磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像的表觀擴(kuò)散系數(shù)值在鑒別均質(zhì)良惡性甲狀腺微小結(jié)節(jié)中的作用

王勇，張暉

甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)的鑒別診斷一直是影像學(xué)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。臨床上將甲狀腺結(jié)節(jié)的直徑≤1.0 cm時(shí)稱為甲狀腺微小結(jié)節(jié)[1-2]，此類結(jié)節(jié)尤其是影像上表現(xiàn)為質(zhì)地均勻的惡性結(jié)節(jié)多被漏診和延誤治療。

磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging, DWI)技術(shù)現(xiàn)已經(jīng)成為臨床明確診斷甲狀腺微小結(jié)節(jié)的重要影像學(xué)方法[3-4]。本研究通過對(duì)甲狀腺均質(zhì)微小結(jié)節(jié)病灶的不同b值DWI序列圖像數(shù)據(jù)分析，探討表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)對(duì)均質(zhì)甲狀腺微小結(jié)節(jié)的鑒別診斷價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

選取2014年1月至2017年5月在河北醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院進(jìn)行診治并經(jīng)手術(shù)病理證實(shí)且均行磁共振檢查的甲狀腺微小結(jié)節(jié)患者162例，共226個(gè)病灶，全部入選病例中男35例、女127例，年齡19～68歲，平均年齡(43.6±13.2)歲。入組標(biāo)準(zhǔn)：(1)術(shù)前影像學(xué)檢查(超聲、CT和常規(guī)MRI)表現(xiàn)為回聲、密度或信號(hào)均勻者；(2)檢查前均未進(jìn)行穿刺、放療、化療、含碘藥物治療和手術(shù)治療；(3)在MRI檢查后1周內(nèi)接受甲狀腺結(jié)節(jié)切除手術(shù)治療。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)對(duì)于“均質(zhì)”表現(xiàn)在磁共振T1WI和T2WI上表現(xiàn)不一致者；(2)患者甲狀腺內(nèi)病灶緊鄰氣管側(cè)者(偽影較嚴(yán)重，所測(cè)數(shù)據(jù)可能不真實(shí))；(3)常規(guī)篩查顯示結(jié)節(jié)直徑≤0.3 cm (病灶過小，致使DWI和ADC圖不能清晰顯示)。

1.2 檢查方法

MRI設(shè)備采用美國(guó)GE Signa Excite 3.0 T磁共振掃描機(jī)，使用四通道頭頸聯(lián)合線圈，患者取仰臥位，頸后局部墊高，雙肩盡量下垂，從而使甲狀腺充分暴露，并囑患者在掃描過程中平靜呼吸，盡量避免吞咽和咳嗽等動(dòng)作，以減少運(yùn)動(dòng)偽影。受檢者均行常規(guī)MRI平掃，包括冠狀位及軸位T2WI、T1WI，TR 3200 ms，TE 80 ms，層厚4 mm，層距1.2 mm，視野24 cm×24 cm，矩陣128×128，激勵(lì)次數(shù)為4，掃描層數(shù)16～20，掃描時(shí)間160 s；DWI采用單次激發(fā)平面回波成像技術(shù)，擴(kuò)散梯度因子(b值)分別選取為0 s/mm2、300 s/mm2、500 s/mm2、800 s/mm2和1000 s/mm2，擴(kuò)散敏感梯度方向3個(gè)。由2名具備副高級(jí)職稱醫(yī)師分析影像診斷結(jié)果。

1.3 圖像分析

本研究使用美國(guó)GE公司圖像后處理工作站軟件ADW 4.6測(cè)量病灶的信號(hào)強(qiáng)度及ADC值。并參照橫斷面TlWI和T2WI，分別選取病灶直徑最大的層面進(jìn)行測(cè)量，并設(shè)置感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，ROI面積約20～45 mm2，通過復(fù)制和粘貼，將完全相同形態(tài)和大小的ROI置于不同b值所得圖像的同一層面的同一對(duì)應(yīng)位置。對(duì)照區(qū)域的ROI 通常選擇為對(duì)側(cè)正常的甲狀腺組織。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

使用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)分析軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。根據(jù)甲狀腺術(shù)后的病理結(jié)果，比較不同b值時(shí)良性和惡性均質(zhì)甲狀腺微小結(jié)節(jié)病灶A(yù)DC值的差異,繪制b值分別取300 s/mm2、500 s/mm2和800 s/mm2時(shí)甲狀腺良惡性小結(jié)節(jié)ADC值的受試者工作特征(recevier operating characteristic，ROC)曲線，籍此評(píng)估所測(cè)得ADC值對(duì)甲狀腺良、惡性小結(jié)節(jié)的診斷效能。統(tǒng)計(jì)方法采用兩個(gè)和多個(gè)樣本的t檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 取不同b值所得出ADC值在良、惡性均質(zhì)小結(jié)節(jié)之間的差異

良、惡性均質(zhì)甲狀腺小結(jié)節(jié)的的常規(guī)磁共振檢查信號(hào)特征較為類似，表現(xiàn)為T1WI等信號(hào)、T2WI高或稍高信號(hào)，DWI上多表現(xiàn)稍高信號(hào)或等信號(hào)(圖1)，因此區(qū)分其良、惡性寄希望于病灶的ADC值。

圖1 女，52歲，甲狀腺左葉微小結(jié)節(jié)(直徑為0.8 cm)，病理為乳頭狀癌。A：T1WI平掃；B：T2WI平掃(壓脂)；C：DWI (b=500 s/mm2)；D：ADC圖；E：相應(yīng)病理圖片F(xiàn)ig.1 Female, 52 years old. The small nodules of the left lobe of the thyroid gland (0.8 cm in diameter), papillary carcinoma. A: T1WI plain scan. B:T2WI plain scan(fat-suppressed). C: DWI (b=500 s/mm2). D: ADC. E: The corresponding pathological images.

本研究將不同b值DWI掃描后全部病灶的ADC值進(jìn)行整理(表1)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，取b值為300 s/mm2、500 s/mm2和800 s/mm2時(shí)，DWI掃描所得出的ADC值良性和惡性結(jié)節(jié)之間的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)；而在b值為0 s/mm2和1000 s/mm2時(shí)，DWI掃描所得出的ADC值良性和惡性結(jié)節(jié)之間的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。

2.2 甲狀腺均質(zhì)小結(jié)節(jié)ADC值在良、惡性之間分界閾值的確定

根據(jù)甲狀腺結(jié)節(jié)術(shù)后的病理結(jié)果，繪制b值分別取300 s/mm2、500 s/mm2和800 s/mm2時(shí)甲狀腺良惡性小結(jié)節(jié)ADC值的ROC曲線。b值取300 s/mm2時(shí)，ROC曲線下面積為0.825，b值取500 s/mm2時(shí)，ROC曲線下面積為0.882，b值取800 s/mm2時(shí)，ROC曲線下面積為0.867；因此取b值為500 s/mm2時(shí)，其ROC曲線下面積最大，此時(shí)鑒別良惡性甲狀腺小結(jié)節(jié)的診斷效果最佳。據(jù)此確定1.585×10-3mm2/s為區(qū)分良惡性病變ADC值的分界閾值，此時(shí)的診斷特異度和敏感度分別為76.6%和81.6%。

2.3 甲狀腺惡性小結(jié)節(jié)不同病理類型間ADC值的比較

不同病理類型的惡性甲狀腺小結(jié)節(jié)細(xì)胞密度不同，核質(zhì)比不同，因此其水分子擴(kuò)散受限程度也不盡相同，所以不同病理類型結(jié)節(jié)其DWI圖像信號(hào)強(qiáng)度和ADC值會(huì)有所差異，本研究選擇診斷效能最佳的b值(500 s/mm2)進(jìn)行DWI檢查，檢測(cè)得出不同病理類型甲狀腺惡性小結(jié)節(jié)的ADC值并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，各病理類型之間的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05) (表2)。

表1 選取不同b值時(shí)良、惡性甲狀腺均質(zhì)微小結(jié)節(jié)的平均ADC值(×10-3 mm2/s)Tab. 1 The average ADC value of benign and malignant small thyroid nodules selected for different b values(×10-3 mm2/s)

表2 甲狀腺小結(jié)節(jié)以ADC值1.585×10-3 mm2/s為閾值與組織病理學(xué)對(duì)照(b值=500 s/mm2) (×10-3 mm2/s)Tab. 2 The thyroid nodules with ADC value of 1.585×10-3 mm2/s as the threshold and histopathological control (b=500 s/mm2) (×10-3 mm2/s)

3 討論

3.1 甲狀腺微小結(jié)節(jié)的影像學(xué)研究現(xiàn)狀

甲狀腺微小結(jié)節(jié)通常都是患者常規(guī)年度查體時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)，具有較高的漏診率[5]。甲狀腺微小結(jié)節(jié)中惡性率僅為1/10左右，但惡性病變的患者預(yù)后較差[6]。由于甲狀腺微小結(jié)節(jié)中的惡性病變甲狀腺癌多起病隱匿，生物學(xué)特性多變，其臨床、影像學(xué)及細(xì)胞學(xué)特征與良性病變多有交叉，目前仍缺乏一套科學(xué)、有效、定量的術(shù)前診斷方法將其明確區(qū)分。

壓實(shí)度是一個(gè)十分重要的關(guān)鍵指標(biāo)，若壓實(shí)度達(dá)不到要求，孔隙率就大，平整度衰減就會(huì)加快，導(dǎo)致路面耐久性降低。所以，一般要求壓實(shí)度要達(dá)到98%以上。

磁共振成像常規(guī)序列能夠客觀準(zhǔn)確地顯示甲狀腺病灶的部位、數(shù)量、大小、形態(tài)、邊界、信號(hào)均勻程度、包膜和MRI信號(hào)特征等解剖學(xué)特征，從而有助于甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)的診斷，為臨床診療提供較為可靠的依據(jù)[7-8]。磁共振檢查技術(shù)中的DWI現(xiàn)已成為廣泛應(yīng)用于臨床的功能成像方法，該方法能夠通過評(píng)估所觀察臟器內(nèi)水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的情況而間接判斷該臟器內(nèi)病灶的活性，同時(shí)對(duì)局部正常組織功能受損情況也可進(jìn)行初步的評(píng)價(jià)，經(jīng)DWI掃描后所得的ADC值可以科學(xué)定量地分析病灶良惡性的差異[9]。Khizer等[10]對(duì)甲狀腺結(jié)節(jié)患者及健康成年人行b值為100、200和300 s/ mm2的DWI掃描，經(jīng)后處理發(fā)現(xiàn)，在良惡性結(jié)節(jié)鑒別診斷中，不同b值下的ADC值具有一定差異，良性結(jié)節(jié)的ADC值高于惡性結(jié)節(jié)，這與本研究結(jié)果部分一致，本研究在其基礎(chǔ)上同時(shí)還進(jìn)行了高b值的對(duì)照研究。

3.2 均質(zhì)甲狀腺微小結(jié)節(jié)的影像學(xué)表現(xiàn)和病理基礎(chǔ)

惡性甲狀腺結(jié)節(jié)的影像學(xué)特征較為典型，其最突出特征即病灶密度和信號(hào)不均勻，但由于甲狀腺微小結(jié)節(jié)體積較小，屬于病變發(fā)展初期，其內(nèi)部尚未出現(xiàn)囊變、壞死及鈣化等征象，因此，只表現(xiàn)為密度均勻或回聲均勻的實(shí)性結(jié)節(jié)。

甲狀腺微小結(jié)節(jié)的常規(guī)磁共振序列T1WI、T2WI信號(hào)表現(xiàn)較無(wú)特征性，同時(shí)發(fā)現(xiàn)惡性甲狀腺微小結(jié)節(jié)病灶中前期CT檢查密度均勻或超聲檢查回聲均勻的的病灶占據(jù)很大比例，且這些小結(jié)節(jié)在常規(guī)磁共振檢查中也多表現(xiàn)為信號(hào)均勻病灶，這多由于病灶體積較小且病灶在發(fā)展進(jìn)程的初期，血供較為充足，多數(shù)病灶內(nèi)部還未出現(xiàn)囊變、壞死、出血和鈣化等病理學(xué)改變，因此該類惡性均質(zhì)甲狀腺微小結(jié)節(jié)更具隱蔽性[11-12]，所以，只依據(jù)常規(guī)磁共振檢查信號(hào)特征(T1WI等信號(hào)、T2WI高或稍高信號(hào))是不能準(zhǔn)確區(qū)分其良、惡性的(圖1A～C)。

此外，甲狀腺結(jié)節(jié)的均質(zhì)性取決于病灶的組織病理學(xué)表現(xiàn)，病灶內(nèi)組織結(jié)構(gòu)成分較為單一，無(wú)囊變、壞死、出血和鈣化等病理學(xué)改變時(shí)在影像學(xué)常規(guī)檢查如超聲、CT及MR常規(guī)系列上通常表現(xiàn)為回聲、密度和信號(hào)的均質(zhì)性，均質(zhì)的甲狀腺微小結(jié)節(jié)更具有誤導(dǎo)性，因此此類結(jié)節(jié)的篩檢更具有臨床意義[13]。

另外本研究結(jié)果還顯示，全部162例患者的226個(gè)均質(zhì)甲狀腺微小結(jié)節(jié)病灶的術(shù)后病理結(jié)果回報(bào)中惡性結(jié)節(jié)占據(jù)所入選病例的絕大多數(shù)，這與病例的入選來(lái)源有關(guān)，甲狀腺結(jié)節(jié)患者全部均首先接受頸部多普勒超聲篩查，結(jié)節(jié)過小、呈典型良性表現(xiàn)、典型惡性侵襲性表現(xiàn)以及回聲不均勻者均被排除在入選病例以外，經(jīng)多普勒超聲檢查認(rèn)定為良性甲狀腺小結(jié)節(jié)均觀察隨訪而未行手術(shù)治療[14]。

3.3 均質(zhì)甲狀腺微小結(jié)節(jié)的DWI特點(diǎn)

均質(zhì)甲狀腺微小結(jié)節(jié)的常規(guī)磁共振檢查信號(hào)表現(xiàn)不具特征性，但DWI的病灶信號(hào)特點(diǎn)和ADC值則具備一定的鑒別區(qū)分能力[15]。

眾所周知，DWI可無(wú)創(chuàng)地評(píng)價(jià)組織內(nèi)產(chǎn)生的水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，惡性腫瘤細(xì)胞密度增高、細(xì)胞外間隙小，而良性病變細(xì)胞密度低、細(xì)胞外間隙大，惡性腫瘤細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)較良性病變更易對(duì)水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成限制[16](圖1E)。另外惡性腫瘤細(xì)胞生物膜的限制和大分子蛋白物質(zhì)的吸附作用要明顯強(qiáng)于良性病變，這也是使局部形成水分子擴(kuò)散受限情況的另一主要原因[17]。因此，均質(zhì)甲狀腺微小結(jié)節(jié)中的惡性病灶多數(shù)表現(xiàn)為擴(kuò)散受限高信號(hào)；惡性均質(zhì)甲狀腺微小結(jié)節(jié)DWI多以高信號(hào)為主，等信號(hào)占少數(shù)。

3.4 均質(zhì)甲狀腺微小結(jié)節(jié)ADC值的鑒別診斷意義

DWI圖像后處理所得ADC值現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于全身各個(gè)系統(tǒng)良、惡性病變的鑒別診斷；國(guó)內(nèi)外已有部分研究表明ADC值對(duì)于區(qū)別甲狀腺良、惡性占位有一定鑒別診斷價(jià)值[18]，但不同b值下所得ADC值會(huì)有所差異。理論上所得ADC值不僅受水分子擴(kuò)散的影響，還與微循環(huán)灌注有關(guān)。當(dāng)選擇較小的b值時(shí)，ADC值受灌注影響較大，導(dǎo)致最后結(jié)果較真實(shí)結(jié)果偏大[19]。隨所選擇的b值不斷增高，其所得ADC值受灌注影響逐漸減少。本研究所選取b值范圍較廣，包括0 s/mm2、300 s/mm2、500 s/mm2、800 s/mm2和1000 s/mm2。經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，取b值為300 s/mm2、500 s/mm2和800 s/mm2時(shí)，DWI掃描所得出的ADC值良性和惡性結(jié)節(jié)之間的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05；圖1D)；而在b值為0 s/mm2和1000 s/mm2時(shí)，DWI掃描所得出的ADC值良性和惡性結(jié)節(jié)之間的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。當(dāng)取b值為300 s/mm2和500 s/mm2，ADC值能夠鑒別甲狀腺良性和惡性病變?cè)谥皣?guó)內(nèi)外部分研究中已有提及。而在本研究中b值為800 s/mm2時(shí)，ADC值仍具備良惡性結(jié)節(jié)之間鑒別診斷價(jià)值在以往文獻(xiàn)中未見被提及，考慮這種結(jié)果的出現(xiàn)與本研究所選取研究對(duì)象為均質(zhì)結(jié)節(jié)有關(guān)，既往文獻(xiàn)研究對(duì)象對(duì)病例入選條件設(shè)置較為寬泛，病灶組織成分也較為復(fù)雜，不同成分和范圍的感興趣區(qū)選擇會(huì)導(dǎo)致所得ADC值存在一定誤差[19]。本研究選取b值為0 s/mm2時(shí)，DWI掃描所得出的ADC值良性和惡性結(jié)節(jié)之間的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這與以往研究結(jié)果相一致，究其原因主要是受局部組織灌注影響較大，從而影響最終結(jié)果的真實(shí)性。b值為1000 s/mm2時(shí)，本研究得出所得ADC值在良性和惡性甲狀腺均質(zhì)微小結(jié)節(jié)之間的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，考慮此結(jié)果主要是由于微小結(jié)節(jié)病灶較小，b值為1000 s/mm2時(shí)圖像信噪比較低，致使感興趣區(qū)設(shè)置出現(xiàn)不可避免的誤差所致。

利用均質(zhì)甲狀腺微小結(jié)節(jié)ADC值確定在良、惡性結(jié)節(jié)之間的分界閾值意義重大，國(guó)內(nèi)外部分學(xué)者曾嘗試劃定甲狀腺良、惡性結(jié)節(jié)之間的分解閾值，但差異較大[9]，據(jù)推斷與病灶的成分復(fù)雜相關(guān)，本研究對(duì)象為均質(zhì)甲狀腺結(jié)節(jié)可在一定程度上避免此干擾因素影響。本研究根據(jù)甲狀腺結(jié)節(jié)術(shù)后的病理結(jié)果，繪制b值分別取300 s/mm2、500 s/mm2和800 s/mm2時(shí)甲狀腺良惡性小結(jié)節(jié)ADC值的ROC曲線。b值取500 s/mm2時(shí)，其ROC曲線下面積最大，此時(shí)鑒別均質(zhì)良惡性甲狀腺小結(jié)節(jié)的診斷效果理論上最佳。

總之，本研究通過對(duì)均質(zhì)甲狀腺微小結(jié)節(jié)的大樣本良、惡性病例應(yīng)用不同b值所得ADC值進(jìn)行對(duì)照研究，發(fā)現(xiàn)取b值為300 s/mm2、500 s/mm2和800 s/mm2時(shí)應(yīng)用DWI掃描所得出的ADC值可用于鑒別良、惡性的均質(zhì)甲狀腺微小結(jié)節(jié)，并在b值取500 s/mm2時(shí)，其ADC值可對(duì)甲狀腺惡性小結(jié)節(jié)的不同病理類型進(jìn)行提示，同時(shí)確定了均質(zhì)甲狀腺微小結(jié)節(jié)ADC值在良、惡性結(jié)節(jié)之間的分界閾值。

本研究的不足之處在于受病例來(lái)源所限，均質(zhì)性甲狀腺結(jié)節(jié)的判定均為超聲、CT和MRI三種檢查方式中的一種或兩種，不排除其他檢查方法因成像原理不同而呈現(xiàn)非均質(zhì)性表現(xiàn)，在今后的研究中有望對(duì)三種影像篩查方法進(jìn)行均質(zhì)性的對(duì)比評(píng)價(jià)。另外，本研究也未將直徑≤0.3 cm的均質(zhì)甲狀腺微小結(jié)節(jié)包含在研究范圍之內(nèi)，主要原因是體積過小致使其在DWI和ADC圖上不能清晰顯示，待調(diào)整優(yōu)化掃描參數(shù)后再納入后續(xù)研究。

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