放射状K空间填充的自由呼吸容积内插序列对周围型实性肺占位形态学征象的显示价值

党珊，师卫华，段海峰，马光明，于楠，2，韩冬，张兆国，2*

数十年来，肺癌已成为世界上最普遍的癌症，也是癌症死亡原因中最常见的一种，在东亚发病率高[1]。对周围型实性肺占位形态学特征的观察可以帮助鉴别肺肿块的良、恶性[2]。螺旋CT空间分辨率高，是观察肺占位形态学特征最常用的放射学检查方法[3]，目前被认为是检出及随访肺结节的最佳手段，但因为CT 的辐射作用，对育龄期妇女及需要反复复查者具有很大的局限性。虽然年度低剂量CT筛查可以降低辐射剂量及肺癌高风险人群的病死率，但会使肺癌患病率轻度增加[4-5]。近年来，随着人们对CT辐射剂量的关注，肺部MRI检查越来越受到重视[6]。磁共振成像无辐射，软组织分辨率高，可进行多序列、多参数成像，适合育龄期妇女和需要长时间频繁复查的患者[7]。由于肺实质质子密度低及呼吸、心脏搏动伪影的影像，磁共振在肺部的应用受到极大限制[8]。放射状K空间填充的自由呼吸容积内插[free-breathing radial 3D fat-suppressed T1-weighted gradient echo (radial volumetric interpolated breathhold examination)，radial VIBE]序列为脂肪抑制自由呼吸采集图像，空间分辨率高，可有效地补偿呼吸、吞咽、大血管搏动及肠蠕动等，但以往对该序列的应用多在腹部，使用该序列观察肺实性占位形态学征象的研究较少。

因此，本研究以CT为对照，使用自由呼吸radial VIBE高分辨率成像技术观察周围型实性肺占位的形态学征象，旨在探讨该序列对周围型实性肺占位形态学征象的显示能力，为MR从形态学特征方面鉴别肺占位良、恶性提供实验依据。

1 材料与方法

1.1 研究对象

前瞻性地纳入2016年11月至2017年8月的周围型肺肿块患者，均接受常规剂量CT及radial VIBE扫描，CT检查后48 h内行胸部MR检查。病例纳入标准：(1)常规剂量CT(多层螺旋CT)检查发现周围型肺占位者；(2) CT图像质量良好，能满足诊断要求；(3)无MR扫描禁忌证(无金属植入物、幽闭恐惧症等)；(4)可耐受胸部MR检查者。排除标准：患者配合差，MR图像运动伪影明显，不能满足诊断要求。共53例患者进行CT、MR检查，其中7例MR图像运动伪影明显，无法达到诊断要求，最终纳入46例，男30例，女16例，平均年龄为64(48～83)岁。经CT检查发现49个肺病灶，病灶平均大小约(3.87±1.91) cm。入组患者最终经手术病理证实2例，CT引导下穿刺41例，1例肺隔离症经CT增强扫描确诊，2例因经CT增强扫描后考虑恶性而放弃治疗无病理学结果。其中，恶性34例(腺癌19例、鳞癌5例、腺鳞癌1例、小细胞癌6例、神经内分泌癌1例、喉癌肺转移1例，小细胞神经内分泌癌1例)；良性10例[炎性假瘤1例、机化性肺炎2例、慢性炎症4例、肺脓肿1例、肺隔离症1例(经过CT增强扫描确诊)、1例穿刺组织病理发现骨骼肌组织，未发现异型细胞]。本研究通过陕西中医药大学附属医院伦理委员会批准，所有患者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法

1.2.1 CT检查

使用GE HD750宝石能谱CT进行常规剂量薄层CT扫描，扫描范围自胸廓入口至膈下2 cm处。所有的薄层CT扫描参数如下：管电压80 KV/140 KV瞬时切换，管电流260 mA，机架旋转时间：0.5 s，矩阵512×512。将常规薄层CT重建成1.2 mm的肺窗、纵隔窗。肺窗窗宽为1200 Hu，窗位为-600 Hu；纵隔窗窗宽为350 Hu，窗位为40 Hu。

1.2.2 MR检查

使用德国Siemens Skyra 3.0 T超导型MRI扫描仪和18通道相控阵线圈，扫描序列包括轴位radial VIBE、T2 BLADE，扫描范围自胸廓入口至肝顶平面。轴位radial VIBE平扫：TR 2.79 ms，TE1.39 ms，体素大小：1.2 mm×1.2 mm×1.2 mm，反转角5°，激励次数(NEX)1次，矩阵320×320，FOV 380 mm×380 mm，扫描时间为5 min 30 s；轴位T2 BLADE序列：TR 2200 ms，TE 89 ms，层厚4 mm，反转角103°，NEX 1，矩阵320×320，扫描时间约2 min 55 s。

表1 radial VIBE图像质量及周围型实性肺占位形态学征象观察者间CT、MR一致性分析结果Tab.1 Weighted Kappa consistency analysis of image quality (radial VIBE) and morphological characteristics of peripheral solid pulmonary masses in both CT and radial VIBE

表2 以CT为标准，周围型实性肺占位radial VIBE形态学征象ROC曲线结果Tab.2 ROC analysis of morphological characteristics of peripheral solid pulmonary masses in radial VIBE, with CT as a reference standard

1.3 图像分析

首先，由两位有肺占位诊断经验的放射科医师分别对胸部MR图像质量进行主观评分，采用5分法：1分图像运动伪影明显，不能诊断；2分运动伪影较明显，图像质量差，不能诊断；3分图像质量一般，可见大血管搏动伪影，但可以诊断；4分图像质量良好；5分图像质量特别好。评分为3分以下者视为扫描失败，该患者不纳入本研究。

然后，该两名有10年以上胸部影像诊断工作经验的放射医师采用盲法分别对所有图像进行观察。观察顺序为先看MR图像，一个月后再看CT图像。薄层CT图像用肺窗观察(窗宽为1200 Hu，窗位为-600 Hu)，观察征象包括分叶、毛刺、胸膜凹陷、棘突、空洞、空泡、晕征(“分叶征”指肺部肿块的轮廓呈弧形凸起；“毛刺征”为肺窗上观察到自瘤灶边缘向周围肺实质伸展的放射状排列的短细、僵直的细线影；胸膜凹陷征是肿瘤与胸膜之间的线形成三角形影像[9]；棘突是指自肿瘤边缘突向肺野、呈尖角状的棘状突起，如小三角形，近端宽，远端窄，有一个或数个[10]；空洞是具有完整壁的含气腔隙，洞壁一般厚1 mm以上[11]；空泡征指瘤体内直径小于5 mm的低密度透亮影；晕征指环绕病变的毛玻璃密度影[9])。钙化及纵隔淋巴结肿大(纵隔淋巴结肿大是指短径大于1 cm的纵隔淋巴结[12])在纵隔窗(窗宽为350 Hu，窗位为40 Hu)观察。MR图像按照征象显示情况进行评估，采用5分法(1分：无显示，2分：可能无显示，3分：难以判断，4分：可能有显示，5分：确定有显示)进行。观察CT图像时，将征象显示与否分为“有”或“无”两类。两名医师观察结果不一致时协商决定。

1.4 统计学分析

采用SPSS 24.0软件进行分析。两名放射科医师对MR图像质量评分、CT及MR周围型实性肺占位各形态学征象的评分分别进行加权Kappa检验观察一致性。P＜0.05时认为差异有统计学意义。两名观察者之间的一致性分为差(K＜0.21)、较差(K=0.21～0.40)、中等(K=0.41～0.60)、优良(K=0.61～0.80)、优秀(K=0.81～1.00)[13]。最后以CT为参照标准，绘制受试者工作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲线，评估radial VIBE对肺占位各形态学征象显示的敏感性及特异性，然后计算曲线下面积(area under curve，AUC)，评价radial VIBE对周围型实性肺占位各形态学征象的显示能力。

2 结果

2.1 图像质量一致性检验结果

两位放射科医师对MR图像质量评分及CT、MR对周围型实性肺占位形态学征象显示的一致性检验结果见表1。典型病例的CT、radial VIBE及病理图见图1、2。

2.2 radial VIBE形态学征象观察结果

以CT为标准，MR对周围型实性肺占位形态学征象显示的敏感性、特异性及曲线下面积见表2。

图1 女，64岁，中分化腺泡状腺癌。A、B分别为CT、radial VIBE，均可见纵隔肿大淋巴结(白箭所示)；C、D：晕征(白箭)，空洞(黑箭)；E：病理图，HE染色，高倍镜下，中分化腺泡状腺癌 图2 男，67岁，中分化腺癌。A、B均可见分叶征(白箭)、胸膜凹陷征(白箭头)；C：HE染色，高倍镜下，中分化腺癌Fig. 1 Female, 64 years old, moderately differentiated acinar adenocarcinoma. A was CT, B was radial VIBE, the enlarged mediastinal lymph node can be seen (white arrow); C was CT, D was radial VIBE, the halo sign can be seen in both CT and radial VIBE (white arrow), the cavitation can be seen in both CT and radial VIBE (black arrow); E: Pathologic picture, HE staining, moderately differentiated acinar adenocarcinoma. Fig. 2 Male, 67 years old,moderately differentiated adenocarcinoma. A, B: Lobulation (white arrow) and pleural indentation (white arrow head) can be seen in both CT and radial VIBE; C: Pathologic picture, HE staining, moderately differentiated adenocarcinoma.

3 讨论

3.1 radial VIBE序列介绍及其应用

本研究使用radial VIBE序列观察周围型实性肺占位的形态学征象，发现radial VIBE序列对分叶征、毛刺征、胸膜凹陷征、棘突征、空洞、空泡及纵隔淋巴结肿大各征象的显示效果较好，但对钙化显示欠佳。radial VIBE序列为自由呼吸触发，使用放射状K空间填充技术，对运动伪影不敏感。其采集方式不仅包括相对高密度的K空间中心填充和相对低密度的K空间外周填充，因此对比度也存在不同。另外，radial VIBE为自由呼吸状态下采集图像，固定相位多时间段采集，获得了多相位的高分辨率图像，明显提高了图像质量[14]。多项研究表明，该序列在食管癌T分期、头颈部成像及小儿腹盆腔等部位成像效果良好，图像质量优于屏气笛卡尔容积内插序列成像[14-19]。

3.2 本研究与既往研究的异同点及可能原因分析

对肺占位形态学特征的观察可以帮助鉴别肺肿块的良、恶性[2]。而以往使用MR观察肺占位形态学征象的研究较少，Schaefer等[20]对46例孤立性肺结节形态学征象的研究表明，MR质子密度加权心电门控序列与CT对孤立性肺结节的良、恶性鉴别诊断效能相当，其中，MR对毛刺征的显示不如CT，与本研究结果一致，是因为MR空间分辨率低于CT。吴华伟等[21]使用3.0 T MR对30例周围型肺癌形态学征象的观察结果显示，MR对分叶征的显示与CT相当，而对毛刺征的显示CT明显优于MR；两种检查方法对胸膜凹陷征及周围型肺癌内部结构的显示差异无统计学意义。本研究中，radial VIBE序列对毛刺征显示不如CT，与既往研究结果一致。radial VIBE对分叶征的显示特异性与CT一致，而敏感性较CT略低，可能是因为本研究样本量较少，且该组病例中存在浅分叶征，radial VIBE对浅分叶显示欠佳。因此，后期研究将进一步加大样本量，以避免此类情况发生。胸膜凹陷征为瘤周纤维反应增生致胸膜收缩使脏、壁层胸膜间形成的一个含液体的死腔[9]，由于radial VIBE为自由呼吸采集图像，而常规CT为吸气末扫描图像。因此，两种检查方法病灶位置可能发生变化，尤其是位于胸膜下的病灶，其在CT图像中可能临近胸膜，而在radial VIBE图像中病灶可能紧贴胸膜，导致胸膜凹陷征无法显示。另外，胸膜凹陷其内含液体，T2WI对其显示良好[21]，后期的研究将运用MR多序列观察该征象。在与CT相同层厚条件下，radial VIBE序列可较好地显示棘突征，但依然存在假阳性。本研究含空洞病例较少，但radial VIBE与CT对空洞的显示结果一致。radial VIBE对空泡征显示较好；对晕征的显示，radial VIBE特异性较好，但敏感性较差。radial VIBE层厚薄，对纵隔淋巴结的显示与CT基本一致。

3.3 本研究的局限性

本研究存在一些局限性：(1)样本量较小，未纳入5～10 mm结节及磨玻璃结节，未按肺肿块大小进行分类观察，且未将短、细毛刺与粗、长毛刺分开观察，以后将加以改进。(2)观察图像时无法保证CT与MR图像绝对同层面。(3)radial VIBE序列虽为自由呼吸，但对患者呼吸节律要求较高，当患者呼吸节律不均匀时近膈肌及心脏大血管的病灶图像质量欠佳。本研究中上胸部图像质量更佳。(4)胸膜凹陷征内含水，radial VIBE对水显示欠佳，而T2WI对水更敏感。因此，后期的研究将联合MR多序列观察周围型实性肺占位形态学征象。

综上所述，本研究采用radial VIBE自由呼吸高分辨率成像技术观察周围型实性肺占位的形态学特征，该序列对周围型肺占位的形态学征象显示良好，有望成为观察周围型实性肺占位细节征象的有效补充手段。后期将联合MR多序列对肺占位的良、恶性鉴别诊断作进一步研究。