体素内不相干运动在甲状腺良恶性结节中的诊断价值

谭 慧 TAN Hui陈 军 CHEN Jun许启仲 XU Qizhong张 亮 ZHANG Liang陆 婧 LU Jing



体素内不相干运动在甲状腺良恶性结节中的诊断价值

谭 慧 TAN Hui
陈 军 CHEN Jun
许启仲 XU Qizhong
张 亮 ZHANG Liang
陆 婧 LU Jing

Department of Radiology, Renmin Hospital of Wuhan University, Wuhan 430060, China

Address Correspondence to： CHEN Jun E-mail： whuchenjun@163.com

中国医学影像学杂志

2016年 第24卷 第3期：166-169，174

ChineseJournal of Medical Imaging 2016 Volume 24 （3）： 166-169, 174

【摘要】目的 甲状腺结节良恶性诊断至关重要，本研究拟探讨体素内不相干运动（IVIM）在甲状腺良恶性结节中的诊断价值。资料与方法 经手术病理确诊的45例甲状腺结节患者共56个结节，术前均行常规MRI检查和IVIM序列扫描。比较甲状腺良恶性结节标准表观扩散系数（ADC标准）、慢速ADC（ADC慢速）、快速ADC（ADC快速）、快速ADC分数值（F快速）；采用受试者操作特征（ROC）曲线确定诊断阈值，评估上述参数对甲状腺良恶性结节的诊断效能。结果 甲状腺恶性结节组ADC标准、ADC慢速、ADC快速值低于良性结节组，而F快速值高于良性结节组，差异均有统计学意义（t=3.928、3.827、4.569、5.309，P＜0.001）；甲状腺恶性结节组F快速的ROC曲线下面积最大，为0.841，诊断阈值为32.04%，其敏感度、特异度、准确度分别为93.8%、70.0%和76.7%。结论 IVIM序列各参数鉴别甲状腺良恶性结节有一定的价值，其中F快速值对甲状腺恶性结节的诊断效能最大。

【关键词】甲状腺结节；甲状腺肿瘤；磁共振成像，弥散；扩散加权成像；表观扩散系数；体素内不相干运动；病理学，外科；诊断，鉴别

甲状腺结节是最常见的一种甲状腺疾病，发病率高达40%，其中恶性结节占5%～10%［1-2］。甲状腺肿瘤的发病率呈逐年上升趋势，甲状腺良恶性结节手术方案的选择和预后不同，因此对良恶性结节的鉴别至关重要。超声检查是目前筛查甲状腺疾病的首选方法，但由于对甲状腺结节的评判缺乏规范化及标准化，影响了超声的术前诊断符合率［3］。扩散加权成像（DWI）通过观察活体组织水分子扩散运动，并测量表观扩散系数（ADC）值对其进行定量化监测，在甲状腺结节的鉴别诊断中具有重要作用。由于绝大多数研究使用的是单指数模型，忽略了微循环灌注对信号衰减的影响。Le Bihan等［4］提出的体素内不相干运动（intravoxel incoherent motion，IVIM）模型可以分别提取组织内水分子真实扩散运动和微循环灌注信息，揭示疾病的病理生理学改变，从而为疾病的诊断提供更多依据。近年IVIM在颅脑及体部良恶性肿瘤中的研究逐渐增多，并具有一定的应用价值［5-7］，而运用IVIM序列参数值鉴别甲状腺良恶性结节的研究鲜有报道。因此，本研究运用IVIM双指数模型对甲状腺良恶性结节进行初步研究，探讨IVIM在甲状腺良恶性结节中的诊断价值及应用前景。

1　资料与方法

1.1 研究对象 选择2014年10月—2015年5月武汉大学人民医院收治的经手术病理证实的45例甲状腺结节患者共56个结节，其中良性结节40个，恶性结节16个。45例患者中，男8例，女37例；年龄18～66岁，平均（44.62±10.03）岁。甲状腺良恶性结节患者性别、年龄比较，差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。结节直径过小会影响ADC值测量的准确性，故本研究剔除直径＜8 mm的病灶。本研究经医学伦理委员会批准，所有患者均签署知情同意书。

表1 甲状腺良恶性结节患者一般资料比较

1.2 仪器与方法 所有患者术前均行颈部常规MRI扫描及IVIM序列扫描。采用GE Discovery 750 Plus 3.0T MR扫描仪，头颈联合线圈。患者取仰卧位，平静呼吸避免吞咽动作。常规序列包括轴位T1WI、脂肪抑制T2WI、冠状位脂肪抑制T2WI，扫描参数：TR 2400 ms TE 73 ms，采集矩阵256×256，视野24 cm×24 cm，层厚4 mm，层间隔1 mm，激励次数1。扫描范围自甲状软骨上缘至第7颈椎椎体水平，视具体病变情况酌情扩大扫描范围。

IVIM成像采用单次激发自旋回波EPI序列，b值取0、30、50、80、100、200、400、600、800、1000 s/mm2扫描参数：TR 2000 ms，TE 55 ms，采集矩阵96×96视野24 cm×24 cm，层厚4 mm，层间隔1 mm，为了获得较好的图像信噪比，激励次数分别为4、4、2 2、2、4、6、6、8，扫描时间为7 min 56 s。

1.3 图像后处理 由2名主治医师以上职称的影像诊断医师共同阅片，将IVIM扫描完成所得序列传至AW 4.5工作站及Functool软件处理，得到标准ADC （ADC标准）、慢速ADC（ADC慢速）、快速ADC（ADC快速）快速ADC分数值（F快速）的伪彩图像。感兴趣区（ROI的选择结合常规平扫及DWI，选取病灶显示最大层面将ROI置于病灶实质处，避开出血、坏死、囊变、钙化区。为避免误差，所有ROI选取由同一医师操作测量面积为20～50 mm2，测量3次取平均值。测量并记录ADC标准、ADC慢速、ADC快速、F快速值，观察各参数伪彩图颜色差别。

1.4 统计学方法 采用SPSS 21.0软件，甲状腺良恶性结节组间ADC标准、ADC慢速、ADC快速、F快速值比较采用成组资料t检验。以病理诊断结果为标准，ADC慢速ADC快速、F快速与ADC标准值间的相关性采用Pearson相关分析。绘制受试者操作特征（ROC）曲线，获得最佳诊断阈值，并通过曲线下面积比较各参数值的诊断效能，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2　结果

2.1 常规MRI表现 常规MRI图像清晰显示56个病灶病灶大小0.8～6.3 cm，平均（2.43±1.11）cm。56个甲状腺结节的常规MRI表现见表2，所有良恶性结节DWI均呈稍高、高信号（图1、2C）。

2.2 IVIM序列表现 甲状腺恶性结节组ADC标准ADC慢速、ADC快速值低于良性结节组，而F快速值高于良性结节组，差异均有统计学意义（P＜0.05），见表3 IVIM序列各参数伪彩图上，红色代表参数值较高，蓝色代表参数值较低，两组间存在色差（图1、2D～G）。

图1 女，48岁，结节性甲状腺肿。IVIM序列示甲状腺结节（箭），ROI选取避开出血灶（箭头，A、B）；DWI呈稍高信号（C）；D～G 为ADC标准、ADC慢速、ADC快速、F快速伪彩图；病理镜下可见大小不等的滤泡状结构，内充满胶质（HE，×100，H）

图2 男，37岁，甲状腺乳头状癌。箭示病灶，ROI选取避开微钙化灶（箭头，A、B），DWI呈高信号（C），D～G为ADC标准、ADC慢速、ADC快速、F快速伪彩图；病理镜下可见癌细胞呈乳头状排列，细胞核紧密（HE，×100，H）

表2 56个甲状腺良恶性结节的常规MRI表现（例）

ADC慢速与ADC标准值间无相关性（r=0.59，P＞0.05），ADC快速与ADC标准值间无相关性（r=0.033，P＞0.05），F快速与ADC标准值呈负相关（r=-0.329，P＜0.05）；ADC标准、ADC慢速、ADC快速、F快速诊断甲状腺恶性结节的曲线下面积分别为0.216、0.205、0.150、0.841（图3）。F快速诊断阈值为32.04%，其敏感度、特异度、准确度分别为93.8%、70.0%、76.7%。

3　讨论

DWI通过测量组织内水分子在扩散运动过程中的局部受限程度和方向，从而间接反映病变组织内微观结构的变化和特点。b值选择不同，所测得ADC值及反映组织内的信息也不同，低b值（b≤200 s/mm2）受血流灌注的影响大，高b值（b＞200 s/mm2）主要反映水分子扩散情况，但b值过高会降低图像信噪比，影响病灶检出。因此，通过多个b值的组合，可以同时了解组织内微循环灌注和水分子扩散情况，进而提供更加详细的病灶信息。2008年，Le Bihan［8］提出的IVIM，采用多个b值，根据双指数衰减模型即可分别计算反映组织扩散和微循环灌注效应的参数。

表3 甲状腺良恶性结节IVIM序列参数比较

图3 甲状腺恶性结节IVIM序列各参数值的ROC曲线

其中S（b）为相应b值的DWI信号强度，S（0）为b=0时的DWI信号强度，ADC快速为微循环灌注相关系数，ADC慢速为组织内水分子纯扩散系数，F快速为微循环灌注在DWI信号衰减中所占的比重［9-10］。依据该模型可以定量化其中的扩散运动成分和血流灌注成分。

甲状腺良恶性结节在组织结构和血流灌注上的差异导致MRI图像信号和IVIM序列各参数值有所不同。本研究显示，甲状腺恶性结节ADC标准和ADC慢速明显低于良性结节，这与前列腺癌、乳腺癌和脑胶质瘤等其他部位恶性肿瘤结果一致［11-13］，其原因可能与肿瘤细胞密度增高、细胞外间隙明显减少、癌组织内自由水减少等原因导致水分子扩散受限密切相关。同时本研究16个恶性结节中，13个是乳头状癌，病理结果发现乳头中心存在纤维血管间质，间质内常见同心圆状钙化小体，微钙化灶存在也与扩散受限密切相关［14］。

F快速、ADC快速分别反映毛细血管的血容量和微血管的平均血流速度［8］。Bourillon等［15］运用MRI增强及IVIM技术对骨髓瘤的研究发现，病灶区F快速与组织强化率具有较好的一致性，并与病灶供血程度密切相关，反映组织微观血流灌注情况。本研究中甲状腺恶性结节组ADC快速较良性结节组低、F快速明显高于良性结节组，可能是因为甲状腺癌内大量新生血管生成但新生血管的管径较小，毛细血管流量减慢甚至停滞流动缓慢的血管通常表现出扩散效应而非灌注，导致甲状腺恶性结节组ADC快速减小。金蓉等［16］研究显示甲状腺癌的微血管密度显著高于甲状腺腺瘤，但其内血管走行纡曲，血流缓慢。既往对胶质瘤、前列腺癌［5,11］的研究发现，F快速值随着肿瘤恶性程度升高而增加，F快速与恶性肿瘤的病理分级呈正相关（P＜0.01）此外，本研究结果显示，F快速对甲状腺恶性结节诊断效能最大，曲线下面积为0.841，敏感度和特异度分别为93.8%、70.0%，是鉴别甲状腺恶性结节最有效的指标，其诊断阈值为32.04%。

本研究存在一定的局限性：①样本量较小，恶性结节组以甲状腺乳头状癌居多，其他类型亚组数量较少；②由于较小的结节容易受部分容积效应干扰，影响ADC值的精确测量，故本研究剔除直径＜8 mm的结节；③病变ROI为人工手动勾画，可能存在测量误差；另外，本研究仅结合平扫进行分析，后期可结合灌注加权成像、动态增强与IVIM各参数进行对比分析。

总之，IVIM技术可以无创、有效地观察甲状腺良恶性结节组织内水分子扩散和灌注情况，F快速是鉴别甲状腺恶性结节最有效的指标，未来需要更多研究进一步探索IVIM成像的临床应用价值。

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（本文编辑张春辉）

作者单位武汉大学人民医院放射科 湖北武汉430060

Doi：10.3969/j.issn.1005-5185.2016.03.002

通讯作者陈 军

中图分类号

R736.1；R730.42

收稿日期：2015-09-07修回日期：2015-11-11

Differentiation of Benign and Malignant Thyroid Nodules Using Intravoxel Incoherent Motion

【Abstract】Purpose The preoperative diagnosis of thyroid nodules is critical for guiding therapeutic strategies, this study is to preliminary investigate the application value of intravoxel incoherent motion （IVIM） in the differential diagnosis of benign and malignant thyroid nodules.Materials and Methods Forty-five patients with fifty-six thyroid nodules underwent routine MRI sequences and IVIM sequence before operation. The standard ADC （ADCstandard）, slow ADC （ADCslow）, fast ADC （ADCfast） and fraction of fast ADC （Ffast） value of benign and malignant thyroid nodules were compared. Diagnostic threshold and efficacy for the differentiation of benign and malignant thyroid nodules of these parameters were evaluated by using receiver operating characteristic （ROC） curve.Results The ADCstandard, ADCslowand ADCfastof malignant thyroid nodule group were lower than those of benign nodule group, while Ffastvalue was higher than that of the benign nodule group, and the differences were all statistically significant （t=3.928, 3.827, 4.569 and 5.309, P＜0.001）； the area under the curve of Ffastwas the maximum, which was 0.841, the diagnostic threshold was 32.04%, the sensitivity, specificity and accuracy was 93.8%, 70.0% and 76.7%, respectively.Conclusion The parameters of IVIM were valuable for differentiating benign and malignant thyroid nodules, and the most valuable parameter for differentiating malignant thyroid nodules was Ffast.

【Key words】Thyroid nodule； Thyroid neoplasms； Diffusion magnetic resonance imaging；Diffusion weighted imaging； Apparent diffusion coefficient； Intravoxel incoherent motion；Pathology, surgical； Diagnosis, differential