DCE-MRI鑒別肝臟占位性病變的研究

玉蘇甫·肉孜 ，王云玲，王 紅，聶聰科 ，艾爾肯·阿不力孜，馬景旭，姜 濤，賈文霄

（1.新疆醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院影像中心，烏魯木齊 新疆 830063；2.新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院影像中心，烏魯木齊 新疆 830054）

肝臟占位性病變是我國(guó)常見疾病之一，惡性病灶發(fā)生隱匿、生長(zhǎng)迅速、轉(zhuǎn)移率高、生存率低[1]。大多數(shù)病患發(fā)現(xiàn)時(shí)已經(jīng)是中晚期，失去了手術(shù)的機(jī)會(huì)[2]，因此，在肝臟占位性病變中早期檢出病灶并判斷病變性質(zhì)是選擇治療方案的關(guān)鍵[3]。近年來通過兩室藥物動(dòng)力學(xué)模型理論獲得的微血管通透性的定量指標(biāo)[4]揭示病灶的血流動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)，可早期評(píng)價(jià)腫瘤微血管的生成情況，在診斷、分期、治療方案的制定和治療后隨訪中發(fā)揮著重要作用[5]。目前該研究在肝臟方面的應(yīng)用國(guó)內(nèi)尚處于起步階段，因此，本研究旨在探討定量動(dòng)態(tài)對(duì)比增強(qiáng)磁共振成像（Dynamic contrast-enhanced MRI，DCE-MRI）應(yīng)用于肝臟良惡性病變?cè)\斷中的可行性，并通過肝臟占位性病變的血流灌注狀態(tài)的定量參數(shù)來鑒別病變的性質(zhì)，并希望初步確立相關(guān)參數(shù)界值。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象

選取2013年12月—2014年6月新疆醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院共55例肝臟占位性病變患者納入本研究。男25例，女30例，年齡23～79歲，平均51.5歲，分為血管瘤組22例、肝癌組17例及轉(zhuǎn)移瘤組16例。肝癌均結(jié)合甲胎蛋白、臨床、病理、影像資料綜合診斷；肝轉(zhuǎn)移瘤均原發(fā)于病理確診的原發(fā)腫瘤，其中胃癌4例，結(jié)直腸癌9例，食管癌2例，胰腺癌1例；血管瘤經(jīng)綜合影像分析及隨訪確診。進(jìn)行MRI定量動(dòng)態(tài)增強(qiáng)檢查分析不同患者得到的定量參數(shù)。所有病例在掃描前未接受過化療及介入治療，并對(duì)檢查的方法及意義均知情同意。

1.2 MR檢查方法

檢查前向患者囑咐掃描過中的注意事項(xiàng)。使用Philips Achieva 1.5T常規(guī)臨床超導(dǎo)MRI掃描儀進(jìn)行掃描，要求受檢者空腹檢查。呼吸運(yùn)動(dòng)對(duì)肝臟MRI圖像質(zhì)量影響較大，故檢查前需對(duì)患者進(jìn)行呼吸和憋氣及平穩(wěn)呼吸的訓(xùn)練。受檢者采用仰臥位，雙手臂置于身體兩側(cè)。一般把劍突下緣置于線圈中心即可，并把呼吸門控放置劍突下同時(shí)還必須注意把線圈中心置于主磁體的中心。DCE-MRI掃描參數(shù)：TR=2.8 ms，TE=1.4 ms，層厚 8 mm，層數(shù) 50 層，F(xiàn)OV=395 mm，采集次數(shù)（NSA）2 次，矩陣 196×256，連續(xù)無中斷掃描30個(gè)動(dòng)態(tài)時(shí)相，掃描時(shí)間為200 s。掃描范圍包括全肝，無間斷軸位掃描；注射造影劑前掃描5個(gè)動(dòng)態(tài)作為基線掃描，第6個(gè)動(dòng)態(tài)掃描開始時(shí)注射造影劑，造影劑劑量為0.1 mmol/kg，高壓注射器注射造影劑后緊跟注射20 mL的生理鹽水，注射速度為 3 mL/s。

1.3 圖像及數(shù)據(jù)后處理

將DCE-MRI原始圖像轉(zhuǎn)化圖像格式后輸入Biomap分析軟件內(nèi)，利用Biomap軟件對(duì)動(dòng)態(tài)增強(qiáng)圖像進(jìn)行后處理定量分析。在Biomap分析軟件中根據(jù)Tofts-kermode兩室藥代動(dòng)力學(xué)模型后處理得到病變感興趣區(qū)（ROI）的反映微血管通透性的各項(xiàng)定量參數(shù)，即血管外細(xì)胞外容積分?jǐn)?shù)（Ve）、造影劑從血漿滲漏到血管外細(xì)胞外間隙的體積轉(zhuǎn)運(yùn)常數(shù)（Ktrans）值，并用公式計(jì)算出造影劑從血管外細(xì)胞外間隙返回到血漿空間的速率常數(shù)（Kep），公式為Kep=Ktrans/Ve[6-7]（圖1～3）。

1.4 ROI的選取及基本要求

病變組織劃取ROI（R1），劃取病灶最大層面全部實(shí)質(zhì)部分，盡量避免膽道、血管及病灶壞死區(qū)，以腹主動(dòng)脈為輸入動(dòng)脈，在第二肝門水平腹主動(dòng)脈相鄰5個(gè)層面劃取ROI并通過軟件合并為ROI（R2），繪制信號(hào)強(qiáng)度-時(shí)間曲線（Signal intensity-time，STC）觀察并記錄半定量參數(shù)。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

圖1～3 3組原始圖像及后處理軟件中得到的定量參數(shù)。圖1a，2a，3a為定量動(dòng)態(tài)增強(qiáng)MR的原始圖，R1為病灶選取的 ROI，R2為腹主動(dòng)脈（輸入動(dòng)脈）的 ROI。圖1b，2b，3b 為后處理軟件得出的參數(shù)。圖1a為血管瘤組定量動(dòng)態(tài)增強(qiáng)圖像，圖1b為通過軟件得出來的觀察參數(shù)。圖2a為肝癌組定量動(dòng)態(tài)增強(qiáng)圖像，圖2b為通過軟件得出來的觀察參數(shù)。圖3a為轉(zhuǎn)移瘤組定量動(dòng)態(tài)增強(qiáng)圖像，圖3b為通過軟件得出來的觀察參數(shù)。Figure 1～3. Figure 1a,2a,3a show the dynamic contrast-enhanced MR of the original image.R1 are ROIs in the lesions,and R2 is a ROI in the abdominal aorta(input artery).Figure 1b,2b,3b show the results with post-processing software.Figure 1a is the dynamic contrast-enhanced image of hemangioma,and Figure 1b is the quantitative parameters obtained with processing software.Figure 2a is the dynamic contrastenhanced image of liver cancer,and Figure 2b is the quantitative parameters obtained with processing software.Figure 3a is the dynamic contrast-enhanced image of liver metastasis,and Figure 3b is the quantitative parameters obtained with processing software.

所有得到的數(shù)據(jù)用Excel錄入，使用SPSS 18.0軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量資料首先進(jìn)行樣本的正態(tài)性檢驗(yàn)及方差齊性檢驗(yàn)。對(duì)肝癌、血管瘤及轉(zhuǎn)移瘤組間定量參數(shù)行單因素方差分析及LSD法兩兩比較；對(duì)3組組間繪制受試者特性（ROC）曲線并計(jì)算曲線下面積，根據(jù)最大Youden指數(shù)（Youden指數(shù)=靈敏度+特異度-1）確立最佳診斷切點(diǎn)值，評(píng)價(jià)3組的各參數(shù)值的診斷效能，并計(jì)算定量參數(shù)的敏感度、特異度，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 各組間的定量指標(biāo)的比較

血管瘤、肝癌與肝轉(zhuǎn)移瘤組Ktrans、Ve、Kep值均滿足正態(tài)性檢驗(yàn)及方差齊性檢驗(yàn)。單因素方差分析顯示血管瘤、肝癌與肝轉(zhuǎn)移瘤組Ktrans、Ve、Kep差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（表1）。肝癌組Ktrans、Ve及Kep均數(shù)高于其他兩組，進(jìn)一步用LSD法兩兩比較顯示除了血管瘤組與轉(zhuǎn)移瘤組Kep差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義外，其他組參數(shù)的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（表2）。

2.2 診斷效能的評(píng)估

以病理診斷及綜合影像學(xué)診斷為金標(biāo)準(zhǔn)繪制3組間的 Ktrans、Kep、Ve 三者 ROC 曲線（圖4），得出三者ROC曲線下面積，并根據(jù)ROC曲線找出3個(gè)定量 Ktrans、Kep、Ve指標(biāo)的最佳診斷切點(diǎn)值（根據(jù)Youden指數(shù)），判斷各組間病變的敏感度、特異度（表 3～5，圖4～6）。

表1 血管瘤、肝癌、轉(zhuǎn)移瘤組定量參數(shù)的比較

表2 LSD法組間兩兩比較

表3 肝癌組與肝血管瘤組定量指標(biāo)的ROC曲線下面積、敏感性和特異性

3 討論

3.1 動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描獲取定量參數(shù)的原理及應(yīng)用

DCE-MRI是在注射磁共振對(duì)比劑前后連續(xù)采集磁共振圖像，實(shí)時(shí)記錄對(duì)比劑進(jìn)入和排出病變的動(dòng)力學(xué)動(dòng)態(tài)過程，因而能夠通過根據(jù)兩室藥物動(dòng)力學(xué)模型理論獲得微血管通透性的定量參數(shù)[4]Ktrans、Ve、Kep，而這些定量指標(biāo)優(yōu)于以前的達(dá)峰時(shí)間等半定量參數(shù)，它能更直接反映腫瘤灌注、血管通透性或滲漏空間的能力，從而了解腫瘤組織微血管的生物學(xué)特性[8]。已有部分學(xué)者研究認(rèn)為這些定量指標(biāo)對(duì)于腫瘤生成分級(jí)和檢測(cè)抗血管療效方面有著廣闊的臨床應(yīng)用前景[9]。然而，我們也可以獲得微血管通透性的定量指標(biāo)鑒別病變的性質(zhì)，本研究正是通過定量DCE-MRI這種新掃描方式鑒別肝臟占位性病變的性質(zhì)。

表4 血管瘤組與轉(zhuǎn)移瘤組定量指標(biāo)的ROC曲線下面積、敏感性和特異性

表5 肝癌組與轉(zhuǎn)移瘤組定量指標(biāo)的ROC曲線下面積、敏感性和特異性

圖4 肝癌與肝血管瘤的ROC曲線。Figure 4. The ROC curve of hepatocellular carcinoma and liver hemangioma.

圖5 肝血管瘤與肝轉(zhuǎn)移瘤的ROC曲線。Figure 5. The ROC curve of liver hemangioma and liver metastasis.

圖6 肝癌與肝轉(zhuǎn)移瘤的ROC曲線。Figure 6. The ROC curve of hepatocellular carcinoma and liver metastasis.

3.2 DCE-MRI定量參數(shù)在鑒別肝臟占位性病變中的價(jià)值

本研究中的各組病例在掃描前均未接受過化療及介入治療，以免治療因素影響其病變的血流動(dòng)力學(xué)。在肝血管瘤、肝癌、轉(zhuǎn)移瘤3組的定量參數(shù)中，可以看出肝癌組的定量參數(shù)Ktrans、Ve、Kep明顯高于其他兩組，且各個(gè)參數(shù)對(duì)比其他兩組差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說明肝癌的腫瘤新生血管血流灌注量大及血管通透性強(qiáng)，兩室間的造影劑交換速度快于血管瘤和轉(zhuǎn)移瘤。轉(zhuǎn)移瘤組的定量參數(shù)Ktrans、Ve、Kep均是3組中最低的，說明轉(zhuǎn)移瘤相對(duì)血管瘤和肝癌其腫瘤血管的灌注量及血管通透性偏低，也可能是由于肝轉(zhuǎn)移瘤大部分已經(jīng)液化壞死而導(dǎo)致其ROI的選擇存在一些偏差，從而導(dǎo)致我們測(cè)得的定量指標(biāo)準(zhǔn)確性偏低。血管瘤組的定量參數(shù)Ktrans、Ve、Kep均數(shù)高于轉(zhuǎn)移瘤組，其中Ktrans、Ve的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說明血管瘤的血竇的灌注量及滲透性高于轉(zhuǎn)移瘤，而兩組間Kep差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說明兩組組織間造影劑從血管外細(xì)胞外間隙返回到血漿空間的Kep基本是相等的，血管瘤造影劑從瘤體組織回到血液的時(shí)間較長(zhǎng)，這也從另一方面反映出血管瘤的快進(jìn)慢出的強(qiáng)化特點(diǎn)。在上述結(jié)果差異的分析上，有學(xué)者認(rèn)為各組研究間產(chǎn)生差異性的原因可能與輸入動(dòng)脈的選擇有關(guān)，而輸入動(dòng)脈的選擇是影響Ktrans、Ve的準(zhǔn)確性的重要因素之一[10-11]。

3.3 DCE-MRI定量參數(shù)鑒別肝臟占位性病變效能的分析

通過ROC曲線下面積及對(duì)應(yīng)的最佳診斷切點(diǎn)值及敏感度、特異度可以看到3個(gè)定量指標(biāo)的診斷效能的大小。肝癌組與血管瘤組、肝癌組與轉(zhuǎn)移瘤組鑒別，Kep和Ktrans的ROC曲線下面積及敏感度、特異度都很高，說明其具有較高的診斷效能，尤其是Kep。而肝癌組與血管瘤組鑒別Ve值的診斷效能相對(duì)較低，這可能與病變發(fā)展過程中組織內(nèi)血管外細(xì)胞外容積的相對(duì)比例變化較慢有關(guān)，使血管瘤和肝癌組間的Ve值范圍存在一定重疊性，導(dǎo)致Ve診斷效能的偏低[6]。在鑒別肝血管瘤與肝轉(zhuǎn)移瘤時(shí)，Ktrans、Ve、Kep的ROC曲線下面積與敏感度、特異度都略偏低，說明兩組間得到的血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)的診斷效能較低。

綜上所述，本研究通過DCE-MRI掃描獲得的定量參數(shù)可以評(píng)價(jià)肝臟占位性病變的性質(zhì)，為肝臟疾病患者提供了新的診斷方法，并為以后的藥物療效奠定研究基礎(chǔ)。隨著MR技術(shù)的發(fā)展和定量動(dòng)態(tài)增強(qiáng)獲得的血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)越發(fā)穩(wěn)定，定量DCEMRI在肝臟病變的診斷及療效評(píng)估中將發(fā)揮很大的作用。

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