DCE-MRI对肺良恶性空洞性病变的诊断价值

谢起伟 徐敏涛 鲍国峰 张一平

肺部空洞性病变为肺组织液化、坏死病变通过支气管排出后吸进空气而导致空洞形成，由于肺部良恶性病变均会出现肺部空洞性病变，但是在影像学上没有特异性表现[1]。临床上常应用CT通过观察空洞壁形态、强化特点、厚度以及毗邻特点等情况进行肺部空洞性病变诊断，但是其对于肺部空洞性病变定性诊断价值不佳[2]。近期有研究提出磁共振(magnetic resonance imaging，MRI)可以有效显示肺部实性病变形态情况，还可以通过动态增强扫描进行肺部良恶性病变鉴别[3]，动态增强MRI成像(dynamic contrast enhanced MRI，DCE-MRI)对于肺部空洞性良恶性病变研究相对缺乏。由于肺部空洞性病变影像学表现复杂，而肺部良恶性病变治疗方式差异较大，因此全面认识肺部空洞病变影像学特点对于准确鉴别空洞病变良恶性，对患者治疗以及预后改善意义重大[4]。基于此，本研究探究了DCE-MRI用于肺部良恶性空洞性病变进行诊断价值，分析肺部良恶性空洞性病变影像学以及定量参数差异，进而提高肺部良恶性空洞性病变诊断价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择我院2019年3月至2021年3月期间收治肺部33例良性空洞性病变以及47例恶性病变患者相关资料予以回顾性分析，分别作为良性组与恶性组。患者均行MRI平扫以及DCE-MRI扫描。良性组患者中男性20例，女性13例；年龄23～74岁；平均(49.86±13.95)岁。恶性组患者中男性25例，女性22例；年龄21～78岁；平均(20.13±14.12)岁。两组患者一般资料比较未见统计学意义(P>0.05)，存在可比性。

纳入标准：①肺部良恶性病变依据《内科学》[5]以及《肺癌筛查与管理中国专家》标准[6]进行诊断；②病理学结果或者痰涂片结果证实患者肺部病变良恶性；③CT检查显示患者肺部肿块内部有气体影，其最短径超过5 mm；④患者接受MRI前未接受对症治疗；⑤所有资料完整。

排除标准：①伴其他肿瘤者；②肺部空洞病变因为放化疗所致；③空洞壁平均厚度不足3 mm；④伴严重器官功能障碍者；⑤相关资料缺失。

1.2 方法

1.2.1 MRI检查 检查应用Optima MR 360型号1.5T超导MRI扫描仪(美国GE公司)，八通道相控阵体线圈扫描，检查前需要接受屏气缓慢呼吸训练。T1WI轴位扫描以屏气扰相梯度回波序列进行，相关扫描参数：重复时间、扫描时间、回波时间、层间隔、翻转角、激励次数、视野、扫描层厚、矩阵分别为200 ms、15 s、4.3 ms、2 mm、80°、3、40 cm、8 mm、128×128；T2WI扫描以脂肪抑制螺旋浆成像技术进行，相关扫描参数：重复时间、扫描时间、回波时间、层间隔、翻转角、激励次数、视野、扫描层厚、矩阵分别为6000 ms、2.6 min、79 ms、2 mm、80°、3、40 cm、8 mm、320×320。DWI扫描以单次激发平面回波成像序列进行，相关扫描参数：重复时间、扫描时间、回波时间、层间隔、激励次数、视野、扫描层厚、矩阵分别为9000 ms、4.3 min、75 ms、1 mm、3、40 cm、6 mm、128×128，扩散敏感系数b值则为0、600 s/mm2、1000 s/mm2。DCE-MRI扫描则应用周围肝脏加速容积采集成像T1WI序列，依次进行蒙片以及增强扫描，蒙片扫描参数为：重复时间、回波时间、层间隔、翻转角、视野、扫描层厚、矩阵分别为3.2 ms、1.5 ms、0 mm、15°、3、40 cm、5 mm、256×256；动态增强扫需要采集至第2个动态，以0.2 mmol/kg剂量由肘静脉注入钆喷酸葡胺对比剂，以2.5 ml/s速度应用压力注射器将其注入，应用20 mL生理盐水进行冲管。图像采集需要以30 s为间隔进行15～20期扫描，每期扫描屏气时间为8～12 s。

1.2.2 图像处理与分析 MRI扫描数据需要上传至对应工作站，动态增强扫需要将空洞病变扩大至10倍，选择明显空洞强化位置作为感兴趣区，其面积应该达至10～30 mm2，其选择需要尽量不选择气体积聚区、可见血管以及液化坏死区。经由工作站软件获得时间-信号强度曲线(time-intensity curve，TIC)以及表观扩散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)、峰值到达时间(time to peak，TTP)、最大增强斜率(maximum of slope，MAXSlope)、转运常数(Ktarns)、血管外细胞外间隙容积分数(Ve)、再分布常数(Kep)、血浆容积分数(Vp)、最大强化浓度(MAXConc)。ADC图像需要放大10倍，选择空洞位置设置感兴趣区并测定ADC值，不同b值ADC图像感兴趣位置要保持一致，ADC值需要测定3次后得到均值。依据TIC曲线类型将患者扫描获得图像分为Ⅰ型(上升型)、Ⅱ型(平台型)以及Ⅲ型(流出型)。图像分析由2位资深影像科医师进行评估。在DCE-MRI轴位最大截面测定洞壁平均厚度以及空洞平均直径，观察空洞内容物、空洞边界、内外壁形态，空洞T1WI、T2WI、DWI信号强度。

1.3 观察指标

分析良性与恶性组患者MRI影像学表现，比较两组患者MRI检查结果以及影像学表现，两组患者DCE-MRI半定量参数，分析DCE-MRI半定量参数与肺部良恶性空洞病变诊断价值。

1.4 统计学方法

本研究中数据应用SPSS 20.0软件进行分析处理，计量资料以及计数资料分别表示为(均数±标准差)与例(%)，比较应用t检验与χ2检验，DCE-MRI半定量参数与肺部良恶性空洞病变诊断价值应用受试者特征工作曲线(receiver operator characteristic curve,ROC)曲线，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 良性组与恶性组患者MRI影像学表现分析

恶性病变患者空洞直径较大，洞壁厚度厚，其空洞内壁形态不规则，空洞内部仅能够观察到气体，DWI以及ADC则可以观察到低信号以及混杂信号，洞壁TIC曲线显示为Ⅲ型(图1A～E)。

注：A为轴位T2WI图像，B为DWI图像，C为ADC图像，D为动态增强扫描图像，E为TIC曲线。

良性病变患者空洞直径较小，洞壁厚度薄，其空洞内壁形态规则，洞壁T1WI显示为高信号，可以明显观察到气液平，空洞内部则存在T1T2混杂信号，DWI以及ADC则可以观察到高低混杂信号以及低信号，洞壁TIC曲线显示为Ⅰ型(图2A～F)。

注：A为轴位T1WI图像，B为T2WI图像为DWI图像，C为DWI图像，D为ADC图像，E为动态增强扫描图像，F为TIC曲线。

2.2 两组患者MRI检查结果以及影像学表现比较

良性组与恶性组在空洞平均厚度以及直径，空洞内容物，空洞壁T1WI，空洞内部信号T1WI、T2WI、DWI、ADC信号强度以及TIC曲线等方面存在统计学意义(P<0.05)，良性组与恶性组在空洞边界、外壁形态、空洞壁T2WI等方面差异比较无统计学意义(P>0.05)，见表1。

表1 两组患者MRI检查结果以及影像学表现比较

2.3 两组患者DCE-MRI半定量参数比较

良性组与恶性组患者TTP、MAXSlope、Ve、Vp、MAXConc比较无统计学意义(P>0.05)，良性组患者Ktarns、Kep明显低于恶性组患者(P<0.05)，见表2。

表2 两组患者DCE-MRI半定量参数比较

2.4 DCE-MRI半定量参数与肺部良恶性空洞病变诊断价值分析

ROC曲线显示，Ktarns、Kep等DCE-MRI半定量参数用于肺部良恶性空洞病变诊断曲线下面积(area under curve，AUC)分别为0.820、0.785，见表3与图3。

图3 DCE-MRI半定量参数与肺部良恶性空洞病变诊断价值分析ROC曲线

表3 DCE-MRI半定量参数与肺部良恶性空洞病变诊断价值分析

3 讨论

近年来越来越多肺部疾病患者选择MRI进行诊断，其不仅可以有效检出肺部病变情况，还可以经由MRI检出形态学表现、信号轻度、DCE参数以及TIC曲线判定病变良恶性[7]。良恶性空洞性肺部疾病多存在同种疾病影像学表现不同或者不同种疾病影像学表现相同问题，因此肺部良恶性空洞性病变鉴别一直是肺部病变诊断重点。本研究结果显示，良性组与恶性组在空洞平均厚度以及直径，空洞内容物等方面存在统计学意义，分析认为良性空洞性病变形成主要因为感染性病变伴由于静脉血栓、侵袭性细菌毒素洞性以及血管炎等所致局限性质液化坏死，其坏死附近多存在纤维组织包绕，因此空洞内壁形态显示为不规则；恶性空病变病灶组织使血管受到侵犯而造成血管阻塞形成，进一步诱使肿瘤组织因为缺血坏死，导致其内壁形态规则[8]。另一项研究也认为肺部良恶性病变直径以及空洞洞壁厚度存在统计学意义，而直径以及空洞壁厚度7 mm、24 mm为肺部良恶性空洞性病变诊断阈值[9]。肺部良性病变空洞壁以及空洞内部T1WI信号分别显示为高信号以及混杂信号，这种信号出现可能与病灶内部存在坏死组织、炎性细胞、粘稠液体以及细菌关系密切，这些物质附着于空洞壁导致T1WI高信号形成。肺部良性、恶性病变空洞内部内容物、相关信号强度以及TIC曲线均存在显著差异，这种差异均与两种病变病理机制形成有关，首先空洞内容物不同主要因为恶性病变为凝固性坏死病变通过支气管引流而会形成空洞，且其内部空洞多为气体。良性病变由于空洞内部气液平特征，气体显示为低信号，大分子以及阳性细胞聚集造成水分子运动受限会显示为高信号，因此良性病变DWI显示为高低混杂信号[10-11]。DCE-MRI检查获得TIC曲线可以有效反映对比剂通过病灶血流动力学情况、血流灌注、微血管分布以及血管通透性情况，可以作为肺部良恶性病变诊断重要依据[12]。本研究中结果显示良性空洞性病变TIC曲线主要为Ⅰ型，而恶性病变则主要为Ⅱ型与Ⅲ型，与朱丽静等[13]研究结论一致，分析认为恶性肿瘤新生血管细胞外间隙小，同时血管密度大，因此增强扫显示迅速强化且廓清特征，因此其TIC曲线主要为Ⅱ型与Ⅲ型；而良性病变中由于血管密度相对较低，增强扫描时早期强化以及廓清均缓慢，因此其TIC曲线类型为Ⅰ型。

DCE-MRI检查可以反映对比剂进入以及排出病灶位置血流动力学过程，本研究中良性组患者Ktarns、Kep明显低于恶性组患者，而两组之间良性组与恶性组患者TTP、MAXSlope、Ve、Vp、MAXConc比较未见统计学意义，分析认为Ktarns主要由血管血流量以及渗透率决定，可以有效反映新生血管成熟情况，恶性病变血管内皮形成异常，新生血管大量形成，其渗透率血管表面积以及血流量均较大，这些变化最终导致Ktarns上升；而恶性病变新生血管形成会导致其外间隙变大，进而诱使对比剂从外间隙转移到血浆速度增加，进而诱使Kep值上升[14]。焦志云等[15]研究中肺部恶性病变患者Ktarns、Kep均显著高于良性病变患者，与本研究中相关结论一致，该研究认为恶性病变细胞需要形成大量新生血管为其浸润转移提供营养物质以及氧气，导致这些血管形成不成熟，进而使Ktarns、Kep值增大。ROC曲线显示，Ktarns、Kep等DCE-MRI半定量参数用于肺部良恶性空洞病变诊断AUC分别为0.820、0.785，显示Ktarns、Kep用于鉴别肺部良恶性空洞病变有一定价值。

综上，肺部空洞性病变应用DCE-MRI检测从影像学表现、定量参数等方面有效鉴别良恶性空洞性病变，但是由于本研究中纳入样本量较少，而其肺部空洞性病变内部坏死成分以及血管情况均会影响DCE-MRI检查结果，因此后期需要进一步增加标准化组织学分类以及大样本进行深入研究。