磁共振DWI检查在肺内良恶性病变鉴别诊断中的价值

翁静飞 曾奇虎 姚丁华 韩福刚 陈光祥 唐光才 陆笑非 何其舟

肺癌是在全世界范围内和日常生活中最多见、在男性和女性患者中致死率都较高、并且预后较差的一种恶性肿瘤[1]。肿瘤患者免疫力低下，受创伤之后恢复较慢，因此尽可能选用非侵入性的方法来对肺内病变进行鉴别。磁共振扩散加权成像（diffusionweighted imaging， DWI）是以图像形式来反映水分子在活体组织内细微活动的一种特殊MRI检查技术，水分子扩散限制可通过扩散表观系数(ADC)进行量化。除了ADC值外，在DWI图像上，同层面病灶与脊髓信号强度之比（LSR）比平均ADC值更精确[2]。本研究主要探讨磁共振DWI中ADC值、LSR值对肺部良恶性病变的诊断价值。

方 法

1.研究对象

收集西南医科大学附属医院2016年11月至2017年9月胸外科、呼吸科、肿瘤科因肺部CT检查发现肺部大于1cm结节或肿块的患者55例，共58个病灶，其中恶性病灶43个，良性病灶15个。男性44例，女性11例，年龄范围26～68岁，平均57.69 ± 9.15岁。对于恶性病变患者，绝大多数没有任何临床表现，仅在体检时查出，大部分患者临床表现为咳嗽、咳痰、胸痛，少部分患者表现为干咳、声嘶或呼吸困难。所有患者均经病理证实。

2.磁共振机器及扫描参数

使用Philips公司生产的1.5T Achieva超导型磁共振成像系统，扫描采用相控阵体部线圈。患者取仰卧位，头先进，将线圈分别置于患者的前胸及后背，将呼吸感应器放置在患者前胸的线圈内。扫描范围包括病灶全部，左右范围为双侧胸壁软组织，上下范围包括胸廓入口处到第12胸椎平面。磁共振扫描参数见表1。

3.磁共振后处理图像的分析

选取b=600s/mm2的DWI图像，在病变上避开囊变和坏死区域勾画感兴趣区（ROI），测得病灶信号强度（signal-intensity of lesions， SIlesions）和同层面脊髓的信号强度（signal-intensity of spinal cord， SIspinal cord），LSR=SIlesions/SIspinal cord。选取病变ADC图像，测得病变的ADC值。

4.统计学分析

所有数据应用SPSS17.0统计软件对数据进行解析，用均数±标准差（±s）对定量资料进行统计描述，ADC值、LSR值对肺内良恶性病变的鉴别采用ROC曲线和 McNemar’s test。以P＜0.05为差异有统计学意义。恶性病变标记为+，良性病变标记为-；对于同一病变，联合诊断中任何一个诊断为恶性病变时，认为该病变为恶性，标记为+，两者共同诊断为良性病变时，认为该病变为良性，标记为-。

结 果

1.DWI检查中各项指标对肺内良恶性病变的诊断价值

1.1 ADC值在肺内良恶性病变的诊断价值：ADC值诊断肺内良恶性病变的曲线下面积为0.787，临界值为 1.53×10-3mm2/s（当 ADC＜1.53×10-3mm2/s时，病变诊断为恶性），此时ADC值诊断的灵敏度为79.1%，特异度为73.3%。见表2。

以病理学为诊断标准，b=600mm2/s时，ADC值诊断肺内良恶性病变的诊断效能见表3。

1.2 LSR值在肺内良恶性病变的诊断价值：LSR值诊断肺内良恶性病变的曲线下面积为0.783，临界值为 1.075（当 LSR＞1.075时，病变诊断为

恶性），灵敏度为72.1%，特异度为86.7%。见表4。以病理学为诊断标准，b=600s/mm2时，LSR值诊断肺内良恶性病变的诊断效能见表5。

表1 磁共振扫描参数

表2 ADC值在良恶性病变中诊断结果

表3 ADC值在良恶性病变中诊断效能

表4 LSR值在良恶性病变中诊断结果

表5 LSR值在良恶性病变中诊断效能

表6 ADC值联合LSR值在良恶性病变中诊断结果

表7 ADC值联合LSR值在良恶性病变中诊断效能

表8 ADC值与LSR值诊断肺内良恶性病变灵敏度与特异度的比较

表9 ADC值与ADC值联合LSR值诊断肺内良恶性病变灵敏度与特异度的比较

表10 LSR值与ADC值联合LSR值诊断肺内良恶性病变灵敏度与特异度的比较

图1 女性，42岁，结核性肉芽肿。A. CT发现左肺下叶分叶状软组织肿块，边界欠清，周围多发毛刺，并与胸膜粘连。B.T2压脂图像可见高信号肿块影。C. DWI图像上呈高信号，LSR值为1.05。D. ADC图，ADC值为1.01×10-3mm2/s。

图2 男性，66岁，鳞癌。A.CT图像可发现右肺下叶肺门处软组织肿块，边缘多发毛刺，邻近右下肺动脉被包埋，右肺下叶支气管狭窄；B.T2压脂图像可见混合高信号肿块影；C.DWI图像上呈高信号，LSR值为1.71；D.ADC图，ADC值为 1.01×10-3mm2/s。

1.3 ADC值联合LSR值在肺内良恶性病变的诊断价值：以病理学结果为金标准，当b=600s/mm2时平均ADC值联合LSR值诊断肺内良恶性病变的结果见表6。以病理学为诊断标准，b=600s/mm2时，ADC值联合LSR值诊断肺内良恶性病变的诊断效能见表7。

2. DWI中各项指标对肺内良恶性病变诊断的比较

2.1 ADC值与LSR值诊断肺内良恶性病变的比较：ADC值诊断肺内良恶性病变的灵敏度为79.1%，特异度为73.3%，LSR值诊断肺内良恶性病变的灵敏度为72.1%，特异度为86.7%，两者之间比较，差异没有统计学意义（表8）。

2.2 ADC值与ADC值联合LSR值诊断肺内良恶性病变的比较：ADC值诊断肺内良恶性病变的灵敏度为79.1%，特异度为73.3%，ADC值联合LSR值诊断肺内良恶性病变的灵敏度为93.0%，特异度为73.3%，ADC值联合LSR值诊断的灵敏度高于ADC值单独诊断，两者之间特异度比较，差异没有统计学意义（表9）。

2.3 LSR值与ADC值联合LSR值诊断肺内良恶性病变的比较：LSR值诊断肺内良恶性病变的灵敏度为72.1%，特异度为86.7%，ADC值联合LSR值诊断肺内良恶性病变的灵敏度为93.0%，特异度为73.3%，ADC值联合LSR值诊断的灵敏度高于LSR值单独诊断，两者之间特异度比较，差异没有统计学意义（表10）。

讨 论

原发性支气管肺癌（简称肺癌）不仅是全世界范围内最常见的恶性肿瘤，也是致死率较高的一种恶性肿瘤。根据癌症中心2017年发布的数据显示，2013年肺癌新发病例约73.3万，其中男性约48.9万例，居恶性肿瘤第一位，女性约24.4万例，居恶性肿瘤第二位；死亡病例约59.1万，其中男性约40.2万例，女性约18.9万例，均居恶性肿瘤第一位[3]。磁共振扩散加权成像是用来研究活体组织内水分子的扩散运动（也就是布朗运动）唯一无创的方法，而信号主要来源于组织中的自由水，对于结合水不管运动是否受限，信号不会发生改变。水分子的扩散运动可通过表观扩散系数（ADC）来量化，ADC值也可作为一种标志物用来估计细胞的数量。DWI图像上所展示的信号强度可以提供组织内细胞密度的信息，另外ADC值也与细胞密度有关系，恶性肿瘤的ADC值较低。大部分情况下ADC值与DWI信号强度呈负指数关系，即ADC值越低，DWI信号强度越高，图像呈高信号。

本研究中主要观察DWI中ADC值和LSR值对肺内良恶性病变的诊断。运用ROC曲线对肺内良恶性病变的平均ADC值进行判断，ADC值诊断肺内良恶性病变的AUC为0.787，临界值为1.53×10-3mm2/s（ 当 ADC＜1.53×10-3mm2/s时，病变可诊断为恶性），灵敏度为79.1%，特异度为73.3%。Usuda等[4]研究发现ADC值诊断肺内良恶性病变的临界值为1.44×10-3mm2/s，灵敏度和特异度分别为80.0%和65.5%，并且还发现磁共振DWI技术中的ADC值对肺内良恶性病变诊断的敏感性高于PET/CT 中的 SUV值 (80.0%，70.0%) ，在诊断肺内病变时，磁共振DWI技术比PET/CT有更大的潜能。并且在本研究中还发现当b=600s/mm2时，ADC值诊断肺内良恶性病变的诊断效能分别为阳性预测值87.2%，阴性预测值57.9%，阳性似然比2.96，阴性似然比0.29，约登指数52.4%，准确率77.6%。在恶性病变中，肿瘤细胞繁殖能力强，细胞密度增大，细胞外可活动的间隙减少，水分子扩散运动受到限制，那么在DWI图像上即表现为高信号，较低的ADC值。本研究中DWI图像上病变的信号强度以同层面脊髓的信号强度为参照，计算出病灶与同层面脊髓信号强度的比值，即LSR值，LSR值越大可表示病灶的相对信号强度越高，LSR值越小则表示病灶的相对信号强度越低。本研究中平均LSR值诊断肺内良恶性病变的ROC曲线下面积（AUC）为0.783， 临界值为1.075（即LSR＞1.075，病变可诊断为恶性），灵敏度为72.1%，特异度为86.7%。有学者在DWI图像上对肺内良恶性病变的信号强度进行评分(以病灶相同层面肌肉及脊髓的信号强度为参照)，发现大多数良性病变的评分在2分及其以下，大多数恶性病变的评分在3分及其以上，肺内良性病变的信号强度低于恶性病变，差异有统计学意义(P＜0.05) ，并且用该评分方法对肺内良恶性病变诊断的ROC曲线下的面积为0.92[5]。并且在本研究中还发现当b=600s/mm2时，LSR值诊断肺内良恶性病变的诊断效能分别为阳性预测值93.9%，阴性预测值52.0%，阳性似然比5.4，阴性似然比0.32，约登指数58.8%，准确率75.9%。ADC值与LSR值诊断肺内病变都有一定的优势，可以将两者结合起来，以优势互补对方的不足。本研究中，当b=600s/mm2时ADC值联合LSR值诊断肺内良恶性病变灵敏度为93.0%，特异度为73.3%，阳性预测值90.9%，阴性预测值78.6%，阳性似然比3.48，阴性似然比 0.23，约登指数 66.3%，准确率87.9%。

Çakmak等[6]利用ADC最小值与LSR值对肺内良恶性病变进行比较，发现两者诊断的ROC曲线下面积分别为0.931和0.801，ADC最小值的曲线下面积大于LSR值，并且还发现ADC最小值和LSR值诊断肺内良恶性病变的精确度为89%和74%，因此得出结论，在诊断肺内良恶性病变时ADC最小值诊断价值优于LSR值。Concatto等[7]用ADC值、LSR值和T2信号强度对肺内良恶性病变进行鉴别，发现ADC值和LSR值ROC曲线下面积都为0.9，两者之间比较并没有差异。本研究中ADC值和LSR诊断肺内良恶性病变的灵敏度分别为79.1%和72.1%，特异度为73.3%和86.7%，两者之间比较，差异没有统计学意义（χ2=0.6，P=0.44；χ2=0.5，P=0.48）。并且本研究中将ADC值与LSR值联合起来诊断，发现联合诊断的灵敏度高于ADC值或LSR 值单独诊断（χ2=7.11，P=0.0077；χ2=4.17，P=0.04），但是特异性比较，差异没有统计学意义（χ2=0.5，P=0.48；χ2=0，P=1）。由上可知，将 ADC值与LSR值联合起来诊断肺内良恶性病变的灵敏性高于任何单一方式，但特异性不足，这可能是因为联合诊断的标准为两者中任意一种方式诊断为恶性，该病变就标记为恶性，这种方法可提高恶性结节的检出率，也可导致特异性降低。

本研究也存在一些局限，在DWI中采用的是单一b值（b=600s/mm2），对于其他b值没有进行进一步研究，没有考虑到血流灌注和扩散运动的综合因素影响，在以后的研究中可以使用多b值或体素内不相干运动（intravoxel incoherent motion，IVIM）研究肺癌在DWI图像上的信号特点及ADC值。另外，本研究中没有包括磨玻璃结节或者半实性结节，因此可能漏掉了一些非实性腺癌病灶，应该加强技术改革，将磨玻璃结节在DWI图像中显示出来。

总之，磁共振DWI中ADC值和LSR值都对肺内良恶性病变的鉴别具有诊断价值，并且还可以将ADC值和LSR值联合起来诊断，其灵敏度高于单一诊断方式，可帮助肺内恶性病变的检出。