定量動態(tài)增強MRI在甲狀腺乳頭狀癌與非乳頭狀癌鑒別診斷中的應(yīng)用

1.徐州醫(yī)科大學(xué)影像學(xué)院(江蘇 徐州 221004)

2.江蘇省徐州市腫瘤醫(yī)院放射科(江蘇 徐州 221005)

3.江蘇省徐州市腫瘤醫(yī)院頭頸外科(江蘇 徐州 221005)

4.GE Healthcare (上海 201203)

李曉峰1,2徐 凱1武江芬4

徐 瀟4王 剛2徐淑芠3石 巖2

定量動態(tài)增強MRI在甲狀腺乳頭狀癌與非乳頭狀癌鑒別診斷中的應(yīng)用

1.徐州醫(yī)科大學(xué)影像學(xué)院(江蘇 徐州 221004)

2.江蘇省徐州市腫瘤醫(yī)院放射科(江蘇 徐州 221005)

3.江蘇省徐州市腫瘤醫(yī)院頭頸外科(江蘇 徐州 221005)

4.GE Healthcare (上海 201203)

李曉峰1,2徐 凱1武江芬4

徐 瀟4王 剛2徐淑芠3石 巖2

目的探討定量動態(tài)增強MRI在甲狀腺乳頭狀癌與非乳頭狀癌鑒別診斷中的應(yīng)用價值。方法 對臨床擬診為甲狀腺疾病的患者及健康對照人群行動態(tài)增強MRI檢查。通過Tofts雙室血流動力學(xué)模型分析獲得感興趣區(qū)微血管滲透性定量參數(shù)結(jié)果，包括容量轉(zhuǎn)移常數(shù)(Ktrans)、速率常數(shù)(Kep)及血管外細(xì)胞外間隙容積比(Ve)，以病理結(jié)果為“金標(biāo)準(zhǔn)”比較定量參數(shù)值在不同組間的差異；其次構(gòu)建受試者工作特征曲線，分別評估三組定量參數(shù)值及其聯(lián)合診斷在甲狀腺乳頭狀癌與非乳頭狀癌鑒別診斷中的診斷效能，并確定診斷臨界值。結(jié)果在乳頭狀癌組、非乳頭狀癌組及對照組中，Ktrans、Kep及Ve在非乳頭狀癌組與乳頭狀癌組間的差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.001,0.003,＜0.001)；非乳頭狀癌組與乳頭狀癌組的Ktrans，Kep和Ve均與對照組間不同程度地具有顯著性差異。非乳頭狀癌組和乳頭狀癌組的ROC結(jié)果顯示：Ktrans、Kep及Ve三者P＜0.001;以最大約登指數(shù)為最佳診斷切入點，則三者診斷臨界值分別為0.436,0.871,0.369。三者聯(lián)合分析的敏感度和特異性分別為79.5%,73.3%，曲線下面積為0.793。結(jié)論利用Ktrans、Kep及Ve三種指標(biāo)對甲狀腺乳頭狀癌進行術(shù)前鑒別診斷均表現(xiàn)出較高的診斷效能。

定量分析；DCE-MRI；甲狀腺乳頭狀癌

近幾年，甲狀腺癌的發(fā)病率逐年上升[1]。當(dāng)前，超聲檢查作為診斷甲狀腺疾病最常用的影像學(xué)手段，卻仍存在難以準(zhǔn)確判斷病變性質(zhì)及類型的情況。隨著動態(tài)增強MRI(dynamic contrast-enhanced MRI，DCE-MRI)成像技術(shù)的快速發(fā)展，DCE-MRI對于描述腫瘤新生血管形成及管腔通透性的信息已獲得認(rèn)可，通過觀察對比劑在微循環(huán)中的交換過程進而反映血流動力學(xué)特點，因此成為當(dāng)前的研究熱點[2]，但鮮有將其定量參數(shù)用于鑒別甲狀腺良惡性病變的報道。本研究利用DCE-MRI對甲狀腺良惡性病變進行定量分析，旨在探討定量DCE-MRI在鑒別甲狀腺良惡性病變中的應(yīng)用價值。

1 材料與方法

1.1 材料 選取我院2015.4～2016.2期間臨床擬診為甲狀腺疾病的75例患者(患病組，其中男14例，女61例，共92個病灶)及21例健康對照人群作為對照組進行DCE-MRI檢查?；颊吣挲g25～64歲，平均54.2歲，平均體重67.9kg；對照組年齡28～53歲，平均42.5歲，平均體重71.0kg。病變組納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)非乳頭狀癌病變包括腺瘤、結(jié)節(jié)性甲狀腺腫、橋本氏?。蝗轭^狀癌組須為單發(fā)結(jié)節(jié)。(2)未經(jīng)手術(shù)、放療、化療及靶向治療者。(3)圖像無明顯運動及吞咽偽影。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)年齡在25歲以下或大于64歲的患者。(2)懷孕、哺乳期婦女。(3)患有嚴(yán)重心、肝、腎等器質(zhì)性病變。(4)MR檢查禁忌癥。所有患者均于檢查后2天內(nèi)手術(shù)。手術(shù)切除病變標(biāo)本后，按照DCE-MRI橫斷位掃描層面進行切片，經(jīng)中性福爾馬林固定，石蠟包埋、HE染色。經(jīng)病理會診后得到病理診斷結(jié)論。本研究已通過我院倫理委員會審查，所有患者檢查前均已簽署知情同意書。

1.2 掃描方法 使用Siemens MAGNETOM Avanto 1.5T超導(dǎo)磁共振儀，8通道頭頸聯(lián)合表面線圈。患者取仰臥位。檢查前固定患者頭部，墊高頸部，使甲狀腺充分暴露；并囑患者在整個檢查過程中保持平靜呼吸，避免吞咽運動產(chǎn)生運動偽影。掃描范圍自甲狀軟骨上緣至頸7椎體水平，視病變情況可酌情調(diào)整。DCEMRI掃描序列為3D VIBE，掃描過程包括多翻轉(zhuǎn)角序列Multi-Flip Angle T1 MAPPING和動態(tài)增強掃描兩個部分。T1 MAPPING掃描包括4個小角度的翻轉(zhuǎn)角(分別為5°/10°/12°/15°)軸位T1WI掃描，具體掃描參數(shù)為：層數(shù)40，層厚3mm，F(xiàn)OV 380mm，矩陣256*256，TR 4.82ms，TE 2.38ms；動態(tài)增強掃描期數(shù)為30，時間分辨率為8s一期，翻轉(zhuǎn)角15°，其余參數(shù)與T1 MAPPING相同，整個動態(tài)增強掃描的時間為3min59s。第3期開始時利用高壓注射器(MADRAD，美國)按照0.1mmol/kg劑量、2.0ml/s的注射速率經(jīng)肘靜脈注入造影劑(歐乃影，GE醫(yī)療，中國)，之后用等速率、等量的生理鹽水沖洗。

1.3 圖像分析 由2名MRI診斷醫(yī)師(不予了解患者的臨床癥狀、生化指標(biāo)及其他影像結(jié)果)共同閱片確定病灶位置。DCEMRI滲透性分析使用血流動力學(xué)定量分析軟件Omni-Kinetics軟件(GE Healthcare，中國)。動脈輸入函數(shù)(Arterial Input Function, AIF)感興趣區(qū)選取第7頸椎椎體所在層面的左側(cè)頸總動脈。運用Extended Tofts Linear血流動力學(xué)定量分析模型(ETL模型)，得到以下定量參數(shù)：容量轉(zhuǎn)移常數(shù)(volume transfer constant，Ktrans)、速率常數(shù)(rate constant，Kep)及血管外細(xì)胞外間隙容積比(Ve)。對于多發(fā)結(jié)節(jié)性甲狀腺腫病例，選擇最大病灶最大徑面進行ROI勾劃；對于單發(fā)結(jié)節(jié)性甲狀腺腫、橋本氏病、腺瘤及乳頭狀癌病例，病灶ROI的選擇為病變實性部分強化最明顯區(qū)域，選取時須盡量避開血管、壞死、出血、囊變及鈣化等非實性部分，每個病變所有滲透性定量參數(shù)ROI均相同，同一病變分別勾畫測量3次定量參數(shù)并取平均值。對照組采用手動選取正常甲狀腺腺體作為ROI，選取時盡量避開腺體邊緣、血管、脂肪等組織，每個ROI面積不小于1cm2。每例對照組至少隨機測量3個層面，且ROI放置在不同位置，取其平均值。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析 應(yīng)用SPSS 16.0統(tǒng)計學(xué)軟件對數(shù)據(jù)進行分析。數(shù)據(jù)描述以頻數(shù)、行描述。多組間比較采用ANOVA分析。兩兩比較方差齊性者采用LSD法，方差不齊則采用Dunnett'S T3檢驗。結(jié)合臨床實際，采用受試者工作特征曲線(receiver operating characteristic curve,ROC)和Logistics回歸分析法，評價Ktrans、Kep、Ve以及聯(lián)合指標(biāo)在各組甲狀腺結(jié)節(jié)中的診斷效能。P＜0.05時被視為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

在全部75例患者中，腺瘤及乳頭狀癌均為單發(fā)結(jié)節(jié)；腺瘤中不典型腺瘤3例，濾泡旁腺瘤6例。結(jié)節(jié)性甲狀腺腫中，單發(fā)結(jié)節(jié)2例，多發(fā)結(jié)節(jié)21例共38個病灶。結(jié)節(jié)性甲狀腺腫伴囊性變12例。按病變發(fā)生部位分類：右葉48例，左葉41例，峽部3例；所有患者中不同病理類型、病變數(shù)量及性別、年齡情況見表1。

表1 甲狀腺疾病患者病理類型及對照組分布

表2 不同組別Ktrans、Kep 及Ve 之間的差異性比較

表3 Ktrans、Kep 、Ve 在乳頭狀癌組與非乳頭狀癌組的鑒別診斷特異性、敏感度和準(zhǔn)確度

表4 Ktrans、Kep 、Ve 作為聯(lián)合指標(biāo)鑒別診斷乳頭狀癌組與非乳頭狀癌組的特異性、敏感度和準(zhǔn)確度

Ktrans、Kep及Ve在乳頭狀癌與非乳頭狀癌間均值及差異見表2。(1)Ktrans、Kep及Ve在乳頭狀癌組與非乳頭狀癌組的鑒別診斷特異性、敏感度及準(zhǔn)確度，見圖3。ROC結(jié)果顯示：Ktrans、Kep及Ve在甲狀腺乳頭狀癌與非乳頭狀癌診斷中具有顯著性差異；三者約登指數(shù)分別為0.645，0.711，0.574，見表3。(2)將Ktrans、Kep及Ve作為聯(lián)合指標(biāo)鑒別乳頭狀癌組與非乳頭狀癌組的特異度、靈敏度和準(zhǔn)確度，見表4。

用Logistic產(chǎn)生的概率制作ROC(圖4)，聯(lián)合Ktrans、Kep及Ve三者對鑒別乳頭狀癌組與非乳頭狀癌組有統(tǒng)計學(xué)意義。此時Logistic約登指數(shù)為0.528。

3 討 論

目前，甲狀腺癌術(shù)前診斷的“金標(biāo)準(zhǔn)”是細(xì)針穿刺抽吸活檢，但仍存在3%～5%的假陰性率[3]，且存在并發(fā)癥的風(fēng)險。常規(guī)超聲檢查對于診斷甲狀腺疾病具有獨特的優(yōu)勢，然而其主觀性較強，良惡性病變的聲像圖特征往往存在部分重疊[4]，因而對病灶性質(zhì)的判斷具有一定的局限性。同時，Nakahara[5]等人也曾提出僅根據(jù)常規(guī)MR圖像特點鑒別甲狀腺疾病往往不可靠。定量DCE-MRI研究的原理是通過對動態(tài)增強圖像后處理獲得描述對比劑在組織內(nèi)微循環(huán)血流動力學(xué)特征的定量參數(shù)值，進而反映腫瘤組織血管化程度及毛細(xì)血管通透性等狀態(tài)[6]?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于乳腺癌、前列腺癌[7]等惡性腫瘤的分級[8]、療效評估及抗腫瘤藥物的研發(fā)等領(lǐng)域[9-10]。針對DCE-MRI在甲狀腺疾病中的研究，閆斌[11]等人曾采用時間-信號強度曲線(Time intensity curve,TIC)類型鑒別良惡性病變，這種半定量研究易受被檢者每搏輸出量、對比劑注射方案及掃描參數(shù)、時相等影響，且只能得到TIC的相關(guān)參數(shù)，因此可重復(fù)性差、不能直接反映組織生理學(xué)的實際情況。

本研究中經(jīng)病理證實為結(jié)節(jié)性甲狀腺腫的患者實行了手術(shù)切除，這類患者若能在術(shù)前利用DCE-MRI定量分析明確診斷，可避免因手術(shù)帶來的創(chuàng)傷。本組病例中，Ktrans值在非乳頭狀癌組與對照組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義，筆者認(rèn)為這主要與病理生理基礎(chǔ)密切相關(guān)，由于甲狀腺良性病變及正常腺體組織血管缺乏高通透性，且良性病變中常因腺體濾泡增生致血管外細(xì)胞外間隙致密，因而常導(dǎo)致細(xì)胞外液及對比劑通過緩慢。另外，由于Ve受病灶組織周圍水腫及微環(huán)境的影響較大[12]，因而導(dǎo)致Ve值的測量常不穩(wěn)定，這可能是本研究中Ve值在非乳頭狀癌組與對照組間無差異的原因之一。在乳頭狀癌組與對照組及乳頭狀癌組與非乳頭狀癌組的比較中，Ktrans與Ve均具有統(tǒng)計學(xué)差異，并且在甲狀腺乳頭狀癌中，Ktrans與Ve數(shù)值均顯著升高，這是由于Ktrans代表單位時間內(nèi)每單位體積組織中從血液進入血管外細(xì)胞外間隙的對比劑量，Ve則代表單位體積組織內(nèi)血管外細(xì)胞外間隙的體積。Ktrans反映了腫瘤血管滲透性的信息，而惡性腫瘤血管內(nèi)皮上存在的血管囊泡小體[13]決定了惡性腫瘤血管的高通透性。本研究中，對照組的Kep值介于乳頭狀癌組與非乳頭狀癌組之間，筆者認(rèn)為可能與惡性腫瘤細(xì)胞生長旺盛，腫瘤新生血管短時間內(nèi)快速增多且結(jié)構(gòu)紊亂，內(nèi)皮不完整等諸多因素有關(guān)；而良性病變中由于缺乏這種高通透性的腫瘤新生血管，對比劑在血管內(nèi)及血管外細(xì)胞外間隙之間的交換較平穩(wěn)、緩慢。同時在本組病例中通過構(gòu)建ROC筆者還發(fā)現(xiàn)Ktrans，Kep及Ve三者曲線下面積分別為0.878，0.814，0.930，均表現(xiàn)出較高的診斷效能。三組指標(biāo)中，Kep表現(xiàn)出更高的甲狀腺乳頭狀癌組及非乳頭狀癌組間鑒別診斷的特異性及準(zhǔn)確度，這與竇瑞雪[14]等在乳腺疾病鑒別診斷中的結(jié)果一致。并且，Ktrans、Kep及Ve三者診斷臨界值分別為0.436min-1，0.871min-1，0.369。因而利用Ktrans、Kep及Ve定量參數(shù)鑒別甲狀腺良惡性病變具有重要的參考意義。

綜上所述，利用定量DCE-MRI方法研究甲狀腺疾病，較目前常用的檢查方法，具有客觀、準(zhǔn)確等特點。利用Ktrans、Kep及Ve三組指標(biāo)對甲狀腺疾病進行術(shù)前良惡性鑒別診斷均表現(xiàn)出較高的診斷效能。

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定量動態(tài)增強MRI在甲狀腺乳頭狀癌與非乳頭狀癌鑒別診斷中的應(yīng)用

圖1 女，36歲，病理結(jié)果為甲狀腺左葉乳頭狀癌；依次分別為AIF的ROI選取左側(cè)頸總動脈并生成TIC曲線，動態(tài)增強圖像，Ktrans偽彩圖，Kep偽彩圖，Ve偽彩圖及鏡下表現(xiàn)。圖2 男，31歲，病理結(jié)果為甲狀腺左葉不典型腺瘤；依次分別為AIF的ROI選取左側(cè)頸總動脈并生成TIC曲線，動態(tài)增強圖像，Ktrans偽彩圖，Kep偽彩圖，Ve偽彩圖及鏡下表現(xiàn)。圖3 Ktrans、Kep、Ve在乳頭狀癌組與非乳頭狀癌組的鑒別診斷特異性、敏感度和準(zhǔn)確度ROC。圖4 將Ktrans、Kep、Ve作為聯(lián)合指標(biāo)鑒別診斷乳頭狀癌組與非乳頭狀癌組的特異性、敏感度和準(zhǔn)確度ROC。

(本文編輯:程琳)

Quantitative Dynamic Contrast-enhanced MRI in Differential Diagnosis between The Yroidpapillary Carcinoma and Non-thyroid Papillary Carcinoma

LI Xiao-feng, XU Kai, WU Jiang-fen,et al., School of Medical Imaging, Xuzhou Medical University, Xuzhou 221004, Jiangsu Province, China

ObjectiveTo investigate the value of quantitative Dynamic Contrast-Enhanced MRIin differential diagnosis between thyroid papillary carcinoma and non-thyroid papillary carcinoma.MethodsThe patients suspected thyroid lesionsand the controls contained healthy peopleunderwent DCE-MRI scanning.The microvesselpermeability quantitative parametersin the ROI includingvolume transfer constant(Ktrans), rate constant(Kep) and extravascular extracellular volumefraction(Ve) obtained by Extended Tofts Linear model. Taking surgical pathologic results as the gold standard. Analyzedthe differences of the quantitative parameters respectively and combined the three quantitative parameters amongthe different groups. Then used the receiver operating characteristic curves. Assessed the diagnosis efficacy of the three quantitative parameters among thyroid papillary carcinoma, non-thyroid papillary carcinoma and the controls respectively, and maked the cut-off values.ResultsIn thyroid papillary carcinomagroup, nonpapillary carcinoma groupand the controls, The difference of Ktrans, Kepand Vewas statistically significantbetween non-papillary carcinoma group and papillary carcinoma group(P＜0.001, 0.003 and 0.001, respectively). Meantime, the difference of Ktrans, Kepand Vewas different degrees ofstatistically significantamongthe three groups. Additionally, Analyse the ROC made of non-papillary carcinoma group and papillary carcinoma group, the results showed:the Pvalue of Ktrans, Kepand Vewas＜0.001 all. If taken the maximum Youden's Index as cut-off. The cut-off vaule was 0.436,0.871and 0.369, respectively. Combined the three quantitative parameters as association index(P=0.001). The sensitivity, and the specificity was 79.50%, 73.3%, respectively, the areas under the ROC curve was 0.793.ConclusionIt shows higher diagnosticefficacy for the preoperative differential diagnosisbetween non-papillary carcinoma group and papillary carcinoma group with the quantitative parameters of Ktrans, Kepand Ve.

Quantitative Analysis; DCE-MRI; Thyroid Papillary Carcinoma

R322.5+1

A

10.3969/j.issn.1672-5131.2017.04.017

2017-03-06

徐 凱