多b值下表觀彌散系數(shù)值對(duì)肺部良、惡性病變的診斷效能

孫明華，劉斌

（安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 放射科，安徽 合肥 230022）

新進(jìn)展研究

多b值下表觀彌散系數(shù)值對(duì)肺部良、惡性病變的診斷效能

孫明華，劉斌

（安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 放射科，安徽 合肥 230022）

目的探討不同b值擴(kuò)散加權(quán)成像圖像對(duì)肺部不同病變的鑒別效能。方法對(duì)62例電子計(jì)算機(jī)斷層掃描檢查發(fā)現(xiàn)肺部占位性病變的患者，進(jìn)行常規(guī)磁共振T1加權(quán)像、T2加權(quán)像及擴(kuò)散加權(quán)成像掃描（測(cè)得病變表觀彌散系數(shù)值采用t檢驗(yàn)及方差分析，比較肺部良惡性病變及不同病理類型肺癌在不同b值下的表觀彌散系數(shù)值是否有差異，并根據(jù)受試者工作特征曲線衡量相應(yīng)的鑒別效能），分析肺部良惡性病變及不同病理類型肺癌在不同b值下的鑒別診斷效能。結(jié)果62例患者均經(jīng)病理證實(shí)，小細(xì)胞肺癌6例，11例鱗狀細(xì)胞癌，8例高分化腺癌，13例低分化腺癌及24例良性病變。當(dāng)b值取800 s/mm2時(shí)，高分化腺癌、中低分化腺癌、小細(xì)胞肺癌及鱗癌的表觀彌散系數(shù)值分別為（1.80±0.14）×10-3mm2/s、（1.09±0.15）×10-3mm2/s、（0.80±0.10）× 10-3mm2/s及（1.19±0.18）×10-3mm2/s；b值分別為200 s/mm2、500 s/mm2和800 s/mm2時(shí)，肺部良性病變表觀彌散系數(shù)值分別為：（2.18±0.27）×10-3mm2/s、（2.06±0.16）×10-3mm2/s和（1.84±0.21）×10-3mm2/s；惡性病變表觀彌散系數(shù)值分別為（1.49±0.36）×10-3mm2/s、（1.33±0.38）×10-3mm2/s和（1.22±0.36）×10-3mm2/s，肺部良惡性病變的表觀彌散系數(shù)值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）。結(jié)論同一b值（b=200 s/mm2、500 s/mm2和800 s/mm2）下，表觀彌散系數(shù)值對(duì)肺部良惡性病變及不同病理類型肺癌均有鑒別意義，且b=800 s/mm2時(shí)，高分化腺癌及中低分化腺癌鑒別效能最大。

磁共振成像；擴(kuò)散加權(quán)成像；肺癌；鑒別效能

近年來(lái)，肺癌的發(fā)病率逐年上升，其起病隱襲，死亡率較高［1］。目前，肺癌的常規(guī)檢查手段依然是X線和電子計(jì)算機(jī)斷層掃描（computed tomography，CT），其對(duì)肺癌的大小、部位、分期等方面有重要價(jià)值，斷層融合技術(shù)大大提高了肺結(jié)節(jié)的敏感性和檢出率［2］，但其密度分辨率較低。正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像（positron emission tomography computed tomography，PET-CT）將結(jié)構(gòu)與功能成像相結(jié)合，提高了腫瘤診斷和分期的準(zhǔn)確性［3］，但其在微小病變?cè)\斷方面的特異性較低。磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）擴(kuò)散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI）通過(guò)探測(cè)組織器官內(nèi)水分子的布朗運(yùn)動(dòng)，間接反映其結(jié)構(gòu)、功能及代謝情況，并通過(guò)表觀擴(kuò)散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）值將分子運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行量化，為組織病變的定位、定性提供了很大的界定價(jià)值。目前，DWI技術(shù)在全身其他臟器腫瘤的診斷及分期方面已得到廣泛的應(yīng)用［4-5］。隨著MRI技術(shù)的進(jìn)步，特別是快速成像技術(shù)的出現(xiàn)，使得肺部氫質(zhì)子磁敏感偽影及呼吸、心臟和大血管運(yùn)動(dòng)偽影得以克服，肺部DWI成像得以實(shí)現(xiàn)。有人已對(duì)DW I技術(shù)在肺部病變的應(yīng)用進(jìn)行了探索［6］，但對(duì)不同b值下利用ADC值對(duì)肺部不同病變?cè)\斷效能的研究較少。本次研究主要分析不同b值下的ADC值對(duì)不同病理類型肺部病變的診斷及鑒別診斷效能。

1　資料與方法

1.1研究對(duì)象

選取安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院2013年5月-2014年5月收治的62例患者。其中，男性38例，女性24例，年齡40～80歲，平均61歲。CT檢查發(fā)現(xiàn)為肺部占位性病變的患者。其中，惡性38例（小細(xì)胞肺癌6例，11例鱗狀細(xì)胞癌，8例高分化腺癌，13例低分化腺癌），良性24例（炎性腫塊8例，肺不張5例，結(jié)核球4例，結(jié)節(jié)病2例，錯(cuò)構(gòu)瘤2例，腺瘤2例，透明細(xì)胞瘤1例）。病例入組標(biāo)準(zhǔn)：①胸部CT平掃發(fā)現(xiàn)直徑＞1 cm的實(shí)性占位性病變。②病變囊變、壞死、空洞、鈣化的部分不超過(guò)病變大小的50%。③患者心肺功能良好，能配合磁共振檢查，無(wú)磁共振檢查禁忌證。④磁共振檢查前，患者未進(jìn)行放療、化療、介入治療及其他抗腫瘤治療。

1.2磁共振檢查方法

1.2.1使用設(shè)備德國(guó)西門子公司1.5T超導(dǎo)磁共振。

1.2.2掃描方法和技術(shù)參數(shù)掃描序列為常規(guī)T1加權(quán)像（T1weighted image，T1WI）、T2加權(quán)像（T2weighted image，T2WI）軸位掃描，掃描參數(shù)為重復(fù)時(shí)間（repetition time，TR）/恢復(fù)時(shí)間（echo time，TE）= 3 740 ms/80 ms；掃描視野（field of view，F(xiàn)OV）= 300mm×400 mm；矩陣384×207；層厚6 mm，層間隔1mm。DWI軸位掃描，擴(kuò)散敏感因子b值分別取200 s/mm2，500 s/mm2和800 s/mm2；掃描參數(shù)為TR/TE=2 800ms/70ms；激發(fā)次數(shù)=4；帶寬（band width，BW）=1 500；FOV=300 mm×430 mm；矩陣128×128；層厚3mm，層間隔1mm。囑患者仰臥位，平靜呼吸，利用呼吸導(dǎo)航技術(shù)獲得患者T1WI，T2WI，及不同b值下DWI軸位圖像。

1.2.3圖像分析及數(shù)據(jù)由兩名工作經(jīng)驗(yàn)10年以上MRI診斷醫(yī)師在未知病理結(jié)果的情況下共同閱片，對(duì)圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)較高且診斷意見(jiàn)一致的圖像留取，診斷意見(jiàn)不一致的予以舍棄。首先觀察肺部腫塊在DWI上信號(hào)強(qiáng)度（以胸髓或胸壁肌肉信號(hào)作參照）。然后再觀察b值分別取200 s/mm2、500 s/mm2和800 s/mm2時(shí)ADC圖像信號(hào)強(qiáng)度，分別測(cè)量并計(jì)算腫塊的ADC值。測(cè)量方法是在病灶的相同層面選取相同部位的相同面積，避開囊變、壞死、鈣化區(qū)域，在腫塊實(shí)性部分，盡量選取最大面積，測(cè)量3次并計(jì)算平均值，作為腫塊的ADC值。最后將不同肺部腫塊的ADC值與相應(yīng)病理結(jié)果對(duì)照，分析不同病理組織在不同b值下ADC值。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 14.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)量資料以均值±標(biāo)準(zhǔn)差（）表示，各組均進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，各組之間的ADC值比較用單因素方差分析，對(duì)于兩獨(dú)立樣本均數(shù)通過(guò)t檢驗(yàn)。多組均數(shù)之間的兩兩比較采用SNK檢驗(yàn)。對(duì)于不同b值下的ADC值對(duì)肺部病變的診斷效能用受試者工作特征曲線（receiver operating characteristic curve，ROC）分析。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2　結(jié)果

2.1不同病理類型病變的T1W I、T2WI及DW I圖像信號(hào)強(qiáng)度

以胸壁骨骼肌作為信號(hào)對(duì)比參照，病變實(shí)性部分呈等、長(zhǎng)T1和等、長(zhǎng)T2信號(hào)，囊變、壞死區(qū)域呈長(zhǎng)T1長(zhǎng)T2信號(hào)，鈣化呈低信號(hào)。惡性病變大小平均約（4.8±2.4）cm，邊緣多不規(guī)整；良性病變大小平均約（4.2±1.7）cm，邊緣較清晰。DWI圖像上，8例高分化腺癌與鄰近胸壁骨骼肌對(duì)比均呈等或略低信號(hào)；6例小細(xì)胞肺癌、11例鱗狀細(xì)胞癌、13例低分化腺癌均呈明顯高信號(hào)。24例良性病變均呈等或略低信號(hào)。見(jiàn)圖1、2。

2.2不同b值下不同病理類型肺部腫塊的ADC值比較

62例肺部病變按病理分為良性病變、高分化腺癌、鱗癌、低分化腺癌及小細(xì)胞肺癌，其不同b值下的ADC值。見(jiàn)表1。

由表1可見(jiàn)，3組b值下（分別取200 s/mm2、500 s/mm2和800 s/mm2）5組病變類型的ADC均值間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；中低分化肺癌組（鱗癌、低分化腺癌及小細(xì)胞癌）的ADC均值低于肺良性病變及高分化腺癌組的ADC均值；但良性病變、高分化腺癌及鱗癌的ADC均值在3組b值條件下皆高于小細(xì)胞肺癌的ADC均值。另中低分化腺癌的ADC均值略高于小細(xì)胞肺癌的ADC均值。

將24例良性病變與38例惡性病變?cè)?組b值下分別進(jìn)行兩組獨(dú)立樣本的t檢驗(yàn)，表2統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，良性病變的ADC值區(qū)間明顯高于惡性病變的ADC值區(qū)間，良性病變與惡性病變組之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

圖2　肺良性病變DWI圖

表1　b值分別取200 s/mm2、500 s/mm2和800 s/mm2時(shí)不同病理類型病變的ADC值 （）

表1　b值分別取200 s/mm2、500 s/mm2和800 s/mm2時(shí)不同病理類型病變的ADC值 （）

病理類型ADC值（b=800 s/mm2）良性病變（n=24）　2.18±0.27　2.06±0.16　1.84±0.21高分化腺癌（n=8）　2.06±0.20　1.93±0.25　1.80±0.14 ADC值（b=200 s/mm2）ADC值（b=500 s/mm2）中低分化腺癌（n=13）　1.31±0.21　1.12±0.20　1.09±0.15小細(xì)胞肺癌（n=6）　1.19±0.19　1.04±0.14　0.80±0.10鱗癌（n=11）　1.44±0.16　1.28±0.19　1.19±0.18 F值　50.813　85.462　74.957 P值　0.000　0.000　0.000

表2　b值分別取200 s/mm2、500 s/mm2和800 s/mm2時(shí)良、惡性病變的ADC值 （）

表2　b值分別取200 s/mm2、500 s/mm2和800 s/mm2時(shí)良、惡性病變的ADC值 （）

ADC值（b=800 s/mm2）良性病變（n=24）　2.18±0.27　2.06±0.16　1.84±0.21惡性病變（n=38）　1.49±0.36　1.33±0.38　1.22±0.36 t值　-8.044　-10.457　-8.412 P值　0.000　0.000　0.000病理類型ADC值（b=200 s/mm2）ADC值（b=500 s/mm2）

將小細(xì)胞肺癌與非小細(xì)胞肺癌（鱗癌、腺癌）在3組b值下分別進(jìn)行兩組獨(dú)立樣本的t檢驗(yàn)，表3結(jié)果表明，小細(xì)胞肺癌和非小細(xì)胞肺癌組間ADC值差異皆有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且非小細(xì)胞肺癌的ADC值高于小細(xì)胞肺癌。

當(dāng) b值分別為 200 s/mm2、500 s/mm2和 800 s/mm2時(shí)，高分化腺癌及中低分化腺癌的ADC值對(duì)應(yīng)的ROC曲線下面積（area under curve，AUC）分別為0.746、0.767及0.825；肺部良、性病變及惡性病變的 ADC值對(duì)應(yīng)的 AUC分別為 0.806、0.843和0.898；小細(xì)胞肺癌及非小細(xì)胞肺癌的ADC值對(duì)應(yīng)的AUC分別為0.818、0.807和0.875，均有診斷學(xué)意義。其中b值取800 s/mm2時(shí)AUC最大，鑒別診斷效能最高；高分化腺癌及中低分化腺癌的ADC值界值為1.65×10-3mm2/s，敏感性及特異性分別為72.4%和76.7%；肺部良、惡性病變的ADC界值為1.71×10-3mm2/s，敏感性及特異性分別為95.8%和80.0%；小細(xì)胞肺癌及非小細(xì)胞肺癌的ADC界值為0.98×10-3mm2/s，敏感性及特異性分別為83.3%和84.4%。見(jiàn)圖3。

表3　b值分別取200 s/mm2、500 s/mm2和800 s/mm2時(shí)小細(xì)胞肺癌與非小細(xì)胞肺癌（鱗癌、腺癌）的ADC值

圖3　肺不同病變組在3組b值下的ADC值對(duì)應(yīng)的ROC曲線

3　討論

磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像通過(guò)探測(cè)活體組織內(nèi)水分子的布朗運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)進(jìn)行成像。水分子的擴(kuò)散狀態(tài)主要受細(xì)胞外空間及細(xì)胞結(jié)構(gòu)影響［7］，其擴(kuò)散程度可以通過(guò)ADC值進(jìn)行量化；惡性腫瘤具有比良性病變更致密的細(xì)胞結(jié)構(gòu)及更高的細(xì)胞密度，其ADC值低于良性病變。以此為基礎(chǔ)，臨床已對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)、體部其他系統(tǒng)病變的探測(cè)、定位、形態(tài)描述、腫瘤的良惡性鑒別取得很大成功［8-10］；但呼吸、心臟跳動(dòng)、血管搏動(dòng)及空氣肺組織交界處的磁敏感效應(yīng)等因素限制了DW I早期在肺部的應(yīng)用；近年來(lái)，隨著快速磁共振技術(shù)（如平面回波成像等）、更高的梯度場(chǎng)強(qiáng)及相控陣線圈的應(yīng)用，上述影響肺部DWI圖像質(zhì)量的限制因素得以克服，快速回波技術(shù)已能夠清晰顯示肺部解剖結(jié)構(gòu)［11］。既然DWI對(duì)肺部以外其他臟器的病變具有很高的診斷價(jià)值，或許其在肺部病變也具有同樣的臨床意義。已有人對(duì)ADC值在肺部病變的診斷效能進(jìn)行了前瞻性研究［12］。

CAKIR［13］對(duì)患者共48個(gè)肺部結(jié)節(jié)研究發(fā)現(xiàn)，T2WI圖像上，肺部良惡性結(jié)節(jié)信號(hào)強(qiáng)度差異無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；而在DWI圖像上，惡性結(jié)節(jié)的ADC值低于良性結(jié)節(jié)，b=1 000 s/mm2時(shí)，良、惡性結(jié)節(jié)的界值為1.5×10-3mm2/s，敏感性和特異性分別為86.7%和88.9%。彭俊琴［14］研究發(fā)現(xiàn)，小細(xì)胞肺癌的平均ADC值低于非小細(xì)胞肺癌，b=600 s/mm2時(shí)，ADC值的診斷效能AUC最大（0.892）。本研究發(fā)現(xiàn)，肺部良性病變的ADC值高于肺癌，小細(xì)胞肺癌的ADC值低于非小細(xì)胞肺癌，非小細(xì)胞肺癌的ADC值明顯低于良性病變的ADC值，與CAKIR和彭俊琴的研究結(jié)果一致。但高分化腺癌與肺良性病變之間以及肺癌各亞型ADC值之間出現(xiàn)了部分重疊，如b=800 s/mm2時(shí)，良性病變、高分化腺癌、中低分化腺癌、小細(xì)胞肺癌及鱗癌的ADC值分別為（1.84±0.21）× 10-3mm2/s、（1.80±0.14）×10-3mm2/s；（1.09±0.15）× 10-3mm2/s、（0.80±0.10）×10-3mm2/s、（1.19±0.18）× 10-3mm2/s。由此可見(jiàn)，雖然各型肺癌間ADC值沒(méi)有明確的界限，但高分化腺癌的ADC值明顯高于其他各型肺癌；良性病變與惡性腫瘤間ADC值的差異較大。

本研究發(fā)現(xiàn)，擴(kuò)散敏感系數(shù)b值越大，病變ADC值越小，DWI圖像信號(hào)強(qiáng)度越高；由其計(jì)算公式b=γ2Gδ2（Δ-δ/3）可知（γ：磁旋比；δ：梯度脈沖持續(xù)時(shí)間；G：梯度脈沖強(qiáng)度；Δ：兩梯度脈沖間隔時(shí)間），b值越小，其ADC值中反應(yīng)微循環(huán)的灌注成分越大，圖像的解剖結(jié)構(gòu)顯示越清晰；反之，ADC值中反應(yīng)水分子擴(kuò)散的程度越大，圖像的解剖結(jié)構(gòu)越模糊，DWI信號(hào)下降越明顯。鐘麗［15］對(duì)40例肺部腫塊患者研究發(fā)現(xiàn)，隨著b值增加，DWI圖像信號(hào)逐漸增高，ADC、信噪比及對(duì)比噪聲比值逐漸下降；當(dāng)b=600 s/mm2時(shí)，圖像對(duì)比噪聲比雖有所減低，但病變感興趣區(qū)域組織結(jié)構(gòu)及病變形態(tài)仍能清晰顯示，診斷效能最大。本研究綜合考慮圖像質(zhì)量及ADC值準(zhǔn)確性，b值分別取200 s/mm2，500 s/mm2和800 s/mm2時(shí)分別進(jìn)行兩組獨(dú)立樣本的t檢驗(yàn)，結(jié)果表明，在3組不同b值下，良惡性病變組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；應(yīng)用ROC曲線分析不同b值下ADC值對(duì)高分化腺癌與中低分化腺癌的鑒別診斷效能，b=200 s/mm2，500 s/mm2和800 s/mm2下對(duì)應(yīng)的AUC分別為0.746，0.767及0.825，AUC均＞0.5，故認(rèn)為3組不同b值下所取得的ADC值均有診斷學(xué)意義。其中以b=800 s/mm2時(shí)AUC最大，鑒別診斷效能最高。所以，本研究認(rèn)為b=800 s/mm2時(shí)，DWI圖像既能兼顧圖像質(zhì)量，又能確保ADC值的可靠性，是比較理想的鑒別肺部良惡性病變的b值取值。鐘麗［15］研究中b值取600 s/mm2時(shí)AUC最大，考慮可能與磁共振機(jī)器不同有關(guān)，不同品牌、型號(hào)核磁共振對(duì)肺部病變鑒別診斷最佳b值的確定有待進(jìn)一步研究。

本研究的不足之處：本次研究?jī)H能初步探討將DWI及ADC值用于肺部良惡性病變的鑒別診斷的可行性及價(jià)值，病例數(shù)收集有限。另未進(jìn)行更高b值取值對(duì)肺部良惡性腫瘤及不同病理分型鑒別效能統(tǒng)計(jì)，是否存在更佳b值尚待進(jìn)一步研究。

總之，DWI能夠?yàn)榉尾苛紣盒圆∽兲貏e實(shí)性病變的鑒別診斷提供重要信息。b值取800 s/mm2時(shí)鑒別效能較大。

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（張西倩編輯）

Diagnostic efficacy of different apparent diffusion coefficient values in diagnosing different lung pathological types

Ming-hua Sun，Bin Liu
（Department of Radiology，the First Affiliated Hospital of AnhuiMedical University，Hefei，Anhui230022，China）

Objective To explore the diagnostic efficacy of Diffusion-weighted imaging（DWI）in identifying different lung lesions at varied b values.Methods After diagnosed by CT examination，62 lung lesions caseswere examined by conventional T1WI，T2WI and DWI pulse sequence.The ADC values of lesions weremeasured and analyzed by t test and variance.The differences of benign and malignant lung lesions and different pathological types of lung cancer in ADC values under different b values were compared，and their diagnostic efficacy were measured by receiver operating characteristic（ROC）curve.The differential diagnostic efficacy for benign and malignant lung lesions and different pathological types of lung cancer was analysed under different b values.Results A total of 62 cases were pathologically confirmed（6 cases of small cell lung carcinoma，11 cases of squamous cell carcinoma，8 cases of well-differentiated adenocarcinoma，13 cases of poorly differentiated adenocarcinoma and 24 cases of benign lesions）.When the b value was 800 s/mm2，the ADC values of well-differentiated adenocarcinoma，lowdifferentiated adenocarcinoma，small cell lung carcinoma and squamous cell carcinoma respectively were（1.80± 0.14）×10-3mm2/s，（1.09±0.15）×10-3mm2/s，（0.80±0.10）×10-3mm2/s and（1.19±0.18）×10-3mm2/s respectively.When the b values respectivelywere 200 s/mm2，500 s/mm2，800 s/mm2，the ADC values of lung benign lesions were（2.18±0.27）×10-3mm2/s，（2.06±0.16）×10-3mm2/s，（1.84±0.21）×10-3mm2/s respectively and malignant lesionswere respectively（1.49±0.36）×10-3mm2/s，（1.33±0.38）×10-3mm2/s，（1.22±0.36）×10-3mm2/s respectively.The ADC values of lung benign and malignant lesions were statistically different（P＜0.001）. Conclusions Under the same b value（b=200 s/mm2，500 s/mm2，800 s/mm2respectively），ADC values have great value to distinguish benign and malignant lesions of lung and different pathological types of lung carcinoma.The diagnostic efficacy is the best for well-differentiated adenocarcinomas and low differentiated adenocarcinomas when b values 800 s/mm2.

magnetic resonance imaging；diffusion weighted imaging；lung carcinoma；diagnostic efficacy

R 445.2

B

10.3969/j.issn.1005-8982.2016.12.015

1005-8982（2016）12-0067-06

2015-12-14