B1场校正T1 mapping可作为肺结节良恶性诊断及病理分型的有效影像学检查方法

摘要：目的" 探讨B1场校正T1 mapping在肺结节诊断及病理分型中的临床价值。方法" 收集2020年8月～2022年7月在盐城市第一人民医院行肺部B1场校正T1 mapping扫描的54例患者，共计57个肺结节，其中良性17个，恶性40个。由2位独立测量者A、B手动勾画测量病灶的初始T1均值，测量者之间可重复性使用组内相关系数进行评价；比较T1均值在良恶性肺结节之间的差异；采用ROC曲线分析区分良恶性肺结节的最佳阈值；采用单因素方差分析评估T1均值在不同病理学类型肺结节之间的差异。结果" 肺结节的T1均值在观察者内及观察者之间均显示了较好的测量可重复性（组内相关系数为0.977、0.953）。测量者A及测量者B测得良性肺结节的T1均值分别为1615.98±337.28 ms、1618.52±362.82 ms，测得恶性肺结节的T1均值分别为1376.87±262.50 ms、1392.51±301.30 ms；良性肺结节的T1均值比恶性肺结节更高（P=0.006、P=0.020）。ROC曲线显示，以T1=1350.33 ms为界值进行诊断，恶性肺结节的敏感度为53.66%，特异度为87.50%，ROC曲线下面积为0.720（95% CI：0.586～0.831）。其中T1均值在腺癌、鳞癌及小细胞肺癌中存在差异（测量者A、B：P=0.009、P=0.010）。小细胞肺癌的T1均值高于腺癌和鳞癌的T1均值（P=0.003、P=0.049），但是腺癌和鳞癌之间的T1均值的差异无统计学意义（P=0.944、P=0.774）。结论" B1场校正T1 mapping成像具有良好的可重复性，可成为肺结节良恶性鉴别及病理诊断的快速的、无辐射的定量影像学检查方法。

关键词：肺癌；肺结节；T1 mapping；诊断；病理

Clinical value of B1-corrected T1 mapping in the diagnosis of benign and malignant lung nodules and pathological classification

HONG Qin， XIAO Yong， FU Yigang， ZHOU Xiao， ZHU Mingming， JIANG Jianqin

Department of Radiology， Yancheng No.1 People's Hospital， Affiliated Hospital of Medical School， Nanjing University （The First People’s Hospital of Yancheng），Yancheng 224000， China

Abstract： Objective To explore the clinical value of B1-corrected T1 mapping in the diagnosis of benign and malignant lung nodules and the identification of the pathological types of lung cancer. Methods Fifty-four patients with a total of 57 lung nodules underwent chest B1-corrected T1 mapping were collected in Yancheng No.1 People's Hospital from August 2020 to July 2022， including 17 cases of benign and 40 cases of malignant lung nodules. The native T1 values of lesions were manually measured by two independent radiologists （observers A and B）. The intra- and inter-observer reproducibility were evaluated with intraclass correlation coefficients. The differences of T1 values between the benign and malignant lung nodules were compared. ROC curves were identified the best threshold value for distinguishing the benign and malignant lung nodules. The native T1 values among different pathological types of lung cancer were compared by one-way analysis of variance. Results The native T1 values of lung nodules showed good reproducibility both within and between observers （intraclass correlation coefficients=0.977， 0.953）. The native T1 values of benign pulmonary nodules measured by observers A and B were 1615.98±337.28 ms and 1618.52±362.82 ms， respectively. The native T1 values of malignant pulmonary nodules measured by observers A and B were 1376.87±262.50 ms and 1392.51±301.30 ms， respectively. The native T1 values of benign lung nodules was significantly higher than those of malignant lung nodules （P=0.006 and 0.020）. ROC curve analysis showed that when the threshold value was 1350.33 ms， the sensitivity and specificity of the diagnosis of malignant pulmonary nodules were 53.66% and 87.50%， and the AUC was 0.720 （95%CI： 0.586‑0.831）. The native T1 values were different among adenocarcinoma， squamous cell carcinoma and small-cell lung cancer （observer A and B： P=0.009 and P=0.010）. The native T1 values of small-cell lung cancer were significantly higher than those of adenocarcinoma and squamous cell carcinoma （P=0.003 and P=0.049）， but there was no statistically significant difference between adenocarcinoma and squamous cell carcinoma （P=0.944 and P=0.774）. Conclusion B1-corrected T1 mapping is a rapid， non-invasive quantitative imaging technique with a good repeatability that can be used to distinguish between benign and malignant lung nodules and identify the pathological types of lung cancer.

Keywords： lung cancer; lung nodule; T1 mapping; diagnosis; pathology

我国肺癌发病率和病死率居恶性肿瘤的首位［1］ 。早期鉴别其良恶性可以减少不必要的随诊，从而降低人群辐射暴露和减轻社会经济负担。磁共振无辐射，近年来在肺结节检出及诊断方面表现出了较大的临床价值。T1容积内插屏气序列属于3D梯度回波序列，是一项分辨率高、扫描时间短的肺部MR常规扫描序列。但传统MR成像仅能以信号强度来间接反映组织的T1。T1 mapping可以定量测量组织的T1值。T1 mapping成像最先运用于心血管系统［2， 3］ ，可以定量心肌细胞的活性。近年研究发现T1 mapping在脑部［4， 5］ 、腮腺［6］ 、乳腺［7， 8］ 、肝脏［9， 10］ 、肾脏［11， 12］ 及直肠［13］ 等疾病方面也存在一定的临床价值，在肺部主要运用于肺功能评估［14-16］ 。近期有研究将T1 mapping成像运用于肺病灶评估中［17］ ，有研究发现T1 mapping成像的初始T1值在肺癌中获得了良好的测量可重复性［18］ 。T1 mapping成像多采用多翻转角梯度回波成像，但受B1场强的不均匀性影响较大。B1场校正T1 mapping成像技术可以降低B1场强不均匀性。由于肺MRI空间分辨率低，易受到呼吸、心跳等运动伪影的影像，且部分容积效应随着病灶的减小而增大，故小病灶中T1 mapping定量参数测量的可重复性有待进一步研究。目前还未有研究探讨B1场校正T1 mapping成像在肺结节中的成像可行性及测量可重复性。

研究认为T1 mapping成像可用于区分良性非结核病变及恶性肺病变［17］ 、肺癌的病理学分型及分级［19-20］ ，提示T1 mapping可潜在反应肺病灶的病理学特征。然而，既往研究均不是按照病灶的大小来分组的，未考虑到结节大小对T1 mapping诊断效能的影响。且以往研究表明，磁共振扩散加权成像的定量参数诊断良恶性肺结节的效能各不相同［21］ ，而T1 mapping对肺结节的良恶性及病理分型的诊断价值尚未知。基于此，本研究选取病灶大小1～3 cm的肺结节，旨在探讨B1场校正T1 mapping成像在肺结节中的测量可重复性及在肺结节良恶性诊断及病理分型中的临床价值，为临床诊疗提供依据。

1" 资料与方法

1.1" 一般资料

本回顾性研究获得盐城市第一人民医院伦理委员会的批准（审批号：2022-k-115），无需患者知情同意。回顾性分析于盐城市第一人民医院2020年8月～2022年7月就诊的54例患者，其中男36例，女18例，年龄32～82岁，平均63.7岁；3例为多发病灶，共57个病灶。病灶大小为2.17±0.15 cm。恶性肺结节均由病理确认，其中16个经手术，14个经穿刺活检，7个经纤维支气管镜活检，3个经胸水找到癌细胞确认。良性肺结节经手术证实4个，经抗炎治疗有效4个，经抗结核治疗有效2个，经结核T细胞阳性1个，经穿刺活检证实1个，经随访1年以上无明显变化者5个。其中，恶性40个（腺癌25个、鳞癌7个、小细胞癌3个、小细胞神经内分泌癌4个及非典型肺癌1个）；良性病灶17个（结核4个、错构瘤2个、局灶性炎症2个、肺脓肿2个、平滑肌瘤1个、肉芽肿性炎1个及随访无明显变化者5个）。

纳入标准：经胸部CT拟诊为肺结节，病灶最大径gt;1.0 cm，且病灶内实性成分大于病灶体积的1/2；无MR检查禁忌证，能配合憋气完成胸部T1 mapping检查者；胸部MR及CT检查间隔2周以内，MR检查没有进行抗肿瘤治疗及侵入性检查，如病灶穿刺、支气管镜等。排除标准：缺乏病理证实者或随访时间少于1年；T1 mapping图像质量差，存在严重变形、伪影。

1.2" 检查方法

肺部磁共振采用Siemens扫描仪（MAGNETOM Skyra 3.0T）。T1 mapping参数为：TR 5.01 ms，TE 2.3 ms，矩阵135×224，FOV 380 mm×380 mm，层厚4 mm，层数64，屏气扫描，扫描时间20 s。T1 mapping采用了3D多翻转角法成像，FA为3°和15°。在扫描前增加T1快速小角度激发梯度回波序列，进行B1场校正，约10 s。T1 mapping伪彩图由西门子扫描仪自带的MapIt软件自动生成。

1.3" 图像处理及分析

T1值由2位放射科医生（分别有17年、10年的MR阅片经验，对病理结果未知）于Siemens后处理工作站（syngoMMWP）独立进行测量。参照T1WI和T2WI图像，在T1 mapping伪彩图上病灶的最大层面沿病灶边缘手动勾画感兴趣区，避开病灶内的出血、坏死、钙化、大血管、支气管以及伪影区域，并将软件自动测量的T1均值记录下来，测量3次取平均值。间隔2周后，观察者A用同样的画法再次测量T1值，间隔时间为2周。

1.4" 统计学分析

采用SPSS20.0及MedCalc12.3.0软件对数据进行统计分析。正态分布的计量资料以均数±标准差表示，采用配对样本t检验比较T1值在观测者内及观测者之间的测量差异，采用独立样本t检验比较T1均值在良恶性肺结节之间的差异，采用单因素方差分析对不同病理学类型肺结节间的T1值进行比较；采用组内相关系数（ICC）评估其在观察者内及观察者间的可重复性，ICCgt;0.75为一致性较好。以Plt;0.05为差异有统计学意义。

2" 结果

2.1" T1均值在测量者内及测量者间的可重复性

肺结节的初始T1均值在测量者内及测量者间的差异均无统计学意义（P=0.372、0.504）；均表现出较好的测量可重复性。观测者内的ICC为0.977（95% CI：0.961～0.986），观测者间的ICC为0.953（95% CI：0.921～0.972）。

2.2" T1均值在鉴别良恶性肺结节中的价值

测量者A和B测得良性肺结节的T1均值分别为1615.98±337.28 ms、1618.52±362.82 ms；恶性肺结节的T1均值分别为1376.87±262.50 ms、1392.51±301.30 ms；与恶性肺结节相比，良性肺结节的T1均值偏高（P=0.006、0.020）。ROC曲线分析显示，测量者A所测T1均值鉴别良恶性肺结节的ROC曲线下面积为0.720（95% CI：0.586～0.831）。其中，以T1=1350.33 ms为界值诊断恶性肺结节的敏感度为53.66%，特异度为87.50%，阳性似然比为4.29，阴性似然比为0.53。良性肺结节和恶性肺结节的MR检查图像（图1～2）。

2.3" 肺癌初始T1均值在区分不同病理学类型肺结节中的价值

测量者A和B所测T1均值在腺癌、鳞癌及小细胞肺癌的差异有统计学意义（P=0.009、0.010）。其中，小细胞肺癌的T1均值高于腺癌和鳞癌的T1均值（P=0.003、0.049），但是腺癌和鳞癌之间的T1均值差异无统计学意义（P=0.944、0.774）。经手术诊断为右肺上叶浸润性腺癌的MR检查图像（图2）。

3" 讨论

本研究中采用了B1场校正T1 mapping成像技术，具有无辐射、无对比剂、扫描时间短及范围大的优点。B1场校正技术可降低B1场强的不均匀性，使T1测量的准确性得到提高。本研究也发现肺结节的初始T1均值表现出良好的测量可重复性，证实了B1场校正T1 mapping在肺结节中临床应用的可行性；也与文献报道肺癌［18， 22］ 、乳腺癌［23］ 较为一致，说明B1场校正T1 mapping是一项稳定的定量成像技术，可应用于临床常规扫描中。

T1值的大小与多种因素有关［24］ ，比如细胞间质含水量、水结合状态、细胞密度等，可以通过T1 mapping伪彩图上不同色阶来描述。本研究中，良性肺结节的初始T1均值约1615.98～1618.52 ms，恶性肺结节的初始T1均值约1376.87～1392.51 ms，比既往文献［17］ 报道的肺病灶T1均值（非结核良性：2019.49 ms、恶性：1454.19 ms）稍低，可能是因为本项研究将较小的肺结节作为研究样本，部分容积效应较大；不同的检查设备、T1 mapping的成像方式也可能导致T1值的测量差异［8］ ；也有研究认为肺癌的病理学分型和分化程度影响其初始T1值［18］ 。本研究证实了不同的病理学类型对肺结节T1值的影响，但未对不同分化程度肺结节的T1值进一步分层分析，未来有待进一步探讨。此外，也有研究认为T1值是个复杂的变量，患者的性别、年龄及吸烟状态影响着全肺T1值［25， 26］ 。但是，T1 mapping成像速度快，和CT、PET-CT相比，无辐射风险、无需外源性对比剂，故未来有待多中心、大样本研究进一步探讨T1值在肺结节中的临床应用价值。

本研究得出的良性肺结节的T1均值显著高于恶性肺结节，可能是因为良性肺结节中组织疏松、含水量高，从而导致病灶的纵向弛豫时间增加。有研究也发现良性肺病变的T1值高于恶性肺病变［27］ ；也有研究证实良性非肺结核性病变的T1值高于恶性肺病灶［17］ ，但该研究也发现肺结核病灶的T1值较低，可能是因为肺结核中含有干酪样坏死及钙化，导致含水量低，T1值偏低。因此，T1值是一个稳定的、可潜在定量肺结节良恶性病理学特征的影像学标记因子。但是，在乳腺的研究中，乳腺良性病灶的T1值显著低于恶性病变［8］ ，这与本研究不一致，可能是由于乳腺癌产生了更多的坏死，相关大分子释放到细胞周围，延长了T1弛豫时间，而乳腺良性病变以纤维腺瘤为主，和本研究的肺部良性肺结节的病理不一致，未来有待多中心、大样本研究进一步探讨。

本研究显示，不同病理类型的肺结节，其初始T1值存在差异。其中，小细胞肺癌的T1均值显著高于腺癌和鳞癌的T1均值，可能是因为小细胞肺癌恶性程度高，增殖快，分化程度低，可能伴有肉眼看不见的微坏死，在勾画感兴趣区时很难去除，因此T1值较高，与文献［28］ 报道的T1值较一致。也有研究表明肝癌及肾癌中恶性程度高的肿瘤的T1值更高［9， 11， 29］ 。腺癌和鳞癌的T1均值的差异无统计学意义，这也与既往研究［20， 28］ 结果类似。但也有研究表明增强前的T1值在腺癌、鳞癌及小细胞肺癌中并无差异［30］ ，考虑可能与总样本量、不同病理类型样本量及病变组织成分的差异有关，未来可进一步增加样本量进行研究。

本研究尚有局限性：本研究为小样本单中心研究，仍需要大样本的多中心研究加以证实；本研究采用的是最大层面人工勾画感兴趣区的方法，全体积半自动勾画方式理论上稳定性更强；本研究仅对不同病理学类型肺结节T1均值进行了比较，T1 mapping影像组学模型在临床上的价值可能更大，但本研究采用的方法临床适用性更高，今后还需要进一步的研究。

综上，B1场校正T1 mapping成像在肺结节中临床应用是可行性的，且具有可重复性好、扫描时间短、无辐射及无需对比剂等优势，因此，可应用于肺结节患者的常规MR扫描方案中。其中，初始T1均值在肺结节的良恶性诊断及病理分型中存在一定的临床价值，有望成为临床定量评估肺结节的一项影像学检查新技术。

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（编辑：熊一凡）