MRI擴散加權成像對肺內病變定性診斷的臨床運用及病理對照分析＊

封 俊 董興祥 陳 龍張 瑩 劉一帆 丁瑩瑩胡早秀

1.昆明醫(yī)科大學第三附屬醫(yī)院(云南省腫瘤醫(yī)院)放射科 (云南 昆明 650018)

2.昆明醫(yī)科大學第三附屬醫(yī)院(云南省腫瘤醫(yī)院)病理科 (云南 昆明 650018)

低劑量CT肺癌篩查取得了實質性成果，但仍然面臨挑戰(zhàn)，包括大量的良性結節(jié)檢出，較高的假陽性率，對篩查出的肺內結節(jié)作出明確的風險評估及隨訪復查建議等問題。為克服這些問題，人們要求有效檢測肺癌的輔助檢測方式，它既要無創(chuàng)用于早期檢測，也具有較好的定量指標和可重復性，并具備更多的敏感度和特異性。磁共振擴散加權成像技術DWI也已經被應用到對全身腫瘤及肺癌評價中，本文運用MRI檢查及擴散加權成像技術對LDCT篩查檢出陽性結節(jié)進行評估及鑒別診斷，探討MRI擴散加權成像影像征象(DWI信號、ADC值等)與肺結節(jié)良惡性相關性，評估不同病理類型腫瘤的影像特點，為臨床提供更多可靠信息，并進一步指導臨床做出合理、正確的處理。

1 資料與方法

1.1 臨床資料本組前瞻性收集2015年7月至2019年6月本院經手術、穿刺病理證實的肺內結節(jié)病變，對47例肺內檢出病變進行胸部MRI掃描及擴散加權成像檢查，回顧分析經手術、纖支鏡及病理證實的肺內病變的臨床、病理資料。47例病患均為單發(fā)病變，10例為良性病灶(3例錯構瘤、6例炎性肉芽腫病變、1例節(jié)細胞神經瘤)，37例為惡性腫瘤(19例鱗癌、16例腺癌、2例小細胞肺癌)，上述肺內病灶大小0.7cm×0.5cm～11.4cm×8.7cm；男32例，女15例，年齡段為38～76歲，平均年齡56.7歲；35例病變因體檢發(fā)現肺部病變，12例因胸部不適或呼吸道癥狀就診發(fā)現病變，病程1周～6個月。

1.2 影像檢查方法

1.2.1 掃描技術方法 MR掃描設備：Seimens avanto 1.5T磁共振掃描儀，掃描方法：全部患者采取仰臥位頭先進，常規(guī)M R I胸部掃描方法：軸位T1WI：層數：35，層厚：4mm，層間距：0.8mm，FOV：380mm×350mm，TR/TE/平均激勵次數：4.09ms/2.26ms/1； 矩陣：256×224；帶寬：610Hz。軸位T2WI：層數：35，層厚6mm:20%，層間距1.2mm，FOV：380mm× 350mm，TR/TE/平均激勵次數：3500ms/74ms/1，矩陣：320×224，帶寬：284Hz。

冠狀T2WI掃描采用T2haste序列：掃描層數：30，每層厚：6mm，FOV：480mm×480mm，TR/TE/平均激勵次數：600ms/30ms/1，矩陣：320×224，帶寬：651Hz。DWI應用EPI圖像序列：層數：30，層厚：6mm，層間距：1.2mm，FOV：380mm×350mm，TR/TE/平均激勵次數：3800ms/71ms/2，矩陣：192×156，帶寬：1736Hz。通過呼吸引擎回波技術實現掃描：分2個b值(50、800s/mm)。

1.2.2 數據分析 由胸部診斷組專業(yè)放射科醫(yī)生，在影像工作站及 PACS 系統(tǒng)專用監(jiān)視器上觀看圖像，記錄結節(jié)的位置、大小、信號(T1WI、T2WI)、DWI信號及ADC值(多點測量取最低值)、邊緣情況及伴隨征象(如胸膜“凹陷”征等)、距肋胸膜的距離；同時觀察肺及掃描野內其它器官的情況，結合CT影像特征對其良、惡性做出初步定性診斷。之后隨訪病例，對其手術或纖支鏡病理結果回顧性分析研究其影像特點，對照良惡性病變間MR影像特點、在肺良惡性病變鑒別中的價值及DWI信號特征及ADC值差異是否有統(tǒng)計學意義。

1.2.3 病理評估 由病理科肺癌亞專業(yè)組高年資醫(yī)師在物鏡10倍，目鏡4倍對病理切片直徑約5.5mm腫瘤區(qū)域進行腫瘤細胞密集程度判定及計數，研判該同樣視野內良惡性腫瘤的密集程度及周圍組織排列情況。

2 結 果

2.1 病例基本情況47例病患均為單發(fā)病變，10例為良性病灶(3例錯構瘤、6例炎性肉芽腫病變、1例節(jié)細胞神經瘤)，37例為惡性腫瘤(19例鱗癌、16例腺癌、2例小細胞肺癌)，上述肺內病變大小0.7×0.5cm至11.4×8.7cm，T1WI多呈等或低信號，T2WI呈高或稍高信號，擴散加權多呈45例高信號或稍高信號。

2.2 病例ADC值良性病灶組ADC值(1.27±0.23)×10-3mm2/s，惡性病灶組ADC值(0.81±0.18)×10-3mm2/s；鱗癌組(19例)平均ADC值0.74×10-3mm2/s，腺癌組(16例)平均ADC值0.90×10-3mm2/s，小細胞肺癌組(2例)平均ADC值0.58×10-3mm2/s，炎性病灶組(6例)平均ADC值1.14×10-3mm2/s，錯構瘤組(3例)平均ADC值1.49×10-3mm2/s，節(jié)細胞瘤(1例)ADC值1.32×10-3mm2/s。

2.3 數據分析結果上述數值進行了統(tǒng)計分析，在單因素分析中，采用χ2檢測，患者年齡、性別、病灶形態(tài)、位置等與病變ADC值均無關聯，P＞0.05；病變的良、惡性程度與ADC值存在著關聯，χ2=27.1，P＜0.001(見表1)；在多因素分析中，只有病變良、惡性與ADC值相關，P＜0.001。在惡性腫瘤中不同病理類型病灶的ADC值開展組內對比，鱗癌與腺癌、鱗癌與小細胞癌、腺癌與小細胞癌，組內兩兩對比其ADC值的差異并無統(tǒng)計意義，P＞0.05。

表1 肺結節(jié)臨床參數及ADC值

2.4 病理對照結果腺癌、鱗癌、小細胞癌病例組病變內細胞密集度平均值分別為79.4%、62.1%、50%，良性病變組病變內細胞排列、密集程度均低于肺癌組；腺癌病例組在物鏡10倍，目鏡4倍對病理切片直徑約5.5mm腫瘤區(qū)域視野下腫瘤細胞密集程度較高，接近80%，但周圍散在分布含氣組織及細小支氣管及肺泡結構；鱗癌病例組在同樣視野下腫瘤細胞密集程度平均在60%以上，但腫瘤細胞周圍分布大量密實的纖維基質，腫瘤細胞周圍密實程度較高；小細胞肺癌組細胞密實程度及周圍結構大致同鱗癌；炎性病變區(qū)同樣視野下大量炎性細胞浸潤，結構松散，周圍含氣含液成分較多；錯構瘤病例組同樣視野下見黏液變纖維及脂肪、軟骨成分，周圍結構松散，含氣組織較多；節(jié)細胞瘤同樣視野內排列類似錯構瘤，除了腫瘤細胞，周圍也表現為結構松散，含氣組織較多。

2.5 病例分析典型病例影像分析見圖1～圖2。

圖1 病例1，男 69歲，左肺上葉前段錯構瘤，MRI平掃T1WI低信號(圖1A)，T2WI高信號(圖1B)，擴散加權成像呈高信號(圖1D)，ADC圖呈高信號，擴散不受限，ADC值1.51×10-3mm2/s(圖1E)，增強輕度強化(圖1C)，病理圖片顯示病變區(qū)散在黏液變纖維及脂肪、軟骨成分，周圍結構松散，含氣組織較多(圖1F)。

圖2 病例2，女 62歲，右肺上葉后段浸潤性腺癌，MRI平掃T1WI低信號(圖2A)，T2WI稍高信號(圖2B)，擴散加權成像呈高信號(圖2D)，ADC圖呈低信號，擴散受限，ADC值0.87×10-3mm2/s(圖2E)，增強明顯強化(圖2C)，病理圖片顯示病變區(qū)腫瘤細胞密集程度較高，接近80%，周圍散在分布含氣組織及細小支氣管及肺泡結構(圖2F)。

3 討 論

近30年來，中國肺癌的發(fā)生率及死亡比率都呈現持續(xù)上升的趨勢，肺癌也已成為中國首位惡性腫瘤死亡原因[1]。每年因肺癌致死的病例數約40萬例[2]。因為許多病患發(fā)現肺癌時已為中晚期，無法實施手術切除治療，而且治療費用巨大且在五年生存率僅有約百分之十，因此對高危群體開展篩選，提升早期肺癌癥治療技術水平是提高肺癌患者預后的關鍵問題。低劑量螺旋CT(low-dose spiral CT，LDCT)是目前認可的唯一可以減少高危人群肺癌患者死亡率的影像學檢測，美國聯邦國立腫瘤研究所開展了一項國家肺部篩查試驗(national lung screening trial，NLST)，結果表明，與標準胸部X線檢測方法相比，LDCT通過對吸煙者實施定期檢查，可以將肺癌患者死亡率減少20%，甚至使任何原因導致的整體死亡率降低7%[3]。LDCT肺癌檢測技術為人類健康帶來了很多利益，但也因此產生了一些爭議，如對輻射的影響、較高的假陽性率、過度檢查所帶來的經濟負擔、追加檢測的并發(fā)癥風險等。CT檢查基于病灶的形態(tài)學征象，現在LDCT能檢出更多的早期肺癌，特別是亞實性結節(jié)的診斷符合率不斷提高，但實性結節(jié)的診斷仍然存在很大比例的誤診，部分炎性病變、肉芽腫病變在形態(tài)學及動態(tài)增強影像學表現上仍很難與肺癌鑒別，對這一部分病灶的進一步診斷及療效評價提供的信息相對有限，運用其他輔助診斷聯合篩查成為了關鍵。因此尋求一種更加安全有效、準確及時且在短期內可重復進行的檢查方法已引起廣泛重視。

磁共振成像(megnetic resonance imaging，MRI)在肺部檢查中的使用，以往由于受肺實質質子能量密度較低，氣體/組織界面積大，對磁場敏感性不一致，以及循環(huán)鍛煉和心肌搏動假影等各種因素的影響，圖像品質一直不高,圖像信噪比也降低。隨著高場強磁共振的應用，快速成像序列的開發(fā)，聯合并行采集技術以及呼吸和心電門控的應用，圖像的信噪比明顯提高，保證了圖像質量的穩(wěn)定性。磁共振成像逐漸擴展至肺癌研究領域。近年來，MRI技術對于胸部病變的應用也日益發(fā)展,尤其是在各種功能圖像方面,可以給出除形體學之外的所有定性檢查指數，在肺結節(jié)的鑒別診斷方面顯示出潛在的應用價值[4]。有調查結果表明，良惡性病變二組之間的ADC值差別具有統(tǒng)計學意義, 當ADC取1.12×10-3mm2/s時，AUC為0.903，判斷良惡性病灶的敏感度和特異性率依次為83.3%和84.4%，表明惡性結節(jié)瘤細胞排列密集，擴散受限程度明顯[5]。同時，DWI(擴散加權圖像)技術可利用宏觀圖像表現活體運動組織中水分子物質的微觀彌散運動過程，因此DWI對術前肺良惡性疾病的鑒定確診具有較好的應用前景[6]。有研究報告中指出，良惡性結節(jié)的T1、T2弛豫時間有明顯不同[7-8]；MRI在提示肺結節(jié)寬基底以及胸膜或胸壁損害等方面均優(yōu)于CT。

基于對磁共振功能成像序列的實用化改造，使得彌散加權圖像技術(diffusion weighted imaging，DWI)可以較為穩(wěn)定的提取細胞代謝等小分子水平的信息信號，并在肺癌的檢測以及鑒別診斷、分期、評價預后等方面，表現出了更多的應用價值。DWI上區(qū)分良惡性病變的病理基礎特征為：在惡性組織內細胞較密集，水分子的運動阻力較大，擴散范圍受到限制，在DWI上呈現相對較高信號，ADC值較低；但在炎性病變和良性腫瘤中大部分水分子的運動阻較小，水分子活動也比較自由,在DWI上呈現相對的較低信號,ADC值較高。隨著技術的不斷進步，DWI也逐漸被應用到對腫瘤的評價中，并且推動了全身DWI的臨床研究和發(fā)展。多b值DWI主要用于對前列腺、胰腺等的研究中，b值通常取0～800s/mm2時，ADC值就能較好地檢出病變[9]?，F在已有令人信服的數據支持這項技術在惡性腫瘤的特征性描述方面的使用，包括確定病變的良惡性和評價不同治療方法的療效。肺結節(jié)在DWI上的信號強度也有助于對其良惡性疾病的區(qū)分，且DWI檢查能提供定量指標即擴散表觀系數ADC值[10]。李智勇等[11]認為良性病灶的ADC值大于惡性病灶ADC值，多b值DWI掃描所獲得的ADC值對鑒別肺部良、惡性病變具有一定價值；運用檢測在施加水擴散敏感梯度場,組織信號強度的改變來測定活體組織中水分子彌散的微觀分子物質擴散運動傾向和水平程度,從而能夠透過使用ADC值對人體水中微量分子物質運動過程的定性解析,來反映病變組織的良惡性[12-13]。

DWI不需要注射造影劑、可進行量化的ADC值的測量，并能夠從微觀結構的改變?yōu)榉伟┑脑缙诨煰熜峁┝艘环N更及時、更準確的影像學評價。本組病例數據進行統(tǒng)計學分析，單因素分析中，病變的良、惡性與ADC值具有相關性，χ2=27.1，P＜0.001；多因素分析中，只有病變良、惡性與ADC值相關，P＜0.001。上述結果也提示良惡性腫瘤間擴散加權成像ADC值存在差異性。

結合病理對照單位視野內腫瘤細胞密集程度評價，結果也和本組良惡性病變擴散加權成像所反映的腫瘤內部細胞及組織密集度情況吻合，反映了其內自由水擴散受限的程度。腺癌、鱗癌、小細胞癌病例組病變內細胞密集度平均值分別為79.4%、62.1%、50%，良性病變組病變內細胞排列、密集程度均低于肺癌組；腺癌病例組在物鏡10倍，目鏡4倍對病理切片直徑約5.5mm腫瘤區(qū)域視野下腫瘤細胞密集程度較高，接近80%，所以導致單位體積內自由水擴散受限明顯，但周圍散在分布含氣組織及細小支氣管及肺泡結構，提示其周圍結構較腫瘤密集區(qū)松散，故其擴散表觀系數ADC值平均約0.90×10-3mm2/s，在腫瘤組內相對較高；鱗癌病例組在同樣視野下腫瘤細胞密集程度平均在60%以上，本組雖然單純腫瘤細胞密集度小于腺癌組，但腫瘤細胞周圍分布大量密實的纖維基質，腫瘤細胞周圍密實程度較高，故鱗癌組單位體積內自由水擴散受限更加明顯，其擴散表觀系數ADC值平均約0.74×10-3mm2/s，在腫瘤組內相對較低；小細胞肺癌組細胞密實程度及周圍結構大致同鱗癌，單位體積內自由水擴散受限最明顯，其擴散表觀系數ADC值最低；炎性病變區(qū)同樣視野下大量炎性細胞浸潤，結構松散，周圍含氣含液成分較多，提示炎性病變本身及周圍結構較松散，單位體積內自由水擴散受限不明顯，其擴散表觀系數ADC值高于腫瘤組；錯構瘤病例組同樣視野下見黏液變纖維及脂肪、軟骨成分，周圍結構松散，含氣組織較多，節(jié)細胞瘤同樣視野內排列類似錯構瘤，除了腫瘤細胞，周圍也表現為結構松散，含氣組織較多；錯構瘤及節(jié)細胞瘤排列結構大致相同如上述，故單位體積內自由水擴散受限同樣不明顯，其擴散表觀系數ADC值明顯高于腫瘤組。

綜上所述，結合對照病理腫瘤及周圍組織密集程度評價，擴散加權成像ADC值能直接反映病變單位體積內自由水擴散程度，ADC值越低提示腫瘤及周圍組織密集程度越高，傾向惡性腫瘤或肺癌，ADC值越高提示腫瘤及周圍組織密集程度越低，考慮良性腫瘤或炎性病變可能。所以磁共振擴散加權成像ADC值對肺內病變具有一定的定性評估及鑒別診斷的能力，作為一項普遍運用的功能成像，有助于輔助CT對肺內疑難病變做出進一步定性分析，提高影像的綜合診斷能力。