3.0-T 磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像聯(lián)合動(dòng)態(tài)增強(qiáng)成像對(duì)甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)的鑒別價(jià)值

岳秀慧，孔維丹，任繼亮，袁 瑛，陶曉峰

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院放射科，上海 200011

近幾十年來，全球甲狀腺結(jié)節(jié)的發(fā)病率持續(xù)攀升，甲狀腺乳頭狀癌的增速最為顯著[1]。因此，精準(zhǔn)的影像診斷對(duì)于減少甲狀腺結(jié)節(jié)過度治療、提高甲狀腺癌患者預(yù)后都至關(guān)重要。臨床上，常用的影像學(xué)檢查方法包括超聲、CT、磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）。超聲是甲狀腺結(jié)節(jié)首選的影像學(xué)檢查方法，但存在觀察范圍有限、受觀察者主觀影響較大等問題[2]。CT 檢查對(duì)周圍淋巴結(jié)判斷具有一定的價(jià)值，但存在輻射損傷及造影劑不良反應(yīng)。MRI 具有較高的軟組織分辨率、無輻射等優(yōu)勢(shì)，近年來已逐漸開始應(yīng)用于甲狀腺結(jié)節(jié)的臨床評(píng)價(jià)；其中，功能MRI 技術(shù)的擴(kuò)散加權(quán)成像（diffusion-weighted imaging，DWI） 和 動(dòng) 態(tài) 增 強(qiáng) 磁 共 振 成 像（dynamic contrast-enhanced MR imaging，DCE-MRI）可分別從微觀角度觀察病灶內(nèi)水分子擴(kuò)散狀態(tài)及血流動(dòng)力學(xué)特征，為結(jié)節(jié)的良惡性診斷提供新的方法。目前，相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)DWI[3-5]和DCE-MRI[6-7]的診斷標(biāo)準(zhǔn)不一、診斷效能也不高，且多數(shù)研究聚焦于1.5-T MRI，鮮有關(guān)于高場(chǎng)強(qiáng)3.0-T MRI 的研究。因此，本研究擬探討3.0-T 磁共振DWI 和DCE-MRI 聯(lián)合應(yīng)用對(duì)甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)的鑒別診斷價(jià)值，從而為臨床診療提供參考。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

回顧性收集2018 年1 月—2019 年10 月于上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院初診的甲狀腺結(jié)節(jié)患者65 例，并獲取其性別、年齡、結(jié)節(jié)直徑及病理類型等一般資料。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①結(jié)節(jié)經(jīng)手術(shù)切除，且經(jīng)病理證實(shí)。②MRI 檢查前，未經(jīng)穿刺、放射或化學(xué)治療。③于切除術(shù)前行MRI 檢查，序列包括常規(guī)MRI 檢查、DWI 和DCEMRI 等。④結(jié)節(jié)直徑≥1 cm。⑤對(duì)于彌漫多發(fā)結(jié)節(jié)，僅選取橫截面直徑最大者納入分析。排除標(biāo)準(zhǔn)：①有其他惡性腫瘤病史。②磁共振圖像偽影明顯，影響后處理分析。

本研究已獲得上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)。

1.2 MRI 檢查

MRI 檢查采用Ingenia 3.0-T 磁共振掃描儀（Philips，荷蘭）及頭頸聯(lián)合線圈進(jìn)行掃描。患者取仰臥位，以充分暴露甲狀腺。囑患者在掃描過程中勿吞咽。MRI 檢查前，需行屏氣訓(xùn)練。具體掃描序列如下。

常規(guī)MRI 平掃：橫斷面T1 加權(quán)像（T1 weighted image，T1WI） 快速自旋回波（turbo spin echo，TSE），重復(fù)時(shí)間（repetition time，TR）450 ms，回波時(shí)間（echo time，TE） 20 ms，層厚3 mm，層間距1 mm，掃描視野240 mm×240 mm，矩陣300×240，激勵(lì)次數(shù)2；橫斷面及冠狀面T2WI DIXON-TSE，TR 2 500 ms，TE 100 ms，層厚3 mm，層間距1 mm，掃描視野240 mm×240 mm，矩陣300×240，激勵(lì)次數(shù)2。

DWI檢查：該檢查采用單次激發(fā)平面回波成像（single- shot echo-planar imaing，Ss-EPI）序列進(jìn)行。TR 400 ms，TE 70 ms，層厚3 mm，層間距0 mm，視野240 mm×240 mm 矩 陣220×180，激勵(lì)次數(shù)3。b值取0和1 000 s/mm2。

DCE-MRI 檢查：在第5 時(shí)相基線數(shù)據(jù)采集完成后，通過高壓注射器于單側(cè)肘靜脈快速團(tuán)注對(duì)比劑釓噴酸葡胺（Gd-DTPA），用量為0.1 mmol/kg，速度為2 mL/s；并以同樣的速度向肘靜脈注入生理鹽水20 mL。而后行無間歇掃描，掃描總時(shí)長為5 min，共75 期相，每個(gè)期相的掃描時(shí)間為4 s。

1.3 圖像分析及后處理

利用Ingenia 3.0-T 磁共振掃描儀的后處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。由2 位具有10 年以上頭頸部MRI 診斷工作經(jīng)驗(yàn)的影像科醫(yī)師進(jìn)行雙盲法閱片，并將協(xié)商一致的意見作為最終結(jié)果進(jìn)行組間分析。

測(cè)量甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)的表觀擴(kuò)散系數(shù)（apparent diffusion coeきcient，ADC）值時(shí)，需選取結(jié)節(jié)的最大橫斷面，手動(dòng)勾畫感興趣區(qū)（region of interest，ROI），每個(gè)結(jié)節(jié)測(cè)量3 次取平均值。同時(shí)，還需參照T2WI 及增強(qiáng)前后T1WI，避開結(jié)節(jié)內(nèi)出血、壞死、鈣化及血管等以及結(jié)節(jié)的邊緣，減少部分容積效應(yīng)。

通過選擇甲狀腺結(jié)節(jié)強(qiáng)化最明顯的區(qū)域，得到結(jié)節(jié)的時(shí)間-信號(hào)強(qiáng)度曲線（time-intensity curve，TIC）。根據(jù)曲線形態(tài)可分為3 種類型：Ⅰ型為流入型，病灶信號(hào)強(qiáng)度持續(xù)上升，幅度超過10%；Ⅱ型為平臺(tái)型，病灶信號(hào)強(qiáng)度在上升后保持水平，即升高或降低在10%之間；Ⅲ型為流出型，病灶信號(hào)強(qiáng)度在中后期下降超過10%。同時(shí)，還需通過計(jì)算獲得以下DCE-MRI 參數(shù)，包括相對(duì)增強(qiáng)（relative enhancement）、最大增強(qiáng)（maximum enhancement）、最大相對(duì)增強(qiáng)（maximum relative enhancement）、開始強(qiáng)化時(shí)間（time of initial intensity，T0）、達(dá)峰時(shí)間（time to peak，TTP）、流入速率（wash-in rate，WI）、流出速率（washout rate，WO） 及 短 暫 增 強(qiáng)（brevity of enhancement，BrevEnh）。TIC 及參數(shù)的獲取示意圖如圖1，計(jì)算方法如下：①相對(duì)增強(qiáng)(%)=[I(D)/I(Dref) -1]×100%，其中I(D)代表當(dāng)前的動(dòng)態(tài)影像的像素強(qiáng)度，I(Dref)代表參考動(dòng)態(tài)影像的像素強(qiáng)度。②最大增強(qiáng)=S1（峰值強(qiáng)度）-S0（初始強(qiáng)度）。③最大相對(duì)增強(qiáng)（%）：所有動(dòng)態(tài)影像上的所有最大相對(duì)增強(qiáng)。④WI(L/s)=[I(D)- I(D-1)]max/T，其 中T 代 表 時(shí) 間。⑤WO(L/s)=|[I(D)- I(D-1)]max/T|。⑥BrevEnh（s）：最大流入速率點(diǎn)與最大流出速率點(diǎn)之間的時(shí)間。

圖1 TIC 及相關(guān)參數(shù)示意圖Fig 1 TIC and schematic diagram of relevant parameters

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 19.0 軟件對(duì)研究數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。符合正態(tài)分布的定量資料以x±s 表示，采用獨(dú)立樣本t 檢驗(yàn)進(jìn)行比較。采用逐步Logistic 回歸模型獲取結(jié)節(jié)良惡性的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子，通過繪制受試者操作特征曲線（receiver operator characteristic curve，ROC curve，ROC 曲 線）評(píng)估各獨(dú)立預(yù)測(cè)因子、ADC 值和TTP 聯(lián)合模型對(duì)良惡性結(jié)節(jié)的診斷效能，并采用Delong 檢驗(yàn)比較各預(yù)測(cè)因子、模型的曲線下面積（area under the curve，AUC）間差異。P＜0.05 表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料

本研究共納入甲狀腺結(jié)節(jié)患者65 例，其中良性31例、惡性34 例。在良性甲狀腺結(jié)節(jié)患者中，男性7 例、女性24 例，年齡（53±12）歲，結(jié)節(jié)直徑（2.8±1.1）cm；病理分析顯示，15 例為結(jié)節(jié)性甲狀腺腫、9 例為甲狀腺腺瘤、4 例為橋本甲狀腺炎，甲狀腺增生結(jié)節(jié)、肉芽腫性甲狀腺炎、彌漫性毒性甲狀腺腫各1 例；有10 例為多發(fā)結(jié)節(jié)。在惡性甲狀腺結(jié)節(jié)患者中，男性9 例、女性25 例，年齡（44±18）歲，結(jié)節(jié)直徑（1.9±1.2）cm；病理分析顯示，31 例為甲狀腺乳頭狀癌、2 例為甲狀腺濾泡癌、1 例為甲狀腺淋巴瘤；有5 例為多發(fā)結(jié)節(jié)。

2.2 影像學(xué)分析

2.2.1 良惡性結(jié)節(jié)的DWI 及DCE-MRI 分析 采用DWI 對(duì)患者良惡性結(jié)節(jié)的ADC 值進(jìn)行分析（b 值取0 和1 000 s/mm2），結(jié)果顯示良性甲狀腺結(jié)節(jié)的ADC值[（1.24±0.22） ×10-3mm2/s]高于惡性結(jié)節(jié)[（0.91±0.23） ×10-3mm2/s]，且差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.000）。

圖2 64 歲結(jié)節(jié)性甲狀腺腫女性患者的MR 表現(xiàn)Fig 2 MR images in a 64-year-old female patient with nodular goiter

圖3 42 歲甲狀腺乳頭狀癌男性患者的MR 表現(xiàn)Fig 3 MR images in a 42-year-old male patient with papillary carcinoma

隨后，通過DCE-MRI 對(duì)患者良惡性結(jié)節(jié)的TIC 進(jìn)行分析，結(jié)果顯示良性甲狀腺結(jié)節(jié)的TIC 多為Ⅱ或Ⅲ型（示例如圖2），且Ⅲ型（22 例，71.0%）多于Ⅱ型（9 例，29.0%）；惡性甲狀腺結(jié)節(jié)的TIC 為Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ型，其中多數(shù)表現(xiàn)為Ⅱ型（26 例，76.5%）（示例如圖3），少數(shù)表現(xiàn)為Ⅰ型（4 例，11.8%）或Ⅲ型（4 例，11.8%）。

在DCE-MRI 的參數(shù)檢測(cè)結(jié)果（表1）中，與惡性甲狀腺結(jié)節(jié)相比，良性甲狀腺結(jié)節(jié)的最大增強(qiáng)、WI 均較高且TTP 較早（均P＜0.05）。

表 1 良惡性甲狀腺結(jié)節(jié)的DCE-MRI 參數(shù)比較Tab 1 Comparison of DCE-MRI parameters between benign and malignant thyroid nodules

2.2.2DCE-MRI 和DWI 對(duì)良惡性結(jié)節(jié)的診斷效能 逐步Logistic 回歸分析顯示，ADC 值和TTP 是診斷甲狀腺結(jié)節(jié)良惡性的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子（表2）。ROC 曲線分析（圖4 ～6）顯示，ADC 值的最佳診斷閾值為0.97×10-3mm2/s （b 取0 和1 000 s/mm2），其AUC、靈敏度和特異度分別為0.88、73.5%和96.8%；TTP 的最佳診斷閾值為61.3 s，其AUC、靈敏度和特異度分別為0.75、79.4%和67.7%；ADC 值和TTP 聯(lián)合模型的AUC、靈敏度和特異度分別為0.93、82.4%和100.0%。通過Delong 檢驗(yàn)對(duì)各預(yù)測(cè)因子及聯(lián)合模型的AUC 比較發(fā)現(xiàn)，ADC 值與TTP 間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.113），而聯(lián)合模型與TTP （P=0.008）、ADC值 （P=0.061） 間差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表 2 良惡性甲狀腺結(jié)節(jié)預(yù)測(cè)因子的逐步Logistic 回歸分析Tab 2 Stepwise Logistic regression analysis of predictors of benign and malignant thyroid nodules

圖4 良惡性甲狀腺結(jié)節(jié)的ADC 值散點(diǎn)圖Fig 4 Scatter plot of ADC values in benign and malignant thyroid nodules

圖5 良惡性甲狀腺結(jié)節(jié)TTP 的散點(diǎn)圖Fig 5 Scatter plot of TTP in benign and malignant thyroid nodules

圖6 ADC 值、TTP 及其二者的聯(lián)合模型鑒別診斷良惡性甲狀腺結(jié)節(jié)的ROC曲線Fig 6 ROC curve of ADC value, TTP and their combined model in differential diagnosis of benign and malignant thyroid nodules

3 討論

研究[8]發(fā)現(xiàn)，甲狀腺結(jié)節(jié)的發(fā)病率呈逐年上升趨勢(shì)。臨床上，針對(duì)甲狀腺結(jié)節(jié)的術(shù)前定性診斷一直是影像學(xué)研究的熱點(diǎn)及難點(diǎn)。相關(guān)研究顯示常規(guī)MR 檢測(cè)（如形態(tài)特征等）很難實(shí)現(xiàn)對(duì)甲狀腺結(jié)節(jié)良惡性的鑒別，因此聯(lián)合使用DWI 和DCE-MRI 進(jìn)行術(shù)前評(píng)估則顯得尤為重要。

惡性腫瘤的病理學(xué)特點(diǎn)為核漿比大、細(xì)胞外間隙小、水分子彌散受限，于DWI 檢查表現(xiàn)為ADC 值下降[9]。本研究結(jié)果顯示甲狀腺惡性結(jié)節(jié)的ADC 值明顯低于良性結(jié)節(jié)，且當(dāng)b 值取0 和1 000 s/mm2時(shí)良、惡性結(jié)節(jié)的ADC閾值為0.97×10-3mm2/s。既往研究[3-5]也證實(shí)，甲狀腺惡性結(jié)節(jié)的ADC 值顯著低于良性結(jié)節(jié)，但不同b 值的選取造成了ADC 閾值間存在差異。有文獻(xiàn)[10]報(bào)道，在高場(chǎng)強(qiáng)3.0-T MRI 檢測(cè)中b 值取0 和1 000 s/mm2時(shí)，甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)的ADC 閾值為2.04×10-3mm2/s。岳秀慧等[3]研究則提示，1.5-T MRI 檢測(cè)中b 值取300 s/mm2時(shí)ADC 值的診斷閾值為1.98×10-3mm2/s。因此筆者認(rèn)為，ADC 閾值的差異可能受磁場(chǎng)強(qiáng)度和b 值的影響。理論上，低b 值反映的是血流灌注情況，高b 值則更能顯示水分子的擴(kuò)散特性。此外，ADC 值還易受到設(shè)備、掃描參數(shù)、序列、后處理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析等諸多因素的影響。

作為內(nèi)分泌器官，甲狀腺的血管床較其他組織更為寬廣[11]，血管通透性也較高。甲狀腺組織發(fā)生病變時(shí)可導(dǎo)致血管床通透性受損，從而表現(xiàn)出多種動(dòng)態(tài)曲線類型。本研究通過比較良、惡性甲狀腺結(jié)節(jié)的DCE-MRI 半定量參數(shù)發(fā)現(xiàn)，良性甲狀腺結(jié)節(jié)的WI 和最大增強(qiáng)均顯著高于惡性結(jié)節(jié)，且TTP 顯著早于惡性結(jié)節(jié)。分析其原因，由于WI、最大增強(qiáng)及TTP 是血流量的直接指標(biāo)，且均與微血管密度呈正相關(guān)；筆者認(rèn)為，甲狀腺惡性結(jié)節(jié)血供較差，其微血管密度相對(duì)較低且分布不均，使對(duì)比劑早期能夠快速進(jìn)入所致。本研究對(duì)TIC 進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，良性甲狀腺結(jié)節(jié)的TIC 多為流出型且無1 例為流入型曲線，惡性結(jié)節(jié)多為平臺(tái)型；其可能與甲狀腺血管床的通透性較高有關(guān)，但具體機(jī)制尚不清晰。既往有研究[12]發(fā)現(xiàn)惡性甲狀腺結(jié)節(jié)的微血管通透性低于良性結(jié)節(jié)，究其原因可能與腫瘤組織內(nèi)的新生血管有關(guān)，即新生血管走行迂曲、血流灌注緩慢進(jìn)而降低了惡性結(jié)節(jié)的強(qiáng)化速度（即WI、WO）和強(qiáng)化程度（即相對(duì)增強(qiáng)、最大增強(qiáng)、最大相對(duì)增強(qiáng)、BrevEnh）。

本研究通過聯(lián)合DWI 和DCE-MRI 行甲狀腺結(jié)節(jié)的術(shù)前定性診斷，取得了較好的診斷效能，但仍存在一定的局限性：①3.0-T 磁共振掃描儀雖可提供更高的信噪比和更大的空間分辨率，使細(xì)微病變的檢測(cè)靈敏度和準(zhǔn)確度得到了提升，但場(chǎng)強(qiáng)差異對(duì)DWI、DCE-MRI 結(jié)果的影響機(jī)制尚未做分析。②本研究納入的樣本量偏少，未能對(duì)甲狀腺良、惡性結(jié)節(jié)的亞型做進(jìn)一步研究，也未對(duì)多個(gè)b 值進(jìn)行分析。③鑒于圖像質(zhì)量，直徑小于1 cm 的結(jié)節(jié)未納入本研究，導(dǎo)致可能存在一定的樣本偏倚。④采用人為勾畫對(duì)ROI 進(jìn)行測(cè)量，雖取均值進(jìn)行分析，但測(cè)量結(jié)果仍可能存在一定的偏倚。

綜上所述，本研究采用DWI 和DCE-MRI 評(píng)價(jià)良惡性甲狀腺結(jié)節(jié)，發(fā)現(xiàn)ADC 值和TTP 是鑒別良、惡性結(jié)節(jié)的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子，且兩者聯(lián)合診斷可最大程度地提高甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)的鑒別診斷效能。本研究為術(shù)前甲狀腺良惡性腫瘤的鑒別提供了較為重要的影像學(xué)診斷方法，或?qū)閰f(xié)助臨床醫(yī)師選擇最佳干預(yù)和治療方案提供一定的參考。

參·考·文·獻(xiàn)

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