)胞外空間減小等原因,所以水分子的擴(kuò)散受到限制,因此ADC值相對(duì)較低,即DWI是高信號(hào),而非惡性腫瘤的細(xì)胞結(jié)構(gòu)與正常組織細(xì)胞結(jié)構(gòu)沒(méi)有很大差別,因此非惡性腫瘤的ADC值高于惡性腫瘤,DWI信號(hào)低。有研究表明，DWI上病變的信號(hào)強(qiáng)度和ADC值的差異可用于鑒別良性和惡性病變[13-17]。

因?yàn)镸RI機(jī)器、成像參數(shù)和成像序列各不相同，當(dāng)前關(guān)于最佳b值的選擇標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有定論。孫應(yīng)實(shí)等[18]認(rèn)為b值選擇應(yīng)符合以下三點(diǎn):(1)可以清楚顯示和區(qū)分檢查中的組織；(2)T2透過(guò)效應(yīng)對(duì)彌散圖像的影響能夠被有效的抑制；(3)為了使被檢組織的ADC值更靠近其組織真正彌散值，需要應(yīng)用較高的b值。

近來(lái)有文獻(xiàn)表明較高的b值(4 000 s/mm2)可以進(jìn)一步升高DWI前期評(píng)估腫瘤對(duì)于放射治療反應(yīng)的敏感性[15]。Ichikawa等[19]認(rèn)為對(duì)于診斷胰腺癌有較高的敏感性(96.2%)和特異性(98.6%)的b值應(yīng)選取0與1 000 s/mm2；但Colagrande等[20]研究表明當(dāng)b值高于1 000 s/mm2時(shí)，圖像質(zhì)量顯著下降，空間分辨率明顯降低。

本研究中4組b值分別為600 s/mm2與1 000 s/mm2組，0 s/mm2與600 s/mm2組；0 s/mm2與800 s/mm2組； 0 s/mm2與1 000 s/mm2組；因?yàn)槲⒀芄嘧?duì)b<400 s/mm2時(shí)的ADC測(cè)量有很大影響[21]，不利于體現(xiàn)組織的真實(shí)彌散值,因此本研究中小于600 s/mm2的b值未被使用。

相比之下發(fā)現(xiàn)，高b值組肺惡性腫瘤ADC值的平均值低于低b值組， ADC平均值是最小的是600 s/mm2與1 000 s/mm2組，可能跟其b值差值最小有關(guān)。隨著b值得增加，由于受到血流灌注影響ADC值而逐漸降低，這可以更精確反映水分子在組織中彌散受抑制的影響；同時(shí)b值差異越大，測(cè)量的ADC值變化越小，相對(duì)穩(wěn)定，而b值的差異越小，測(cè)量得ADC值變化越大，ADC值越高，這與文獻(xiàn)報(bào)道[22-24]相似。

通過(guò)ROC曲線下面積分析得出：b值取0 s/mm2與600 s/mm2組鑒別診斷良惡性肺結(jié)節(jié)性能最高，其余依次分別為0 s/mm2與800 s/mm2組，600 s/mm2與1 000 s/mm2組以及0 s/mm2與1 000 s/mm2組。但是通過(guò)觀察圖像得出，b值為1 000 s/mm2組影像質(zhì)量較其他幾組差，病變的檢出率相對(duì)較低； b值取值為0 s/mm2與600 s/mm2組、0 s/mm2與800 s/mm2比較合適，然而，考慮到后者具有比前者更好的特異性和靈敏度以及良好的診斷性能和較高的圖像質(zhì)量，所以筆者將鑒別良惡性肺結(jié)節(jié)的DWI序列中所應(yīng)用最佳b值確定為0 s/mm2與800 s/mm2，這樣既確保了影像效果并得到更真實(shí)的組織彌散值，并實(shí)現(xiàn)更高的診斷性能；此時(shí)通過(guò)ROC曲線得出的鑒別良惡性結(jié)節(jié)的ADC值的最佳閾值為1.366×10-3mm2/s，其敏感度和特異性均較高，分別為71.4%、80.8%，診斷效正確率78.8%。

本研究也有不足之處，主要是病例較少，有待進(jìn)一步擴(kuò)展研究?？傊P者所確定的DWI序列對(duì)良惡性肺結(jié)節(jié)的鑒別診斷所采用的最佳b值為800 s/mm2，其所對(duì)應(yīng)ADC值的最佳閾值為1.366×10-3mm2/s，具有較高的敏感度和特異度，對(duì)于肺結(jié)節(jié)的鑒別診斷具有重要價(jià)值。