磁共振擴(kuò)散峰度成像在惡性肺結(jié)節(jié)鑒別及浸潤(rùn)性診斷中的應(yīng)用

劉志敏

國(guó)家癌癥中心發(fā)布的《2019年全國(guó)癌癥報(bào)告》指出，肺癌居我國(guó)惡性腫瘤發(fā)病的首位。早期肺癌無(wú)明顯的臨床特征，但多以肺結(jié)節(jié)，尤其以孤立性肺結(jié)節(jié)的形式呈現(xiàn)［1］。多排螺旋CT和正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像（PET）是鑒別診斷肺結(jié)節(jié)常用的無(wú)創(chuàng)影像學(xué)方法，診斷準(zhǔn)確性較高。但對(duì)于富血供的良性腫瘤、炎性肉芽腫的鑒別可能呈現(xiàn)假陽(yáng)性結(jié)果［2，3］。隨著MRI功能成像技術(shù)的發(fā)展，MRI逐漸應(yīng)用于肺部疾病的檢查，其中磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI）能夠有效地評(píng)估水分子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)特征，在鑒別組織良惡性病變中具有較高的應(yīng)用價(jià)值［4］。但有研究顯示，DWI參數(shù)表觀擴(kuò)散系數(shù)ADC值在區(qū)分孤立性肺結(jié)節(jié)方面存在一定的局限性［5］。而與傳統(tǒng)的擴(kuò)散加權(quán)成像（DWI）相比，非高斯模型擴(kuò)散峰度成像（diffusion kurtosis imaging，DKI）能更準(zhǔn)確地評(píng)估組織微觀結(jié)構(gòu)環(huán)境的復(fù)雜性［6］。筆者比較DWI與DKI在肺結(jié)節(jié)良惡性鑒別及惡性肺結(jié)節(jié)浸潤(rùn)性診斷中的應(yīng)用價(jià)值，為臨床診斷提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料選擇2019年1月—2020年12月在筆者醫(yī)院就診的肺結(jié)節(jié)患者74例作為研究對(duì)象。納入標(biāo)準(zhǔn)：初次診斷均為孤立性肺結(jié)節(jié)，最長(zhǎng)直徑＜3 cm；MRI檢查前未經(jīng)穿刺、放化療等治療；MRI檢查后經(jīng)手術(shù)或穿刺獲得明確的病理診斷結(jié)果；檢查圖像質(zhì)量無(wú)明顯運(yùn)動(dòng)偽影。排除標(biāo)準(zhǔn)：MRI檢查禁忌證者，包括妊娠期、哺乳期女性，幽閉恐懼癥者，體內(nèi)有金屬植入等患者；不能耐受或配合檢查的患者。78例肺結(jié)節(jié)患者中，男42例，女36例，年齡30～76歲，平均（56.68±9.34）歲。共檢測(cè)出80個(gè)病灶，其中惡性結(jié)節(jié)34個(gè)（32例），良性結(jié)節(jié)46個(gè)（46例）。所有患者度參與該研究知情同意。

1.2 方 法

1.2.1 MRI檢查方法采用3.0T超導(dǎo)磁共振成像儀（GE Signa Discovery 750 HD，美國(guó)GE公司），32通道相控陣列線圈進(jìn)行MRI掃描。檢查前禁飲禁食6 h。取仰臥位，頭先進(jìn)，囑患者平靜呼吸，在自由呼吸狀態(tài)下行上腹部T1WI、T2WI等常規(guī)序列及多b值DKI序列掃描。掃描序列及參數(shù)如下：冠狀面半傅里葉單次激發(fā)擾相快速自旋回波（HASTE）序列，重復(fù)時(shí)間TR 1100 ms，回波時(shí)間TE 87 ms，視野FOV 36 cm×36 cm，矩陣320×320，層厚6.0mm；橫軸面快速梯度回波T1WI序列，TR 4.42 ms，TE 2.46 ms，F(xiàn)OV 36 cm×36 cm，矩陣256×256，層厚5.0 mm，層間距1.0 mm；軸位脂肪抑制快速自旋回波T2WI序列，TR 3 000 ms，TE 83 ms，F(xiàn)OV 36 cm×36 cm，矩陣320×320，層厚5.0 mm，層間距1.0 mm。多b值DKI掃描序列，b=0、200、400、800、1400、2000 s/mm2，TR 2000 ms，TE最小值，F(xiàn)OV 36 cm×36 cm，矩陣128×128，激勵(lì)次數(shù)2次。

1.2.2 MRI數(shù)據(jù)后處理影像學(xué)數(shù)據(jù)傳輸至MR工作站（GE Advantage Windows 4.4 Workstation），選取Function Tool 2軟件包處理。采取閾值法去除周?chē)尽⒐恰怏w等組織的影像，得到參數(shù)圖，在標(biāo)準(zhǔn)DWI數(shù)據(jù)集軸位b0圖像上選取病灶較大范圍，勾畫(huà)ROI區(qū)域（范圍為20～65 mm2），避開(kāi)肉眼可見(jiàn)的壞死及空洞區(qū)域。利用軟件自動(dòng)完成從DWI到DKI的轉(zhuǎn)換，確保ROI面積的一致性。MRI典型影像圖如圖1所示。其中表觀彌散系數(shù)ADC值的計(jì)算取自多b值DWI數(shù)據(jù)中b值＜1000 s/mm2的部分，選擇DWI模型得到ADC值偽彩圖。DKI的參數(shù)由6個(gè)b值（b=0、200、400、800、1400、2000 s/mm2）計(jì)算得到，選擇DKI模型得到DK和MK值的偽彩圖。其中DK是經(jīng)過(guò)非高斯校正后的表觀擴(kuò)散系數(shù)，MK是表觀峰度系數(shù)。由兩名具有7年以上胸部MRI經(jīng)驗(yàn)的影像科主治及以上職稱的醫(yī)師在未知患者臨床病理資料的前提下獨(dú)立進(jìn)行感興趣區(qū)（ROI）測(cè)量。每個(gè)結(jié)節(jié)取3個(gè)ROI并計(jì)算平均值。

圖1 典型的MRI影像圖

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。Kolmogorov－Smimov檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的正態(tài)性，符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以（±s）表示，多組間比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用LSD－t檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。繪制受試者工作曲線（ROC），計(jì)算曲線下面積（AUC），根據(jù)Youden指數(shù)來(lái)確定各參數(shù)最佳診斷界限值，評(píng)估各參數(shù)鑒別肺結(jié)節(jié)良惡性及惡性肺結(jié)節(jié)浸潤(rùn)的診斷性能。

2 結(jié)果

2.1 良惡性肺結(jié)節(jié)各參數(shù)的比較良惡性肺結(jié)節(jié)的DWI參數(shù)ADC及DKI參數(shù)MK和DK比較，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（表1）。其中惡性肺結(jié)節(jié)的ADC值和DK值顯著低于良性肺結(jié)節(jié)，而MK值高于良性肺結(jié)節(jié)，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

表1 良惡性肺結(jié)節(jié)ADC、MK及DK參數(shù)的比較（±s）

表1 良惡性肺結(jié)節(jié)ADC、MK及DK參數(shù)的比較（±s）

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2.2 各參數(shù)在良惡性肺結(jié)節(jié)中的鑒別性能采用ROC曲線評(píng)價(jià)ADC、MK和DK在良惡性肺結(jié)節(jié)中的鑒別性能，結(jié)果如圖2和表2所示：MK值的AUC顯著大于ADC值（P＜0.05），而DK值與ADC值的ACU差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。同時(shí)MK值鑒別診斷的敏感度（82.61%）和特異度（82.35%）較ADC值（69.57%和64.71%）高，而DK值鑒別診斷的敏感度（58.70%）與ADC值無(wú)明顯差異，但其特異度（85.29%）高于ADC值（P＜0.05）。

圖2見(jiàn)封三。

圖2 ADC、MK和DK鑒別良惡性肺結(jié)節(jié)的ROC曲線

表2 ADC、MK和DK對(duì)良惡性肺結(jié)節(jié)的鑒別診斷性能

2.3 不同浸潤(rùn)性的惡性肺結(jié)節(jié)中各參數(shù)的比較惡性肺結(jié)節(jié)中浸潤(rùn)性病變14個(gè)，微浸潤(rùn)性病變12個(gè)，浸潤(rùn)前病變8個(gè)。均經(jīng)手術(shù)或穿刺病理檢驗(yàn)證實(shí)。各參數(shù)在浸潤(rùn)性、微浸潤(rùn)性及浸潤(rùn)前病變中的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。其中浸潤(rùn)性病變的ADC值明顯小于浸潤(rùn)前病變，但與微浸潤(rùn)性病變的ADC值無(wú)明顯差異，而浸潤(rùn)性病變的MK值明顯大于微浸潤(rùn)性和浸潤(rùn)前病變，DK值明顯小于微浸潤(rùn)性和浸潤(rùn)前病變（P＜0.05）。見(jiàn)表3。

表3 不同浸潤(rùn)性惡性肺結(jié)節(jié)ADC、MK及DK參數(shù)比較（±s）

表3 不同浸潤(rùn)性惡性肺結(jié)節(jié)ADC、MK及DK參數(shù)比較（±s）

注：與浸潤(rùn)前病變相比，＊P＜0.05。

組別 n ADC（×10－3 mm2/s） MK DK（×10－3 mm2/s）浸潤(rùn)性 14 1.13±0.21 1.04±0.10 1.55±0.35微浸潤(rùn)性 12 1.26±0.21 0.92±0.10＊ 1.81±0.28＊浸潤(rùn)前 8 1.38±0.22＊ 0.90±0.11＊ 1.93±0.27＊F值 － 3.464 6.937 4.528 P值 － 0.044 0.003 0.019

2.4 各參數(shù)對(duì)惡性肺結(jié)節(jié)浸潤(rùn)性的診斷性能由于ADC、MK和DK在微浸潤(rùn)性和浸潤(rùn)前結(jié)節(jié)中無(wú)明顯差異，因此將惡性肺結(jié)節(jié)按照浸潤(rùn)性的不同分為浸潤(rùn)性和惰性（微浸潤(rùn)性和浸潤(rùn)前），各參數(shù)評(píng)估惡性肺結(jié)節(jié)浸潤(rùn)性的ROC曲線見(jiàn)圖3，診斷效能見(jiàn)表4。其中MK在診斷惡性肺結(jié)節(jié)浸潤(rùn)性的效能最優(yōu)，AUC為0.838，敏感度為85.71%，特異度為80.0%。

圖3見(jiàn)封三。

圖3 ADC、MK和DK診斷惡性肺結(jié)節(jié)浸潤(rùn)性的ROC曲線

表4 ADC、MK和DK對(duì)惡性肺結(jié)節(jié)浸潤(rùn)性的診斷性能

3 討論

DKI是基于DWI和擴(kuò)散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）技術(shù)的擴(kuò)展，針對(duì)組織中非高斯分布的水分子擴(kuò)散特征進(jìn)行分析研究，對(duì)于水分子的不規(guī)則擴(kuò)散具有高度敏感性，能夠更靈敏地反映組織微觀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)疾病的精準(zhǔn)量化［7，8］。MK值是DKI最有代表性的參數(shù)之一，是全部敏感梯度方向中峰度的平均數(shù)，反映組織微結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度及機(jī)體內(nèi)部擴(kuò)散受限的嚴(yán)重等級(jí)。其值的大小與組織結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，包括組織的異質(zhì)性和細(xì)胞結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性高度相關(guān)，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，水分子擴(kuò)散受限越顯著，MK值越大［9］。DK表示水分子非高斯擴(kuò)散被修正后的平均表觀擴(kuò)散系數(shù)，該值的大小與細(xì)胞外間隙的存在較高的關(guān)聯(lián)性［10］。理論上而言，惡性組織常伴隨細(xì)胞密度增大，細(xì)胞外間隙變小等分子微觀結(jié)構(gòu)改變，反映在DKI上，即水分子擴(kuò)散受限，MK值增大，DK值變小。國(guó)內(nèi)學(xué)者王金良等［11］研究發(fā)現(xiàn)，DKI可用于肺部病變?cè)\斷，其MK值在鑒別良惡性肺結(jié)節(jié)的診斷性能優(yōu)于ADC值。但周舒暢等［12］研究則指出DKI和常規(guī)DWI均可用于診斷孤立性肺結(jié)節(jié)，診斷效能相當(dāng)，但DKI的敏感度和準(zhǔn)確性略遜于常規(guī)DWI。但該研究結(jié)果顯示在良惡性肺結(jié)節(jié)的鑒別中，惡性肺結(jié)節(jié)的ADC值和DK值顯著低于良性肺結(jié)節(jié)，而MK值高于良性肺結(jié)節(jié)（P＜0.05）。在診斷效能方面，DKI的參數(shù)MK值的ACU及鑒別診斷的敏感度和特異度均高于DWI參數(shù)ADC值，提示DKI能夠用于良惡性肺結(jié)節(jié)的鑒別診斷，其診斷性能優(yōu)于DWI。與劉邵偉等［13］研究結(jié)果不一致的原因可能是因?yàn)榧{入標(biāo)準(zhǔn)的不同及病例數(shù)量較少。但與文獻(xiàn)報(bào)道中DKI在乳腺癌良惡性病鑒別等領(lǐng)域中的研究結(jié)果一致。

此外，該研究還發(fā)現(xiàn)浸潤(rùn)性病變的ADC值明顯低于浸潤(rùn)前病變，與微浸潤(rùn)性病變無(wú)明顯差異；而浸潤(rùn)性病變的MK值明顯大于微浸潤(rùn)性和浸潤(rùn)前病變，DK值明顯小于微浸潤(rùn)性和浸潤(rùn)前病變（P＜0.05）。其原因可能是，浸潤(rùn)性病變的惡性程度較高，刺激成纖維細(xì)胞的增生和浸潤(rùn)，導(dǎo)致局部小血管扭曲或聚集等，造成細(xì)胞外間隙破壞，微結(jié)構(gòu)扭曲變形，MK值增高，而ADC和DK值降低。筆者進(jìn)一步將惡性肺結(jié)節(jié)分為浸潤(rùn)性和惰性（微浸潤(rùn)性和浸潤(rùn)前），分析各參數(shù)在惡性肺結(jié)節(jié)浸潤(rùn)性中的診斷性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)MK值在診斷惡性肺結(jié)節(jié)浸潤(rùn)性的效能最優(yōu)。現(xiàn)有研究也發(fā)現(xiàn)MK值在預(yù)測(cè)肝細(xì)胞癌微血管浸潤(rùn)和組織學(xué)分級(jí)方面優(yōu)于傳統(tǒng)的ADC值［14］。Li等［15］研究也指出常規(guī)DWI和DKI均能夠預(yù)測(cè)膀胱癌的侵襲性，但DK和MK值在評(píng)估膀胱癌侵襲性方面優(yōu)于傳統(tǒng)的DWI。

綜上所述，DKI在良惡性肺結(jié)節(jié)的鑒別及惡性肺結(jié)節(jié)浸潤(rùn)性的診斷中具有較高的診斷效能，優(yōu)于常規(guī)DWI。DKI在惡性肺結(jié)節(jié)及其浸潤(rùn)性鑒別和診斷中具有一定的臨床應(yīng)用價(jià)值，但該研究樣本數(shù)量較少，仍需要大樣本多中心的研究進(jìn)一步證實(shí)和完善。