MRI定量動態對比增強鑒別肝臟良惡性病變的研究

通信作者：賈文霄，男，教授，博士生導師，研究方向：中樞神經系統、腹部功能磁共振成像研究，E-mail：：jwxxj@sina.com。

MRI定量動態對比增強鑒別肝臟良惡性病變的研究

玉蘇甫·肉孜1， 艾尼瓦爾·阿布都克熱木2， 王紅1， 王云玲1， 馬景旭1，

阿麗亞·艾則孜1， 賈文霄1

(1新疆醫科大學第二附屬醫院影像中心， 烏魯木齊830063；2喀什地區第一人民醫院核磁共振室， 新疆喀什844000)

摘要:目的研究MRI動態對比增強定量參數對肝臟良惡性病變的的診斷價值。方法采用MRI掃描儀,對42例肝臟占位患者進行動態增強掃描，分別測量定量血流動力學參數：容量轉移常數(Ktrans)、血管外細胞外間隙容積比(Ve)、速率常數(Kep)和血管空間容積分數(Vp)，血管瘤組和肝癌組定量參數行獨立樣本t檢驗；對血管瘤組與肝癌組間繪制受試者特性曲線(ROC)曲線。結果血管瘤與肝癌Ktrans及Kep值差異均有統計學意義(P<0.05)，而Ve、Vp差異無統計學意義(P>0.05)。血管瘤與肝癌Ktrans、Ve、 Kep、Vp的ROC曲線下面積分別為0.907、0.661、0.966、0.582，以最大約登指數得到的最佳診斷切點值，則定量參數判斷及鑒別血管瘤和肝癌的敏感度分別為85.0%、80.0%、95.0%、65.0%，特異度分別為86.3%、59.1%、81.8%、54.5%。結論MRI定量動態對比增強血流動力學參數Ktrans、Kep對肝臟良惡性病變具有很高的鑒別診斷價值。

關鍵詞:肝臟； 磁共振成像；鑒別,診斷

基金項目：新疆維吾爾自治區科技計劃項目(201333104)

作者簡介：玉蘇甫·肉孜(1989-)，男(維吾爾族)，碩士，研究方向：磁共振功能成像。

中圖分類號：R445

doi:10.3969/j.issn.1009-5551.2015.03.027

[收稿日期：2014-08-20]

Quantitative dynamic contrast enhanced MRI in differential diagnosis

of benign and malignant liver lesions

Yusufu Rouzi1, Ainiwaer Abudoukeremu2, WANG Hong1, WANG Yunling1, MA Jingxu1,

Aliya Aizezi1, JIA Wenxiao1

(1ImagingCenter,TheSecondAffiliatedHospitalofXinjiangMedicalUniversity,Urumqi830063,China;

2DepartmentofMRI,FirstPeople′sHospitalofKashgar,Kashgar844000,China)

Abstract:ObjectiveTo evaluate the value of quantitative dynamic contrast enhanced MRI in the diagnosis of benign and malignant liver lesions. Methods42 patients of liver tumors underwent MRI examination. MR scanner was used to obtain the quantitative MR pharmacokinetic parameters： Ktrans (volume transfer constant)， Kep (exchange rate constant) and Ve (extravascular extracellular volume fraction)， Vp(volume fraction of plasma space)． The mean Ktrans, Kep, Ve of malignant (liver cancer) and enign (liver hemangioma) were compared with independent sample t test. receiver operating characteristic curve (ROC) analysis were used for comparing the differences between liver cancer and liver hemangioma. ResultsThere was significant difference between liver cancer and liver hemangioma in Ktrans, Kep (P<0.05). The areas under the ROC curve (AUC) of Ktrans, Ve, Kep and Vp between liver cancer and liver hemangioma were 0.907， 0.661, 0.966 and 0.582, respectivly． The sensitivity of Ktrans, Ve, Kep and Vp was 85.0%， 80.0%， 95.0%, 65.0% and the specificity of Ktrans, Ve, and Kep was 86.3%， 59.1%， 81.8%， 54.5% for the differential diagnosis of liver lesions with the maximum Youden′s index as cut off． ConclusionThe differential diagnosis of benign and malignant liver lesions by Ktrans， Kep derived from DCE-MRI is valuable．

Key words： liver； magnetic resonance imaging； differentiate; diagnosis

肝癌是我國常見的惡性腫瘤之一，開始發病時發生隱匿,生長迅速,轉移率高，生存率低[1]，有時有些不典型血管瘤與之難以鑒別。所以病灶的早期發現、準確判斷病灶性質是臨床診療的重要環節。目前肝臟局灶性病變的診斷與鑒別診斷主要依賴病變形態及增強表現，缺乏一些量化參數，相關研究通過兩室藥物動力學模型理論獲得的微血管通透性的定量參數揭示病灶的血流動力學特點，可早期評價腫瘤微血管生成情況，在診斷、分期、治療方案的制定和治療后隨訪中發揮著重要作用[2-3]。本研究旨在評價定量MRI動態對比增強應用于肝臟良惡性病變診斷中的可行性，并擬通過得到定量血流動力學參數，初步確立相關參數界值。

1資料與方法

1.1研究對象選擇2013年12月-2014年8月在新疆醫科大學第二附屬醫院42例肝臟占位性病變患者,其中男性18例，女性24例，年齡22～69歲,平均45.5歲。良性組為血管瘤組(22例)，惡性組為肝癌組(20例)。肝癌患者中10例有肝炎及肝硬化病史，14例經手術切除病理回報證實，其余肝癌均結合甲胎蛋白、臨床、影像資料綜合診斷；血管瘤經綜合影像分析及隨訪確診。行MRI定量動態增強檢查分析不同患者得到的定量參數。所有病例在掃描前未接受過化療及介入治療，并對檢查的方法及意義均知情同意。

1.2MRI檢查方法檢查前向患者囑咐掃描中的注意事項。使用采用PHILIPS Achieva 1.5T雙梯度超導MRI掃描儀進行掃描，要求受檢者空腹檢查。呼吸運動對肝臟MRI圖像質量影響較大，故檢查前需對患者進行呼吸和憋氣及平穩呼吸的訓練。受檢者采用仰臥位，雙手臂置于身體兩側。將劍突下緣置于線圈中心，并把呼吸門控放置劍突下同時還必須注意把線圈中心置于主磁體的中心。DCE-MRI掃描參數為：TR=2.8 ms，TE=1.4 ms，層厚8 mm，層數50層，FOV=395 mm，采集次數(NSA)2次，矩陣196×132，連續無中斷掃描30個動態時相，掃描時間為200 s。掃描范圍包括全肝，無間斷軸位掃描；注射造影前掃描5個動態作為基線掃描，第6個動態掃描開始時注射造影劑，造影劑劑量為0.1 mmol/kg，高壓注射器注射造影劑后緊跟注射20 mL的生理鹽水，注射速度3 mL/s。

1.3圖像及數據后處理將DCE-MRI原始圖像轉化圖像格式后輸入Biomap分析軟件內，利用Biomap軟件對DCE-MRI圖像進行后處理分析。在Biomap分析軟件根據Tofts-kermode兩室腔藥代動力學模型后處理得到感興趣區ROI的反映微血管通透性的各項定量參數，即血漿空間容積分數(Vp)、血管外細胞外容積分數(Ve)、造影劑從血漿滲漏到血管外細胞外間隙的體積轉運常數(Ktrans)值,用公式算出造影劑從血管外細胞外間隙(EES)返回到血漿空間的速率常數(Kep)，公式為Kep=Ktrans/Ve[4](圖1)。

圖1　兩組原始圖像及后處理軟件中得到的參數

1.4ROI的選取及基本要求在病變組織劃取感興趣區(ROI)R1，劃取病灶最大層面全部實質部分。盡量避免膽道、血管及病灶壞死區。以腹主動脈為輸入動脈，在第二肝門水平腹主動脈內相鄰5個層面劃取感興趣區并通過軟件合并為(ROI)R2，繪制信號強度-時間曲線(signal intensity-time，STC)，觀察并記錄半定量參數。

1.5統計學處理所有得到的數據用Excel錄入，使用SPSS 18.0軟件包進行統計學分析。計量資料首先進行樣本的正態性檢驗及方差齊性檢驗。對良惡性組間定量參數行獨立樣本t檢驗；兩組間行繪制接受者工作特征曲線(ROC)，計算曲線下面積，根據最大Youden 指數(Youden 指數=靈敏度+特異度-1)確立最佳診斷切點值，評價兩組的各參數值的診斷效能，并計算敏感度、特異度。P<0.05為差異有統計學意義。

2結果

2.1兩組定量參數的比較兩組Ktrans、Ve、 Kep、Vp值均滿足正態性檢驗及方差齊性檢驗。獨立樣本t檢驗分析顯示為兩組Ktrans、Kep差異有統計學意義，而Ve、Vp差異沒有統計學意義。肝癌組Ktrans、Ve、Kep、Vp均數高于血管瘤組(表1)。

表1　血管瘤組與肝癌組定量參數值比較( ±s)

表1　血管瘤組與肝癌組定量參數值比較( ±s)

組別nKtrans/sVeKep/sVp血管瘤220.075±0.0280.506±0.0930.143±0.0370.163±0.037肝癌組200.123±0.0300.558±0.0790.219±0.0340.168±0.033t值5.4971.9536.9470.444P值0.0000.0580.0000.659

2.2診斷效能的評估以病理診斷及綜合影像學診斷為金標準繪制肝癌組與血管瘤組Ktrans、Ve、 Kep及Vp定量指標的ROC曲線(圖2)，得出3者曲線下面積(AUC)，并根據ROC曲線，找出Ktrans、Ve、 Kep、Vp定量參數的最佳診斷切點值(根據Youden指數)，判斷肝臟血管瘤與肝癌病變的的敏感度、特異度，4者判斷鑒別肝癌與肝血管瘤組的敏感度分別為85.0%、80.0%、95.0%,65.0%，特異度分別為86.3%、59.1%、81.8%,54.5%(表2)。

表2　肝癌組與血管瘤組定量指標的ROC下面積、

圖2　各定量指標的ROC曲線

3討論

3.1定量動態增強的掃描原理及應用根據動態時間-信號強度曲線可以得到計算曲線斜率、達峰時間等參數，這些參數可以半定量地了解腫瘤的血供特征[5]，然而這些半定量參數未能顯示出可以直接反映腫瘤灌注、血管通透性或滲漏空間的能力，只提供了關于腫瘤生理學的綜合信息，這個綜合反映血管灌注狀態的特點阻礙了不同患者間不同掃描參數間的比較[6]，本研究采用的MRI定量動態對比增強能夠通過根據兩室藥物動力學模型理論獲得微血管通透性的定量參數Ktrans、Ve、 Kep、Vp[2]，而這些定量參數能更直接反映腫瘤灌注、血管通透性或滲漏空間的能力，從而了解腫瘤組織微血管生成及其功能狀態。國內外學者研究認為這些定量參數對于鑒別腫瘤的性質、腫瘤生成分級和檢測抗血管療效方面有著廣闊的臨床應用前景[7]。本研究通過這種掃描方式為肝臟良惡性病變的診斷及鑒別診斷提供有價值的信息。

3.2定量動態增強在鑒別肝臟良惡性病變的價值本研究顯示為血管瘤組與肝癌組Ktrans、Kep差異有統計學意義，說明兩組病變血流動力學存在差異，肝癌組Ktrans、Kep均數明顯高于血管瘤組，說明肝癌的腫瘤新生血管血流灌注量大及血管通透性強，兩空間的造影劑交換速度快于血管瘤，而血管瘤血竇的血流速度較慢，兩空間的造影劑的交換低于肝癌的發育不成熟的腫瘤血管，從而導致血管瘤組的Ktrans、Kep血流動力學參數小于肝癌組。而兩組Ve、Vp差異沒有統計學意義，這可能與病變發展過程中組織內血管外細胞外容積的相對比例變化較慢，使血管瘤和肝癌組間的Ve值范圍存在一定重疊性有關[4]。但是也有學者認為各組研究間產生差異性的原因可能與輸入動脈的選擇及感興趣區的選擇有關，而輸入動脈的選擇是影響Ktrans、Ve準確性的重要因素之一[8-9]。

3.3診斷效能的分析從繪制的ROC曲線可以看到Ktrans、Kep曲線下面積高于Ve、Vp，其靈敏度最高的參數為Kep，特異度最高的參數為Ktrans，說明Ktrans、Kep在鑒別肝癌與肝血管瘤方面具有很高的診斷效能。而Ve、Vp在鑒別肝癌與肝血管瘤方面診斷效能較低，不能作為診斷良惡性病變依據。目前Ve、Vp參數尚未確立公認的最優測量方法和處理軟件，定量分析參數有待進一步地研究和探索[10]。

綜上所述，本研究采用的方法及參數首先優于以往DCE-MRI動態增強掃描的信號強度-時間曲線得出的半定量參數，給出了明確的定量血流動力學參數，為肝臟疾病患者提供了新的診斷方法。通過研究肝臟良惡性病變的血流動力學參數來鑒別病變性質，為以后的藥物療效的評價奠定研究基礎，隨著經驗的不斷增加和后處理軟件的不斷發展，MRI定量動態增強在肝臟病變的診斷和評估療效方面具有廣泛的應用前景。

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(本文編輯周芳)