DCE-MRI诊断肺癌和肺部不同类型良性肿块的价值

解礼冰，田兴仓，马丽，朱力*

肺癌是威胁人类生命健康最常见的恶性肿瘤之一，在男、女癌症死亡率中均居首位[1]。由于肺癌及肺部炎性、良性肿块间的形态学表现有较大的重叠，且临床对三者的治疗措施截然不同，如不提高认识则会造成漏诊和误诊，进而使患者失去最佳的治疗时机和治疗方案。动态增强MRI功能成像技术(DCE-MRI)近年来发展较快，其能够提供活体病变微血管生成和通透性等血流动力学信息，目前成熟地用于临床乳腺、前列腺等良恶性病变的鉴别诊断[2-3]。但是，由于肺组织本身质子密度低，容易受呼吸运动、心脏大血管搏动等磁敏感伪影的影响，目前，国内外学者对此研究较少。基于此，本研究旨在探讨DCE-MRI功能成像技术鉴别诊断肺癌和肺部不同类型良性肿块的价值，为临床治疗方案的选择提供客观的影像学依据。

1 材料与方法

1.1 研究对象

搜集2014年10月至2017年10月于我院接受常规MRI及DCE-MRI检查的43例肺部肿块患者[男29例，女14例，平均年龄(64.83±5.85)岁]。具体纳入标准为：(1)胸片或CT初检明确肺内肿块的患者；(2)无MRI检查禁忌证，无对比剂过敏史；(3)行MRI检查前均未接受任何治疗。其中肺癌20例，肺部炎性肿块10例，肺部良性肿块13例；19例经CT引导下肺穿刺活检证实，12例经纤维支气管镜检病理证实，9例经根治性切除术证实，3例经临床随访证实。

1.2 检查方法

采用Philips Achieva 1.5 T双梯度超导型磁共振扫描仪(Achieva 1.5 T；Philips Healthcare Greater China)，SENSE-Body线圈，仰卧位，呼吸触发，采用呼气末触发。常规扫描序列包括肺尖至肺底膈面范围的T2WI横轴位、SPAIR-long TE横轴位及冠状位(TR 1600 ms，TE 80 ms；TR 3400 ms，TE 90 ms，TI 160 ms ；TR 3400 ms，TE 90 ms，TI 160 ms)，视野(FOV) 320 mm×320 mm，层厚5 mm，层间距1 mm，矩阵256×220，扫描时间160 s。DCE-MRI采用高压注射器以2.0 ml/s流速注入0.3 mmol/kg对比剂，于5 s开始扫描, TR 4 ms，TE 2 ms，层厚2 mm，层间距1 mm，FOV 280 mm×280 mm，矩阵180×150，每期扫描时间30 s，共获得6期动态增强，扫描时间185 s。扫描时在包全病灶的前提下尽可能的减少扫描时间。

1.3 图像处理与数据测量

将图像经PACS系统传至Philips EWS后处理工作站，结合T2WI在DCE-MRI上勾画出肿块的感兴趣区(region of interest，ROI)，ROI的选择要尽量避开钙化、出血、坏死、囊变，取信号均匀处的最大实性层面为ROI，ROI面积取20～50 mm2，软件自动生成ROI内的信号强度-时间(signal intensitytime，SI-T)曲线及血流动力学参数。将SI-T曲线分为四型[4]，Ⅰ型为速升下降型(流出型)，Ⅱ型为速升平台型，Ⅲ型为持续上升型(流入型)，Ⅳ型为无强化型。血流动力学参数包括最大强化程度(maximum enhancement，Maxenh)、达峰时间(time to peak，TTP)、流入速率(wash in rate，Wash-in)及流出速率(wash out rate，Wash-out)。

1.4 统计学方法

应用SPSS 22.0统计软件进行分析。三组间SI-T曲线类型分布的比较采用多个独立样本非参数检验。三组间参数的比较先行正态分布及方差齐性检验，若符合正态分布且方差齐，则采用单因素ANOVA分析检验；若为非正态分布或方差不齐，则采用秩和检验(Kruskal-Wallis检验)。P＜0.05为差异有统计学意义。应用Medcalc 11.4.2.0软件包进行ROC曲线分析。

2 结果

2.1 病理结果

43例肺部肿块中，位于右肺上叶13例，右肺下叶10例，左肺下叶9例，左肺上叶7例，右肺中叶4例。肿块最大直径9.86 cm，最小直径2.49 cm，平均直径为(6.07±2.57) cm。其中，肺癌20例，包括鳞癌10例，腺癌 6例，腺鳞癌1例，小细胞癌3例；炎性肿块10例，包括活动性结核5例，真菌感染2例，机化性肺炎2例，肺脓肿1例；良性肿块13例，包括结核球4例，慢性炎性肉芽肿4例，硬化性血管瘤2例，错构瘤2例，其他1例(表1)。

表1 各组间时间-信号强度曲线分布比较(例)Tab. 1 The distribution of the SI-T curve types of the three groups (n)

2.2 SI-T曲线类型比较

肺癌与肺部炎性、良性肿块的SI-T曲线类型分布见表1及图1～3。三组间的SI-T曲线类型分布差异有统计学意义(P=0.02＜0.05)，其中肺癌和良性肿块间差异有统计学意义(P＜0.01)，肺癌与炎性肿块、良性与炎性肿块间差异均无统计学意义(P值均＞0.05)。以Ⅰ、Ⅱ型曲线诊断肺癌的敏感性为95% (19/20)，特异性为39.13% (9/23)，准确性为65.12% (28/43)。

2.3 DCE-MRI血流动力学参数的比较

Maxenh、TTP、Wash-in符合正态分布，采用单因素ANOVA分析进行组间两两比较；Washout不符合正态分布(以中位数和四分位数间距描述)，采用Kruskal-Wallis检验进行组间成对比较。组间两两比较中(表2)，恶性组Wash-in显著高于良性组而低于炎性组，恶性组TTP显著低于良性组而高于炎性组(P均＜0.05)。三组间的Washout、恶性组与炎性组间的Maxenh均无显著性差异(P＞0.05)。

表2 肺部不同肿块血流动力学参数的比较Tab. 2 Hemodynamic parameters of the three nodule groups

2.4 对TTP、Wash-in进行诊断效能分析并确定TTP及Wash-in诊断阈值

以Wash-in为54.2、30.5分别作为鉴别炎性肿块和肺癌、肺癌和良性肿块的临界值(＞54.2为炎性肿块，≤30.5为良性肿块)，肺癌与炎性肿块、良性肿块得以鉴别的敏感度、特异度、准确度分别为80.05%、70.57%、74.42%。以TTP为71.67、127.60分别作为鉴别炎性肿块和肺癌、肺癌和良性肿块的临界值(＞127.60为良性肿块，≤73.71为炎性肿块)，肺癌与炎性肿块、良性肿块得以鉴别的敏感度、特异度、准确度分别为75%、65.22%、69.77%。

3 讨论

3.1 DCE-MRI灌注原理及其在肺部病变检查中的优势

DCE-MRI作为一种基于流动效应基础上的MR功能成像技术，是经过高压注射器静脉团注对比剂后，对病变进行连续不断的扫描，由于血管的渗透及对比剂向邻近组织的外渗作用，肺部不同性质的病变对其代谢不同，信号强度的变化就不尽相同，从而提供肺部活体病变的微血管生成和通透性等血液动力学信息[5]，达到为肺部肿块性质的评估提供定性和定量信息的目的。国外文献报道，DCE-MRI对肺部病变性质的诊断与病理学的符合率较其他影像学检查更高，CT增强的准确率为80.7%，PET/CT的准确率为83.7%，而DCEMRI的准确率为88.1%[6]。

图1 男，51岁，右上肺腺癌。A：SPAIR-long TE，右肺上叶混杂高信号肿块，最大径约为9.0 cm，边缘不规整；B：DCE图上，肿块不均匀强化，中央可见片状坏死区；C：SI-T曲线，肿块呈速升下降型(Ⅰ型) 图2 男，50岁，右下肺机化性肺炎。A：SPAIR-long TE，右肺下叶内基底段高信号肿块，最大径约为2.6 cm，边缘光整；B：DCE图上，肿块呈边缘环形强化；C：SI-T曲线，病灶呈速升平台型(Ⅱ型)图3 女，69岁，右上肺结核。A：SPAIR-long TE，右肺上叶肺门混杂高信号肿块，最大径约为4.3 cm，边缘不规整；B：DCE图上，肿块不均匀强化；C：SI-T曲线，病灶呈速升平台型(Ⅱ型)Fig. 1 Male, 51 years old. Adenocarcinoma. A: SPAIR-long TE MR reveals that heterogeneous high sign in the upper lobe of right lung with a maximumdiameter of 9.0 cm with unsmoothed margin. B: Dynamic contrast enhanced-MR image shows that the nodule is not uniformly strengthened, and central necrosis can be seen. C:The SI-T curves shows a rapid increase and a gradual decrease. Fig. 2 Male, 50 years old. Focal organizing pneumonia. A: SPAIR-long TE MR reveals that high sign in the medial basal segment of lower lobe of right lung with a maximumdiameter of 2.6 cm with smoothed margin. B: Dynamic contrast enhanced-MR image shows that the nodule is heterogeneous ring-enhancement. C: The SI-T curves shows a early peak then keep steady.Fig. 3 Female, 69 years old. Lung tuberculosis. A: SPAIR-long TE MR reveals that heterogeneous high sign in the upper lobe of right lung with a maximumdiameter of 4.3 cm with unsmoothed margin. B: Dynamic contrast enhanced-MR image shows that the nodule is not uniformly strengthened. C: The SI-T curves shows a early peak then keep steady.

3.2 SI-T曲线诊断肺癌的价值

SI-T曲线广泛用于恶性肿瘤的诊断中。“速升速降”型强化是肺癌的典型特征，但无快速强化也不能排除癌肿的可能，所以DCE-MRI对肺癌的诊断价值存在争议。Coolen等[7]研究得出肺癌最常见的SI-T曲线类型是Ⅰ、Ⅱ型，而肺部良性病变以Ⅲ、Ⅳ型最为常见，但该研究中良性病变数量较少(11例)。而本研究中肺癌最常见的SI-T曲线类型为Ⅰ、Ⅱ型，肺部炎性、良性肿块SI-T曲线类型以Ⅱ、Ⅲ型为常见，虽然肺癌、肺部炎性及良性肿块的SI-T曲线类型分布有差异(P＜0.05)，但Ⅱ型曲线在三者中有明显的交叉和重叠，若单独以SI-T曲线作为三者的鉴别诊断，则易造成假阳性率。本研究SI-T曲线对鉴别肺癌的特异性低(39.13%)，可能与本组良性病例中急性炎症及活动性肉芽肿较多，且不同类型、不同分化程度的肺癌的SI-T曲线类型也会存在差异等因素有关。因此，单纯通过SI-T曲线形态鉴别肺部良、炎、恶性肿块很困难。另外，Alper等[8]研究31例患者中仅有2例良性病变SI-T曲线为Ⅳ型，本研究仅见1例无强化型(Ⅳ型)肿块，这可能是由于样本量相对少，尚需增加样本量进一步研究。

3.3 DCE-MRI血流动力学参数对肺癌的诊断价值

目前学者多认为DCE-MRI半定量及定量参数有助于鉴别诊断肺癌与肺部良性病变，且有助于肺癌的病理分型[9-12]。基于以上理论观点，本研究尝试半定量分析Philips 1.5 T DCE-MRI各参数在肺部恶性、炎性及良性肿块的差异价值。结果显示：肺癌Wash-in显著高于良性肿块而低于炎性肿块，TTP显著低于良性肿块而高于炎性肿块，Wash-in及TTP的差异在三组间均有统计学意义，而三组间的Wash-out、肺癌与炎性肿块间的Maxenh均无统计学差异(P＞0.05)。分析原因，可能是TTP、Wash-in主要反映对比剂流入的速度，而Maxenh主要反映对比剂流入的量，Wash-out反映对比剂廓清的速度， Wash-out与病变血管生成情况无明显相关性[13]。研究表明，肺癌中VEGF的表达和MVD高于良性病变(P＜0.05)，提示肺癌生长过程中含有大量的新生血管，其血供丰富，血流量多，血管渗透性高，血流阻力小，因此增强时肺癌的对比剂的交换速度高于乏血供的良性病变，达峰时间早于乏血供的良性病变[13-14]。但有些活动性炎性病变VEGF也会大量表达，其血供更为丰富，增强时强化幅度和强化速度会更高。本研究中肺癌与肺部炎性肿块、良性肿块之间的TTP和Wash-in参数比较也说明了这一点。因此，Wash-in、TTP对肺癌与肺部良性、炎性肿块的鉴别诊断具有一定的可行性，但肺癌的强化参数和活动性炎症仍存在交叉现象。

3.4 本研究亦存在一些不足

(1)肺组织本身质子密度低，呼吸运动伪影、心脏大血管搏动等所导致的磁敏感伪影难以完全避免，图像测量会存在一定的误差。(2)样本量相对少，导致研究结果存在一定的偏差。

总之，DCE-MRI中的SI-T曲线有助于鉴别诊断肺癌和肺部良性病变，但存在较明显重叠，对于肺癌及一些活动性炎性肿块，SI-T曲线无鉴别诊断意义。而血流动力学参数(TTP、Wash-in)对于肺癌、肺部炎性及良性肿块有鉴别诊断价值，但也存在小部分重叠，因此仍需要结合MR其他功能成像技术(如DWI、MRS等)综合考虑。本研究结论尚需扩大样本量进一步证实研究。

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