基于DKI序列的类PET成像在多发性骨髓瘤诊断中的ROC分析

房加高　刘波　陈丽娟　徐怡　时寅　徐磊　邹月芬

[摘要] 目的 使用弥散峰度成像（DKI，diffusion kurtosis imaging）序列做全身类PET（positron emission computed tomography）扫描，将其应用于多发性骨髓瘤（MM，multiple myeloma）的诊断，分析基于DKI序列的类PET技术在多发性骨髓瘤诊断中的的可行性。 方法 方便收集南京医科大学第一附属医院在2015年11月—2017年12月发现的疑似多发性骨髓瘤患者56例，后经病理资料证实为44例为MM阳性，12例为MM阴性。将44例阳性患者作为实验组，12例阴性患者为对照组，对其做磁共振全身DKI扫描并基于DKI序列生成类PET图，对56例样本使用盲法诊断，病理结果为金标准做ROC曲线分析。 结果 对DKI诊断结果做ROC曲线分析表明，DKI对骨髓瘤检出的敏感性为90.9%，特异性为30%，ROC曲线线面积为85.3。 结论 基于DKI序列的类PET技术敏感性好，特异性稍差，可应用在多发性骨髓瘤病灶的检出诊断中。

[关键词] 全身DKI扫描;类PET技术;多发性骨髓瘤;ROC分析

[中图分类号] R445.2;R733.3          [文献标识码] A          [文章编号] 1674-0742（2019）02（a）-0178-04

[Abstract] Objective To use the diffusion kurtosis imaging （DKI） sequence for whole body PET （positron emission computed tomography） scan， which is applied to the diagnosis of multiple myeloma （MM， multiple myeloma）， based on DKI sequence feasibility of PET-like techniques in the diagnosis of multiple myeloma. Methods A total of 56 patients with suspected multiple myeloma who were convenient selected in the First Affiliated Hospital of Nanjing Medical University from November 2015 to December 2017 were enrolled. The pathological data confirmed that 44 were MM positive and 12 were MM negative. 44 positive patients were used as experimental group， and 12 negative patients were used as control group. Magnetic resonance whole body DKI scan was performed and PET-like images were generated based on DKI sequence. 56 samples were blindly diagnosed， and pathological results were gold standard ROC curve analysis. Results The ROC curve analysis of the DKI diagnosis showed that the sensitivity of DKI to myeloma was 90.9%， the specificity was 30%， and the ROC curve line area was 85.3. Conclusion The PET-based technique based on DKI sequence has good sensitivity and poor specificity， and can be applied to the detection of multiple myeloma lesions.

[Key words] Whole body DKI scan; PET-like technique; Multiple myeloma; ROC analysis

DKI序列是最近才兴起的一种新序列，但目前仅被应用于单一部位，基于DKI序列能否应用于大范围的全身扫描，并保证对病灶的检出效率，这是该文的研究重点。多发性骨髓瘤（Multiple Myeloma）是浆细胞的恶性肿瘤，骨髓瘤细胞在骨髓内克隆性增值引起溶骨性骨骼破坏，是一种累及全身的多发性血液疾病[1]。由于磁共振检查没有射线损伤，对骨髓瘤病灶较敏感的优点，2015年国际骨髓瘤专家组推荐磁共振成像作为多发性骨髓瘤患者（含冒烟型MM）首选的影像学检查[2]，适用于全身MRI的检查即类PET技术。常规类PET技术是基于扩散加权成像序列所生成的，而该研究采用新兴的DKI序列作为类PET技术的基础扫描序列是首创的，研究尚不深入，因而该文仅使用ROC法做可行性分析。

1  资料与方法

1.1  一般资料

方便收集南京医科大学第一附属医院发现的疑似多发性骨髓瘤患者56例，男龄34～71岁，平均年齡58岁，男性29例，女性27例。主要临床症状为骨痛，腰背痛，贫血乏力。经病理资料诊断44例为MM阳性，12例为MM阴性。将44例MM阳性患者作为实验组，12例MM阴性为对照组，所有病例均行基于DKI序列的全身类PET扫描。

1.2  检查方法

采用德国西门子公司生产的Viro 3.0T超导磁共振扫描仪，患者体位采用头先进，仰卧位，头颈部采用用头颈联合线圈覆盖，双侧上肢置于身体两侧，胸腹盆及股骨上段采用两组体表相控阵线圈包裹，线圈之间略有重合，以保证线圈之间无缝衔接。扫描时使用TIM技术分5段分别扫描，扫描范围包含头颅，胸腹部和盆腔所有躯干骨，上肢及股骨上段。每段DKI序列扫描轴位，大FOV扫描，扫描参数如下，TR为9 600 ms，TE为104 ms，采集次数为2，矩阵为258×344，FOV=450×398，层厚为5 mm，层间距0 mm， 弥散设置采用3 d-trace，平面回波成像，采用3个b值成像，分别为50 s/mm2，700 s/mm2和1 400 s/mm2 。扫描后使用后处理3D功能将DKI序列拼接为全身图像，即为基于DKI序列的全身类PET图。

1.3  图像分析及诊断

所有患者的图像（包括实验组及对照组）传输到后处理系统进行盲法阅片，由两名具备肌骨系统诊断经验的放射科主任医师执行，如果出现诊断意见相悖，则邀请第三位上级主任医师加入，进行协商判断，直到诊断意见达成一致。医师阅片所依据的MM磁共振图像不但包括全身DKI图像，还包括DKI不同b值的分段图像，综合所有DKI 生成的图像进行诊断。正常骨髓在DKI序列上为均匀一致低信号，而骨髓瘤病灶表现为点状，块状高信号。进行灰度翻转后，则骨髓瘤病灶与正常骨髓对比更明显，表现为灰色背景下的灶状低密度信号。见图1。

1.4  统计方法

使用SPSS 19.0统计学软件对数据进行分析，统计分析DKI序列诊断MM的敏感性，特异性，并绘制ROC曲线，计算ROC曲线下的面积。

2  结果

对DKI图像进行分析表明，经病理证实的44例骨髓瘤病使用DKI诊断正确40例，4例未在发现异常。经病理证实为非骨髓瘤病例12例，使用DKI诊断正确4例，8例未作出正确诊断，结果见表1。

对DKI诊断结果做ROC曲线分析表明，DKI对骨髓瘤检出的敏感性为90.9%，特异性为30%，ROC曲线线面积为85.3。ROC曲线见图2。

3  讨论

多发性骨髓瘤是常见的血液系统恶性肿瘤，骨髓瘤细胞的恶性增殖可引起全身骨骼溶骨性破坏，这也是MM最突出的临床突出特点，初诊患者通常是由于骨痛而就诊[3]。MM的确诊以病理组织学检查结合血清中异常代谢物的含量来诊断。其中骨髓瘤肿瘤负荷对骨髓瘤的临床分期，治疗方案的制定，以及后期疗效的评估上有重要意义[4]。对多发骨髓瘤肿瘤负荷的评估常常借助于影像学检查，目前最先进的是全身MRI检查。 全身磁共振成像是多发骨髓瘤诊断与鉴别诊断，肿瘤负荷与疗效评估的重要手段。

全身磁共振成像通过多组线圈分段扫描，然后使用后处理功能中的拼接选项将头颅，胸腹盆各段拼接为全身图像[5]。全身图像生成前扫描序列称为基础序列，在该研究中首次将DKI序列作为全身磁共振成像的基础序列，主要是应用DKI序列相对于常规序列对肿瘤细胞敏感性高的特点。陈丽华等[6]的研究表明DKI在诊断前列腺肿瘤ROC下面积为0.90，较DWI高。俞顺等[7]在关于腮腺肿瘤的鉴别诊断中的研究表明DKI诊断腮腺淋巴瘤的敏感度和特异度分别为71.43%，95.78%。这些研究均说明DKI序列在作为基础序列来诊断和鉴别诊断肿瘤细胞具有很大的优势。DKI序列是一种基于水分子扩散运动的功能成像序列，DKI模型是Jensen等人在2005年首次提出。常规单e指数模型假设水分子扩散是不受阻碍的自由运动，水分子在随机运动的情况下其扩散运动位移满足高斯分布（Gaussiandistribution，即正态分布）。而对于真实的生物组织，水分子的扩散是在细胞间隙，细胞内运动，其运动必然不是自由运动，也因此真实的水分子扩散的运动位移是非高斯分布的。水分子扩散受周围环境的限制程度越大，体素内组织成分越混杂，则扩散运动的非高斯性越显著[8]。

DKI的应用是从神经研究开始[9]，用于脑部胶质瘤的鉴别诊断和肿瘤分级上。谭朝元等[10]做了关于脑胶质瘤与单纯脑肿瘤的鉴别诊断中的价值，发现MK值在诊断瘤周组织与胶质瘤上的敏感性最高，ROC曲线下面积最大，为0.865。随后DKI的研究逐渐扩展到人体各部位。但目前基本局限于单一部位的研究，即DKI的成像是使用小FOV来实现的。那么能否将DKI用于大FOV的成像，应用在多发骨髓瘤的病灶检出和负荷评估中，我们认为是可行的。

该研究结果显示，在对多发骨髓瘤的定性诊断中，44例病理阳性患者在DKI序列上有40例发现骨髓瘤病灶，敏感性为90.9%，在敏感性上表现较好。相比较于DWI序列，这一表现已经非常好，均比CT的敏感性高。王攀峰等[11]关于DWI对骨髓瘤的检出敏感性性为95%，DKI序列与DWI序列均明显好于CT检查（CT对骨髓瘤的检出敏感性为76%）。这与其它功能成像序列所得到的敏感性数据相当，说明对于临床疑是骨髓瘤患者，检出率非常高。但是其特异性只有30%，表现较差，这表明如果仅仅依靠DKI进行诊断，有部分非骨髓瘤病人被误诊。在该研究中，被误诊的病例主要是淀粉样变性，巨球蛋白血症和浆细胞白血病的患者。原因在于这些病变也会造成病灶细胞水分子扩散性受到局限，细胞内分子结构变的复杂，从而导致非高斯运动加剧。如童永秀等[12]在观察髓外浆细胞瘤的磁共振表现时就发现浆细胞瘤在功能成像上表现为水分子扩散受限。这与骨髓瘤病灶在DKI序列上的表现相类似，因而容易造成误诊。但是这并不影响DKI在多发骨髓瘤诊断中的价值，因为临床中对MM的確诊仍然是以血液检测和细胞学检查为金标准，磁共振检查只是一种辅助手段。其对于MM最大的作用还是在于对骨髓瘤病灶负荷的评估。所以，在临床上可以忽视DKI对MM表现较差的特异性，而重点应用DKI对骨髓瘤病灶的显示非常敏感的特性。

该研究表明DKI序列可以应用在大FOV的全身磁共振成像中，但是在扫描过程中DKI序列存在着部分局限性，比如，DKI 成像对b值设置较大，间接造成信噪比的减低，容易出现点状伪影。另外DKI的参数值不是特别稳定，因检测目的不同有很大变化，这些要求在设置DKI序列时要格外谨慎[13]。在胸腹部，采取了呼吸门控技术，但是由于峰度扩散成像本身对运动伪影较敏感，呼吸伪影运动仍较重，如何避免胸腹呼吸伪影的影响是将来大FOV峰度成像的参数需要改进的方向。

综上所述，基于DKI序列的理论基础，DKI序列的大FOV的扫描是可行的，在对多发骨髓瘤诊断中的敏感性表现非常好。以DKI序列为基础序列的类PET技术完全可以应用在临床中，做为骨髓瘤病灶负荷评估的重要的辅助方法。

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（收稿日期：2018-11-08）