比較乳腺動(dòng)態(tài)增強(qiáng)MRI定量和半定量血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)鑒別乳腺良惡性病變

周意明，陳 宏，徐筑津，華 彬，王 征，陳 敏，姜 蕾*

(1.首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京朝陽醫(yī)院放射科，北京 100043；2.國家老年醫(yī)學(xué)中心 北京醫(yī)院頭頸外科，3.放射科，4.乳腺外科，5.病理科，北京 100730)

乳腺動(dòng)態(tài)增強(qiáng)MRI血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)是評價(jià)乳腺病變良惡性的重要依據(jù)，其定量和半定量血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)對鑒別診斷的價(jià)值已獲確認(rèn)[1-2]，但臨床工作中半定量參數(shù)更易獲得，而獲得定量參數(shù)卻需要損失圖像空間分辨率，且對數(shù)據(jù)后處理要求高。本研究比較乳腺動(dòng)態(tài)增強(qiáng)MRI血流動(dòng)力學(xué)半定量和定量參數(shù)鑒別診斷乳腺病變良惡性的效能。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2015年3月—2017年12月59例在我院接受乳腺M(fèi)RI的女性患者，年齡27～66歲，平均(45.2±10.0)歲。入組標(biāo)準(zhǔn)：超聲或X線疑診乳腺病變而進(jìn)一步接受MR檢查；MRI發(fā)現(xiàn)病變≥0.5 cm，經(jīng)手術(shù)或穿刺活檢獲得病理證實(shí)。排除標(biāo)準(zhǔn)：有手術(shù)、放射治療及化療史，有MRI禁忌證、對比劑過敏、腎功能不全、體弱不能耐受MRI，不能耐受上臂上舉。其中52例為單發(fā)病變，4例為雙側(cè)乳腺各1個(gè)病變，3例為單側(cè)乳腺2個(gè)病變；對1個(gè)主病灶并周圍多個(gè)衛(wèi)星灶者取主病灶入組，共入組66個(gè)病灶。患者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用GE Discovery MR750 3.0T全身MR系統(tǒng)，以體線圈為發(fā)射線圈，相控陣8通道乳腺專用線圈作為接受線圈。囑患者俯臥，雙乳自然下垂，行軸位掃描。主要MR序列及參數(shù)：①高空間分辨率平掃梯度回波T1WI，采用3D容積內(nèi)插快速擾相梯度回波(volume imaging for breast assessment，VIBRANT)序列，脂肪抑制采用頻率選擇反轉(zhuǎn)恢復(fù)法，TR 7.08 ms，TE 3.56 ms，翻轉(zhuǎn)角10°，層厚2 mm，F(xiàn)OV 32 cm×32 cm～34 cm×34 cm，矩陣512×512，采集時(shí)間約1 min 30 s；②高時(shí)間分辨率梯度回波T1WI，采用VIBRANT技術(shù)，脂肪抑制采用頻率選擇反轉(zhuǎn)恢復(fù)法，TR 3.8 ms，TE 1.7 ms，翻轉(zhuǎn)角10°，層厚4 mm，F(xiàn)OV 32 cm×32 cm～34 cm×34 cm，矩陣256×254，采集時(shí)間約12 s。采用結(jié)合高空間分辨率及高時(shí)間分辨率的雜合序列進(jìn)行動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描，對比劑為Gd-DTPA 0.1 mmol/kg體質(zhì)量，以高壓注射器經(jīng)肘靜脈注射，流率2.5 ml/s，注射同時(shí)進(jìn)行高時(shí)間分辨率梯度回波序列成像(簡稱流入段，參數(shù)同②)，持續(xù) 2 min(8個(gè)時(shí)相)，然后進(jìn)行90 s高空間分辨率梯度回波序列成像(參數(shù)同①，1個(gè)時(shí)相)；之后繼續(xù)行高時(shí)間分辨率梯度回波序列成像(簡稱流出段，參數(shù)同②)，持續(xù)2 min(8個(gè)時(shí)相)，以評價(jià)流出動(dòng)力學(xué)參數(shù)。

1.3 圖像后處理 將MR動(dòng)態(tài)增強(qiáng)血流動(dòng)力學(xué)圖像傳至GE GenIQ及AW4軟件包進(jìn)行圖像后處理。ROI置于病變最大層面的強(qiáng)化最明顯處，避開大血管、病變邊緣及明顯的出血壞死區(qū)。后處理之前用Matlab 9.1平臺將流入段與流出段數(shù)據(jù)結(jié)合。計(jì)算半定量參數(shù)：①繪制動(dòng)態(tài)增強(qiáng)時(shí)間-信號強(qiáng)度曲線(time-intensity curve， TIC)，分為Ⅰ型流入型、Ⅱ型平臺型、Ⅲ型流出型共3型[3]；②初始增強(qiáng)曲線下面積(initial area under the gadolinium curve, IAUGC)，即注射對比劑開始90 s內(nèi)TIC下面積；③最大增強(qiáng)斜率(maximum slope of increase， MaxSlope)，MaxSlope=最大[Cti+1-Cti]/(ti+1-ti)，其中C為對比劑濃度，ti為增強(qiáng)開始的時(shí)間點(diǎn)，ti+1為強(qiáng)化最明顯的時(shí)間點(diǎn)；④對比增強(qiáng)比率(contrast enhancement rate, CER)，CER=(增強(qiáng)后峰值信號強(qiáng)度-基線信號強(qiáng)度)/基線信號強(qiáng)度；⑤正向增強(qiáng)積分(positive enhancement integral, PEI)為TIC曲線下面積。計(jì)算基于Tofts模型[4-5]的定量參數(shù)(采用自動(dòng)動(dòng)脈輸入函數(shù))：前向容積轉(zhuǎn)移常數(shù)(Ktrans)，單位min-1；每單位體積組織的血管外細(xì)胞外間隙容積(Ve)；反向容積轉(zhuǎn)移常數(shù)(Kep)，單位min-1。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)經(jīng)Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)均不符合正態(tài)分布，以中位數(shù)(上下四分位數(shù)間距)表示，采用Mann-WhitneyU檢驗(yàn)進(jìn)行組間比較。繪制ROC曲線，計(jì)算各參數(shù)鑒別乳腺良惡性病變的效能。數(shù)據(jù)經(jīng)

Blom法正態(tài)化后，以Z檢驗(yàn)比較參數(shù)單獨(dú)與聯(lián)合、定量參數(shù)聯(lián)合與半定量參數(shù)聯(lián)合鑒別診斷乳腺良惡性病變AUC的差異。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

惡性組中浸潤性導(dǎo)管癌26個(gè)(圖1)、浸潤性小葉癌1個(gè)、導(dǎo)管原位癌伴微浸潤2個(gè)、導(dǎo)管內(nèi)乳頭狀癌1個(gè)、惡性葉狀腫瘤1個(gè)；動(dòng)態(tài)增強(qiáng)MRI示最大徑 (3.14±0.42)cm，腫塊樣強(qiáng)化25個(gè)，非腫塊樣強(qiáng)化6個(gè)。良性組中纖維腺瘤19個(gè)、乳腺增生11個(gè)、炎癥4個(gè)、乳頭狀瘤1個(gè)；動(dòng)態(tài)增強(qiáng)MRI示最大徑(2.28±0.83)cm，腫塊樣強(qiáng)化26個(gè)、非腫塊強(qiáng)化9個(gè)。

組間Ktrans、Kep、TIC、IAUGC、MaxSlope差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)，Ve、PEI、CER差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)，見表1。各定量、半定量參數(shù)單獨(dú)及聯(lián)合后的診斷效能見表2。定量參數(shù)Kep、Ve分別與Kep+Ktrans+Ve比較，鑒別診斷乳腺病變良惡性的AUC差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=2.670、3.794，P均<0.001)，Ktrans與Kep+Ktrans+Ve鑒別診斷乳腺病變良惡性的AUC差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=1.497，P=0.134)；半定量參數(shù)TIC、IAUGC、MaxSlope、CER、PEI分別與TIC+IAUGC+MaxSlope+CER+PEI比較，鑒別診斷乳腺病變良惡性的AUC差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=2.358、1.984、2.497、4.456、3.795，P均<0.05)。定量參數(shù)Kep+Ktrans+Ve與半定量參數(shù)TIC+IAUGC+MaxSlope+CER+PEI鑒別診斷乳腺病變良惡性的AUC比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=0.504，P=0.614)。

圖1 患者女，34歲，左側(cè)乳腺浸潤性導(dǎo)管癌，動(dòng)態(tài)增強(qiáng)MRI示左側(cè)乳腺不規(guī)則腫塊 A～J.分別為高空間分辨率T1WI、高時(shí)間分辨率T1WI、TIC及PEI、IAUGC、CER、MaxSlope、Ktrans、Kep、Ve偽彩圖

組別Ktrans(min-1)Kep(min-1)VeTIC?IAUGCMaxSlopePEICER惡性組(n=31)0.567(0.288)0.751(0.295)0.919(0.190)2(1)0.308(0.171)0.027(0.014)990.60(274.85)2.378(0.740)良性組(n=35)0.233(0.311)0.381(0.422)0.869(0.203)1(0)0.134(0.151)0.014(0.020)850.77(576.73)2.353(1.270)Z值-5.024-3.938-1.471-4.387-4.015-3.289-0.816-0.289P值<0.001<0.0010.141<0.001<0.0010.0010.4150.773

注：*：Ⅰ型曲線記為1，Ⅱ型記為2，Ⅲ型記為3

表2 MR動(dòng)態(tài)增強(qiáng)血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)單獨(dú)及聯(lián)合診斷乳腺良惡性病變的ROC分析

3 討論

本研究采用雜合高時(shí)間分辨率與空間分辨率的MR動(dòng)態(tài)增強(qiáng)序列，在得到定量參數(shù)的同時(shí)兼顧圖像的高空間分辨率，不因研究而影響臨床診斷[2,6]；與1.5T MR掃描儀相比，采用3.0T MR掃描儀理論上信噪比提高接近2倍，故可損失一部分圖像空間分辨率，而運(yùn)用快速掃描技術(shù)如并行采集等實(shí)現(xiàn)高時(shí)間分辨率。既往研究中較少見對于定量和半定量參數(shù)鑒別病變良惡性效能的比較，相關(guān)研究主要集中于討論其對提高診斷特異度的價(jià)值[7-8]及與乳腺癌預(yù)后因子、分子分型的相關(guān)性等[9-10]。

動(dòng)態(tài)增強(qiáng)MRI是檢查乳腺病變最重要的技術(shù)，具有較高敏感度，但特異度報(bào)道不一[11]，而動(dòng)態(tài)增強(qiáng)血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)是提高診斷特異度的重要輔助手段。臨床普遍使用的血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)是半定量參數(shù)，TIC最常用。定量參數(shù)對血管內(nèi)和血管外細(xì)胞外間隙之間的對比劑交換進(jìn)行量化，常采用兩室藥代動(dòng)力學(xué)模型[4-5]，可提供關(guān)于腫瘤血管的特異性信息，但需要有較高時(shí)間分辨率(<15 s)的序列及特殊軟件，且會大大降低圖像空間分辨率。

本研究中，良惡性組間TIC、IAUGC、MaxSlope、Ktrans、Kep差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示這些參數(shù)對鑒別乳腺病變良惡性均有意義；TIC、IAUGC、MaxSlope、Ktrans、Kep的AUC均>0.7，提示診斷效能較好。血管密度、血管通透性和間質(zhì)環(huán)境等差異是良惡性病變血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)差異的基礎(chǔ)。釓對比劑是低分子量的細(xì)胞外對比劑，而動(dòng)態(tài)增強(qiáng)成像的基礎(chǔ)是基于釓對比劑的弛豫特性。惡性病灶細(xì)胞增殖更活躍，新生血管迅速增多且內(nèi)皮不完整，血管結(jié)構(gòu)紊亂、管徑增粗且基底部通透性增加，使對比劑通過血管滲透進(jìn)入血管外間隙的速率和量均增加，導(dǎo)致TIC、IAUGC、MaxSlope、Ktrans、Kep指標(biāo)在良惡性病變間具有差異。TIC為臨床最常用指標(biāo)之一，綜合反映組織灌注、血管通透性、血管外細(xì)胞外間隙情況，是鑒別診斷乳腺良惡性病變的有效指標(biāo)[12-13]。IAUGC主要代表增強(qiáng)早期對比劑血管內(nèi)濃度，MaxSlope代表血管內(nèi)和血管外細(xì)胞外間隙的對比劑達(dá)到最大濃度的速率，這兩項(xiàng)半定量參數(shù)既往研究涉及較少，有學(xué)者[14]認(rèn)為MaxSlope是惡性病變的獨(dú)立預(yù)測指標(biāo)。Ktrans值受血流、血管通透性和血管密度的綜合影響，Kep主要與血管通透性有關(guān)，多數(shù)研究[2，15-16]認(rèn)為其能增加鑒別良惡性病變的特異度。本研究中PEI、CER、Ve在良惡性組間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，且ROC曲線AUC較小，提示其對鑒別診斷乳腺良惡性病變的價(jià)值有限。Kim等[17-18]認(rèn)為Ve受水腫等多種因素影響而測值不穩(wěn)定。

半定量參數(shù)聯(lián)合后較單個(gè)參數(shù)的診斷效能顯著提高，定量參數(shù)聯(lián)合后較單獨(dú)Kep及Ve的診斷效能顯著提高，但較Ktrans無顯著提高，提示在臨床應(yīng)用中應(yīng)綜合考慮多個(gè)參數(shù)聯(lián)合應(yīng)用的鑒別診斷能力。聯(lián)合后的半定量參數(shù)與定量參數(shù)比較，在鑒別乳腺病變良惡性方面無顯著差異，提示臨床應(yīng)用中半定量參數(shù)聯(lián)合與定量參數(shù)聯(lián)合具有相似的診斷效能。

本研究的局限性：①樣本量有限，需大宗病例研究進(jìn)一步證實(shí)；②無法對同一患者同時(shí)進(jìn)行連續(xù)動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描及雜合動(dòng)態(tài)增強(qiáng)序列掃描，進(jìn)而準(zhǔn)確比較雜合序列與連續(xù)動(dòng)態(tài)增強(qiáng)序列的差別。