王芳，程春紅，邵劍波，呂國義

1.華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬武漢兒童醫(yī)院（武漢市婦幼保健院）醫(yī)學(xué)影像中心，湖北武漢 430016；2.武漢市第六醫(yī)院放射科，湖北武漢 430015；3.武漢市第四醫(yī)院放射科，湖北武漢 430030；*通訊作者 程春紅 663wf2019@sina.com

乳腺癌是女性常見的惡性腫瘤，定期篩查可顯著降低致死率。MRI 是檢出乳腺癌最敏感的方法[1]，其中動態(tài)增強(qiáng)磁共振成像（dynamic contrast enhanced MRI，DCE-MRI）診斷乳腺腫瘤的敏感度已接近100%，但特異度仍有待提高[2]。

擴(kuò)散加權(quán)成像（DWI）可通過量化水分子的擴(kuò)散運(yùn)動反映病變分子水平的結(jié)構(gòu)信息，可幫助提高DCEMRI 診斷乳腺腫瘤的特異度[3]。傳統(tǒng)的DWI 假定水分子的擴(kuò)散符合高斯分布；然而生物體內(nèi)存在各種組織微環(huán)境，使得水分子的擴(kuò)散偏離高斯分布[4]。擴(kuò)散峰度成像（diffusion kurtosis imaging，DKI）可量化水分子在非高斯分布情況下的擴(kuò)散行為，更好地反映病灶內(nèi)部結(jié)構(gòu)[5]。既往研究通過對病灶某一層面勾畫感興趣區(qū)（ROI），并以ROI 的測量結(jié)果進(jìn)行分析，無法反映腫瘤整體的復(fù)雜程度[6]。本研究擬采用直方圖分析方法，探討DKI 參數(shù)的直方圖對乳腺腫瘤的診斷價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 研究對象 回顧性分析2018年2月—2019年12月在武漢兒童醫(yī)院行乳腺M(fèi)RI 檢查，并經(jīng)病理確診的74例女性乳腺腫瘤患者，年齡25～68 歲，平均（44.5±10.3）歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①M(fèi)RI 檢查前未進(jìn)行任何治療；②病灶為腫塊型，可勾畫邊界；③檢查后1個(gè)月內(nèi)手術(shù)切除并獲取病理結(jié)果。排除標(biāo)準(zhǔn)：①因DKI圖像分辨率限制，排除大?。?.0 cm 的病灶；②圖像偽影或變形嚴(yán)重而影響測量。最終納入65例患者，共74 枚病灶：良性腫瘤30例34 枚病灶，包括纖維腺瘤24例27 枚病灶，導(dǎo)管內(nèi)乳頭狀瘤4例5 枚病灶，良性葉狀腫瘤2例；惡性腫瘤35例40 枚病灶，包括浸潤性導(dǎo)管癌25例30 枚病灶，導(dǎo)管原位癌5例，浸潤性小葉癌3例，黏液腺癌1例，惡性葉狀腫瘤1例。

1.2 檢查方法 采用GE 3.0T Discovery MR750W 及Siemens 3.0T SKYRA 掃描儀，8 通道乳腺專用線圈?；颊呷「┡P位，雙乳自然懸垂于線圈內(nèi)。掃描序列：①軸位壓脂T2，視野32 cm×32 cm，矩陣320×256，層厚4 mm，層間距1 mm，TR 7200 ms，TE 85 ms，激勵次數(shù)2；②軸位DKI，視野32 cm×32 cm，矩陣128×128，層厚4 mm，層間距1 mm，b 值分別為0、1000、2000 s/mm2，各自施加15 個(gè)不同方向擴(kuò)散敏感梯度；③軸位DCE-MRI 序列，視野32 cm×32 cm，矩陣320×320，TR 4.8 ms，TE 1.5 ms，層厚1 mm，翻轉(zhuǎn)角12°，每期60 s，共掃描7 期。

1.3 圖像分析 在AW 4.6 工作站上對DKI 進(jìn)行后處理，生成平均峰度（mean kurtosis，MK）及平均擴(kuò)散系數(shù)（mean diffusivity，MD）圖。由2 名分別具有6年和8年乳腺M(fèi)R 診斷經(jīng)驗(yàn)的主治醫(yī)師采用盲法將MK 和MD 圖導(dǎo)入MaZda 4.6 軟件。以動態(tài)增強(qiáng)的圖像作為參考，在腫瘤所有層面勾畫邊界，計(jì)算腫瘤整體平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、百分位數(shù)（10%、25%、50%、75%、90%）、峰度值和偏度值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 使用SPSS 22.0 軟件對MK 和MD的直方圖參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。使用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（ICC）評價(jià)不同醫(yī)師測量結(jié)果的一致性。采用K-S 擬合優(yōu)度檢驗(yàn)MK、MD 直方圖參數(shù)的正態(tài)性分布。符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以±s表示，組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，P＜0.05 表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。利用受試者工作特征（ROC）曲線評價(jià)參數(shù)值對腫瘤性質(zhì)的診斷效能。

2 結(jié)果

2.1 一致性檢驗(yàn) 2 名醫(yī)師對MK 及MD 直方圖參數(shù)測量結(jié)果的一致性較好（ICC 值均＞0.825，表1）。

表1 2 名醫(yī)師測量乳腺腫瘤MK 及MD 直方圖參數(shù)的一致性（ICC 值）

2.2 影像學(xué)表現(xiàn)及直方圖參數(shù)分析 乳腺良性腫瘤與惡性腫瘤組間MK 及MD 峰度值和偏度值差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。除MK 最小值（minimum MK，MKMin）外，乳腺惡性腫瘤MK 平均值、最大值、百分位數(shù)（10%、25%、50%、75%、90%）均顯著大于乳腺良性腫瘤，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；除MD 最大值（maximum MD，MDMax）外，乳腺惡性腫瘤MD 平均值、最小值、百分位數(shù)（10%、25%、50%、75%、90%）均顯著小于乳腺良性腫瘤，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05，表2）。乳腺惡性腫瘤影像表現(xiàn)及直方圖參數(shù)見圖1。

2.3 ROC 曲線分析 在MK 參數(shù)中，MKMax的AUC 為0.903，為所有直方圖參數(shù)中最高。當(dāng)MKMax的臨界值為0.865 時(shí)，其敏感度為77.5%，特異度為91.2%；在MD參數(shù)中，MD10 的AUC 最大，為0.797（圖2，表3）。

3 討論

常規(guī)DWI的理論基礎(chǔ)是水分子的擴(kuò)散服從正態(tài)分布。然而研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用較高的b 值（＞1500 s/mm2）時(shí)，擴(kuò)散信號的改變會偏離單指數(shù)模型[7]。DKI 是描述水分子運(yùn)動非高斯分布的主流理論模型，模型中的峰度值反映水分子擴(kuò)散偏離高斯分布的程度。既往研究報(bào)道DKI 鑒別乳腺良、惡性腫瘤的價(jià)值優(yōu)于常規(guī)DWI[8-9]；但也有研究表明良、惡性病灶的DKI 參數(shù)存在重疊[10]，這種研究結(jié)果差異可能與ROI 的選擇有關(guān)。既往研究大多數(shù)在腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)的最大層面勾畫ROI，以其所測平均值代表腫瘤整體參數(shù)，但無法反映腫瘤內(nèi)部構(gòu)成的差異性以及描述腫瘤組成的復(fù)雜程度。全容積直方圖分析則可以更全面地反映腫瘤組成。這種方法不僅能獲得病變整體的平均值，也能獲得參數(shù)值分布及變異程度，因此與單一ROI 的測量結(jié)果相比具有更好的穩(wěn)定性及可重復(fù)性。直方圖分析可應(yīng)用于各種信號變化，目前的研究以分析ADC 值居多， ADC 直方圖在腫瘤的鑒別診斷[11]、TNM 分期[12]、預(yù)后判斷[13]及療效評價(jià)[14]方面具有更高的價(jià)值。

圖1 女，54 歲，右乳浸潤性導(dǎo)管癌。A 為動態(tài)增強(qiáng)圖；B 為MK 圖，MK 值為0.77±0.18；C 為MK 值的直方圖；D 為MD 圖，MD 值為（0.88±0.22）×10-3 mm2/s；E 為MD 值的直方圖；箭示病灶

表2 乳腺良、惡性腫瘤DKI 各參數(shù)直方圖比較（±s）

表2 乳腺良、惡性腫瘤DKI 各參數(shù)直方圖比較（±s）

參數(shù) MK MD（×10-3 mm2/s） 惡性腫瘤 良性腫瘤 t值 P 值 惡性腫瘤 良性腫瘤 t 值 P 值 平均值 0.74±0.24 0.51±0.17 4.678 ＜0.001 0.93±0.27 1.19±0.22 -4.297 ＜0.001 最大值 1.01±0.22 0.68±0.15 7.334 ＜0.001 1.28±0.29 1.39±0.20 -1.901 0.061 最小值 0.44±0.20 0.37±0.16 1.730 0.088 0.71±0.22 0.95±0.23 -4.412 ＜0.001 百分位數(shù)10% 0.51±0.20 0.42±0.16 2.080 ＜0.05 0.75±0.22 1.03±0.24 -5.062 ＜0.001 百分位數(shù)25% 0.60±0.21 0.46±0.16 3.111 ＜0.01 0.83±0.24 1.08±0.23 -4.536 ＜0.001 百分位數(shù)50% 0.71±0.23 0.52±0.17 4.199 ＜0.001 0.95±0.27 1.19±0.22 -4.010 ＜0.001 百分位數(shù)75% 0.83±0.22 0.59±0.16 5.418 ＜0.001 1.11±0.29 1.30±0.24 -3.084 ＜0.01 百分位數(shù)90% 0.95±0.22 0.65±0.15 6.768 ＜0.001 1.20±0.31 1.37±0.24 -2.578 ＜0.05 峰度值 0.13±0.35 0.07±0.18 0.859 0.393 0.12±0.27 0.04±0.16 1.532 0.130 偏度值 -0.05±0.29 0.02±0.14 -1.481 0.143 -0.05±0.25 0.01±0.12 -1.476 0.144

表3 MK、MD 直方圖參數(shù)的診斷效能

圖2 DKI 直方圖參數(shù)鑒別診斷乳腺良、惡性腫瘤的ROC 曲線。A 為MK 直方圖參數(shù)；B 為MD 直方圖參數(shù)

本研究結(jié)果表明，在乳腺良、惡性腫瘤MK 和MD 直方圖參數(shù)中，除MKMin、MDMax、峰度值及偏度值外，乳腺惡性腫瘤MK 平均值、最大值、百分位數(shù)（10%、25%、50%、75%、90%）均顯著大于乳腺良性腫瘤，MD 平均值、最小值、百分位數(shù)（10%、25%、50%、75%、90%）均顯著小于乳腺良性腫瘤，可能與腫瘤擴(kuò)散成分的比例有關(guān)。惡性腫瘤異質(zhì)性高，內(nèi)部生長速度不一致，導(dǎo)致多種成分混雜，其中包括癌巢、出血、囊變壞死等各種病理改變，表現(xiàn)為多種復(fù)雜的擴(kuò)散形式；良性腫瘤生長緩慢，細(xì)胞排列均勻，成分簡單，擴(kuò)散形式也相對單一。因此，惡性腫瘤MK值的直方圖參數(shù)多數(shù)高于良性腫瘤。此外，在惡性腫瘤的實(shí)性區(qū)域，細(xì)胞排列更為致密，水分子擴(kuò)散受限程度比良性病變更明顯，因此MD 值顯著下降，而在無細(xì)胞結(jié)構(gòu)的囊變壞死區(qū)，擴(kuò)散自由顯著升高，甚至高于良性病變。MDMax代表腫瘤內(nèi)部水分子擴(kuò)散最自由的部位，因此良、惡性病變間無顯著差異。在所有的直方圖參數(shù)中，MKMax及MD10 在各組中的AUC最大。MKMax反映腫瘤內(nèi)部擴(kuò)散成分最復(fù)雜的區(qū)域；而MD10 是水分子受限較為顯著的區(qū)域，其對應(yīng)腫瘤侵襲性最強(qiáng)、異質(zhì)性最高的區(qū)域。因此，良、惡性腫瘤之間的差異最顯著。理論上，MDMin對應(yīng)細(xì)胞排列最致密的部位；然而最小值易受噪聲等因素影響，因此穩(wěn)定性低于MD10，與Liu 等[15]的研究結(jié)果相似。此外，Barrett 等[16]分析DKI 直方圖參數(shù)在前列腺癌分析中的穩(wěn)定性，結(jié)果表明MD10 的可重復(fù)性高于MDMin。因此，直方圖分析能更好地反映乳腺病變的組織學(xué)特性和異質(zhì)性，多參數(shù)的診斷價(jià)值也高于單一平均值的分析效能。

本研究的局限性為：①納入樣本量有限，且病理類型較少，惡性病變主要是浸潤性導(dǎo)管癌，而良性病變主要是纖維腺瘤，還需要納入其他類型腫瘤進(jìn)一步研究。②本研究為勾畫ROI 的方便，病變選擇均為腫塊型病灶，也會造成選擇偏倚而影響最終結(jié)果。

總之，DKI 直方圖參數(shù)能更好地反映腫瘤內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)，其中MKMax及MD10 在乳腺良、惡性腫瘤的鑒別中具有最高的診斷效能。因此，DKI 直方圖分析可作為DCE-MRI 的補(bǔ)充，幫助提高惡性腫瘤的診斷特異度。