合成MRI 鑒別乳腺環(huán)形強(qiáng)化病變良惡性的應(yīng)用價值

童秋云，余雪燕，李迅，蔣宇，戴文海，周智鵬

0 前言

乳腺疾病是女性的常見病，乳腺癌發(fā)病率逐年上升，影響廣大女性身心健康[1-2]。乳腺M(fèi)RI檢查在乳腺疾病診斷中發(fā)揮重要作用[3-5]。環(huán)形強(qiáng)化是乳腺腫塊在動態(tài)對比增強(qiáng)MRI（dynamic contrast-enhanced imaging MRI, DCE-MRI）上的一種強(qiáng)化方式，是指病灶周圍強(qiáng)化而中心區(qū)無強(qiáng)化或僅輕度強(qiáng)化，乳腺惡性腫瘤、良性腫瘤以及炎性病變均可表現(xiàn)為環(huán)形強(qiáng)化[6-8]。乳腺環(huán)形強(qiáng)化病變良惡性決定了臨床治療與隨訪方案的制訂，因此乳腺環(huán)形強(qiáng)化病變良惡性的鑒別至關(guān)重要?，F(xiàn)有的乳腺環(huán)形強(qiáng)化病變的影像學(xué)評估方式包括常規(guī)MRI平掃序列、DCE-MRI、擴(kuò)散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging, DWI）、磁共振擴(kuò)散峰度成像、磁共振波譜成像以及影像組學(xué)等[9]；常規(guī)MRI 平掃序列無法準(zhǔn)確判斷病變良惡性；DCE-MRI 主要從形態(tài)學(xué)和血流動力學(xué)指標(biāo)評估良惡性，其對乳腺環(huán)形強(qiáng)化病灶的評估依賴于時間-信號強(qiáng)度曲線（time-signal intensity curve, TIC）的類型，一般認(rèn)為，TICⅠ型良性可能性大，TIC Ⅲ型惡性可能性大，而TIC Ⅱ型良、惡性病變均有可能[9]；而TIC 的類型受人為勾畫因素干擾過重，容易出現(xiàn)選擇性偏倚；DWI對于乳腺良惡性病變的鑒別，在不同的研究中采用的診斷閾值不完全一致，而且其空間分辨率較低，不能全面觀察病灶細(xì)節(jié)，需聯(lián)合其他較高分辨率的序列聯(lián)合診斷[10]；目前，磁共振擴(kuò)散峰度成像、磁共振波譜成像以及影像組學(xué)等，多為小樣本、單中心研究，臨床應(yīng)用價值有待進(jìn)一步研究與擴(kuò)展[9]。

合成MRI（synthetic MRI, syMRI）是一種基于定量數(shù)據(jù)獲得多種對比度加權(quán)圖像的新技術(shù)，其通過掃描一組特定的MAGiC（magnetic resonance image complication）序列獲得組織的多種定量圖像，然后通過設(shè)置不同的TR、TE、TI、FA等參數(shù)來重建出不同對比度的形態(tài)學(xué)圖像，從而實(shí)現(xiàn)一次掃描獲得多種對比度加權(quán)圖像和組織T1弛豫時間、T2弛豫時間以及質(zhì)子密度（proton density, PD）的定量圖，可縮短掃描時間并實(shí)現(xiàn)組織T1、T2、PD值的定量測量[11-13]?，F(xiàn)有的研究[14-15]已證實(shí)syMRI在大腦、乳腺、前列腺、骨關(guān)節(jié)等多個部位的疾病均具有一定臨床價值。syMRI在乳腺疾病中主要應(yīng)用于乳腺良惡性病變的鑒別[16-17]，納入范圍較為廣泛，而乳腺良惡性病變具有多種強(qiáng)化方式，不同的強(qiáng)化類型之間可能存在差異，而目前未發(fā)現(xiàn)syMRI針對乳腺環(huán)形強(qiáng)化病變良惡性鑒別診斷的文獻(xiàn)報道，本研究在此基礎(chǔ)上，選取了環(huán)形強(qiáng)化這一方式的病變進(jìn)行研究，旨在探索syMRI在鑒別乳腺環(huán)形強(qiáng)化病變良惡性中的應(yīng)用價值。

1 材料與方法

1.1 一般資料

本研究遵守《赫爾辛基宣言》，經(jīng)桂林醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)（批準(zhǔn)文號：2020WJWLL-34），所有受試者均簽署了知情同意書。收集桂林醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院2020 年5 月至2022 年9 月期間行syMRI 檢查的乳腺環(huán)形強(qiáng)化病變患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）乳腺腫塊經(jīng)手術(shù)或穿刺獲得病理結(jié)果；（2）MRI、腫塊病理活檢前患者未接受手術(shù)治療、靶向治療以及放化療等腫瘤相關(guān)治療。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）MRI 掃描序列不完善或MRI 掃描圖像質(zhì)量不佳；（2）乳腺病變短徑小于5 mm，圖像上無法準(zhǔn)確測量病灶的syMRI定量值。

1.2 儀器與方法

采用美國GE 公司SIGNA Architect 3.0 T 超導(dǎo)型MR 系統(tǒng)，使用原機(jī)自帶8 通道相控陣乳腺專用線圈。掃描序列包括常規(guī)軸位DCE-MRI、增強(qiáng)前后的syMRI MAGiC序列以及DWI。

DCE-MRI 掃描參數(shù)如下：TE 1.2 ms，TR 4.6 ms，視野350 mm×350 mm，矩陣320×320，層厚1.10 mm，帶寬125.00 kHz，翻轉(zhuǎn)角15°，先掃一期蒙片，蒙片掃描結(jié)束后，使用高壓注射器經(jīng)肘靜脈注入對比劑釓特酸葡胺（江蘇恒瑞醫(yī)藥股份有限公司，中國）0.1 mmol/kg，推注速率為2 mL/s，注射完成后用25 mL生理鹽水沖洗，隨后開始連續(xù)增強(qiáng)掃描，共掃描7 期。syMRI MAGiC 掃描參數(shù)如下：TE 14.80 ms，TR 4957 ms，視野320 mm×320 mm、矩陣320×256、層厚4 mm、帶寬41.67 kHz、NEX1，注射對比劑后15 min 進(jìn)行MAGiC序列增強(qiáng)掃描。DWI 掃描參數(shù)如下：TE 75.0 ms、TR 5250.0 ms、視野350 mm×350 mm、矩陣192×192、層厚4 mm、帶寬250 kHz、NEX2，b值取0、800 s/mm2。

1.3 圖像分析及處理

乳腺病灶DCE-MRI 影像特征的評估：由2 位熟悉乳腺M(fèi)RI 診斷的放射科副主任醫(yī)師對乳腺病灶DCE-MRI 上的形態(tài)、邊緣、內(nèi)部強(qiáng)化情況、TIC 進(jìn)行共同評估，評估標(biāo)準(zhǔn)參考中國抗癌協(xié)會乳腺癌診治指南與規(guī)范（2021年版）[18]。

syMRI 定量參數(shù)測量：由另外3 位放射科主治醫(yī)師或住院醫(yī)師在對病理結(jié)果和對測量結(jié)果均不了解的情況下，在syMRI 主機(jī)上用后處理軟件對MAGiC 序列的圖像進(jìn)行后處理，選取乳腺病灶最大層面，避開病灶壞死、出血及鈣化區(qū)，在三個不同位置放置相同大小的ROI，測量出乳腺病灶注射對比劑前的T1、T2、PD值（T1pre、T2pre、PDpre）以及注射對比劑后的T1、T2、PD 值（T1post、T2post、PDpost），并計算增強(qiáng)前后乳腺病灶的相對變化率（ΔT1%、ΔT2%、ΔPD%），分別取平均值為最終測量值。相對變化率的計算見式（1）。

相對變化率=（增強(qiáng)前-增強(qiáng)后）/增強(qiáng)前×100%（1）

ADC 值的定量測量：以上3 位放射科主治醫(yī)師或住院醫(yī)師用同樣大小的ROI 分別測量環(huán)壁以及環(huán)內(nèi)的ADC值，分別取平均值為最終測量值。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

使用SPSS 26.0 和R4.3.1 統(tǒng)計軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。對于計量資料，應(yīng)用夏皮洛-威爾克檢驗(yàn)（Shapiro-Wilk test）是否滿足正態(tài)分布，符合正態(tài)分布的參數(shù)，數(shù)據(jù)用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；不符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)用中位數(shù)（四分位間距）表示，采用Wilcoxon秩和檢驗(yàn)。計數(shù)資料行χ2/Fisher精確檢驗(yàn)。將有統(tǒng)計學(xué)意義的參數(shù)分別使用logistic回歸建立單因素及多因素預(yù)測模型，通過繪制ROC曲線評價預(yù)測模型的診斷效能。使用DeLong 檢驗(yàn)比較單因素模型和多因素模型的診斷效能差異是否具有統(tǒng)計學(xué)意義。P＜0.05表示差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 病理結(jié)果

本研究共納入52名女性患者（54例乳腺病灶），年齡30～69（45.8±9.9）歲。在54例乳腺環(huán)形強(qiáng)化病灶中，3例經(jīng)穿刺獲得病理結(jié)果，51例經(jīng)手術(shù)獲得病理結(jié)果。其中惡性病變42例，包括浸潤性癌40例（32例浸潤性非特殊類型癌、實(shí)性乳頭狀癌1例、分泌性癌1例、轉(zhuǎn)移性腸腺癌1例、5例僅確定為浸潤性癌未進(jìn)一步病理分型），非浸潤性癌2例（均為導(dǎo)管內(nèi)原位癌）；良性病變12例，病理類型為乳腺腺病4例、肉芽腫性小葉性乳腺炎4例、慢性化膿性乳腺炎伴壞死1例、乳腺導(dǎo)管擴(kuò)張癥伴小膿腫形成1例、纖維腺瘤1例、導(dǎo)管內(nèi)乳頭狀瘤1 例。根據(jù)病理結(jié)果，將患者分為良性組、惡性組。

2.2 DCE-MRI影像特征的相關(guān)性

54個乳腺環(huán)形強(qiáng)化病灶短徑范圍為6～49 mm、長徑范圍7～78 mm。DCE-MRI 上，良性病變多表現(xiàn)為圓形或卵圓形（8/12）、邊緣光滑（7/12）、Ⅱ型TIC（11/12），惡性病變多表現(xiàn)為形態(tài)不規(guī)則（29/42）、邊緣不規(guī)則（23/42）、Ⅲ型TIC（32/42），其中腫塊的TIC類型在良惡性組別間差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05，表1），形態(tài)、邊緣差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。

表1 乳腺環(huán)形強(qiáng)化病變的DCE-MRI影像特征在良惡性組別間的比較Tab.1 Comparison of DCE-MRI image characteristics between groups of benign and malignant breast lesions with peripheral rim enhancement

2.3 syMRI定量參數(shù)的相關(guān)性

54 例乳腺環(huán)形強(qiáng)化病灶中，分析良、惡性組別間的T1pre、T2pre、PDpre、T1post、T2post、PDpost、ΔT1%、ΔT2%、ΔPD%得出，兩組間T2pre、PDpost差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05，表2），良性組的T2pre、PDpost 大于惡性組（圖1～2），ROC 曲線下面積（area under the curve, AUC）分別為0.758、0.763，診斷閾值分別為T2pre=105.17 ms、PDpost=97.15 pu，相應(yīng)的敏感度分別為58.3%、75.0%，特異度分別為90.5%、73.8%，準(zhǔn)確率分別為85.2%、77.8%。

2.4 ADC值的相關(guān)性

本研究測量比較了乳腺環(huán)形強(qiáng)化病變環(huán)壁以及環(huán)內(nèi)的ADC 值，結(jié)果顯示，良惡性組別間環(huán)壁ADC 值的差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05，表3），良性病變的環(huán)壁ADC值大于惡性病變（圖1～2），判斷閾值為環(huán)壁ADC 值為1.0115×10-3mm2/s，相應(yīng)AUC、敏感度、特異度、準(zhǔn)確率分別為0.901、100%、69.0%、88.9%。

表3 乳腺環(huán)形強(qiáng)化病變的ADC值在良惡性組別間的比較Tab.3 Comparison of ADC values between groups of benign and malignant breast lesions with peripheral rim enhancement

2.5 不同預(yù)測模型診斷效能的比較

將上述差異有統(tǒng)計學(xué)意義的參數(shù)（TIC 類型、T2pre、PDpost、環(huán)壁ADC 值）分別使用logistic 回歸建立單因素及多因素預(yù)測模型，并使用DeLong檢驗(yàn)比較單因素模型和多因素模型的診斷效能差異是否具有統(tǒng)計學(xué)意義。結(jié)果顯示，上述參數(shù)單獨(dú)應(yīng)用時，環(huán)壁ADC值的診斷效能最高（AUC為0.901，敏感度、特異度、準(zhǔn)確率分別為100%、69.0%、88.9%），其次是TIC 類型（AUC 為0.883，敏感度、特異度、準(zhǔn)確率分別為100%、54.5%、77.8%）；參數(shù)聯(lián)合應(yīng)用時，四者聯(lián)合的多因素模型診斷效能最高，AUC可達(dá)0.998，敏感度、特異度、準(zhǔn)確率分別為92.9%、100%、92.6%；TIC 類型、T2pre、PDpost作為單因素模型應(yīng)用，其診斷效能與四者聯(lián)合的多因素模型診斷效能的差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），環(huán)壁ADC診斷效能與四者聯(lián)合的多因素模型診斷效能差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）（圖3）。

圖3 不同預(yù)測模型鑒別乳腺環(huán)形強(qiáng)化病變良惡性的ROC 曲線。TIC：時間-信號強(qiáng)度曲線；AUC：曲線下面積；T2pre：合成MRI 增強(qiáng)前的T2；PDpost：合成MRI增強(qiáng)后的質(zhì)子密度值；ADC：表觀擴(kuò)散系數(shù)。Fig.3 ROC curves of different prediction models for benign and malignant breast lesions with peripheral rim enhancement.TIC: time-signal intensity curve; AUC: area under the curve; T2pre: T2 map before synthetic MRI;PDpost: proton density map after synthetic MRI enhancement; ADC:apparent diffusion coefficient.

3 討論

本研究通過探索syMRI 在鑒別乳腺環(huán)形強(qiáng)化病變良惡性中的應(yīng)用價值，發(fā)現(xiàn)syMRI 定量測量的T2pre、PDpost 對鑒別乳腺環(huán)形強(qiáng)化病變良惡性具有一定的臨床意義，參數(shù)單獨(dú)應(yīng)用時診斷價值低于TIC類型、環(huán)壁ADC 值，與TIC 類型、環(huán)壁ADC 聯(lián)合應(yīng)用診斷時效能最高，從而為乳腺環(huán)形強(qiáng)化病變良惡性的鑒別診斷提供了新的思路。

3.1 乳腺環(huán)形強(qiáng)化病變的影像鑒別方法

乳腺病變環(huán)形強(qiáng)化是血管生成、纖維化分布及程度、血管內(nèi)皮生長因子表達(dá)模式以及多種組織學(xué)特征綜合作用的結(jié)果[19]，現(xiàn)有的乳腺環(huán)形強(qiáng)化病變的影像學(xué)評估方式包括常規(guī)MRI 序列、DCE-MRI、DWI、磁共振擴(kuò)散峰度成像、磁共振波譜成像以及影像組學(xué)等多種方式[9,20-21]。其中，常規(guī)MRI平掃序列根據(jù)信號不同可以判斷病灶內(nèi)出現(xiàn)液化壞死、出血或者纖維化等病理改變，無法準(zhǔn)確判斷良惡性[9]；DCE-MRI 主要從形態(tài)學(xué)和血流動力學(xué)指標(biāo)評估良惡性，具有一定診斷價值[22-23]；DWI通過檢測組織中水分子擴(kuò)散受限的方向和程度，間接反映組織微觀結(jié)構(gòu)的變化，敏感性較高，但其空間分辨率較低，不能全面觀察病灶細(xì)節(jié)[24]；磁共振擴(kuò)散峰度成像、磁共振波譜成像以及影像組學(xué)等的臨床應(yīng)用價值有待進(jìn)一步研究與擴(kuò)展[9]。陽君等[22]的研究中發(fā)現(xiàn)DCE-MRI、DWI可用于鑒別乳腺環(huán)形強(qiáng)化病變良惡性，并且兩者聯(lián)合應(yīng)用，可明顯提高乳腺環(huán)形強(qiáng)化病變的定性診斷價值。本研究發(fā)現(xiàn)，乳腺環(huán)形強(qiáng)化病灶TIC曲線在良惡性組別間差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，良性病灶曲線類型多為Ⅱ型，惡性病灶曲線類型多為Ⅲ型，TIC鑒別良惡性病灶的 AUC值為0.883。此外，本研究發(fā)現(xiàn)良性病灶的ADC值低于惡性病灶，二者差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，與上述學(xué)者的研究結(jié)果一致。

3.2 syMRI 鑒別乳腺環(huán)形強(qiáng)化病變良惡性的診斷價值

syMRI 是一種新穎的MRI 定量技術(shù)之一，在區(qū)別大腦、骨關(guān)節(jié)以及前列腺等多個部位疾病的良惡性鑒別或腫瘤的定性中得到了較多應(yīng)用，但其對乳腺良惡性病灶的鑒別價值尚未統(tǒng)一。MATSUDA 等[25]的研究發(fā)現(xiàn)，syMRI 定量參數(shù)鑒別乳腺病變良惡性的診斷效能優(yōu)于DCE-MRI（AUC 分別為0.73、0.70），尤其在BI-RADS 4類腫塊的良惡性鑒別中，syMRI定量參數(shù)明顯優(yōu)于DCE-MRI（AUC 分別為0.74、0.50）；孫詩昀等[26]的研究表明，syMRI 定量參數(shù)建立的弛豫時間模型與ADC模型診斷效能相當(dāng)（AUC分別為0.905、0.914）；而車樹楠等[27]的研究中發(fā)現(xiàn)syMRI 定量參數(shù)（T1pre）的診斷效能略高于ADC 值（AUC 分別為0.869、0.806）；余雪燕等[28]的研究結(jié)果與之相反，他們的研究顯示，syMRI 定量參數(shù)的診斷效能低于DCE-MRI 及ADC 值（AUC 分別為0.707、0.929、0.915）。syMRI 在鑒別乳腺環(huán)形強(qiáng)化病變良惡性上的應(yīng)用較少。本研究發(fā)現(xiàn)，syMRI定量測量的T2pre、PDpost可用于鑒別乳腺環(huán)形強(qiáng)化病變良惡性，乳腺良性病變組的T2pre、PDpost 大于惡性病變組，與高微波等[29]、GAO 等[30]和JUNG 等[31]的研究結(jié)論一致。究其原因，組織含水量明顯影響組織的T1、T2 弛豫時間，自由水的T1、T2 弛豫時間明顯長于結(jié)合水。在乳腺癌組織中，細(xì)胞密度和體積增大，細(xì)胞間質(zhì)減少，細(xì)胞核仁增大，核漿比增高，組織和細(xì)胞間漿細(xì)胞、淋巴細(xì)胞浸潤明顯，以上因素共同作用，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)外間隙的自由水明顯減少，從而使惡性病變的T1、T2弛豫時間縮短，T1、T2值較良性病變明顯減低。本研究中，T2pre判斷良惡性的特異度可達(dá)90.5%，敏感度為58.3%。

此外，考慮到不同的參數(shù)可以提供病灶不同方面的信息，本研究聯(lián)合了差異有統(tǒng)計學(xué)意義的參數(shù)來建立單因素及多因素預(yù)測模型，將syMRI定量測量的T2pre、PDpost 與腫塊DCE-MRI 影像特征（形態(tài)學(xué)、邊緣、TIC 類型）、環(huán)壁ADC 值以及環(huán)內(nèi)ADC 值進(jìn)行比較，結(jié)果顯示TIC 類型、環(huán)壁ADC 值可用于判斷乳腺環(huán)形強(qiáng)化病變良惡性，且診斷效能優(yōu)于T2pre、PDpost，以上述四個參數(shù)的聯(lián)合應(yīng)用的多因素模型效能最佳。多因數(shù)模型的診斷效能高于單因數(shù)模型，能更直觀、全面地反映每個因素對于診斷乳腺環(huán)形強(qiáng)化病變的影響。

3.3 本研究的局限性

雖然本研究提出的syMRI 鑒別乳腺環(huán)形強(qiáng)化病變良惡性具有一定的價值，然而仍存在一些局限性，首先，本研究為單中心研究，存在樣本量不足的局限性及多中心驗(yàn)證；其次，乳腺環(huán)形強(qiáng)化病變以惡性多見，良性病變組數(shù)據(jù)相對較少。因此，尚有待進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量的研究，以彌補(bǔ)上述不足。

4 結(jié)論

綜上所述，初步研究表明，syMRI 定量測量的T2pre、PDpost 可作為鑒別乳腺環(huán)形強(qiáng)化病變良惡性的輔助手段，單獨(dú)應(yīng)用時診斷價值低于環(huán)壁ADC、TIC類型，與TIC 類型、環(huán)壁ADC 聯(lián)合應(yīng)用診斷時效能最高，為進(jìn)一步提高M(jìn)RI鑒別診斷乳腺環(huán)形強(qiáng)化病變良惡性的準(zhǔn)確性提供了新的思路。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。

作者貢獻(xiàn)聲明：周智鵬設(shè)計本研究的方案，對稿件的重要內(nèi)容進(jìn)行了修改；童秋云起草和撰寫稿件，獲取、分析或解釋本研究的數(shù)據(jù)，并獲得了廣西自籌經(jīng)費(fèi)課題資助；余雪燕、李迅、蔣宇、戴文海獲取、分析或解釋本研究的數(shù)據(jù)，對稿件的部分內(nèi)容進(jìn)行了修改。全體作者都同意發(fā)表最后的修改稿，同意對本研究的所有方面負(fù)責(zé)，確保本研究的準(zhǔn)確性和誠信。