MRI對局灶性機化性肺炎及周圍型肺癌的鑒別診斷價值

陳媛媛,黨珊,郭炎兵,韓冬,于楠,段海峰,于勇,陳欣

機化性肺炎(organizing pneumonia,OP)是一種臨床、放射學和組織學定義的間質(zhì)性肺疾病。組織病理學特征是肺泡和肺泡管內(nèi)肉芽組織沉積,終末細支氣管不同程度受累,形成特征性Masson小體?？勺鳛殡[源性機化性肺炎發(fā)生,也可繼發(fā)于許多肺部或非肺部基礎疾病[1-3]。局灶性機化性肺炎(focal organizing pneumonia,FOP)是機化性肺炎的一種少見表現(xiàn),影像上表現(xiàn)為孤立性結節(jié)或腫塊。由于其傳統(tǒng)的多層螺旋CT影像學表現(xiàn)與周圍型肺癌(peripheral lung cancer,PLC)存在重疊,一些患者會因被誤認為肺癌而進行穿刺活檢或手術治療[4-5]。近年來,MRI對肺內(nèi)病變的研究多有報道,尤其是軸位放射狀K空間填充的自由呼吸容積內(nèi)插序列(radial volumetric interpolated breath-hold examination,r-VIBE)、超短回波成像(ultra-short echo time,UTE)和刀鋒偽影校正(T2BLADE)對肺實質(zhì)及周圍性病變有較高的檢出率及診斷率,對于6～15 mm實性結節(jié)的顯示,T1-VIBE及T2BLADE均有較高的敏感性和特異性[6-8]。另外,利用擴散加權成像(diffusion-weighted imaging,DWI)測量表觀擴散系數(shù)(apparent diffusion coefficient,ADC)值區(qū)分炎性病變及肺癌已成為常規(guī)應用[9-10]。本研究的目的在于探討MRI形態(tài)學特征及表觀擴散系數(shù)對局灶性機化性肺炎和周圍型肺癌的鑒別價值。

材料與方法

1．臨床資料

回顧性分析2017年9月-2019年6月陜西中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院經(jīng)病理證實的34例局灶性機化性肺炎(FOP組)及36例周圍型肺癌(PLC組)患者的臨床和MRI資料。納入標準:①已有MRI和DWI資料;②經(jīng)手術切除或穿刺活檢獲得病理學診斷;③病灶直徑大于1 cm。排除標準:①圖像質(zhì)量較差,無法評估影像特征;②MR掃描前接受新輔助化療者。

2．MRI掃描方法

采用3.0T磁共振掃描儀(MAGNETOM Skyra,Siemens Healthcare,Erlangen,Germany),使用18通道體表相控陣列線圈行胸部掃描。MRI掃描序列包括:①軸位r-VIBE,TR 2.79 ms,TE 1.39 ms,體素大小1.2 mm×1.2 mm×1.2 mm,翻轉角度5°,矩陣320×320,視野(FOV) 380 mm×380 mm,掃描時間5 min 30 s;②超短回波成像(ultra-short echo time,UTE),TR 4.37 ms,TE 0.05 ms,掃描層厚3.0 mm,翻轉角度4°,激勵次數(shù)1,矩陣320×320,FOV 400 mm×400 mm,掃描時間8 min;③刀鋒偽影校正(T2BLADE),TR 2200.00 ms,TE 89.00 ms,掃描層厚4.0 mm,翻轉角度103°,激勵次數(shù)1,矩陣320×320,FOV 380 mm×380 mm,掃描時間2 minv55 s(取決于患者的呼吸配合);④自由呼吸DWI (b=50,800 s/mm2),TR 7100 ms,TE 58 ms,體素大小1.6 mm×1.6 mm×5.0 mm,翻轉角5°,激勵次數(shù)1(b=50 s/mm2)和4 (b=800 s/mm2),矩陣400×320,FOV 380 mm×306 mm,掃描時間2 min 43 s。

3．圖像處理和分析

由兩名有經(jīng)驗的放射科醫(yī)師采用盲法閱片并評估MRI征象,若意見不一致,由一名高級醫(yī)師確定。包括病變的位置、形態(tài)、邊緣、內(nèi)部特征和相關表現(xiàn)。①病灶位置:分為中上葉或下葉;②病變位于肺外帶:位于肺的1/3外帶,記為“是/否”;③毛刺征:表現(xiàn)為自結節(jié)邊緣向周圍伸展的、放射狀的、無分支的、直而有力的細短線條影,記為“有/無”;④分葉征:表現(xiàn)為病灶邊緣凹凸不平,呈分葉狀,記為“有/無”;⑤空泡征:表現(xiàn)為病灶內(nèi)直徑小于5 mm的無信號區(qū)[11],記為“有/無”;⑥空洞征:表現(xiàn)為病灶內(nèi)液化壞死組織被空氣所替代形成的空洞[12],記為“有/無”;⑦內(nèi)部膿腫形成:表現(xiàn)為病灶內(nèi)DWI上明顯高信號,ADC呈低信號,記為“是/否”;⑧胸膜凹陷征:表現(xiàn)為鄰近胸膜增厚凹陷和(或)胸膜腔出現(xiàn)局限性積液[13];記為“有/無”;⑨縱隔淋巴結腫大:表現(xiàn)為縱隔區(qū)淋巴結增大,短徑大于1 cm,記為“有/無”。兩名醫(yī)師分別測量ADC值,ROI選取病灶最大層面,避開壞死及血管影等,每個病灶測量3次取平均值。

4．統(tǒng)計分析

結 果

1．患者人口學特征比較

本研究共納入患者70例,FOP組34例,PLC組36例。FOP組男25例,女9例,平均年齡(64.26±10.83)歲,PLC組男23例,女13例,平均年齡(64.83±7.95)歲。兩組患者年齡及性別差異均無統(tǒng)計學意義。

2．觀察者間一致性分析

兩名醫(yī)師對病灶形態(tài)學特征的Kappa值達成了良好的一致性,其毛刺征、分葉征、空泡征、空洞征、胸膜凹陷征、病灶位于肺外帶、縱隔淋巴結腫大及膿腫形成的Kappa值分別為0.771、0.886、0.706、1.0、1.0、1.0、0.785及1.0(P均<0.001),兩名醫(yī)師測量的ADC值組內(nèi)相關系數(shù)為0.904(P<0.001),其可重復性良好。

3．FOP和PLC間MRI特征比較

34例局灶性機化性肺炎和36例周圍型肺癌的MRI特征見表1。局灶性機化性肺炎與周圍型肺癌的病灶大小(最大徑)、肺葉分布(病灶位置)、空洞征、胸膜凹陷征無明顯差異。局灶性機化性肺炎更多位于肺外帶。毛刺征多見于周圍型肺癌病灶,36例病灶中有23例可見。分葉征和空泡征則都見于周圍型肺癌病灶,34例局灶性機化性肺炎中未見到分葉征及空泡征,分葉征較空泡征在周圍型肺癌中更為多見。縱隔淋巴結腫大多見于周圍型肺癌病灶。病灶內(nèi)膿腫形成則都見于局灶性機化性肺炎病灶。毛刺征、分葉征、空泡征、病灶位于肺外帶、縱隔淋巴結腫大、膿腫形成及表觀擴散系數(shù)均有差異(P均<0.05)。

表1 FOP和PLC間MRI特征比較

4．單因素及多因素Logistic回歸分析結果

經(jīng)單因素Logistic回歸分析,結果顯示毛刺征、病灶位于肺外帶、縱隔淋巴結腫大及ADC值是局灶性機化性肺炎和周圍型肺癌的影響因素,其中病灶位于肺外帶是混雜因素未納入方程,將以上形態(tài)學特征及ADC值納入多因素Logistic回歸分析,結果顯示毛刺征、縱隔淋巴結腫大及ADC是預測周圍型肺癌的獨立影響因素,比值比(OR)分別為46.881(3.881～566.386)、27.772(1.362～566.280)、0.982(0.972～0.991),P均<0.05(表2)。ROC曲線顯示聯(lián)合模型鑒別局灶性機化性肺炎與周圍型肺癌的AUC值為0.956,高于單一獨立影響因子。其中ADC值敏感性最高,但是特異性較低,預測模型的特異性提高(表3)。

表2 周圍型肺癌相關危險因素的多因素Logistic回歸分析

表3 預測模型及其獨立預測因子鑒別局灶性機化性肺炎和周圍型肺癌的效能

5．預測模型列線圖的繪制及評價

根據(jù)毛刺征、縱隔淋巴結腫大及ADC三個變量繪制周圍型肺癌預測的列線圖(圖1)。經(jīng)過Delong檢驗結果顯示,列線圖模型相較于單一獨立影響因素在鑒別機化性肺炎和周圍性肺癌中診斷效能提高,差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05,圖2)。該列線圖模型經(jīng)過Bootstrap 1000次重復抽樣,進行內(nèi)部驗證后,計算C指數(shù)為0.969(95%CI:0.938～1.000),敏感度為97.1%,特異度為86.1%。采用calibration函數(shù)重抽樣繪制連續(xù)的校準圖,評價模型的校準度,結果顯示模型預測的風險與實際發(fā)生風險一致(P=0.841,圖3)。決策分析曲線表明使用模型為患者的臨床決策提供了較高的收益價值(圖4)。列線圖的使用示例見圖5～7。

圖1 周圍型肺癌預測模型的列線圖。 圖2 獨立影響因素和列線圖預測周圍型肺癌的ROC曲線。 圖3 列線圖的校正曲線,校準圖中擬合曲線與參考曲線幾乎完全一致。 圖4 決策分析曲線。

討 論

肺部孤立性病變的形態(tài)學特征和良惡性密切相關,局灶性機化性肺炎與周圍型肺癌的形態(tài)學特征存在一定的重疊,導致兩者難以鑒別。本研究區(qū)別于傳統(tǒng)的多層螺旋CT影像學分析,采用多序列MRI掃描,無輻射,軟組織分辨率高,可快速掃描,并且采用自由呼吸序列,可有效地避免呼吸及大血管搏動等偽影,尤其適用于育齡期婦女、兒童、需要長期隨訪及不能屏氣的患者[14]。本研究觀察 MRI圖像的形態(tài)學特征,并測量ADC值對兩者進行鑒別。

既往研究發(fā)現(xiàn),MRI形態(tài)學特征在孤立性肺結節(jié)的良、惡性鑒別診斷中,與CT的診斷效能相當[15]。本研究使用了軸位放射狀 K空間填充的自由呼吸容積內(nèi)插序列(Star-VIBE)和超短回波時間(UTE)序列,可獲得薄層、高分辨率的各向同性圖像,在顯示病變的形態(tài)學方面提供了優(yōu)勢[16-17]。本研究中3D-T1圖像層厚僅為1.2 mm,較好地反應了病變的解剖特點。既往研究發(fā)現(xiàn)毛刺征在周圍型肺癌出現(xiàn)的幾率較大,臨床常常將其作為周圍型肺癌陽性檢測指標,與本研究結果一致[18],周圍型肺癌向周圍組織浸潤形成毛刺征,多表現(xiàn)為短毛刺,而局灶性機化性肺炎周圍組織纖維化形成毛刺,多表現(xiàn)為長毛刺[19],本研究未對毛刺的形態(tài)做進一步分類觀察,后續(xù)會做進一步研究。另外本組病例在MRI形態(tài)學特征分析對比中發(fā)現(xiàn)分葉征都見于周圍型肺癌組,分葉征是由于腫瘤多中心發(fā)展及相互融合或腫瘤體各部生長速度不均衡而形成,是腫瘤邊緣浸潤性生長的外在表現(xiàn)[20],此征象可以作為兩者鑒別的指標。本組局灶性機化性肺炎組有2例患者出現(xiàn)縱隔淋巴結腫大,以往研究表明此征象可能是由間質(zhì)淋巴細胞浸潤而引起的淋巴結炎導致[21],且局灶性機化性肺炎出現(xiàn)縱隔淋巴結腫大的幾率小于周圍型肺癌[19,21],與本研究結果一致。

T2-BLADE成像在顯示病灶內(nèi)部特征如液化壞死、空腔、空洞及鄰近胸膜下少量積液方面有明顯的優(yōu)勢,MRI發(fā)現(xiàn)液化壞死及鄰近胸膜下少量積液征象較CT圖像更為敏感[22-23]。也有研究顯示MRI和CT兩種檢查方法對胸膜凹陷征及周圍型肺癌內(nèi)部特征顯示無明顯差異[24]。局灶性機化性肺炎與周圍型肺癌病灶內(nèi)部都可出現(xiàn)不同程度的壞死,均表現(xiàn)為T2高信號,局灶性機化性肺炎內(nèi)部的壞死主要是肺泡內(nèi)滲出物或是微膿腫的形成[25],而周圍型肺癌病灶內(nèi)出現(xiàn)壞死的病理為腫瘤生長速度快,病灶中心血供減少所致[26],膿腫表現(xiàn)為DWI明顯高信號,ADC低信號,T2WI聯(lián)合DWI圖像可為膿腫與腫瘤壞死提供鑒別信息。

研究表明,惡性腫瘤細胞排列較為密集,水分子運動阻力較大,其擴散受到限制,表現(xiàn)為DWI相對高信號,ADC值較低;良性病變細胞排列較為松散,大部分水分子運動阻力較小,其活動較為自由,表現(xiàn)為DWI相對較低信號,ADC值較高[27]。不僅DWI的信號強度評分對良惡性病變鑒別具有較高的敏感性和特異性,ADC值也是鑒別良惡性病變的重要定量指標[9]。本研究中,兩組病例ADC值有明顯差異,當ADC閾值取1.023×10-3mm2/s時,敏感度為100%,特異度為72.2%,局灶性機化性肺炎病變與高ADC值相關,與之前的研究結果一致[28-29]。

以上結果表明MRI的一些形態(tài)學征象及ADC值可作為兩者鑒別的指標,多變量分析結果表明毛刺征、縱隔淋巴結腫大及ADC值是預測周圍型肺癌的獨立危險因素,根據(jù)多因素分析結果繪制的列線圖有較高的區(qū)分度、校準度和臨床有效性,可個體化預測周圍型肺癌的風險。

本研究的局限性主要是樣本量小,未能設置獨立驗證集,但未避免模型過擬合,以有放回的的重復抽樣的統(tǒng)計學方法進行內(nèi)部驗證,最終獲得的校正AUC與初始AUC差異較小。另外對肺癌未做病理類型的分類。在未來的研究中,筆者將進一步擴大樣本量,對局灶性機化性肺炎及周圍型肺癌的CT和MRI圖像作進一步的對比,并詳細針對不同病理類型周圍型肺癌的影像學表現(xiàn)與局灶性機化性肺炎比較,進一步提高對兩者的鑒別診斷信心。

綜上所述,MRI多序列掃描可提供孤立性周圍型肺病變的形態(tài)學及功能信息,可定量、定性地鑒別局灶性機化性肺炎和周圍型肺癌,為臨床早期診治提供可靠的影像學依據(jù)。