动态增强MRI在判断眼眶恶性肿瘤对骨质及眼外肌侵犯中的应用研究

闫 铄 王 健 冀晓东 郭瑜 吴 桐 夏 爽

动态增强MRI在判断眼眶恶性肿瘤对骨质及眼外肌侵犯中的应用研究

闫 铄 王 健 冀晓东 郭瑜 吴 桐 夏 爽

目的 探讨动态增强MRI在判断眼眶恶性肿瘤对周围结构累及情况中的作用。方法 回顾分析2010年12月—2014年5月间就诊的17例眶内恶性肿瘤病人资料，所有病人诊断以及骨质、眼外肌受累与否均经临床病理证实。17例病人术前均行常规MRI及DCE-MRI检查。采用影像后处理软件分别得到肿瘤、相邻骨质、眼外肌的时间-信号强度曲线（TIC）和定量参数值。以临床病理诊断结果为标准，分析肿瘤、相邻受累结构、水肿结构曲线类型及定量参数值的特点。3组间比较采用Kruskal-Wallis检验，两组间比较采用Mann-Whitney检验。采用Pearson相关分析受累骨质、受累眼外肌与肿瘤定量参数值间的相关性，Spearman相关分析水肿骨髓、水肿眼外肌与肿瘤各定量参数值间的相关性。结果 肿瘤周围结构DCE-MRI强化特点：①受累结构与肿瘤TIC类型高度一致；Ⅲ型曲线仅见于相邻受累结构。②受累骨质的Ktrans、ve、iAUC与肿瘤相应参数呈正相关，r=0.849、0.790、0.641（P＜0.05）；肿瘤各定量参数均大于水肿骨髓（P＜0.05），两者参数无相关性（P＞0.05）。③受累眼外肌Ktrans、iAUC值与肿瘤相应参数间具有相关性，r=0.830、0.692（P＜0.05）；肿瘤的Ktrans、iAUC值均大于水肿眼外肌（P＜0.05），各参数间无相关性（P＞0.05）。结论 DCE-MRI可作为常规MRI的重要补充，明确眼眶恶性肿瘤累及范围。

动态增强；磁共振成像；眼眶；恶性肿瘤

有文献[1]报道，11.7%的眼眶肿瘤为恶性。常见的眼眶恶性肿瘤包括腺样囊性癌、腺癌、横纹肌肉瘤、纤维肉瘤、鳞状细胞癌等，这些肿瘤浸润性强、术后复发率高、预后不佳。肿瘤大小及范围与其复发、预后相关。第7版美国癌症联合委员会（American Joint Committee on Cancer,AJCC）对泪腺区肿瘤的分类标准提出，不论肿瘤直径大小，只要累及眶壁骨质即归为T4期[2]。虽然该标准仅针对泪腺区肿瘤，但一般认为眼眶内肿瘤的眶壁骨质受累与否与预后密切相关。眼外肌受累与否对于手术范围的确定，以及术后放化疗方案的制定同样具有重要影响。本研究收集经病理证实的17例眼眶恶性肿瘤病人资料，回顾性比较眶壁受累骨质、水肿骨质、受累眼外肌、水肿眼外肌与恶性肿瘤的时间-信号曲线（timeintensity curve,TIC）及定量参数，并分析定量参数间的相关性。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性分析2010年12月—2014年5月间，在天津市第一中心医院接受手术治疗且术后病理证实为眶内恶性肿瘤的17例病人资料，其中腺样囊性癌12例，腺癌3例，黏液性纤维肉瘤1例，鳞状细胞癌1例。男11例，女6例，年龄31～ 76岁，平均（52.8±13.9）岁。病人均于术前行常规MRI和DCE-MRI检查。排除标准：①肿瘤主体位于眶外者，②影像伪影过重者。

1.2 MR设备及检查方法 采用Siemens Trio Tim 3.0 T MRI设备，头8通道线圈。病人仰卧位，头先进，头部用海绵固定位置，并嘱被检查者在扫描中闭双目，保持头部及眼球不动。所有病人均依次进行常规冠状面T1WI（TR=600 ms,TE=8.2 ms,层厚3.0 mm）、冠状面T2WI（TR=4 000 ms,TE=84.0 ms,层厚3 mm）、横断面T1WI（TR=500 ms,TE=8.2 ms,层厚2.5 mm）、横断面T2WI（TR=6 000 ms,TE=94.0 ms,层厚2.5 mm）、横断面或矢状面T2WI脂肪抑制序列（TR=4 000 ms,TE=84.0 ms,层厚：横断面2.5 mm/矢状面3.0 mm,层间距0.5/0.6 mm）扫描，及DCEMRI扫描。DCE-MRI均采用三维时间分辨随机轨道 成 像 （3D time-resolved angiographywith interleaved stochastic trajectorie，3D-TWIST）序列行冠状面扫描，扫描参数如下：TR 5.0 ms，TE 2.0 ms，翻转角12°，激励次数1，矩阵320×189，FOV 170× 240，层厚3 mm，层间距3 mm，接收带宽250 Hz。扫描范围包括双侧眼睑至双侧海绵窦，扫描帧数50帧，时间分辨率6.4 s。对比剂为钆喷替酸葡甲胺（Gd-DTPA，德国拜耳公司），剂量0.1 mmol/kg，采用高压注射器经前臂静脉注射，流率2.5 mL/s，20 mL生理盐水冲管。动态增强扫描序列前3帧为平扫，第4帧开始给药。

1.3 影像分析及影像后处理 影像由1名低年资（2年）和1名高年资（15年）神经放射科医师分析，结果以讨论意见为准。主要评价眶内恶性肿瘤对眶壁骨质及相邻眼外肌的侵犯。常规MRI影像上异常结构判断标准如下：T1WI、T2WI、脂肪抑制序列上低信号骨皮质连续性中断，局部呈等信号（图1），或骨髓T1WI、T2WI信号减低，脂肪抑制序列信号增高者为异常骨质（图2）。眼外肌与肿瘤分界不清者为异常眼外肌（图1B，2）。其中，上述结构形态不可辨，原解剖位置被肿瘤占据者，不作为研究对象。

图1 右侧眼眶腺癌病人T2WI横断面（A）、冠状面（图B）影像。右侧眼眶外侧壁局部骨髓信号减低（白色箭头），为异常骨髓；局部与肿瘤分界不清者（黑色箭头）为异常眼外肌

图2 左侧泪腺腺样囊性癌病人冠状面T2WI影像。可见眼眶外侧壁、外上壁骨髓信号减低（白色箭头），为异常骨质；右侧外直肌（黑色箭头）受压向内侧移位，与肿瘤间脂肪间隙消失，为异常眼外肌

采用西门子Syngo工作站进行影像后处理，利用 Tissue 4D软件包打开增强前冠状面 T1WI及DCE-MRI影像，通过以下步骤获得DCE-MRI曲线及定量参数值：①运动校准，去除运动伪影。②选取兴趣区 （region of interest,ROI）（图3），结合常规MRI影像，避开血管、囊变、坏死及边缘区域，逐层绘制。排除因DCE-MRI空间分辨率限制不能辨别者。另选病变对侧的眶外肌肉作为参照。③获得TIC曲线，根据TIC形态，将曲线分为3型（图4）：Ⅰ型为持续上升型，信号强度在观察时间内持续增加，上升斜率小，未见明显平台形成；Ⅱ型为上升平台型，上升斜率大于Ⅰ型，小于Ⅲ型，早期信号强度增加，信号强度达峰值后，维持此水平形成平台或下降程度小于20%；Ⅲ型为速升-速降型，信号强度在对比剂到达后2帧内达峰值，随后信号强度下降大于20%。依据对侧眶外肌肉曲线上升点设定对比剂到达时间。④基于Tofts模型计算各ROI定量参数值，包括血浆与血管外细胞外间隙 （extra-vascular extra-cellular space,EES）转移常数[volume transfer constant,Ktrans（min-1）]，每单位体积组织中血管外细胞外容积分数 （volume fraction of the extravascularextracellular space,ve），初始曲线下面积（initial area under curve,iAUC）。

图3 ROI选取

图4 TIC曲线类型。其中，ROI 4对应TIC为Ⅰ型；ROI 1、ROI 3对应TIC为Ⅱ型；ROI 2对应TIC为Ⅲ型

1.4 临床病理诊断 所有病人肿瘤诊断均经病理证实。8例病人骨质和（或）眼外肌手术中切除或活检送病理；其余9例病人术中未切除骨质、眼外肌，其肿瘤周围组织受累情况以术中所见及常规MRI随访为准。术中骨质局部完整性破坏，虫蚀样缺损者认为骨质受累；骨质完整与肿瘤分界清，随访无复发者，认为骨质未受累。眼外肌与肿瘤间有明显分隔，随访无复发者认为未受累。比较常规MRI影像分析结果和临床病理资料，T1WI、T2WI及脂肪抑制序列中可见异常信号而临床病理证实未受累的为水肿。

1.5 统计学分析 采用SPSS 17.0统计软件。采用单样本K-S检验对肿瘤与受累结构、未受累结构各定量参数进行正态性检验，非正态分布资料用M（P25，P75）表示，并采用非参数检验。3组间比较采用Kruskal-Wallis H检验，检验水准α=0.05；组间多重比较采用Mann-Whitney检验，校正检验水准α= 0.017。采用Pearson相关分析受累骨质、受累眼外肌与肿瘤定量参数值间的相关性，结果用r值表示；采用Spearman相关分析水肿骨质、水肿眼外肌与肿瘤各定量参数值间的相关性，结果用rs值表示。

2 结果

2.1 TIC形态 17例病人肿瘤的TIC形态呈Ⅰ型者2例，Ⅱ型者12例，Ⅲ型者3例。伴骨质受累的病人共6例，累及骨质10处，TIC形态呈Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型者分别为2、3、5处；伴眼外肌受累的病人共10例，累及眼外肌15条，TIC形态呈Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型者分别为4、5、6条。伴骨髓水肿的病人共2例，水肿骨髓4处，TIC形态呈Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型者分别为1、3、0处；伴眼外肌水肿的病人3例，水肿眼外肌8条，TIC形态呈Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型者分别为4、4、0条。10处受累骨质中，同一病人的受累骨质与肿瘤TIC曲线分型一致者8处（8/10）。4处水肿骨髓中，同一病人的水肿骨髓与肿瘤TIC曲线分型一致者3处（3/4）。15条受累眼外肌中，同一病人的受累眼外肌与肿瘤TIC曲线分型一致者13条（13/15）。8条水肿眼外肌中，同一病人的水肿眼外肌与肿瘤TIC曲线分型一致者3条（3/8）。

2.2 定量参数比较及相关分析 眶内恶性肿瘤、受累骨质、水肿骨髓3组间Ktrans、ve、iAUC值比较见表1。其中，肿瘤的Ktrans、ve、iAUC值均大于水肿骨髓的（P＜0.017），受累骨质Ktrans、ve、iAUC值均大于水肿骨髓（P＜0.017）。眶内恶性肿瘤、受累眼外肌与水肿眼外肌3组间Ktrans、ve、iAUC值比较见表2。其中，眶内恶性肿瘤的Ktrans、iAUC值均大于水肿眼外肌的 （P＜0.017），受累眼外肌的Ktrans、iAUC值均大于水肿眼外肌的 （P＜0.017）。受累骨质的与肿瘤的Ktrans、ve、iAUC值之间显著相关（r=0.849，0.790，0.641；均P＜0.05）；受累眼外肌与肿瘤的Ktrans、iAUC值之间显著相关（r=0.830，0.692；均P＜0.05）。水肿骨质与肿瘤的Ktrans、ve、iAUC值之间不相关（rs=0.316，-0.105，0.105；均P＞0.05）；水肿眼外肌的与肿瘤的Ktrans、ve、iAUC值之间不相关（rs=-0.590，0.602，0.410；均P＞0.05）。

表1 肿瘤、受累骨质、水肿骨髓的MRI定量参数比较

表2 肿瘤、受累眼外肌、水肿眼外肌的MRI定量参数比较

3 讨论

眼眶恶性肿瘤浸润性强、术后复发率高、预后不佳，肿瘤大小及范围与其复发、预后相关。一般认为，眼眶内肿瘤的眶壁骨质、眼外肌是否受累与手术范围的确定、术后放化疗方案的制定以及预后密切相关。CT、常规MRI检查虽能通过眶壁骨质及软组织密度、信号改变来判断骨质受侵犯与否[3]，但两者表现为异常的原因为肿瘤细胞浸润或肿瘤压迫引起组织水肿，常规检查方法鉴别的准确率较低。

DCE-MRI中，对比剂由于在灌注程度、渗透性不同的组织中分布不同而引起信号变化，从而可间接测量组织的灌注及渗透性等组织学变化，目前已广泛应用于各种疾病的临床诊断，尤其在对肿瘤的研究中[4]。有研究者分析了DCE-MRI对前列腺癌范围的诊断效能，认为DCE-MRI对于前列腺癌范围的评估准确性高，能够用于前列腺癌术前分期[5]。但目前仍未见DCE-MRI用于评估前列腺癌以外的其他恶性肿瘤范围的研究报道。本研究采用DCEMRI检查方法，在对应常规MRI诊断为异常的眶壁骨质及眼外肌处绘制ROI。根据病人手术、病理资料，将异常眶壁骨质、眼外肌各分为受累组和水肿组。通过对3组TIC曲线类型及定量参数值比较，分析眼眶恶性肿瘤周围受累眶壁骨质、眼外肌的DCE-MRI表现，研究DCE-MRI对鉴别受累与水肿的价值。结果显示，Ⅰ、Ⅱ型曲线可见于受累骨质、水肿骨髓、受累眼外肌及水肿眼外肌，Ⅰ、Ⅱ型曲线不能特异地提示结构受累还是水肿。这与TIC形态只能反映宏观ROI信号强度变化趋势，不能更微观地区分对比剂代谢动力学特性不同的组织，不能反映组织病理基础相关[6]。Ⅲ型曲线仅见于受累结构，对于提示受累有价值。此外，结果显示受累骨质、受累眼外肌与肿瘤的TIC曲线类型一致比例较高，明显高于水肿骨髓、水肿眼外肌。因此，可以认为当相邻结构的TIC曲线类型与肿瘤一致时，对提示该结构受累有意义。

除TIC曲线类型外，本研究还对定量参数进行组间比较，得出肿瘤的Ktrans、iAUC值与受累结构的相应参数无差异，且有明显相关性；而其均高于水肿结构的相应参数，但无相关性。综合上述结果，受累结构与肿瘤的Ktrans、iAUC值具有较高的一致性，水肿结构的参数与肿瘤的一致性差，即当常规MRI上所示信号异常的周围结构，其上述参数值与肿瘤本身接近时，应当高度怀疑该结构受累。从组织学角度分析，Ktrans值大，提示血管渗透性高，内皮细胞不完整；iAUC值大，初始强化明显，初始强化速率快，组织内血管化程度高[7-8]。恶性肿瘤累及的结构与肿瘤具有相似的病生理改变，肿瘤细胞使受累结构新生血管数目增加，从而导致组织血管化程度增高、内皮细胞不完整。定量参数ve值与血管外细胞外间隙容积、组织细胞坏死程度呈正比[9-10]，即ve值越大，组织细胞稀疏，或坏死程度高。肿瘤ve值与眼外肌无明显差异，可能与眼外肌组织细胞排列较稀疏，与肿瘤细胞坏死引起的细胞稀疏差别不明显有关。

总之，眼眶恶性肿瘤对于周围结构的累及情况与病变的分期及预后密切相关，术前判断肿瘤侵及范围对于确定手术范围以及临床分期有重要作用。本研究利用DCE-MRI得出，当眼眶恶性肿瘤周围骨质、眼外肌TIC曲线类型、骨质Ktrans、ve、iAUC值、眼外肌Ktrans、iAUC值与肿瘤相近时，常提示该结构受累；反之则为水肿。由于眼眶恶性肿瘤发病率不高，本研究病例数也相对较少，因此本研究结果存在一定局限性。

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（收稿2014-06-26）

The value of dynamic contrast-enhanced MRI in estimating adjacent bones’and extraocular muscles’involvement of orbital malignant neoplasm

YAN Shuo,WANG Jian,JI Xiaodong,GUO Yu,WU Tong,XIA Shuang.Graduate School,Tianjin University of Traditional Chinese Medicine,Tianjin 300193,China

Objective To evaluate characteristics of surrounding bone,extraocular muscles of orbital malignant neoplasm using dynamic contrast-enhanced MRI(DEC-MRI).MethodsThe pattern of time-intensity curve (TIC)and quantitative parameters(Ktrans,ve，and iAUC)of DCE-MRI for 17 cases were studied retrospectively.All of the cases were diagnozed pathologically between Dec.2010 and May 2014.Differences in quantitative parameters among orbital malignant neoplasm,surrounding involved structures and edematous structures were analyzed using Kruskal-Wallis test and Mann-Whitney U test.Pearson and Spearman correlation coefficient were calculated to evaluate the correlation between parameters of involved structures and neoplasm,and between edematous structures and neoplasm,retrospectively.Results ① High consistency in TIC were detected between involved structures and orbital malignant neoplasm.TIC of type-Ⅲwas a sign of involvement.②Correlation coefficients of Ktrans,ve，and iAUC between involved bones and neoplasm were 0.849,0.790,and 0.641,respectively (P＜0.05).Values of Ktrans,ve，and iAUC of bone edema were significantly smaller than the values of the neoplasm(P＜0.05),without correlations between them(P＞0.05).③Correlation coefficients of Ktransand iAUC between involved extraocular muscles were 0.830 and 0.692,respectively (P＜0.05).Values of Ktransand iAUC of edematous muscles were significantly smaller than the values of the neoplasm(P＜0.05),without correlations between them(P＞0.05).Conclusion DCEMRI could be helpful in the diagnosis of structures’involvement and is an important complement of conventional MRI.

Dynamic contrast-enhanced;Magnetic resonance imaging;Orbit;Malignant neoplasm

10.3874/j.issn.1674-1897.2015.01.L0101

300193天津，天津中医药大学研究生院（闫铄）；天津市第一中心医院放射科（夏爽，王健，冀晓东，郭瑜），眼科（吴桐）

夏爽，E-mail:xiashuang77@163.com