磁共振扩散加权成像的表观扩散系数值在鉴别均质良恶性甲状腺微小结节中的作用

王勇，张晖

甲状腺良恶性结节的鉴别诊断一直是影像学研究的重点和难点。临床上将甲状腺结节的直径≤1.0 cm时称为甲状腺微小结节[1-2]，此类结节尤其是影像上表现为质地均匀的恶性结节多被漏诊和延误治疗。

磁共振扩散加权成像(diffusion weighted imaging, DWI)技术现已经成为临床明确诊断甲状腺微小结节的重要影像学方法[3-4]。本研究通过对甲状腺均质微小结节病灶的不同b值DWI序列图像数据分析，探讨表观扩散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)对均质甲状腺微小结节的鉴别诊断价值。

1 材料与方法

1.1 临床资料

选取2014年1月至2017年5月在河北医科大学第二医院进行诊治并经手术病理证实且均行磁共振检查的甲状腺微小结节患者162例，共226个病灶，全部入选病例中男35例、女127例，年龄19～68岁，平均年龄(43.6±13.2)岁。入组标准：(1)术前影像学检查(超声、CT和常规MRI)表现为回声、密度或信号均匀者；(2)检查前均未进行穿刺、放疗、化疗、含碘药物治疗和手术治疗；(3)在MRI检查后1周内接受甲状腺结节切除手术治疗。排除标准：(1)对于“均质”表现在磁共振T1WI和T2WI上表现不一致者；(2)患者甲状腺内病灶紧邻气管侧者(伪影较严重，所测数据可能不真实)；(3)常规筛查显示结节直径≤0.3 cm (病灶过小，致使DWI和ADC图不能清晰显示)。

1.2 检查方法

MRI设备采用美国GE Signa Excite 3.0 T磁共振扫描机，使用四通道头颈联合线圈，患者取仰卧位，颈后局部垫高，双肩尽量下垂，从而使甲状腺充分暴露，并嘱患者在扫描过程中平静呼吸，尽量避免吞咽和咳嗽等动作，以减少运动伪影。受检者均行常规MRI平扫，包括冠状位及轴位T2WI、T1WI，TR 3200 ms，TE 80 ms，层厚4 mm，层距1.2 mm，视野24 cm×24 cm，矩阵128×128，激励次数为4，扫描层数16～20，扫描时间160 s；DWI采用单次激发平面回波成像技术，扩散梯度因子(b值)分别选取为0 s/mm2、300 s/mm2、500 s/mm2、800 s/mm2和1000 s/mm2，扩散敏感梯度方向3个。由2名具备副高级职称医师分析影像诊断结果。

1.3 图像分析

本研究使用美国GE公司图像后处理工作站软件ADW 4.6测量病灶的信号强度及ADC值。并参照横断面TlWI和T2WI，分别选取病灶直径最大的层面进行测量，并设置感兴趣区(region of interest，ROI)，ROI面积约20～45 mm2，通过复制和粘贴，将完全相同形态和大小的ROI置于不同b值所得图像的同一层面的同一对应位置。对照区域的ROI 通常选择为对侧正常的甲状腺组织。

1.4 统计学处理

使用SPSS 18.0统计分析软件包进行统计分析。根据甲状腺术后的病理结果，比较不同b值时良性和恶性均质甲状腺微小结节病灶ADC值的差异,绘制b值分别取300 s/mm2、500 s/mm2和800 s/mm2时甲状腺良恶性小结节ADC值的受试者工作特征(recevier operating characteristic，ROC)曲线，籍此评估所测得ADC值对甲状腺良、恶性小结节的诊断效能。统计方法采用两个和多个样本的t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 取不同b值所得出ADC值在良、恶性均质小结节之间的差异

良、恶性均质甲状腺小结节的的常规磁共振检查信号特征较为类似，表现为T1WI等信号、T2WI高或稍高信号，DWI上多表现稍高信号或等信号(图1)，因此区分其良、恶性寄希望于病灶的ADC值。

图1 女，52岁，甲状腺左叶微小结节(直径为0.8 cm)，病理为乳头状癌。A：T1WI平扫；B：T2WI平扫(压脂)；C：DWI (b=500 s/mm2)；D：ADC图；E：相应病理图片Fig.1 Female, 52 years old. The small nodules of the left lobe of the thyroid gland (0.8 cm in diameter), papillary carcinoma. A: T1WI plain scan. B:T2WI plain scan(fat-suppressed). C: DWI (b=500 s/mm2). D: ADC. E: The corresponding pathological images.

本研究将不同b值DWI扫描后全部病灶的ADC值进行整理(表1)，经统计学分析，取b值为300 s/mm2、500 s/mm2和800 s/mm2时，DWI扫描所得出的ADC值良性和恶性结节之间的差异有统计学意义(P＜0.05)；而在b值为0 s/mm2和1000 s/mm2时，DWI扫描所得出的ADC值良性和恶性结节之间的差异无统计学意义(P＞0.05)。

2.2 甲状腺均质小结节ADC值在良、恶性之间分界阈值的确定

根据甲状腺结节术后的病理结果，绘制b值分别取300 s/mm2、500 s/mm2和800 s/mm2时甲状腺良恶性小结节ADC值的ROC曲线。b值取300 s/mm2时，ROC曲线下面积为0.825，b值取500 s/mm2时，ROC曲线下面积为0.882，b值取800 s/mm2时，ROC曲线下面积为0.867；因此取b值为500 s/mm2时，其ROC曲线下面积最大，此时鉴别良恶性甲状腺小结节的诊断效果最佳。据此确定1.585×10-3mm2/s为区分良恶性病变ADC值的分界阈值，此时的诊断特异度和敏感度分别为76.6%和81.6%。

2.3 甲状腺恶性小结节不同病理类型间ADC值的比较

不同病理类型的恶性甲状腺小结节细胞密度不同，核质比不同，因此其水分子扩散受限程度也不尽相同，所以不同病理类型结节其DWI图像信号强度和ADC值会有所差异，本研究选择诊断效能最佳的b值(500 s/mm2)进行DWI检查，检测得出不同病理类型甲状腺恶性小结节的ADC值并进行统计学分析，各病理类型之间的差异均有统计学意义(P＜0.05) (表2)。

表1 选取不同b值时良、恶性甲状腺均质微小结节的平均ADC值(×10-3 mm2/s)Tab. 1 The average ADC value of benign and malignant small thyroid nodules selected for different b values(×10-3 mm2/s)

表2 甲状腺小结节以ADC值1.585×10-3 mm2/s为阈值与组织病理学对照(b值=500 s/mm2) (×10-3 mm2/s)Tab. 2 The thyroid nodules with ADC value of 1.585×10-3 mm2/s as the threshold and histopathological control (b=500 s/mm2) (×10-3 mm2/s)

3 讨论

3.1 甲状腺微小结节的影像学研究现状

甲状腺微小结节通常都是患者常规年度查体时偶然发现，具有较高的漏诊率[5]。甲状腺微小结节中恶性率仅为1/10左右，但恶性病变的患者预后较差[6]。由于甲状腺微小结节中的恶性病变甲状腺癌多起病隐匿，生物学特性多变，其临床、影像学及细胞学特征与良性病变多有交叉，目前仍缺乏一套科学、有效、定量的术前诊断方法将其明确区分。

压实度是一个十分重要的关键指标，若压实度达不到要求，孔隙率就大，平整度衰减就会加快，导致路面耐久性降低。所以，一般要求压实度要达到98%以上。

磁共振成像常规序列能够客观准确地显示甲状腺病灶的部位、数量、大小、形态、边界、信号均匀程度、包膜和MRI信号特征等解剖学特征，从而有助于甲状腺良恶性结节的诊断，为临床诊疗提供较为可靠的依据[7-8]。磁共振检查技术中的DWI现已成为广泛应用于临床的功能成像方法，该方法能够通过评估所观察脏器内水分子扩散运动的情况而间接判断该脏器内病灶的活性，同时对局部正常组织功能受损情况也可进行初步的评价，经DWI扫描后所得的ADC值可以科学定量地分析病灶良恶性的差异[9]。Khizer等[10]对甲状腺结节患者及健康成年人行b值为100、200和300 s/ mm2的DWI扫描，经后处理发现，在良恶性结节鉴别诊断中，不同b值下的ADC值具有一定差异，良性结节的ADC值高于恶性结节，这与本研究结果部分一致，本研究在其基础上同时还进行了高b值的对照研究。

3.2 均质甲状腺微小结节的影像学表现和病理基础

恶性甲状腺结节的影像学特征较为典型，其最突出特征即病灶密度和信号不均匀，但由于甲状腺微小结节体积较小，属于病变发展初期，其内部尚未出现囊变、坏死及钙化等征象，因此，只表现为密度均匀或回声均匀的实性结节。

甲状腺微小结节的常规磁共振序列T1WI、T2WI信号表现较无特征性，同时发现恶性甲状腺微小结节病灶中前期CT检查密度均匀或超声检查回声均匀的的病灶占据很大比例，且这些小结节在常规磁共振检查中也多表现为信号均匀病灶，这多由于病灶体积较小且病灶在发展进程的初期，血供较为充足，多数病灶内部还未出现囊变、坏死、出血和钙化等病理学改变，因此该类恶性均质甲状腺微小结节更具隐蔽性[11-12]，所以，只依据常规磁共振检查信号特征(T1WI等信号、T2WI高或稍高信号)是不能准确区分其良、恶性的(图1A～C)。

此外，甲状腺结节的均质性取决于病灶的组织病理学表现，病灶内组织结构成分较为单一，无囊变、坏死、出血和钙化等病理学改变时在影像学常规检查如超声、CT及MR常规系列上通常表现为回声、密度和信号的均质性，均质的甲状腺微小结节更具有误导性，因此此类结节的筛检更具有临床意义[13]。

另外本研究结果还显示，全部162例患者的226个均质甲状腺微小结节病灶的术后病理结果回报中恶性结节占据所入选病例的绝大多数，这与病例的入选来源有关，甲状腺结节患者全部均首先接受颈部多普勒超声筛查，结节过小、呈典型良性表现、典型恶性侵袭性表现以及回声不均匀者均被排除在入选病例以外，经多普勒超声检查认定为良性甲状腺小结节均观察随访而未行手术治疗[14]。

3.3 均质甲状腺微小结节的DWI特点

均质甲状腺微小结节的常规磁共振检查信号表现不具特征性，但DWI的病灶信号特点和ADC值则具备一定的鉴别区分能力[15]。

众所周知，DWI可无创地评价组织内产生的水分子扩散运动，恶性肿瘤细胞密度增高、细胞外间隙小，而良性病变细胞密度低、细胞外间隙大，恶性肿瘤细胞组织结构较良性病变更易对水分子的扩散运动形成限制[16](图1E)。另外恶性肿瘤细胞生物膜的限制和大分子蛋白物质的吸附作用要明显强于良性病变，这也是使局部形成水分子扩散受限情况的另一主要原因[17]。因此，均质甲状腺微小结节中的恶性病灶多数表现为扩散受限高信号；恶性均质甲状腺微小结节DWI多以高信号为主，等信号占少数。

3.4 均质甲状腺微小结节ADC值的鉴别诊断意义

DWI图像后处理所得ADC值现已广泛应用于全身各个系统良、恶性病变的鉴别诊断；国内外已有部分研究表明ADC值对于区别甲状腺良、恶性占位有一定鉴别诊断价值[18]，但不同b值下所得ADC值会有所差异。理论上所得ADC值不仅受水分子扩散的影响，还与微循环灌注有关。当选择较小的b值时，ADC值受灌注影响较大，导致最后结果较真实结果偏大[19]。随所选择的b值不断增高，其所得ADC值受灌注影响逐渐减少。本研究所选取b值范围较广，包括0 s/mm2、300 s/mm2、500 s/mm2、800 s/mm2和1000 s/mm2。经统计学分析，取b值为300 s/mm2、500 s/mm2和800 s/mm2时，DWI扫描所得出的ADC值良性和恶性结节之间的差异有统计学意义(P＜0.05；图1D)；而在b值为0 s/mm2和1000 s/mm2时，DWI扫描所得出的ADC值良性和恶性结节之间的差异无统计学意义(P＞0.05)。当取b值为300 s/mm2和500 s/mm2，ADC值能够鉴别甲状腺良性和恶性病变在之前国内外部分研究中已有提及。而在本研究中b值为800 s/mm2时，ADC值仍具备良恶性结节之间鉴别诊断价值在以往文献中未见被提及，考虑这种结果的出现与本研究所选取研究对象为均质结节有关，既往文献研究对象对病例入选条件设置较为宽泛，病灶组织成分也较为复杂，不同成分和范围的感兴趣区选择会导致所得ADC值存在一定误差[19]。本研究选取b值为0 s/mm2时，DWI扫描所得出的ADC值良性和恶性结节之间的差异无统计学意义，这与以往研究结果相一致，究其原因主要是受局部组织灌注影响较大，从而影响最终结果的真实性。b值为1000 s/mm2时，本研究得出所得ADC值在良性和恶性甲状腺均质微小结节之间的差异无统计学意义，考虑此结果主要是由于微小结节病灶较小，b值为1000 s/mm2时图像信噪比较低，致使感兴趣区设置出现不可避免的误差所致。

利用均质甲状腺微小结节ADC值确定在良、恶性结节之间的分界阈值意义重大，国内外部分学者曾尝试划定甲状腺良、恶性结节之间的分解阈值，但差异较大[9]，据推断与病灶的成分复杂相关，本研究对象为均质甲状腺结节可在一定程度上避免此干扰因素影响。本研究根据甲状腺结节术后的病理结果，绘制b值分别取300 s/mm2、500 s/mm2和800 s/mm2时甲状腺良恶性小结节ADC值的ROC曲线。b值取500 s/mm2时，其ROC曲线下面积最大，此时鉴别均质良恶性甲状腺小结节的诊断效果理论上最佳。

总之，本研究通过对均质甲状腺微小结节的大样本良、恶性病例应用不同b值所得ADC值进行对照研究，发现取b值为300 s/mm2、500 s/mm2和800 s/mm2时应用DWI扫描所得出的ADC值可用于鉴别良、恶性的均质甲状腺微小结节，并在b值取500 s/mm2时，其ADC值可对甲状腺恶性小结节的不同病理类型进行提示，同时确定了均质甲状腺微小结节ADC值在良、恶性结节之间的分界阈值。

本研究的不足之处在于受病例来源所限，均质性甲状腺结节的判定均为超声、CT和MRI三种检查方式中的一种或两种，不排除其他检查方法因成像原理不同而呈现非均质性表现，在今后的研究中有望对三种影像筛查方法进行均质性的对比评价。另外，本研究也未将直径≤0.3 cm的均质甲状腺微小结节包含在研究范围之内，主要原因是体积过小致使其在DWI和ADC图上不能清晰显示，待调整优化扫描参数后再纳入后续研究。

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