磁共振擴(kuò)散峰度成像在乳腺良惡性病變鑒別診斷中的價(jià)值

王瑩瑩， 張焱， 程敬亮， 靳雅楠， 湯文瑞

·乳腺影像學(xué)·

磁共振擴(kuò)散峰度成像在乳腺良惡性病變鑒別診斷中的價(jià)值

王瑩瑩， 張焱， 程敬亮， 靳雅楠， 湯文瑞

目的：探討磁共振擴(kuò)散峰度成像(DKI)在乳腺良惡性病變鑒別診斷中的價(jià)值。方法：回顧性分析經(jīng)穿刺活檢或手術(shù)病理證實(shí)的45例乳腺病變患者的病例資料。45例患者共53個(gè)病灶，其中良性病灶31個(gè)(23例)，惡性病灶22個(gè)(22例)，所有患者均行雙側(cè)乳腺的常規(guī)MRI檢查及DKI掃描，通過(guò)后處理工作站獲得乳腺良、惡性病變組織的平均峰度(MK)、軸向峰度(AK)、徑向峰度(RK)值。采用Mann-Whitney U秩和檢驗(yàn)比較MK、AK及RK值在乳腺良、惡性病變中的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。采用受試者操作特性(ROC)曲線評(píng)價(jià)上述參數(shù)對(duì)乳腺良、惡性病變的診斷效能。結(jié)果：乳腺惡性病變的MK、AK及RK值均明顯高于良性病變，且差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.001)。MK、AK、RK的ROC曲線下面積(AUC)分別是0.886、0.930、0.881；良惡性診斷界值分別為0.45900、0.7250、0.3430；敏感度分別為95.6%、86.4%、90.9%；特異度分別為64.5 %、87.1%、66.7%。結(jié)論：DKI獲得的MK、AK、RK在乳腺良惡性病變的鑒別診斷中具有一定的價(jià)值。

乳腺腫瘤； 擴(kuò)散峰度成像； 診斷，鑒別 ； 磁共振成像

乳腺癌占所有女性惡性腫瘤的30%，嚴(yán)重威脅著女性身心健康[1]。早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療是提高乳腺癌生存率的關(guān)鍵。MRI檢查因其無(wú)創(chuàng)性及較高的軟組織敏感性，在乳腺檢查中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，特別是擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)，能夠顯示水分子的擴(kuò)散，從而評(píng)價(jià)水分子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)分布狀況[2]，但是，DWI僅能反映水分子擴(kuò)散能力的改變，無(wú)法測(cè)定其各向異性的情況。擴(kuò)散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)通過(guò)在6個(gè)非共線方向上施加擴(kuò)散敏感梯度場(chǎng)，獲得組織內(nèi)水分子擴(kuò)散程度和方向性的信息，其在乳腺良惡性病變的鑒別中有一定意義[3]。然而，DWI、DTI技術(shù)均以水分子擴(kuò)散呈高斯分布為理論基礎(chǔ)，即生物組織中水分子以自由、非受限的形式進(jìn)行擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)[4]，但事實(shí)上，高b值(>1000 s/mm2)時(shí)，水分子的擴(kuò)散因受生物組織復(fù)雜結(jié)構(gòu)的影響，其擴(kuò)散及分布偏離高斯分布，且擴(kuò)散信號(hào)衰減呈非單指數(shù)形式[5]，擴(kuò)散峰度成像(diffusion kurtosis imaging，DKI)的提出彌補(bǔ)了上述不足[6]。DKI作為非高斯成像技術(shù)，反映組織微結(jié)構(gòu)的變化[7]，近年來(lái)，已初步應(yīng)用到膠質(zhì)瘤分級(jí)[8]、帕金森綜合征的結(jié)構(gòu)差異[9]、腦梗死各期改變[7]、正常腎臟成像[10]、原發(fā)性癲癇研究[11]、前列腺良惡性病變鑒別[12]等方面，并已取得初步研究成果。本文旨在探討DKI技術(shù)在乳腺良惡性病變鑒別診斷中的價(jià)值。

材料與方法

1.一般資料

搜集本院2015年9月-2016年1月經(jīng)病理證實(shí)的45例乳腺良惡性病變患者的病例資料。45例患者均為女性，年齡18～60歲，平均(42.3±12.6)歲。共檢出53個(gè)病灶，其中良性病灶31個(gè)(23例)：纖維腺瘤23個(gè)、乳腺腺病3個(gè)、慢性肉芽腫性乳腺炎4個(gè)、導(dǎo)管擴(kuò)張癥1個(gè)；惡性病灶22個(gè)(22例)：非特殊類型浸潤(rùn)性癌18個(gè)、導(dǎo)管內(nèi)癌伴浸潤(rùn)性癌2個(gè)、粘液性癌1個(gè)、浸潤(rùn)性癌伴髓樣特征1個(gè)。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①檢查前1周未行手術(shù)、放化療或穿刺活檢；②檢查后2周內(nèi)行手術(shù)或穿刺獲得明確病理結(jié)果；③檢查圖像質(zhì)量無(wú)明顯運(yùn)動(dòng)偽影。

2.MRI檢查方法

采用GE Discovery 750 3.0T超導(dǎo)型MRI掃描儀，乳腺專用8通道陣列線圈?；颊呷「┡P位，雙乳自然懸垂于線圈雙孔內(nèi)。

常規(guī)MRI掃描：所有病例均行MRI平掃。掃描序列及參數(shù)：①橫軸面快速梯度回波T1WI，視野32 cm×32 cm，矩陣512×512，TR 640 ms，TE最小值，層厚4 mm，層間距1 mm，激勵(lì)次數(shù)1；②橫軸面脂肪抑制快速自旋回波T2WI，視野32 cm×32 cm，矩陣512×512，TR 2587 ms，TE 85 ms，層厚4 mm，層間距1 mm，激勵(lì)次數(shù)2；③單b值DWI，采用單次激發(fā)自旋平面回波序列，b值=800 s/mm2，視野32 cm×32 cm，矩陣256×256，TR 5600 ms，TE最小值，層厚4 mm，層間距1 mm，激勵(lì)次數(shù)6。

DKI：b值為0、500、1000、1500、2000、2500 s/mm2，視野32 cm×32 cm，矩陣512×512，TR 4025 ms，TE最小值，層厚4 mm，層間距1 mm，激勵(lì)次數(shù)2，每個(gè)b值擴(kuò)散敏感梯度場(chǎng)施加的方向數(shù)為15個(gè)，掃描時(shí)間為10 min 48 s。

MRI動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描：采用美國(guó)GE公司開(kāi)發(fā)的乳腺容積成像序列(Vibrant)，共5期。視野36 cm×36 cm，矩陣512×512，TR 3.9 ms，TE 1.7 ms，層厚1.4 mm，層間距0。對(duì)比劑為Gd-DTPA，劑量0.2 mmol/kg，采用磁共振專用高壓注射器經(jīng)肘靜脈以1.5～2.0 mL/s的流率快速團(tuán)注，注射后追加10～20 mL生理鹽水沖管。注藥前先掃描一期蒙片，掃描停止后若蒙片掃描無(wú)異常，則控制高壓注射器注藥，并在注藥后25 s進(jìn)行增強(qiáng)掃描，連續(xù)掃描5期。

3.圖像后處理

掃描完成后，將DKI原始數(shù)據(jù)傳至GE Advantage Windows 4.5后處理工作站，采用Function Tools軟件后處理分別得到DKI相關(guān)參數(shù)圖：平均峰度(mean kurtosis，MK)圖、軸向峰度(axial kurtosis，AK)圖及徑向峰度(radial kurtosis，RK)圖。

在強(qiáng)化最明顯處選取感興趣區(qū)(ROI)并測(cè)量病灶各參數(shù)值，避開(kāi)囊變、壞死、出血區(qū)，面積約20～140 mm2，每個(gè)ROI的MK、AK、RK值分別測(cè)量3次，然后取平均值。由2名主治及以上職稱的影像科醫(yī)師共同閱片，并最終達(dá)成一致意見(jiàn)。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

結(jié) 果

45例乳腺良惡性病變共發(fā)現(xiàn)53個(gè)病灶，所有病灶均經(jīng)手術(shù)或穿刺病理證實(shí)。病灶最大徑為20～95 mm，平均30.3 mm。45例病變的影像及病理圖見(jiàn)圖1、2。

1.DKI各參數(shù)的比較

乳腺惡性病變的MK、AK、RK值均高于良性病變，各參數(shù)值差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05，表1)。

表1 乳腺良惡性病變的DKI各參數(shù)值比較

注： MK值、AK值、RK值均為無(wú)單位綱量。

2.ROC曲線分析

以病理結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)繪制MK、RK、AK的ROC曲線(圖3)得出：MK、AK、RK的曲線下面積(AUC)分別為0.886、0.930、0.881；良惡性界值分別為0.4590、0.7250、0.3430；最大約登指數(shù)分別為0.601、0.735、0.576；敏感度分別為95.6%、86.4%、90.9%；特異度分別為64.5 %、87.1%、66.7%(表2)。

表2 MK、AK、RK值的ROC曲線結(jié)果

圖1 女，25歲，左乳纖維腺瘤。a) 軸面T1WI增強(qiáng)示病灶呈明顯均勻強(qiáng)化(箭)； b) 軸面MIP圖示病變清晰可見(jiàn)(箭)； c) MK圖，MK值為0.346； d) RK圖,RK值0.267； e) AK圖，AK值為0.495； f) 鏡下病理圖示間質(zhì)細(xì)胞增生，部分導(dǎo)管受擠壓(HE染色，×200)。

圖，RK值1.1；e) AK圖，AK值為1.65；f)鏡下病理圖示導(dǎo)管上皮增生，細(xì)胞排列紊亂，細(xì)胞核呈異型性(HE染色，×200)。 圖3 MK、RK、AK鑒別乳腺良惡性病變的ROC曲線。

圖2 女，47歲，左乳浸潤(rùn)性癌，非特殊類型，WHOⅡ級(jí)。a) 軸面T1WI增強(qiáng)示病灶明顯強(qiáng)化(箭)，乳頭受牽拉凹陷； b) 軸面MIP圖可見(jiàn)病變的供血血管； c) MK圖，MK值為1.33； d) RK

討 論

1.DKI各參數(shù)在鑒別乳腺良惡性病變中的價(jià)值

DKI是在DWI的基礎(chǔ)上采用同一類型的脈沖序列得到的；采用多b值，且需要較高的b值。對(duì)于乳腺組織，筆者發(fā)現(xiàn)在以往研究[5，13，14]中，b值最小為2000 s/mm2，且至少需要3個(gè)b值。本文中b值最高為2500 s/mm2，取5個(gè)b值，此要求在3.0T磁共振成像系統(tǒng)較易獲得滿足；此外，DKI擴(kuò)散敏感梯度施加的方向至少為15個(gè)，本文設(shè)定15個(gè)方向。

MK是DKI最具代表性的參數(shù)；是峰度在所有方向上的平均值；是反映組織微結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的指標(biāo)；是反映擴(kuò)散受限程度的無(wú)綱量參數(shù)[4]。MK值的大小由所選ROI內(nèi)組織結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度決定，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，水分子擴(kuò)散受限越顯著，MK值越大。腫瘤組織與正常組織的差異性及細(xì)胞核形態(tài)多樣性越明顯，間質(zhì)血管越豐富，細(xì)胞密度越大，則MK值越大。本文結(jié)果顯示，乳腺惡性病變的MK值(0.6631±0.1957)明顯高于良性病變(0.4038±0.1354)，兩者差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)，與Sun等[13]的研究結(jié)果一致，說(shuō)明乳腺惡性腫瘤組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度更高、間質(zhì)血管更豐富、細(xì)胞密集程度更高。上述結(jié)論與Van等[8]應(yīng)用DKI探討膠質(zhì)瘤分級(jí)的結(jié)果一致：即高級(jí)別膠質(zhì)瘤MK值較低級(jí)別膠質(zhì)瘤高；惡性腫瘤級(jí)別越高，組織結(jié)構(gòu)越復(fù)雜。

AK是指峰度在擴(kuò)散本征矢量中最大的擴(kuò)散本征值[6]，主要反映沿導(dǎo)管方向的峰度信息。AK值的大小取決于軸向方向上水分子擴(kuò)散受限的程度，AK值越大，說(shuō)明該方向上受限程度越大[4]。本文結(jié)果顯示，乳腺惡性病變的AK值(0.9032±0.2415)明顯高于良性病變(0.5709±0.1341)，說(shuō)明在沿導(dǎo)管方向上，惡性病變水分子擴(kuò)散受限程度較良性病變高。

RK是指垂直于本征值最大的本征矢量方向的平均峰度值[6]，主要反映的是垂直于導(dǎo)管方向的峰度信息，其大小取決于該方向上擴(kuò)散受限的程度。本文結(jié)果發(fā)現(xiàn)：乳腺惡性病變的RK值(0.5251±0.1716)高于良性病變(0.2983±0.1231)，兩者差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)。

2.診斷效能分析

本文采用ROC曲線來(lái)評(píng)價(jià)MK、AK、RK值在乳腺良惡性病變中的診斷效能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于MK和RK，AK對(duì)判斷乳腺良惡性病變的特異度(87.1%)較高，且最大約登指數(shù)(0.735)和AUC(0.93)較大，故筆者認(rèn)為AK對(duì)乳腺良惡性病變的鑒別具有較高的診斷效能。

3.不足與展望

本研究的不足之處：①筆者發(fā)現(xiàn)隨著b值的增高，圖像信噪比逐漸下降，故有必要優(yōu)化能夠提高信噪比的更先進(jìn)序列；②DKI序列掃描時(shí)間較長(zhǎng)，且要求患者為俯臥位，會(huì)給患者帶來(lái)不適，從而限制其臨床應(yīng)用。

展望：DKI技術(shù)能夠真實(shí)地反映活體內(nèi)非高斯分布的水分子擴(kuò)散軌跡，在乳腺良惡性病變的鑒別診斷中具有一定意義，雖然乳腺DKI研究仍處于初步階段，其臨床應(yīng)用價(jià)值仍有待進(jìn)一步證實(shí)和完善，但相信隨著研究的深入、進(jìn)展，該技術(shù)可逐漸應(yīng)用于臨床，同時(shí)減少穿刺活檢給患者帶來(lái)的痛苦。

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The value of the diffusion kurtosis imaging in differential diagnosis of benign and malignant breast lesions

WANG Ying-ying，ZHANG Yan，CHENG Jing-liang，et al.

Department of MRI，the First Affiliated Hospital of Zhengzhou University，Zhengzhou 450052，China

Objective:To investigate the value of diffusion kurtosis imaging (DKI) in the differential diagnosis of benign and malignant breast lesions.Methods:A retrospective analysis of 45 cases with 53 breast lesions confirmed by biopsy or operation and pathology were reviewed,including 31 benign lesions and 22 malignant lesions.All patients underwent routine MRI scan and DKI scan with a 3.0T GE 750 unit.All parameters were measured at the workstation,including the mean kurtosis (MK)、axial kurtosis (AK) and radial kurtosis (RK) of malignant lesions and benign lesions.Mann-whitney U test was used to compare the parameters between malignant lesions and benign lesions.Receiver operating characteristic (ROC) were used to compare the diagnostic capability of the MK,AK and RK.Results:The values of MK,AK and RK in malignant lesions were higher than those in benign lesions and there was significant statistical difference in MK,AK and RK values between the malignant lesions and benign lesions (P<0.001).The areas under the ROC curve (AUC) of MK,AK,RK were 0.886,0.930,0.881,respectively.Using the 0.4590,0.7250,0.3430 as the cutoff of the evalution of benign and malignant lesions respectively,the sensitivity was 95.6%,86.4%,90.9% and the specificity was 64.5 %,87.1%,66.7% respectively.Conclusion:The parameters (MK,AK and RK) derived from the diffusion kurtosis imaging (DKI) could be helpful for differentiation between benign and malignant breast lesions.

Breast neoplasms; Diffusion kurtosis imaging; Diagnosis,differential; Magnetic resonance imaging

450052 鄭州，鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院磁共振科

王瑩瑩(1989-)，女，河南蘭考人，碩士研究生，主要從事乳腺磁共振診斷工作。

張焱，E-mail:L200812@163.com

R737.9; R445.2

A

1000-0313(2017)02-0135-04

10.13609/j.cnki.1000-0313.2017.02.008

2016-05-27

2016-11-18)