基于磁共振擴(kuò)散峰度成像的甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)的定量評(píng)估價(jià)值研究

朱翔 王延春 王佳 唐堅(jiān) 溫曉偉 王立章

近年來，我國甲狀腺腫瘤的發(fā)病率呈明顯上升趨勢(shì)[1]。成年人甲狀腺結(jié)節(jié)通過外科醫(yī)生觸診報(bào)道的患病率為4%~7%，而通過影像學(xué)等檢查可確診10倍以上的結(jié)節(jié)[2]。甲狀腺結(jié)節(jié)大部分為良性結(jié)節(jié)，惡性結(jié)節(jié)的比例僅占5%~10%[3]?；诩谞钕俳Y(jié)節(jié)有良性與惡性之分，所以治療方法也存在差異。手術(shù)前對(duì)患者的甲狀腺結(jié)節(jié)進(jìn)行定性診斷一直是影像學(xué)研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。擴(kuò)散峰度成像（diffusion kurtosis imaging，DKI）是一種功能 MRI技術(shù)，能真實(shí)反應(yīng)水分子的運(yùn)動(dòng)特征，已逐漸運(yùn)用于臨床中。本研究旨在探討DKI模型各參數(shù)在鑒別診斷甲狀腺結(jié)節(jié)良惡性病變中的臨床價(jià)值，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料和方法

1.1 一般資料 選擇2017年9月至2019年3月通過臨床診斷確定有甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)的患者64例，其中男 19 例，女 45 例；年齡 32～58（42.5±10.5）歲。共檢出病灶 64 個(gè)，結(jié)節(jié)直徑 0.60～3.0（1.63±0.61）cm。其中良性病灶46例，包括結(jié)節(jié)性甲狀腺腫35例，甲狀腺腺瘤11例，結(jié)節(jié)直徑 0.60～2.80（1.62±0.60）cm；惡性病灶 18 例，包括乳頭狀癌結(jié)節(jié)15例，髓樣癌結(jié)節(jié)3例，結(jié)節(jié)直徑0.61～3.0（1.67±0.66）cm。入組標(biāo)準(zhǔn)：（1）術(shù)前行甲狀腺 MRI掃描，包括常規(guī)T1WI和T2WI平掃、T1WI動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描、DWI掃描及 DKI掃描；（2）MRI掃描前 2周未進(jìn)行穿刺、放療、化療、含碘藥物治療及手術(shù)等治療；（3）MRI圖像無明顯運(yùn)動(dòng)偽影，不影響診斷。本研究經(jīng)過本院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有參與患者均簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 MRI檢查方法 采用美國GE公司GE Discovery 750 3.0T共振掃描。頭先進(jìn)、仰臥位，囑患者平靜呼吸、盡量避免吞咽。患者行常規(guī)序列掃描、DWI、DKI以及動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描。（1）常規(guī)檢查：冠狀位的T1FSE序列（TR=316ms，TE=Minimum ms），T2Ideal序列（TR=2 000ms，TE=68ms）；矢狀位 T2FSE 序列（TR=3 000ms，TE=Minimum ms）；橫斷位 T1FSE 序列（TR=457ms，TE=Min Full ms），T2Ideal序列（TR=3 000ms，TE=Minimum ms），層厚4mm，層間距 2mm，成像時(shí)的可見范圍（FOV）28cm×28cm，矩陣 ，激勵(lì)次數(shù)（NEX）2。（2）DKI掃描參數(shù)：采用小視野掃描，b值（s/mm2）、200、分別為 2～8不等（TR=3 000ms，TE=Minimum ms），F(xiàn)OV 20cm×20cm，重建矩陣128×128，層間隔 1.5mm，層厚 4mm。（3）動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描：冠狀位、矢狀位、橫斷位 T1Ideal序列（TR=500ms，TE=Min Fullms），層間距 2mm，層厚 4mm，F(xiàn)OV 28cm×28cm，矩陣320×224，NEX3。對(duì)比劑為釓噴酸葡胺注射液，使用高壓注射器靜脈快速推注后立即行磁共振掃描。

1.2.2 圖像后處理 掃描完成以后將檢驗(yàn)數(shù)據(jù)上傳至指定位置，本研究采用GE Advantage Windows 4.6數(shù)據(jù)處理站，同時(shí)結(jié)合Function Tools軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到參數(shù)圖，DKI的參數(shù)圖主要以MK圖與MD圖的形式呈現(xiàn)。為了保證檢查結(jié)果的精確性，由2位經(jīng)驗(yàn)豐富的影像科副主任醫(yī)師針對(duì)患者的資料進(jìn)行觀察分析，結(jié)果顯示2位醫(yī)生的診斷結(jié)果相同。結(jié)合DWI中具有明顯表現(xiàn)的高信號(hào)與動(dòng)態(tài)增強(qiáng)特征作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究與分析，并選取最大層面，在DWI原始圖像上選取病灶較大范圍勾畫ROI，ROI面積≥20mm2，ROI包含了病灶的大部分內(nèi)容，但要避開壞死、出血以及囊變區(qū)，還應(yīng)避開其他脂肪組織與正常組織，測(cè)量MD、MK值。本研究所有數(shù)據(jù)均檢測(cè)3次，取平均值。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS20.0統(tǒng)計(jì)軟件。計(jì)量資料以表示，比較采用Mann-Whitney U秩和檢驗(yàn)。繪制不同參數(shù)受試者工作特征（ROC）曲線，根據(jù)最大約登指數(shù)（約登指數(shù)=敏感度+特異度-1）獲得最佳診斷閾值，并計(jì)算曲線下面積（AUC）。

2 結(jié)果

2.1 甲狀腺良惡性病變的MD和MK值比較 見表1。

表1 甲狀腺良惡性病變的MD和MK值比較

由表1可見，DKI模型參數(shù)中，良性病變的MD值高于惡性病變，而MK低于惡性病變，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均 P＜0.01）。惡性病變、良性病變見插頁圖 1、2。

2.2 MD、MK參數(shù)的ROC曲線分析 見表2、圖3。

表2MD、MK參數(shù)的ROC曲線分析

由表2、圖3可見，MD值及MK值在甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)中的鑒別診斷中均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05），MK值的AUC及靈敏度較MD值高，具有較高的診斷效能。

3 討論

DKI是以DWI為基礎(chǔ)，基于擴(kuò)散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）技術(shù)上的擴(kuò)展，屬于一種運(yùn)用高端四階三維模型對(duì)水分子擴(kuò)散的高級(jí)描述，是針對(duì)組織非高斯分布的水分子擴(kuò)散特征進(jìn)行研究與分析，立足于微觀的角度分析機(jī)體內(nèi)部組織的變化情況，一般情況下對(duì)于水分子的不規(guī)則擴(kuò)散具有高度敏感性[4]，這項(xiàng)技術(shù)更符合病變組織水分子的擴(kuò)散，且能定量彌散偏離高斯分布的程度[5]，它能比DTI更靈敏地反映組織微觀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。本研究結(jié)果顯示，DKI圖像上，良性病灶呈高信號(hào)或稍高信號(hào)，隨著b值（s/mm2）的增高，信號(hào)逐漸減低；惡性病灶呈高信號(hào)，隨著b值增高，信號(hào)不衰減或呈更高信號(hào)。

DKI掃描可同時(shí)得到DTI的參數(shù)MD以及DKI的參數(shù)MK。MD參數(shù)是彌散系數(shù)在各個(gè)磁敏感方向上的平均值，該數(shù)值的大小與細(xì)胞外部間隙的容積分?jǐn)?shù)存在較高的關(guān)聯(lián)等級(jí)。惡性病變細(xì)胞的外部間隙相對(duì)較小，此時(shí)水分子的擴(kuò)散活動(dòng)很容易受到限制而使MD值低于良性病變。此外，惡性病變細(xì)胞外部存在的炎性細(xì)胞致使細(xì)胞之間的黏度增大，從而使得水分子的擴(kuò)散活動(dòng)進(jìn)一步限制，MD值進(jìn)一步降低[5-6]。因此，惡性病變MD值低于良性病變。本研究結(jié)果可以看出甲狀腺惡性結(jié)節(jié)的MD值低于良性結(jié)節(jié)，符合理論推測(cè)且具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示惡性結(jié)節(jié)較良性結(jié)節(jié)水分子擴(kuò)散受限明顯。

MK值是DKI中一個(gè)重要的參數(shù)，本研究發(fā)現(xiàn)惡性病變者M(jìn)K值明顯高于良性病變者。MK值是全部敏感梯度方向中峰度的平均數(shù)值的參數(shù)，反映機(jī)體內(nèi)部擴(kuò)散受限的嚴(yán)重等級(jí)。該參數(shù)還能夠?qū)λ肿訑U(kuò)散與高斯分布之間的差異進(jìn)行量化處理。其值的大小與病變組織的微型結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度存在較高的關(guān)聯(lián)等級(jí)[7]，組織結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，MK值越高。如惡性病變組織細(xì)胞異形性顯著，細(xì)胞密度高，細(xì)胞增殖，組織內(nèi)部存在多處壞死和血管增生，基于這種情況，可以推斷惡性病變者的MK值高于良性病變者[5]。本研究結(jié)果符合理論推測(cè)且與文獻(xiàn)報(bào)道一致[8]。因此，MK值能夠反映惡性結(jié)節(jié)的空間異質(zhì)性。本研究結(jié)果表明甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)的MD及MK值存在顯著差異，提示MD及MK值對(duì)于鑒別良惡性甲狀腺結(jié)節(jié)有一定的臨床價(jià)值。

本研究采用ROC曲線來評(píng)價(jià)MD及MK值在鑒別診斷甲狀腺良惡性病變中的效能，發(fā)現(xiàn)MK值的AUC及靈敏度較高，與文獻(xiàn)報(bào)道DKI在中樞神經(jīng)系統(tǒng)、乳腺等領(lǐng)域中的研究結(jié)果一致[9-11]。MK值診斷靈敏度最高，其與所參照的應(yīng)用模型相關(guān)，而MD值是結(jié)合DTI模型假設(shè)水分子擴(kuò)散符合高斯分布對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后所得，但是在實(shí)際情況下甲狀腺病變組織內(nèi)部的水分子擴(kuò)散受到多種因素的制約和影響，最終結(jié)果都與高斯分布存在差異[6]。所以，利用非高斯分布模型檢驗(yàn)得到的MK數(shù)值的準(zhǔn)確性較高，應(yīng)用在鑒別良惡性病變時(shí)表現(xiàn)的靈敏度也較高?？梢哉J(rèn)為MK對(duì)甲狀腺結(jié)節(jié)的良惡性鑒別具有較高的診斷效能。

本研究樣本數(shù)量較少，尤其甲狀腺惡性結(jié)節(jié)病例數(shù)較少，因此所得診斷界值需要通過多中心、大樣本量研究進(jìn)一步證實(shí)。本研究并未納入甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)的全部病理類型，由于腫瘤在組織病理學(xué)上的特異性，可能使研究結(jié)果存在一定的選擇偏倚。雖然我們?cè)诶L制感興趣區(qū)域時(shí)，已經(jīng)注意避開結(jié)節(jié)的壞死、囊變、出血及明顯的鈣化等異常信號(hào)區(qū)，然而并不能完全避開磁共振圖像無法分辨的微小囊變壞死、出血及鈣化等。目前DKI在甲狀腺結(jié)節(jié)方面的研究較少，因此很難確定甲狀腺掃描的最佳DKI序列參數(shù)值，如b值的多少、大小及擴(kuò)散梯度方向的選擇等。

圖3 MD值（a）和MK值（b）的ROC曲線