动态增强MRI 直方图鉴别胸腺癌与胸腺淋巴瘤

朱佳佳 沈杰 王芬 袁梅 张伟 俞同福

胸腺癌和胸腺淋巴瘤是前纵隔常见的恶性肿瘤，均可表现为浸润性生长的不规则肿块，传统影像学鉴别存在困难［1］。然而，胸腺癌和胸腺淋巴瘤在治疗和预后存在显著差异。胸腺癌的治疗多以手术切除为主，淋巴瘤首选化疗［2,3］。目前，活检是胸腺肿瘤诊断的金标准［4］。但由于活检是一种有创性检查，采用一种无创、准确的影像学方法来鉴别诊断胸腺癌和胸腺淋巴瘤对临床治疗和预后有重要意义［5］。

与CT 相比，MRI 有较高的软组织分辨率及功能成像序列，在实性肿瘤诊断中起着较高的效能［1］。动态增强MRI（dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging，DCE-MRI）是一种无创评价组织和病变微循环特征的功能成像方法［6］。DCEMRI 定量分析通过计算容积转运常数Ktrans、血浆速率常数Kep、细胞外间隙容积分数Ve，反应活体组织血流灌注和微血管通透性［6］。直方图分析是一种基于图像像素灰度分布的分析方法，可获得反应肿瘤异质性的多个直方图参数，观察肿瘤微环境的变化［7］。目前，DCE-MRI 定量参数直方图分析已经应用于乳腺、口咽部、眼眶、前列腺等部位的疾病诊断、分级及疗效评估［8-12］。本研究目的是探讨基于整个肿瘤体积的DCE-MRI 参数直方图分析在胸腺癌和胸腺淋巴瘤鉴别诊断中的价值。

资料与方法

1.一般资料

本文回顾了2018 年4 月～2020 年10 月于我院行纵隔MRI 的患者，共收集54 例经病理证实的胸腺癌和胸腺淋巴瘤。符合以下标准的患者入选：（1）纵隔原发肿瘤，经手术或经皮穿刺活检的病理结果证实；（2）MRI 检查前未行手术、穿刺、放疗或内分泌治疗。其中8 例因检查前已接受治疗而排除，4 例因影像质量不足以进一步处理而排除。最终共42 例患者入组，包括胸腺癌21 例，男14 例，女7 例，平均年龄（55.90±14.48）岁；淋巴瘤21 例，男11 例，女10 例，平均年龄（39.19±15.65）岁。所有患者检查前均签署知情同意书。

2.影像检查方法

所有MRI 检查均使用带有16 通道线圈的3 T MRI 系统（Magnetom Skyra，Siemens Healthcare，Erlangen）进行。所有患者均先扫描常规T1WI、T2WI 序列，检查范围从胸骨上切迹到膈肌。轴位DCE-MRI 采用可以实现患者在自由呼吸状态下的StarVIBE 序列。经肘静脉注射Gd-DTPA（Magnevist，Bayer），流率为4.0 ml/s，剂量为0.1 mmol/kg，然后以相同的流率注射生理盐水20 ml。在整个采集过程中，采集了4 个基线和31 个对比度增强的图像集。StarVIBE DCE-MRI 的详细成像参数为：3.19 ms TR/1.13 ms TE，层厚3 mm，视野400 mm× 400 mm，矩阵160×224，翻转角15°。

3.图像分析

DCE-MRI 数据被上传至后处理软件（Omin Kinetics，GE Healthcare），对全肿瘤手动勾画兴趣区（region of interest，ROI）。结合常规序列和动态增强图像确定病灶的位置。测量时尽量避开坏死、囊性、出血区，选择肿块的实性部分。计算Ktrans、Kep、Ve定量参数的直方图，并记录平均值、中位数、第10 百分位数值（P10）、第90 百分位数值（P90）、偏度和峰度。DCE 图像的定量分析是由两位有5 年和2 年经验的胸部放射科医生进行。将两名医生两次测量结果的均值用于统计分析。

4.统计学分析

使用SPSS 26.0 软件进行所有统计分析。用卡方检验比较两组患者的性别分布差异性。采用独立样本t 检验比较两组患者年龄和DCE-MRI 参数的差异，计量资料用（）表示，P<0.05 有统计学意义。将有统计学意义的临床特征和定量参数纳入多因素逐步逻辑回归分析进行特征筛选。建立受试者操作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线，分析获得参数的诊断效能。采用组内相关系数（interclass correlation coefficient，ICC）评价两名医师测量结果的一致性，ICC 大于0.75为一致性较好。

结果

临床资料：胸腺癌组平均年龄（55.90±14.48）岁，胸腺淋巴瘤组平均年龄（39.19±15.65）岁，差异有统计学意义（P=0.001），性别分布差异无统计学意义（P=0.212）。典型病例见图1、2。

图1 男，49 岁，胸腺癌。a)动态增强扫描轴位示前纵隔肿块，增强后内部可见囊变坏死区；b)全肿瘤ROI 勾画并融合病灶；c)～e)分别对应Ktrans Map 图、Kep Map 图和Ve Map 图；f)显微镜下HE 染色，放大倍数为200 倍；g)～i)分别对应Ktrans 直方图、Kep 直方图和Ve 直方图

胸腺癌和胸腺淋巴瘤两组间的直方图参数比较：DCE-MRI 的直方图参数在胸腺癌和胸腺淋巴瘤中的检验结果（表1）。在直方图参数中，胸腺癌组Kep的P10、平均值、中位数、P90、偏度和峰度分别 为0.465±0.132、0.781±0.219、0.743±0.194、1.125±0.330、2.701±3.769、0.901±0.752；淋巴瘤组分别为0.260±0.198、0.585±0.302、0.539±0.283、0.816±0.418、10.947±17.459、1.807±1.772。在Ve参数中，胸腺癌组P10、平均值、中位数、P90 分别为0.277±0.168、0.484±0.248、0.473±0.277、0.717±0.202；淋巴瘤组分别为0.129±0.136、0.327±0.209、0.302±0.181、0.410±0.210。上述参数P 值均小于0.05。两组间的Ktrans直方图参数和Ve的峰度、偏度均无显著性差异（P＞0.05）。

表1 胸腺瘤和胸腺淋巴瘤两组患者的各直方图参数

多因素逐步逻辑回归分析：将上述所有具有统计学意义的参数进行多因素逐步逻辑回归分析，其中Ve-P90 和Kep-P10 在鉴别胸腺癌和胸腺淋巴瘤上具有更高的诊断效能。绘制ROC 曲线，结果表明，Ve-P90 的曲线下面积（area under curve，AUC）为0.844，敏感度85.7%，特异度66.7%；Kep-P10 的AUC 为0.828，敏感度85.7%，特异度81.0%。

图像一致性分析：两名观察者间对所有DCEMRI 参数的测量结果一致性分析显示，ICC 范围为0.824～0.877，ICC>0.75 一致性较好。

讨 论

图2 女，52 岁，霍奇金淋巴瘤。a)动态增强扫描轴位示前纵隔肿块，增强后病灶不均匀强化；b)全肿瘤ROI 勾画并融合病灶；c)～e)分别对应Ktrans Map 图、Kep Map 图和Ve Map 图；f)显微镜下HE 染色，放大倍数为200 倍；g)～i)分别对应Ktrans 直方图、Kep 直方图和Ve直方图

胸腺癌和胸腺淋巴瘤是前纵隔常见的恶性肿瘤，胸腺癌发病率约15%～20%，淋巴瘤发病率仅次于胸腺上皮源性肿瘤，在前纵隔肿瘤中约20%［1］。前纵隔实性肿块的临床表现通常是非特异性的，二者均可表现为前纵隔不规则肿块，胸腺癌多发为鳞癌，易囊变坏死，而胸腺淋巴瘤也常因发生囊变坏死而误诊［13］。由于淋巴瘤不需要手术治疗，胸腺癌与胸腺淋巴瘤的术前鉴别是有价值的［3］。近年来关于二者的鉴别诊断已经有不少研究。

在纵隔肿瘤诊断中，CT 通常是首选影像检查方法，而MRI 由于其能够准确评估肿瘤的位置、延伸方式以及与疾病相邻结构的解剖关系，近年来在胸腺上皮性肿瘤的鉴别和分期，以及纵隔肿块的良恶性鉴别中发挥着越来越重要的作用［14,15］。既往有研究报道发现DWI 直方图对胸腺癌和胸腺淋巴瘤的鉴别诊断有意义［16］。但由于纵隔邻近解剖结构主要为心脏大血管和肺组织，常规DWI序列易受气体和运动的影响，会出现比较严重的伪影、图像信噪比下降、变形扭曲和失真等问题，很大程度上限制了其在纵隔病变中的应用［17］。相对于DWI，DCE-MRI 能更全面地反映肿瘤特征，具有客观、可量化、可重复性好、误差小的优势，且在前列腺癌和前列腺增生的鉴别中，研究表明DCEMRI的诊断效能较DWI高［11］。DCE-MRI 在 口 咽部鳞癌和淋巴瘤的鉴别诊断中具有价值，上皮来源的恶性肿瘤常具有较高异质性，而淋巴瘤的异质性相对较低［10］。直方图在评估肿瘤异质性的价值已经得到广泛认可，因此本研究采用全容积直方图分析法来探讨DCE-MRI 定量参数在胸腺癌和淋巴瘤中鉴别诊断中的作用。

DCE-MRI 是一种无创性的评价组织和病变微循环特征的功能成像方法，其定量分析不仅能够准确地反应血流灌注和微血管通透性，还能反映肿瘤空间和时间上微环境改变［6］。目前，DCEMRI 双室模型定量分析已广泛用于多种器官实体肿瘤的诊断、疗效评价等［18,19］。而DCE-MRI 定量参数全域直方图分析法是一种全容积、多参数分析法，不仅能计算肿瘤整体平均值、中位数，还可分析瘤体内多个百分位数分布情况，一定程度上反映肿瘤组织的分布趋势和分布状态，减少采样偏差的影响，提高测量可重复性［8］。

Ktrans（容积转移常数）指对比剂分子从血液进入血管外细胞外间隙的速率［6］。研究发现Ktrans在鉴别肿瘤良恶性方面有重要意义，恶性程度较高的肿块的Ktrans值常高于良性肿块，因为恶性程度越高的肿瘤组织内细胞增殖迅速，未成熟血管丰富且分化不成熟，微血管密度增加，新生血管的内皮细胞结构不完整，血管壁通透性明显增高，对比剂交换增多、速度加快，从血管外间隙重新回到血管内的速度亦加快［8,18,19］。然而，在本研究中，胸腺癌和胸腺淋巴瘤之间的Ktrans未发现显著差异。Shen 等［20］在研究半定量和定量模型鉴别胸腺癌和胸腺淋巴瘤中也出现类似结果。可能是由于胸腺淋巴瘤的组内存在不同亚型，两组胸腺肿瘤的恶性程度在Ktrans方面可能存在重叠［20］。

Kep（血浆速率常数）指对比剂分子由血管外细胞外间隙回到血管内的速率［6］。在本研究中，胸腺癌组Kep的平均值、中位数、P10 和P90 均高于胸腺淋巴瘤组（P＜0.05），峰度和偏度在鉴别两组间也存在统计学意义。由于胸腺癌未成熟血管丰富且分化不成熟，新生血管的内皮细胞结构不完整，血管通透性相对于胸腺淋巴瘤高，故胸腺癌组Kep的平均值、中位数、P10 和P90 均高于胸腺淋巴瘤组。既往也有一些研究结果显示Kep有显著差异，而Ktrans无显著差异［9,21］。Zwick 等［22］发现尽管Kep和Ktrans都与血管通透性有关，但Kep主要由血浆的体积分数和间隙分布空间决定，Kep较Ktrans受血管通透性影响更大。两组间Kep存在差异而Ktrans没有显著差异也就可以解释了。而P10 和P90 的差异可能与肿瘤组织的异质性有关。

Ve可间接反应肿瘤细胞的密度，与肿瘤细胞密度成反比［6］。本研究发现胸腺淋巴瘤组的Ve的P10、平均值、中位数和P90 低于胸腺癌组。既往研究表明淋巴瘤是一种由大小均匀的非典型淋巴细胞组成的富细胞性肿瘤，而胸腺癌常因内部出现囊变、坏死或出血而表现为不均匀信号［16,23］。勾画ROI 时微坏死、囊性或出血区是无法避免的，且胸腺癌易发生囊变坏死，肿瘤的细胞密度相对减低，可能会使胸腺癌组的Ve参数升高。Park 等［10］发现口咽部恶性淋巴瘤的Ve明显低于鳞癌，与本次研究结果相仿。此外，既往研究指出，ADC 值也可以定量评价自由水分子在细胞外间隙中的运动情况，常被视为与肿瘤细胞密度成反比的影像指标［24］。Zhang 等［16］研究发现，胸腺淋巴瘤基于表观扩散系数的直方图参数明显低于胸腺癌，间接表明胸腺淋巴瘤的细胞密度相对于胸腺癌高。

本研究通过多因素逐步回归分析筛选出两个鉴别诊断胸腺癌和胸腺淋巴瘤的最佳变量，Ve-P90 和Kep-P10 具有较高的诊断效能。百分位数是直方图的常用参数之一，相较于平均值，百分位数能更加敏感地反映微小变化，且不易受极端值影响，具有更高的准确度［25］。随着肿瘤恶性程度增加，其生长的不均匀性及微血管的复杂性升高，使反映参数集中趋势的平均值、中位数等不足以代表肿瘤的生物学特性，而反映参数分布特征的百分位数在鉴别肿瘤的良恶性及评估恶性程度方面则更全面，因此百分位数的诊断效能较高。

本次研究存在一些局限性：首先，这是一项回顾性研究，由于纵隔原发肿瘤发病率相对较低，两组病例数相对较少。其次，淋巴瘤组内的分型较多，且不同淋巴瘤类型之间存在差异。

综上所述，DCE-MRI 的直方图参数，包括Kep的P10、平均值、中位数、P90、峰度和偏度以及Ve的P10、平均值、中位数和P90，有助于鉴别胸腺癌和胸腺淋巴瘤。其中Ve-P90 和Kep-P10 具有较高的诊断效能。DCE-MRI 直方图分析可以有效地显示肿瘤的异质性，是鉴别胸腺癌和胸腺淋巴瘤一种有用的辅助诊断方法。