基于磁共振扩散峰度成像的甲状腺良恶性结节的定量评估价值研究

朱翔 王延春 王佳 唐坚 温晓伟 王立章

近年来，我国甲状腺肿瘤的发病率呈明显上升趋势[1]。成年人甲状腺结节通过外科医生触诊报道的患病率为4%~7%，而通过影像学等检查可确诊10倍以上的结节[2]。甲状腺结节大部分为良性结节，恶性结节的比例仅占5%~10%[3]。基于甲状腺结节有良性与恶性之分，所以治疗方法也存在差异。手术前对患者的甲状腺结节进行定性诊断一直是影像学研究的热点和难点。扩散峰度成像（diffusion kurtosis imaging，DKI）是一种功能 MRI技术，能真实反应水分子的运动特征，已逐渐运用于临床中。本研究旨在探讨DKI模型各参数在鉴别诊断甲状腺结节良恶性病变中的临床价值，现报道如下。

1 资料和方法

1.1 一般资料 选择2017年9月至2019年3月通过临床诊断确定有甲状腺良恶性结节的患者64例，其中男 19 例，女 45 例；年龄 32～58（42.5±10.5）岁。共检出病灶 64 个，结节直径 0.60～3.0（1.63±0.61）cm。其中良性病灶46例，包括结节性甲状腺肿35例，甲状腺腺瘤11例，结节直径 0.60～2.80（1.62±0.60）cm；恶性病灶 18 例，包括乳头状癌结节15例，髓样癌结节3例，结节直径0.61～3.0（1.67±0.66）cm。入组标准：（1）术前行甲状腺 MRI扫描，包括常规T1WI和T2WI平扫、T1WI动态增强扫描、DWI扫描及 DKI扫描；（2）MRI扫描前 2周未进行穿刺、放疗、化疗、含碘药物治疗及手术等治疗；（3）MRI图像无明显运动伪影，不影响诊断。本研究经过本院伦理委员会批准，所有参与患者均签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 MRI检查方法 采用美国GE公司GE Discovery 750 3.0T共振扫描。头先进、仰卧位，嘱患者平静呼吸、尽量避免吞咽。患者行常规序列扫描、DWI、DKI以及动态增强扫描。（1）常规检查：冠状位的T1FSE序列（TR=316ms，TE=Minimum ms），T2Ideal序列（TR=2 000ms，TE=68ms）；矢状位 T2FSE 序列（TR=3 000ms，TE=Minimum ms）；横断位 T1FSE 序列（TR=457ms，TE=Min Full ms），T2Ideal序列（TR=3 000ms，TE=Minimum ms），层厚4mm，层间距 2mm，成像时的可见范围（FOV）28cm×28cm，矩阵 ，激励次数（NEX）2。（2）DKI扫描参数：采用小视野扫描，b值（s/mm2）、200、分别为 2～8不等（TR=3 000ms，TE=Minimum ms），FOV 20cm×20cm，重建矩阵128×128，层间隔 1.5mm，层厚 4mm。（3）动态增强扫描：冠状位、矢状位、横断位 T1Ideal序列（TR=500ms，TE=Min Fullms），层间距 2mm，层厚 4mm，FOV 28cm×28cm，矩阵320×224，NEX3。对比剂为钆喷酸葡胺注射液，使用高压注射器静脉快速推注后立即行磁共振扫描。

1.2.2 图像后处理 扫描完成以后将检验数据上传至指定位置，本研究采用GE Advantage Windows 4.6数据处理站，同时结合Function Tools软件对数据进行处理，得到参数图，DKI的参数图主要以MK图与MD图的形式呈现。为了保证检查结果的精确性，由2位经验丰富的影像科副主任医师针对患者的资料进行观察分析，结果显示2位医生的诊断结果相同。结合DWI中具有明显表现的高信号与动态增强特征作为标准进行研究与分析，并选取最大层面，在DWI原始图像上选取病灶较大范围勾画ROI，ROI面积≥20mm2，ROI包含了病灶的大部分内容，但要避开坏死、出血以及囊变区，还应避开其他脂肪组织与正常组织，测量MD、MK值。本研究所有数据均检测3次，取平均值。

1.3 统计学处理 采用SPSS20.0统计软件。计量资料以表示，比较采用Mann-Whitney U秩和检验。绘制不同参数受试者工作特征（ROC）曲线，根据最大约登指数（约登指数=敏感度+特异度-1）获得最佳诊断阈值，并计算曲线下面积（AUC）。

2 结果

2.1 甲状腺良恶性病变的MD和MK值比较 见表1。

表1 甲状腺良恶性病变的MD和MK值比较

由表1可见，DKI模型参数中，良性病变的MD值高于恶性病变，而MK低于恶性病变，差异均有统计学意义（均 P＜0.01）。恶性病变、良性病变见插页图 1、2。

2.2 MD、MK参数的ROC曲线分析 见表2、图3。

表2MD、MK参数的ROC曲线分析

由表2、图3可见，MD值及MK值在甲状腺良恶性结节中的鉴别诊断中均有统计学意义（均P＜0.05），MK值的AUC及灵敏度较MD值高，具有较高的诊断效能。

3 讨论

DKI是以DWI为基础，基于扩散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）技术上的扩展，属于一种运用高端四阶三维模型对水分子扩散的高级描述，是针对组织非高斯分布的水分子扩散特征进行研究与分析，立足于微观的角度分析机体内部组织的变化情况，一般情况下对于水分子的不规则扩散具有高度敏感性[4]，这项技术更符合病变组织水分子的扩散，且能定量弥散偏离高斯分布的程度[5]，它能比DTI更灵敏地反映组织微观结构的复杂性。本研究结果显示，DKI图像上，良性病灶呈高信号或稍高信号，随着b值（s/mm2）的增高，信号逐渐减低；恶性病灶呈高信号，随着b值增高，信号不衰减或呈更高信号。

DKI扫描可同时得到DTI的参数MD以及DKI的参数MK。MD参数是弥散系数在各个磁敏感方向上的平均值，该数值的大小与细胞外部间隙的容积分数存在较高的关联等级。恶性病变细胞的外部间隙相对较小，此时水分子的扩散活动很容易受到限制而使MD值低于良性病变。此外，恶性病变细胞外部存在的炎性细胞致使细胞之间的黏度增大，从而使得水分子的扩散活动进一步限制，MD值进一步降低[5-6]。因此，恶性病变MD值低于良性病变。本研究结果可以看出甲状腺恶性结节的MD值低于良性结节，符合理论推测且具有统计学意义，提示恶性结节较良性结节水分子扩散受限明显。

MK值是DKI中一个重要的参数，本研究发现恶性病变者MK值明显高于良性病变者。MK值是全部敏感梯度方向中峰度的平均数值的参数，反映机体内部扩散受限的严重等级。该参数还能够对水分子扩散与高斯分布之间的差异进行量化处理。其值的大小与病变组织的微型结构复杂程度存在较高的关联等级[7]，组织结构越复杂，MK值越高。如恶性病变组织细胞异形性显著，细胞密度高，细胞增殖，组织内部存在多处坏死和血管增生，基于这种情况，可以推断恶性病变者的MK值高于良性病变者[5]。本研究结果符合理论推测且与文献报道一致[8]。因此，MK值能够反映恶性结节的空间异质性。本研究结果表明甲状腺良恶性结节的MD及MK值存在显著差异，提示MD及MK值对于鉴别良恶性甲状腺结节有一定的临床价值。

本研究采用ROC曲线来评价MD及MK值在鉴别诊断甲状腺良恶性病变中的效能，发现MK值的AUC及灵敏度较高，与文献报道DKI在中枢神经系统、乳腺等领域中的研究结果一致[9-11]。MK值诊断灵敏度最高，其与所参照的应用模型相关，而MD值是结合DTI模型假设水分子扩散符合高斯分布对数据进行处理后所得，但是在实际情况下甲状腺病变组织内部的水分子扩散受到多种因素的制约和影响，最终结果都与高斯分布存在差异[6]。所以，利用非高斯分布模型检验得到的MK数值的准确性较高，应用在鉴别良恶性病变时表现的灵敏度也较高。可以认为MK对甲状腺结节的良恶性鉴别具有较高的诊断效能。

本研究样本数量较少，尤其甲状腺恶性结节病例数较少，因此所得诊断界值需要通过多中心、大样本量研究进一步证实。本研究并未纳入甲状腺良恶性结节的全部病理类型，由于肿瘤在组织病理学上的特异性，可能使研究结果存在一定的选择偏倚。虽然我们在绘制感兴趣区域时，已经注意避开结节的坏死、囊变、出血及明显的钙化等异常信号区，然而并不能完全避开磁共振图像无法分辨的微小囊变坏死、出血及钙化等。目前DKI在甲状腺结节方面的研究较少，因此很难确定甲状腺扫描的最佳DKI序列参数值，如b值的多少、大小及扩散梯度方向的选择等。

图3 MD值（a）和MK值（b）的ROC曲线