磁共振扩散峰度成像在恶性肺结节鉴别及浸润性诊断中的应用

刘志敏

国家癌症中心发布的《2019年全国癌症报告》指出，肺癌居我国恶性肿瘤发病的首位。早期肺癌无明显的临床特征，但多以肺结节，尤其以孤立性肺结节的形式呈现［1］。多排螺旋CT和正电子发射计算机断层显像（PET）是鉴别诊断肺结节常用的无创影像学方法，诊断准确性较高。但对于富血供的良性肿瘤、炎性肉芽肿的鉴别可能呈现假阳性结果［2，3］。随着MRI功能成像技术的发展，MRI逐渐应用于肺部疾病的检查，其中磁共振扩散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）能够有效地评估水分子运动的动态特征，在鉴别组织良恶性病变中具有较高的应用价值［4］。但有研究显示，DWI参数表观扩散系数ADC值在区分孤立性肺结节方面存在一定的局限性［5］。而与传统的扩散加权成像（DWI）相比，非高斯模型扩散峰度成像（diffusion kurtosis imaging，DKI）能更准确地评估组织微观结构环境的复杂性［6］。笔者比较DWI与DKI在肺结节良恶性鉴别及恶性肺结节浸润性诊断中的应用价值，为临床诊断提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料选择2019年1月—2020年12月在笔者医院就诊的肺结节患者74例作为研究对象。纳入标准：初次诊断均为孤立性肺结节，最长直径＜3 cm；MRI检查前未经穿刺、放化疗等治疗；MRI检查后经手术或穿刺获得明确的病理诊断结果；检查图像质量无明显运动伪影。排除标准：MRI检查禁忌证者，包括妊娠期、哺乳期女性，幽闭恐惧症者，体内有金属植入等患者；不能耐受或配合检查的患者。78例肺结节患者中，男42例，女36例，年龄30～76岁，平均（56.68±9.34）岁。共检测出80个病灶，其中恶性结节34个（32例），良性结节46个（46例）。所有患者度参与该研究知情同意。

1.2 方 法

1.2.1 MRI检查方法采用3.0T超导磁共振成像仪（GE Signa Discovery 750 HD，美国GE公司），32通道相控阵列线圈进行MRI扫描。检查前禁饮禁食6 h。取仰卧位，头先进，嘱患者平静呼吸，在自由呼吸状态下行上腹部T1WI、T2WI等常规序列及多b值DKI序列扫描。扫描序列及参数如下：冠状面半傅里叶单次激发扰相快速自旋回波（HASTE）序列，重复时间TR 1100 ms，回波时间TE 87 ms，视野FOV 36 cm×36 cm，矩阵320×320，层厚6.0mm；横轴面快速梯度回波T1WI序列，TR 4.42 ms，TE 2.46 ms，FOV 36 cm×36 cm，矩阵256×256，层厚5.0 mm，层间距1.0 mm；轴位脂肪抑制快速自旋回波T2WI序列，TR 3 000 ms，TE 83 ms，FOV 36 cm×36 cm，矩阵320×320，层厚5.0 mm，层间距1.0 mm。多b值DKI扫描序列，b=0、200、400、800、1400、2000 s/mm2，TR 2000 ms，TE最小值，FOV 36 cm×36 cm，矩阵128×128，激励次数2次。

1.2.2 MRI数据后处理影像学数据传输至MR工作站（GE Advantage Windows 4.4 Workstation），选取Function Tool 2软件包处理。采取阈值法去除周围脂肪、骨、气体等组织的影像，得到参数图，在标准DWI数据集轴位b0图像上选取病灶较大范围，勾画ROI区域（范围为20～65 mm2），避开肉眼可见的坏死及空洞区域。利用软件自动完成从DWI到DKI的转换，确保ROI面积的一致性。MRI典型影像图如图1所示。其中表观弥散系数ADC值的计算取自多b值DWI数据中b值＜1000 s/mm2的部分，选择DWI模型得到ADC值伪彩图。DKI的参数由6个b值（b=0、200、400、800、1400、2000 s/mm2）计算得到，选择DKI模型得到DK和MK值的伪彩图。其中DK是经过非高斯校正后的表观扩散系数，MK是表观峰度系数。由两名具有7年以上胸部MRI经验的影像科主治及以上职称的医师在未知患者临床病理资料的前提下独立进行感兴趣区（ROI）测量。每个结节取3个ROI并计算平均值。

图1 典型的MRI影像图

1.3 统计学分析采用SPSS 19.0软件进行数据分析。Kolmogorov－Smimov检验数据的正态性，符合正态分布的计量资料以（±s）表示，多组间比较采用单因素方差分析，组间两两比较采用LSD－t检验，以P＜0.05为差异具有统计学意义。绘制受试者工作曲线（ROC），计算曲线下面积（AUC），根据Youden指数来确定各参数最佳诊断界限值，评估各参数鉴别肺结节良恶性及恶性肺结节浸润的诊断性能。

2 结果

2.1 良恶性肺结节各参数的比较良恶性肺结节的DWI参数ADC及DKI参数MK和DK比较，差异具有统计学意义（表1）。其中恶性肺结节的ADC值和DK值显著低于良性肺结节，而MK值高于良性肺结节，差异具有统计学意义（P＜0.05）。

表1 良恶性肺结节ADC、MK及DK参数的比较（±s）

表1 良恶性肺结节ADC、MK及DK参数的比较（±s）

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2.2 各参数在良恶性肺结节中的鉴别性能采用ROC曲线评价ADC、MK和DK在良恶性肺结节中的鉴别性能，结果如图2和表2所示：MK值的AUC显著大于ADC值（P＜0.05），而DK值与ADC值的ACU差异无统计学意义（P＞0.05）。同时MK值鉴别诊断的敏感度（82.61%）和特异度（82.35%）较ADC值（69.57%和64.71%）高，而DK值鉴别诊断的敏感度（58.70%）与ADC值无明显差异，但其特异度（85.29%）高于ADC值（P＜0.05）。

图2见封三。

图2 ADC、MK和DK鉴别良恶性肺结节的ROC曲线

表2 ADC、MK和DK对良恶性肺结节的鉴别诊断性能

2.3 不同浸润性的恶性肺结节中各参数的比较恶性肺结节中浸润性病变14个，微浸润性病变12个，浸润前病变8个。均经手术或穿刺病理检验证实。各参数在浸润性、微浸润性及浸润前病变中的差异具有统计学意义（P＜0.05）。其中浸润性病变的ADC值明显小于浸润前病变，但与微浸润性病变的ADC值无明显差异，而浸润性病变的MK值明显大于微浸润性和浸润前病变，DK值明显小于微浸润性和浸润前病变（P＜0.05）。见表3。

表3 不同浸润性恶性肺结节ADC、MK及DK参数比较（±s）

表3 不同浸润性恶性肺结节ADC、MK及DK参数比较（±s）

注：与浸润前病变相比，＊P＜0.05。

组别 n ADC（×10－3 mm2/s） MK DK（×10－3 mm2/s）浸润性 14 1.13±0.21 1.04±0.10 1.55±0.35微浸润性 12 1.26±0.21 0.92±0.10＊ 1.81±0.28＊浸润前 8 1.38±0.22＊ 0.90±0.11＊ 1.93±0.27＊F值 － 3.464 6.937 4.528 P值 － 0.044 0.003 0.019

2.4 各参数对恶性肺结节浸润性的诊断性能由于ADC、MK和DK在微浸润性和浸润前结节中无明显差异，因此将恶性肺结节按照浸润性的不同分为浸润性和惰性（微浸润性和浸润前），各参数评估恶性肺结节浸润性的ROC曲线见图3，诊断效能见表4。其中MK在诊断恶性肺结节浸润性的效能最优，AUC为0.838，敏感度为85.71%，特异度为80.0%。

图3见封三。

图3 ADC、MK和DK诊断恶性肺结节浸润性的ROC曲线

表4 ADC、MK和DK对恶性肺结节浸润性的诊断性能

3 讨论

DKI是基于DWI和扩散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）技术的扩展，针对组织中非高斯分布的水分子扩散特征进行分析研究，对于水分子的不规则扩散具有高度敏感性，能够更灵敏地反映组织微观结构的复杂性变化，实现对疾病的精准量化［7，8］。MK值是DKI最有代表性的参数之一，是全部敏感梯度方向中峰度的平均数，反映组织微结构复杂程度及机体内部扩散受限的严重等级。其值的大小与组织结构的复杂程度，包括组织的异质性和细胞结构的不规则性高度相关，结构越复杂，水分子扩散受限越显著，MK值越大［9］。DK表示水分子非高斯扩散被修正后的平均表观扩散系数，该值的大小与细胞外间隙的存在较高的关联性［10］。理论上而言，恶性组织常伴随细胞密度增大，细胞外间隙变小等分子微观结构改变，反映在DKI上，即水分子扩散受限，MK值增大，DK值变小。国内学者王金良等［11］研究发现，DKI可用于肺部病变诊断，其MK值在鉴别良恶性肺结节的诊断性能优于ADC值。但周舒畅等［12］研究则指出DKI和常规DWI均可用于诊断孤立性肺结节，诊断效能相当，但DKI的敏感度和准确性略逊于常规DWI。但该研究结果显示在良恶性肺结节的鉴别中，恶性肺结节的ADC值和DK值显著低于良性肺结节，而MK值高于良性肺结节（P＜0.05）。在诊断效能方面，DKI的参数MK值的ACU及鉴别诊断的敏感度和特异度均高于DWI参数ADC值，提示DKI能够用于良恶性肺结节的鉴别诊断，其诊断性能优于DWI。与刘邵伟等［13］研究结果不一致的原因可能是因为纳入标准的不同及病例数量较少。但与文献报道中DKI在乳腺癌良恶性病鉴别等领域中的研究结果一致。

此外，该研究还发现浸润性病变的ADC值明显低于浸润前病变，与微浸润性病变无明显差异；而浸润性病变的MK值明显大于微浸润性和浸润前病变，DK值明显小于微浸润性和浸润前病变（P＜0.05）。其原因可能是，浸润性病变的恶性程度较高，刺激成纤维细胞的增生和浸润，导致局部小血管扭曲或聚集等，造成细胞外间隙破坏，微结构扭曲变形，MK值增高，而ADC和DK值降低。笔者进一步将恶性肺结节分为浸润性和惰性（微浸润性和浸润前），分析各参数在恶性肺结节浸润性中的诊断性能，结果发现MK值在诊断恶性肺结节浸润性的效能最优。现有研究也发现MK值在预测肝细胞癌微血管浸润和组织学分级方面优于传统的ADC值［14］。Li等［15］研究也指出常规DWI和DKI均能够预测膀胱癌的侵袭性，但DK和MK值在评估膀胱癌侵袭性方面优于传统的DWI。

综上所述，DKI在良恶性肺结节的鉴别及恶性肺结节浸润性的诊断中具有较高的诊断效能，优于常规DWI。DKI在恶性肺结节及其浸润性鉴别和诊断中具有一定的临床应用价值，但该研究样本数量较少，仍需要大样本多中心的研究进一步证实和完善。