動態(tài)增強MRI在區(qū)別中央型肺癌及阻塞性肺改變中的價值

黨保華，趙鑫，張小安

中央型肺癌常合并阻塞性肺改變，明確肺癌邊界對于臨床分期、放療靶區(qū)勾畫、手術(shù)方案制訂及預(yù)后評估具有重要意義[1]。CT是肺癌診斷最常用的方法，但其在區(qū)分腫瘤與肺不張的界線方面存在一定局限性[2]。相關(guān)研究顯示MR T2WI序列對區(qū)別腫瘤與肺不張的能力優(yōu)于CT及T1WI，而DWI序列可清晰顯示腫瘤與阻塞性肺改變的邊界，可作為T2WI的有效補充[3-5]。相對于MRI平掃，動態(tài)增強MRI掃描能明顯提高圖像信噪比，提高腫瘤與非腫瘤組織間信號強度的差別，清晰區(qū)分腫塊實體及其繼發(fā)性改變，已應(yīng)用于肝臟、乳腺、前列腺等臨床腫瘤診治當(dāng)中[6-7]，但目前尚無應(yīng)用動態(tài)增強MRI區(qū)別肺癌與阻塞性肺改變的報道。本研究探討MRI動態(tài)增強掃描在區(qū)別肺癌及阻塞性肺改變中的價值，并將MRI動態(tài)增強掃描序列、常規(guī)序列及CT掃描進行對照性研究。

1 材料與方法

1.1 病例資料

回顧性收集2017年3月至2018年1月我院符合以下標(biāo)準(zhǔn)的患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)經(jīng)支氣管鏡檢查或經(jīng)皮肺穿刺活檢病理檢查證實為原發(fā)性中央型肺癌；(2)治療前行MRI平掃及動態(tài)增強檢查、CT平掃及增強檢查；(3)影像學(xué)檢查顯示中央型肺癌合并阻塞性肺改變[肺不張或(和)肺炎]。排除標(biāo)準(zhǔn)：圖像質(zhì)量不佳，不能用于分析。44例患者納入研究，男39例、女5例，年齡44～81歲，平均(60.4±9.7)歲。病理類型包括鱗癌28例，腺癌8例，小細(xì)胞癌4例，腺鱗癌2例，類癌1例，肉瘤樣癌1例。本研究通過本院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)(81372370)，所有患者檢查前均簽署了知情同意書。

1.2 檢查方法

CT檢查：采用美國GE 32排螺旋CT (LightSpeed VCT)。管電壓120 kV，管電流100～240 mA，層厚5.0 mm，層間距5.0 mm，并行0.625 mm層厚肺窗重建。增強掃描采用高壓注射器經(jīng)肘靜脈注射非離子型對比劑碘比醇(300 mgI/ml) 1.5 ml/kg體重，注射流率3.0 ml/s，注射對比劑后45 s開始掃描。

MRI檢查：采用美國GE 3.0 T MR掃描儀(SignaHDx，GE Healthcare，Waukesha，WI，USA)，TORSO線圈。檢查前訓(xùn)練患者呼吸運動?；颊呷⊙雠P位，頭先進，于呼氣末進行掃描。軸位序列掃描范圍從肺尖到膈頂。掃描序列：(1)屏氣擾相梯度回波(breath-hold spoiled gradient recalled，BH SPGR)軸位T1WI序列：TR 200.0 ms，TE 3.0 ms，層厚 4.0 mm，層間隔0.4 mm，NEX為0.75，F(xiàn)OV 40 cm×40 cm，矩陣280×192；(2)呼吸門控的快速自旋回波(fast spin-echo，F(xiàn)SE)脂肪抑制的IDEAL T2WI序列：TR 6000.0～9000.0 ms，TE 86.0 ms，層厚4.0 mm，層間隔0.4 mm，NEX為2，F(xiàn)OV 40 cm×40 cm，矩陣288×224；(3)擴散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)：采用單次激發(fā)平面回波成像(echo planar imaging，EPI)采集，TR 4400.0 ms，TE 63.0 ms，層厚4.0 mm，層間距0.4 mm，NEX為4，F(xiàn)OV 38 cm×38 cm，矩陣128×128，擴散敏感梯度b=0、700 s/mm2，擴散方向3。(4)動態(tài)增強掃描：采用屏氣T1WI肝臟容積快速采集(1iver acquisition with volume acceleration，LAVA)掃描序列，TR 2.6 ms，TE 1.2 ms，層厚4.0 mm，層間隔 2.0 mm，反轉(zhuǎn)角12°，F(xiàn)OV 40 cm×40 cm，矩陣170×272；采用高壓注射器經(jīng)肘靜脈注射對比劑釓噴酸葡胺(馬根維顯，Magenevist，拜耳醫(yī)藥公司，產(chǎn)地中國廣州) 0.1 mmol/kg體重，注射流率2.5 ml/s，后以同樣流率注射生理鹽水20 ml。注入對比劑前先掃描一次獲得蒙片，注入對比劑之后12 s開始連續(xù)掃描2個動脈期，掃描時間15 s，50 s后連續(xù)掃描2個門脈期，90、150 s分別再掃描1期，加上蒙片共獲得7期動態(tài)增強圖像，每次掃描時間7～8 s，根據(jù)患者體型不同，通常為44層或者48層圖像。

1.3 圖像分析

由2名有10年以上工作經(jīng)驗的放射診斷醫(yī)師采取雙盲法對CT及MRI各序列的圖像進行分析，以2名醫(yī)師意見一致為準(zhǔn)，意見不一致時由第三名高年資醫(yī)師進一步判定，其中DWI選取b=700 s/mm2的圖像。在CT及MRI各序列上測量腫瘤最大徑。采取5分制對CT平掃+增強、T1WI、T2WI、T2WI+DWI、MRI動態(tài)增強、T2WI+DWI+MRI動態(tài)增強區(qū)別腫瘤及其阻塞性肺改變的能力進行評分[8]：1分為完全不可區(qū)分，2分為可能無法區(qū)分，3分為不確定是否可區(qū)分，4分為可能可以區(qū)分，5分為完全可以區(qū)分；其中1～3分判定為不可區(qū)別，4～5分判定為可區(qū)別。區(qū)別率=(4分+5分)例數(shù)/患者總例數(shù)×100%。其中聯(lián)合序列T2WI+DWI、T2WI+DWI+MRI動態(tài)增強由2名醫(yī)師結(jié)合相應(yīng)序列進行總體評分。

將所有病例的MR圖像導(dǎo)入后處理工作站，在b=700 s/mm2的DWI圖像上選取腫瘤與阻塞性肺改變并存或鄰近的2個相鄰層面，采用圓形或橢圓形感興趣區(qū)(region of interest，ROI)盡量避開血管結(jié)構(gòu)或偽影，測量腫瘤與阻塞性肺改變的信號強度，以DWI為參照測量同一個層面及區(qū)域內(nèi)ADC值，計算平均值。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 20.0軟件進行統(tǒng)計分析。符合正態(tài)分布的計量資料用表示。計數(shù)資料用頻數(shù)或率表示。采用單因素方差分析比較CT及MRI各序列上腫瘤最大徑的差異。采用配對樣本t檢驗比較DWI圖像上腫瘤與阻塞性肺改變信號強度及ADC值的差異。采用Kappa一致性檢驗評價2名放射診斷醫(yī)師評分之間的一致性。采用χ2檢驗比較CT、MRI各序列及序列組合之間對腫瘤及其阻塞性肺改變區(qū)別能力的差異，當(dāng)P＜0.05時進行組內(nèi)兩兩四格表資料χ2檢驗。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩名醫(yī)師間評分結(jié)果的一致性

2名醫(yī)師對CT平掃+增強、T1WI、T2WI、T2WI+DWI、MRI動態(tài)增強、T2WI+DWI+MRI動態(tài)增強區(qū)別腫瘤及其阻塞性肺改變能力評分的一致性較好，Kappa值分別為0.791、0.450、0.660、0.725、0.664、0.739，P值均為0.000。

2.2 CT、MRI各序列及序列組合區(qū)別腫瘤及其阻塞性肺改變的能力

CT、T1WI、T2WI、DWI、MRI動態(tài)增強上腫瘤最大徑分別為(65.6±18.2)、(67.1±12.4)、(66.9±17.8)、(55.4±14.9)、(64.9±18.5) mm，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(F=1.516，P=0.291)，具可比性。CT、MRI各序列及序列組合區(qū)別腫瘤及其阻塞性肺改變能力的差異有統(tǒng)計學(xué)意義，具體見表1。兩兩比較的結(jié)果顯示，CT平掃+增強與T1WI、T2WI+DWI、MRI動態(tài)增強、T2WI+DWI+MRI動態(tài)增強間的差異有統(tǒng)計學(xué)意義(χ2值分別為8.250、10.493、10.493、27.207，P均＜0.05)；T1WI與T2WI、T2WI+DWI、MRI動態(tài)增強、T2WI+DWI+MRI動態(tài)增強間的差異有統(tǒng)計學(xué)意義(χ2值分別為13.410、33.570、33.570、55.942，P均＜0.05)；T2WI與T2WI+DWI、MRI動態(tài)增強、T2WI+DWI+MRI動態(tài)增強間的差異有統(tǒng)計學(xué)意義(χ2值分別為5.867、5.867、20.170，P均＜0.05)；T2WI+DWI與T2WI+DWI+MRI動態(tài)增強間的差異有統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=5.436，P＜0.05)；MRI動態(tài)增強與T2WI+DWI+MRI動態(tài)增強間的差異有統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=5.436，P＜0.05)。CT平掃+增強可區(qū)別18例腫瘤及其阻塞性肺改變。增強CT掃描上40例腫瘤強化程度低于周圍阻塞性肺改變(圖1A)；1例腫瘤強化程度高于阻塞性肺不張；3例腫瘤與阻塞性肺改變強化混雜不均，完全不可區(qū)分。T1WI序列可區(qū)別6例，其中1例肺組織因支氣管阻塞性黏液嵌塞呈相對高信號，與腫瘤界線可完全勾勒，5例腫瘤信號高于阻塞性肺改變。T1WI序列上26例(59%，26/44)的腫瘤邊界完全無法勾勒，完全不可區(qū)分(圖1B)。T2WI序列可區(qū)別22例，其中7例可完全清晰勾勒腫瘤邊界。T2WI序列上19例腫瘤信號低于阻塞性肺改變(圖1C)，其中6例阻塞性改變內(nèi)部見分支狀液性高信號，與腫瘤界限明顯；2例腫瘤信號高于阻塞性肺改變。T2WI+DWI可區(qū)別33例，5分率25.0%(11/44)。11例單獨在T2WI上因腫瘤與阻塞性肺改變信號差異較小不可區(qū)別，但在DWI序列中腫瘤呈明顯高信號，有助于勾勒腫瘤邊界(圖1D)，得以區(qū)別。6例DWI序列成像效果較差，有明顯磁敏感偽影或失真變形。MRI動態(tài)增強可區(qū)別33例，5分率36.4% (16/44)。MRI動態(tài)增強上42例(95.5%，42/44)腫瘤強化程度低于阻塞性肺改變(圖1E)，后者表現(xiàn)為明顯持續(xù)強化，兩者差異于增強晚期較明顯；1例腫瘤強化程度高于阻塞性肺改變；1例腫塊與阻塞性肺改變強化程度相似。MRI動態(tài)增強+T2WI+DWI序列可區(qū)別41例，5分率65.9%(29/44)。其中8例在單獨MRI動態(tài)增強不可區(qū)別，聯(lián)合T2WI及DWI共同觀察得以區(qū)別(圖2)；8例在T2WI聯(lián)合DWI不可區(qū)別，聯(lián)合MRI動態(tài)增強，結(jié)合阻塞性肺改變明顯強化時的“勾邊效應(yīng)”得以區(qū)別(圖3)。

2.3 DWI圖像上腫瘤與阻塞性肺改變的信號強度及ADC值比較

6例DWI圖像有明顯偽影或變形，影響圖像分析，其余38例可用于分析。DWI上腫瘤與阻塞性肺改變的平均信號強度分別為141.37±49.52、83.18±39.56，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=9.410，P＜0.05)；腫瘤與阻塞性肺改變的平均ADC值分別為(1.45±0.61)×10-3s/mm2、(3.01±0.75)×10-3s/mm2，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=8.715，P＜0.05)。

表1 CT、MRI各序列及序列組合區(qū)別腫瘤及其阻塞性肺改變能力的比較(44例)Tab.1 CT and MRI sequences for differentiating postobstructive pneumonitis and atelectasis from centrally located lung carcinomas (n=44)

圖1 患者男，68歲，右肺上葉中央型肺癌伴周圍阻塞性肺炎及肺不張。A：CT增強掃描示腫瘤強化程度略低于阻塞性肺改變，瘤-肺界線欠清晰；B：橫軸面T1WI示腫瘤與阻塞性肺改變均呈等信號，瘤-肺界線模糊，完全不可區(qū)分；C：橫軸面T2WI示腫瘤信號略低于阻塞性肺改變，但信號強度差異較?。籇：橫軸面DWI示腫瘤信號強度明顯高于阻塞性肺改變，有助于勾勒腫瘤邊界；E：MRI動態(tài)增強橫軸面圖像示腫瘤強化程度低于阻塞性肺改變，瘤-肺界線清晰 圖2 患者男，70歲，左肺上葉中央型肺癌伴周圍阻塞性肺炎及肺不張。A：MRI動態(tài)增強橫軸面圖像示腫瘤強化程度略低于阻塞性肺改變，瘤-肺界線欠清晰；B：橫軸面T2WI示腫瘤信號略低于阻塞性肺改變，瘤-肺界線較清晰；C：橫軸面DWI示腫瘤信號強度高于阻塞性肺改變，有助于勾勒腫瘤邊界 圖3 患者男，75歲，右肺下葉中央型肺癌伴周圍阻塞性肺炎及肺不張。A：橫軸面T2WI示腫瘤信號略低于阻塞性肺改變，瘤-肺界線欠清晰；B：橫軸面DWI示腫瘤部分信號強度高于阻塞性肺改變，但瘤-肺界線欠清晰；C：MRI動態(tài)增強橫軸面圖像示腫瘤強化程度低于阻塞性肺改變，瘤-肺界線清晰Fig.1 68-year-old man, right upper lobe centrally located lung carcer with postobstructive pneumonitis and atelectasis.A: On CT imaging, the enhancement level of the tumor is slightly lighter than postobstructive pneumonitis and atelectasis, and the boundaryline is unsharp.B: On T1-weighted imaging, the tumor and postobstructive lung changes both show isointensity, and the boundaryline is obscure.C: On T2-weighted imaging, the intensity of the tumor is slightly lighter than the surrounding postobstructive lung changes.D: On high-b-value diffusion-weighted imaging, the tumor shows obvious hyperintensity, and the boundaryline is clear.E: On gadoxetic acid-enhanced arterial phase image, the enhancement level of the tumor is lighter than surrounding postobstructive pneumonitis and atelectasis, and the boundaryline is clear.Fig.2 70-year-old man, left upper lobe centrally located lung carcer with postobstructive pneumonitis and atelectasis.A: On gadoxetic acid-enhanced arterial phase image, the enhancement level of the tumor is slightly lighter than surrounding postobstructive pneumonitis and atelectasis, and the boundaryline is not clear enough.B: On T2-weighted imaging, the intensity of the tumor is slightly lighter than the surrounding postobstructive lung changes, and the boundaryline is clear.C: On high-b-value diffusion-weighted imaging, the tumor shows obvious hyperintensity, and the boundaryline is clear.Fig.3 75-year-old man, right lower lobe centrally located lung carcer with postobstructive pneumonitis and atelectasis.A: On T2-weighted imaging, the intensity of the tumor is slightly lighter than the surrounding postobstructive lung changes, and the boundaryline is not clear enough.B: On high-b-value diffusion-weighted imaging, the tumor shows obvious hyperintensity, but boundaryline is not clear enough.C: On gadoxetic acid-enhanced arterial phase image, the enhancement level of the tumor is lighter than surrounding postobstructive pneumonitis and atelectasis, and the boundaryline is clear.

3 討論

3.1 MRI在區(qū)別中央型肺癌及阻塞性肺改變中的優(yōu)勢

肺癌侵犯支氣管時常繼發(fā)阻塞性肺炎及肺不張，確定腫塊與其繼發(fā)性阻塞性病變的邊界對放療野的范圍確認(rèn)、放化療療效的判定以及外科術(shù)前計劃等有重要意義。近年來隨著在高場強梯度場、快速成像,并行采集和相控陣線圈等技術(shù)的不斷發(fā)展，MRI在肺癌的診斷、分期等方面表現(xiàn)出巨大優(yōu)勢及廣闊前景[9]。有文獻報道，動態(tài)增強MRI鑒別良惡性肺結(jié)節(jié)的敏感度、特異度和準(zhǔn)確性已經(jīng)達到100%、100%和96%[10]，其對肺部病變性質(zhì)的診斷與病理學(xué)的符合率為88.1%，較CT和PET/CT的符合率更高[11]。

3.2 CT、MRI各序列及序列組合區(qū)別腫瘤及其阻塞性肺改變的能力

本研究顯示，CT平掃+增強區(qū)別腫瘤及其阻塞性肺改變的區(qū)別率為40.9% (18/44)，與相關(guān)文獻報道的區(qū)別率44%相似[4]；T1WI的區(qū)別率為13.6% (6/44)，但59% (26/44)腫瘤與阻塞性肺改變的界線完全無法勾勒，可見T1WI對肺癌及阻塞性肺改變的區(qū)別意義不大；T2WI的區(qū)別率為50.0% (22/44)，低于相關(guān)文獻報道[12-13]，原因可能是本研究采用更為精確的5分制評分，對于可區(qū)別的腫瘤邊界標(biāo)準(zhǔn)要求較高，而T2WI序列中，多數(shù)肺癌信號雖高于肺阻塞性改變，但兩者信號差異變異較大，且相對于正常肺組織均呈高信號，而肺阻塞性改變內(nèi)并發(fā)分支狀黏液嵌塞性支氣管擴張時信號會進一步升高，導(dǎo)致肺癌與阻塞性肺改變的界線模糊不可勾勒。

本組采用T2WI聯(lián)合DWI區(qū)別肺癌及阻塞性肺改變，區(qū)別率高達75.0% (33/44)，其中11例單獨T2WI序列無法區(qū)別的病例在DWI上腫瘤信號強度明顯高于鄰近阻塞性肺改變，有助于勾勒界線，均得以區(qū)別，與相關(guān)文獻的研究結(jié)果相似[12]。T2WI良好的解剖細(xì)節(jié)顯示與DWI對腫瘤的突出顯示結(jié)合起來，對腫瘤與肺不張的鑒別提供了更多的信息。本研究顯示在DWI圖像上，腫瘤的信號強度明顯高于阻塞性肺改變，腫瘤的ADC值低于阻塞性肺改變，與齊麗萍等[12]的研究結(jié)果一致?？紤]其原因為肺癌增生活躍，癌細(xì)胞密度大，細(xì)胞內(nèi)含水較多，水分子彌散受限明顯，而阻塞性肺炎和肺不張相對結(jié)構(gòu)疏松，以細(xì)胞外水分為主，擴散受限程度輕。

Inan等[14]的研究顯示動態(tài)增強MRI對于良性及惡性肺腫瘤的鑒別有意義，但沒有關(guān)于肺癌與阻塞性肺改變區(qū)別的研究。本研究的創(chuàng)新性在于采用動態(tài)增強MRI區(qū)別肺癌與阻塞性肺改變，研究顯示，單獨采用動態(tài)增強MRI區(qū)別肺癌及阻塞性肺改變效果較好，區(qū)別率為75.0% (33/44)，與T2WI聯(lián)合DWI序列的區(qū)別率一致，但兩者在各病例間評分分布并非完全一致，動態(tài)增強MRI的5分病例率(36.4%，16/44)高于T2WI聯(lián)合DWI (25.0%，11/44)。動態(tài)增強MRI的突出優(yōu)勢在于可以顯示肺動脈、主動脈以及腫瘤血供情況，并區(qū)分出肺動脈期、主動脈期、實質(zhì)期，判斷肺癌及阻塞性肺改變的強化特征，有助于捕捉兩者信號差最大時相，以勾勒腫瘤邊界。本組中42例(95.5%，42/44)動態(tài)增強MRI顯示腫瘤強化程度明顯低于阻塞性肺改變，主要是由于肺癌供血動脈細(xì)小、密集，而阻塞性肺改變供血動脈粗大、豐富，且肺組織塌陷時肺動脈局部堆積，引起單位面積肺組織血流量增加，阻塞性肺炎時局部肺循環(huán)加快、毛細(xì)血管通透性增加，所以阻塞性肺不張及阻塞性肺炎的強化開始時間較早、幅度較大、持續(xù)時間較長；1例腫瘤強化程度高于阻塞性肺改變，原因是其合并肺動脈主干栓塞，影響不張肺組織強化程度；1例腫瘤與阻塞性肺改變強化程度相似，原因可能是腫塊內(nèi)液化壞死程度較明顯，同時阻塞性肺炎的炎性反應(yīng)較重。

本研究顯示，MRI動態(tài)增強聯(lián)合T2WI及DWI序列區(qū)別肺癌及阻塞性肺改變的效果最佳，區(qū)別率為93.2%(41/44)，原因是其結(jié)合了T2WI對解剖細(xì)節(jié)的顯示優(yōu)勢、DWI對肺癌腫塊的顯示優(yōu)勢以及MRI動態(tài)增強對肺癌與阻塞性肺改變強化差異的顯示[12，15]。因此MRI動態(tài)增強聯(lián)合T2WI及DWI可明確勾勒腫瘤邊界，對于區(qū)別肺癌及阻塞性肺改變可以提供更多有效信息。

3.3 本研究仍存在一些局限性

(1)本研究中CT增強掃描為單期增強，對于肺癌與肺不張的區(qū)別能力有限。(2)雖然本研究中MRI檢查應(yīng)用了呼吸門控技術(shù)，減少了呼吸運動對圖像質(zhì)量的影響，但MRI參數(shù)仍需進一步優(yōu)化，期待在后續(xù)研究中加以完善。

綜上所述，MRI動態(tài)增強掃描對于中央型肺癌及其阻塞性肺改變的區(qū)別能力高于單獨行T1WI、T2WI或CT掃描，且其聯(lián)合T2WI及DWI序列對于區(qū)別有較大優(yōu)勢。

利益沖突：無。