馬曉玲，周舒暢，夏黎明

華中科技大學同濟醫(yī)學院附屬同濟醫(yī)院放射科，武漢 430030

孤立性肺結節(jié)(solitary pulmonary nodules,SPNs)性質(zhì)的鑒別診斷一直是影像學的重要命題。近年有學者利用CT和MRI動態(tài)增強技術從評價肺部結節(jié)的的血供和代謝方面鑒別良惡性取得了進展和突破，另有學者利用PET或PET/CT通過結節(jié)對18F-FDG的代謝情況判斷結節(jié)的性質(zhì)，但因炎性結節(jié)和惡性結節(jié)在血流動力學和強化趨勢上存在交叉重疊[1-7]，上述檢查方法均具有較高的假陽性。筆者對肺部SPNs的患者行MRI動態(tài)增強掃描(DCE-MRI)，探討利用DCE-MRI的血流動力學參數(shù)定量化鑒別惡性結節(jié)和良性結節(jié)、炎性結節(jié)的可行性。

1 材料和方法

1.1 研究對象

收集2013年8月至2014年10月在武漢同濟醫(yī)院經(jīng)CT檢查為肺部SPNs[不含鈣化斑塊和脂肪成分的實性結節(jié)，直徑范圍為7～36 mm，平均直徑為(24.51±5.32)mm]，符合本研究納入標準的62例SPNs患者(男42例，女20例，年齡27～76歲，平均年齡54.5歲)。本組中，惡性病灶42例，良性病灶13例，炎性病灶7例，病理43例經(jīng)手術證實，16例經(jīng)纖支鏡或經(jīng)皮穿刺活檢證實，3例經(jīng)治療后隨訪復查證實。

1.2 檢查設備

使用GE 超導型磁共振掃描儀(GE Healthcare,MR HD×1.5 T，Milwaukee，WI,USA)，采用8通道的心臟線圈，使用呼吸門控和外周心電門控。

1.3 檢查技術及成像參數(shù)

所有患者均行常規(guī)MRI和DCE-MRI。常規(guī)MRI：①軸位心電門控SE/T1WI：TR800 ms，TE8 ms，層厚5 mm，層間隔1 mm，F(xiàn)OV41 cm，矩陣320×160，掃描時間6 min。②FSE/T2WI：TR7000 ms，TE 102 ms，層厚5 mm，層間隔1 mm，F(xiàn)OV41cm，矩陣320×224，掃描時間3.6 min。DCE-MRI：采用肝臟快速容積采集(LAVA):TR 4.2 ms,TE2.0 ms,翻轉(zhuǎn)角15°，層厚5 mm，矩陣256×160，F(xiàn)OV35cm,帶寬62.50。掃描原則：在盡可能包住病灶和縱隔的前提下減少掃描時間，單次掃描時間12 s～15 s，要求患者呼氣后屏氣。首先進行蒙片掃描，再在打藥后15 s后開始掃描，每期時間保持在30 s左右，持續(xù)掃描15期。

病人肘前靜脈置入18G留置針；對比劑采用釓噴替酸葡甲胺(Gd-DTPA,莫迪司)，劑量為0.1 mmol/kg，流速2.5 ml/s，同時以相同流速注入0.9%生理鹽水10 ml。

1.4 圖像處理與分析

(1)將數(shù)據(jù)傳至GE工作站(GE ADW 4.4)，為減少呼吸和心臟搏動造成的運動偽影，所有數(shù)據(jù)均由兩名工作年限超過3年的醫(yī)生手動測量病灶16個期相中每個期相信號值。盡量避開病灶壞死、囊變、血管區(qū)域，盡可能選擇病灶最大的實性層面，在每一期對應相同層面用工具沿病灶邊緣勾勒形成ROI，為減少病灶血流動力學的不均質(zhì)性，ROI盡可能包住病灶。圖像先后重復測量3次，再求平均值作為最終信號值。利用軟件SPSS Statistics 20.0處理數(shù)據(jù)：將數(shù)據(jù)錄入，繪制時間-信號曲線(time-signal intensity curves，T-SI曲線)。

(2)分析DCE-MRI參數(shù)如下：①未注藥和強化高峰的信號強度，分別是SI0和SImax；②強化第1 min、2 min、4 min的強化增強比(SI1%、SI2%、SI4%)；SIn%＝(SIn－SI0)/SI0,n＝1，2，4 min；③最大的強化增強比(MER)，MER ＝(SImax－SI0)/SI0；④達峰時間Tmax，即達到峰值信號的時間；⑤廓清率washout，washout＝SImax－SImax＋3/SImax，SImax＋3是Tmax＋3的SI值；⑥最大上升斜率(steepest slope,SS)＝[(SIend－SIprior)/SI0]×100%/(Tend－Tprior)；⑦平均強化值(mean enhancement value，ME)，15期信號的平均增加值。

1.5 統(tǒng)計學分析

利用軟件SPSS Statistics 20.0，使用Kolmogorov-Smirov法分別檢驗各組數(shù)據(jù)的各參數(shù)是否符合正態(tài)分布，若符合正態(tài)分布，3組各參數(shù)兩兩進行獨立樣本T檢驗，若不符合正態(tài)分布，3組數(shù)據(jù)的各強化參數(shù)兩兩進行Kruskal-Wallis檢驗(P＜0.05為具有統(tǒng)計學差異)。使用Medcalc軟件進行ROC分析。

2 結果

將本研究的病例分為惡性組、炎性組和良性組；惡性組42例，病理類型包括：18例腺癌，11例鱗癌，6例小細胞肺癌，3例肺肉瘤樣癌，2例類癌，2例分別為肺淋巴瘤和肺轉(zhuǎn)移性腎癌?；顒有匝仔越M7例包括：活動性結核4例，機化性肺炎1例，真菌感染1例，膿腫1例。良性組13例包括：結核瘤8例，錯構瘤2例，慢性肉芽腫2例，硬化性血管瘤1例。

圖1 右下肺中-低分化腺癌。病灶呈類圓形，信號欠均勻，邊緣可見數(shù)個短毛刺。A:SE/T1WI示病灶呈等信號；B:FSE/T2WI示病灶呈高信號；C:動態(tài)增強序列，從左至右依次為注射對比劑之前、注射后1min～7min的圖像，右肺下葉病灶迅速強化后逐漸廓清；D:病理示鏡下可見大量結構不一、異型性明顯的瘤細胞呈腺樣排列；E:時間-信號曲線，曲線呈早期明顯上升，而后逐漸下降Fig.1 Adenocarcinoma in right lower lobe.Lesion is round-like,heterogeneous,spiculated.A:SE/T1WI MR reveals moderate intensity in leision.B:FSE/T2WI MR reveals hyperintensity in leision.C:Dynamic contrast enhanced-MR images show enhancement before bolus injection and after 1-7 min since bolus injection of Gd-BOPTA.The leision in right lower lobe strengthens rapidly then clears gradually.D:Photomicrograph shows lots of neoplastic cells with different structure are arranged in adenoid.E:The temporal-signal curves shows a rapid increase and a gradual decrease in signal intensity.

圖2 右肺中葉機化性肺炎。病灶形態(tài)不規(guī)則，邊緣欠光整，信號不均。A:SE/T1WI示病灶呈等信號；B:FSE/T2WI示病灶稍高信號；C:動態(tài)增強序列，從左至右依次為注射對比劑之前、注射后1min～7min的圖像，右肺中葉病灶迅速強化后又逐漸廓清；D:病理示鏡下可見纖維組織增生，并可見大量的炎性細胞浸潤；E:時間-信號曲線，曲線呈早期明顯上升，而后逐漸下降Fig.2 Focal organized pneumonia in right middle lobe reveals an irregular shape and heterogeneous nodule with unsmoothed margin.A:SE/T1WI MR reveals moderate intensity in leision; B:FSE/T2WI MR reveals slightly hyperintensity in leision; C:Dynamic contrast enhanced-MR images show enhancement before bolus injection and after 1-7min since bolus injection of Gd-BOPTA.The leision in right middle lobe strengthens rapidly then clears gradually; D:Photomicrograph shows lots of hyperplastic fibrous tissue and infl ammatory cells; E:The temporal-signal curves shows a rapid increase and a gradual decrease in signal intensity.

2.1 正態(tài)性檢驗結果

惡性組(圖1)、炎性組(圖2)、良性組(圖3)的SI 1%、SI 2%、SI 4%、MER、Tmax、washout均不符合正態(tài)分布(以中位數(shù)和四分位差形式描述)，使用多樣本的Kruskal-Wallis法成對檢驗，而SS、ME符合正態(tài)分布(以平均數(shù)±標準差形式描述)，使用獨立樣本T檢驗兩兩進行對比檢驗。

2.2 各組統(tǒng)計學比較

惡性組的SI 1%、SI 2%、SI 4%、MER、SS均明顯低于炎性組(P＜0.05)且均明顯高于良性組(P＜0.01)，具有顯著性統(tǒng)計學差異(圖4)。惡性組和炎性組Tmax、ME、washout均未具有顯著性差異，但惡性組和良性組的Tmax、ME及炎性組和良性組的ME具有顯著性統(tǒng)計學差異(P＜0.05)(表1)。

2.3 對參數(shù)SI 2%、SI 4%、MER、SS進行檢驗效能分析(表2)

以SI2%為1.95、0.6分別作為鑒別炎性病變和惡性病變、惡性病變和良性病變的臨界值(＞1.95為炎性病變，≤0.6為良性病變)，惡性病變與另外兩組得以鑒別的敏感度、特異度、陽性預測值、陰性預測值、準確度分別是95%(40/42)、75%(15/20)、89%(40/45)、88%(15/17)、89%(55/62)；以SI4%為1.93、0.61分別作為鑒別炎性病變和惡性病變、惡性病變和良性病變的臨界值(＞1.93為炎性病變，≤0.61為良性病變)，惡性病變與另外兩組得以鑒別的敏感度、特異度、陽性預測值、陰性預測值、準確度分別是93%(39/42)、75%(15/20)、89%(39/44)、83%(15/18)、87%(54/62)，以MER為2.23、0.63分別作為鑒別炎性病變和惡性病變、惡性病變和良性病變的臨界值(＞2.23為炎性病變，≤0.63為良性病變)，惡性病變與另外兩組得以鑒別的敏感度、特異度、陽性預測值、陰性預測值、準確度分別是100%(42/42)、75%(15/20)、89%(42/47)、100%(15/15)、92%(57/62)；以SS為2.76、0.88分別作為鑒別炎性病變和惡性病變、惡性病變和良性病變的臨界值(＞2.76為炎性病變，≤0.88為良性病變)，惡性病變與另外兩組得以鑒別的敏感度、特異度、陽性預測值、陰性預測值、準確度分別是86%(36/42)、75%(15/20)、88%(36/41)、71%(15/21)、82%(51/62)。

圖3 左上肺硬化性血管瘤。病灶呈類圓形，邊緣清晰光整，信號較均勻。A:SE/T 1WI示病灶呈稍高信號；B:FSE/T2WI示病灶呈較高信號；C:動態(tài)增強序列，從左至右依次為注射對比劑之前、注射后1min～7min的圖像，左肺上葉病灶早期呈邊緣強化后逐漸向內(nèi)填充，增強后期病灶呈明顯、均勻強化，還可見“血管貼邊征”；D:病理示鏡下可見血管瘤樣和乳頭樣成分；E:時間-信號曲線，曲線呈早期明顯上升，而后保持水平Fig.3 Sclerosing hemangioma in left upper lobe reveals a round-like and homogenous nodule with clear and smooth border.A:SE/T1WI MR reveals slightly hyperintensity in leision; B:FSE/T2WI MR reveals hyperintensity in leision; C:Dynamic contrast enhanced-MR images before bolus injection and after 1-7min since bolus injection of Gd-BOPTA show edge enhancement then inward fi lling,and obvious homogeneous enhancement at last with vascular welt syndrome; D:Photomicrograph shows angiomatous and nipple-like component; E:The temporal-signal curves shows a early peak then keep steady

3 討論

近年有較多國內(nèi)外學者利用動態(tài)增強CT和MRI、PET/CT等多種影像方法對肺孤立性結節(jié)進行良惡性的鑒別研究[1,4,8-12]，旨在早期發(fā)現(xiàn)惡性病變后行手術切除，對良性病變避免有創(chuàng)性活檢或手術。臨床對惡性、炎性、良性病變的干預治療措施截然不同，本文通過比較三者動態(tài)增強參數(shù)的差異探究其血液動力學方面的特征，以期為無創(chuàng)性的鑒別診斷。

肺部病灶的強化程度和強化方式由病灶的血流灌注、血流量、毛細血管表面積、血管的滲透性、血管外間隙等決定[2,5]。惡性病灶主要由支氣管動脈供血，其內(nèi)含有大量的新生血管，血供豐富，血流量、血管滲透性、血管外間隙均增高，增強時的強化幅度和強化速度高于乏血供的良性病變，但血流量和血管滲透性的增加不僅發(fā)生在惡性病變中，也同樣發(fā)生在活動性炎癥中，多個研究報道證實良惡性病變的血流動力學參數(shù)具有統(tǒng)計學差異，但惡性病變的強化參數(shù)和活動性炎癥存在交叉現(xiàn)象[1,8-12]，其中Fujimoto[1]取最大強化率為1.1作為臨界值鑒別良惡性結節(jié)，敏感度、特異度、陽性預測值分別為63%、74%、92%，Schaefer,et al[11]研究中最大強化率和斜率分別取0.85和1.5為臨界值時，特異度分別為88%和75%。Zou Y,et al[13]的病理學資料證實惡性腫瘤內(nèi)含有大量的、血管壁欠完整的不成熟血管，活動性炎癥內(nèi)毛細血管和微血管豐富且明顯迂曲、擴張但血管壁均完整，故惡性病變和活動性炎癥的血流灌注、血流量、毛細血管的滲透性均會不同程度的增加。筆者的研究將活動性炎癥單獨作為一組與惡性組比較發(fā)現(xiàn)炎性組、惡性組、良性組的SI 1%、SI 2%、SI 4%、MER、SS值呈依次遞減的趨勢，炎性組和惡性組、惡性組和良性組及炎性組和良性組的上述參數(shù)均具有統(tǒng)計學的差異(P＜0.05)。炎性組的平均強化量ME、廓清率washout雖高于惡性組但無統(tǒng)計學差異，兩者的Tmax無統(tǒng)計學差異。較之惡性結節(jié)和良性結節(jié)，炎性結節(jié)在對比劑首過時強化速率、強化幅度最大，具有更高的強化峰值，同時具有更大的廓清速率。惡性組次之，良性組因缺乏血供或無血供，強化速率和幅度、峰值、廓清率均為最低。與筆者的研究結果相符，Ohno Y,et al[14]對58例孤立性肺結節(jié)的研究發(fā)現(xiàn)惡性結節(jié)的最大強化速率和平均上升斜率明顯大于良性結節(jié)并明顯小于炎性結節(jié)，均具有顯著統(tǒng)計學差異。Zou Y,et al[13]的研究結果也發(fā)現(xiàn)惡性組的SI 4%與炎性組相比具有統(tǒng)計學差異，與筆者研究不同的是，SI 1%、SI 2%、SS及強化峰值均無明顯差異。據(jù)ROC分析MER以2.23、0.63分別為鑒別炎性病變和惡性病變、惡性病變和良性病變的臨界值(＞2.23為炎性病變，≤0.63為良性病變)，惡性病變與另外兩組得以鑒別的敏感度、特異度、陽性預測值、陰性預測值、準確度分別是100%(42/42)、75%(15/20)、89%(42/47)、100%(15/15)、92%(57/62)，以SI2%為1.95、0.6分別作為鑒別炎性病變和惡性病變、惡性病變和良性病變的臨界值(＞1.95為炎性病變，≤0.6為良性病變)，惡性病變與另外兩組得以鑒別的敏感度、特異度、陽性預測值、陰性預測值、準確度分別是95%(40/42)、75%(15/20)、89%(40/45)、88%(15/17)、89%(55/62)，具有良好的鑒別效能。

本研究良性組中出現(xiàn)5例假陽性病例，與惡性組的參數(shù)發(fā)生交叉，分別為3例結核瘤，1例錯構瘤，1例硬化性血管瘤，表現(xiàn)為較明顯、迅速強化。本文將結核瘤與活動性結核的區(qū)分依照以下標準：(1)近6月的影像資料表明，病灶體積無明顯變化；(2)微生物檢查(包括痰涂片、痰培養(yǎng))中未檢出結核分支桿菌[13-14]。結核隨病程的遷延病理特征呈多樣化，分析這3例病灶內(nèi)含有部分炎性成分，故強化程度較高，結核瘤是由纖維組織和結核性肉芽組織包裹干酪樣壞死物形成，增強時表現(xiàn)為邊緣薄壁環(huán)形強化、病灶內(nèi)欠強化的特征，再者其內(nèi)含有較多粘液蛋白，在T1加權成像時多表現(xiàn)為稍高信號，1例錯構瘤表現(xiàn)為邊緣光滑，病灶強化明顯，內(nèi)可見分隔樣的不強化區(qū)，不強化區(qū)系由無血供的軟骨核構成[15]。另其中1例硬化性血管瘤血供豐富，增強早期時病灶呈周邊強化后對比劑向內(nèi)填充，增強后期病灶呈均勻、明顯強化的特點。因此，結合動態(tài)增強時病灶形態(tài)學特點，能進一步提高鑒別診斷的準確度。

表1 不同類型的SPNs的DCE-MR強化參數(shù)比較Tab.1 Parameters of DCE-MR of the three SPNs groups

表2 惡性結節(jié)與其他兩組結節(jié)鑒別的診斷效能Tab.2 Diagnostic Capability of malignant SPNs group from other SPNs groups

圖4 3組SPNs的MER散點圖(使用平均值和標準差)：良性組SPNs的MER顯著性低于惡性組SPNs(P＜0.05)；炎性組SPNs的MER顯著性高于惡性組SPNs(P＜0.05)。Fig.4 Scattergram for the three SPNs groups indicates maximum relative enhancement ratios with means and standard deviation：MER for the benign group was significantly lower than that for the malignant group(P＜0.05); the active infection group was significantly higher than that for the malignant group(P＜0.05).

本研究存在的局限性：(1)炎性組和良性組的病例數(shù)尚顯欠缺，這將在后續(xù)工作中進一步補充完成；(2)磁共振的肺部成像有其固有的局限性，空間分辨率較低，磁敏感偽影及呼吸和運動導致的運動偽影均不能完全避免，圖像測量會產(chǎn)生一定誤差。

[References]

[1]Fujimoto K.Usefulness of contrast-enhanced magnetic resonance imaging for evaluating solitary pulmonary nodules.Cancer imaging,2008,8(1):36-44.

[2]Fujimoto K,Abe T,Muller NL,et al.Small peripheral pulmonary carcinomas evaluated with dynamic MR imaging:correlation with tumor vascularity and prognosis.Radiology,2003,227(3):786-793.

[3]Bai RJ,Cheng XG,Qu H,et al.Solitary pulmonary nodules:comparison of multi-slice computed tomography perfusion study with vascular endothelial growth factor and microvessel density.Chin Med J,2009,122(5):541-547.

[4]Li ZW,Zhang TT,Li MY,et al.Clinical study of dynamic contrastenhanced MR imaging in differential diagnosis of solitary pulmonary nodules with abundant blood supply.CT Theory and Applications,2012,21(3):563-570.李智勇,張婷婷,李夢穎,等.動態(tài)增強磁共振成像在孤立性富血供肺結節(jié)良惡性鑒別診斷中的臨床研究.CT理論與應用研究,2012,21(3):563-570.

[5]Schaefer JF,Schneider V,Vollmar J,et al.Solitary pulmonary nodules:association between signal characteristics in dynamic contrast enhanced MRI and tumor angiogenesis.Lung Cancer,2006,53(1):39-49.

[6]Ma XL,Zhou SC,Ai T,et al.The quantitative study of dynamic contrat enhanced MRI in solitary pulmonary nodules.Radiol Prac,2014,29(10):1158-1162.馬曉玲,周舒暢,艾濤,等.動態(tài)增強磁共振在肺孤立性結節(jié)灶中的定量化研究.放射學實踐,2014,29(10):1158-1162.

[7]Zheng L,Li HL,Zhang JM,et al.Diagnostic Value of Dynamic Enhanced CT in Solitary Pulmonary Nodules.Radiol Prac,2008,23(7):772-774.鄭琳,黎海亮,張建偉,等.動態(tài)增強CT掃描對孤立性肺結節(jié)的診斷價值.放射學實踐,2008,23(7):772-774.

[8]Kim JH,Kim HJ,Lee KH,et al.Solitary pulmonary nodules:a comparative study evaluated with contrast-enhanced dynamic MR imaging and CT.J Comput Assisted Tomogr,2004,28(6):766-775.

[9]Kono R,Fujimoto K,Terasaki H,et al.Dynamic MRI of solitary pulmonary nodules:comparison of enhancement patterns of malignant and benign small peripheral lung lesions.AJR Am J Roentgenol,2007,188(1):26-36.

[10]Mamata H,Tokuda J,Gill RR,et al.Clinical application of pharmacokinetic analysis as a biomarker of solitary pulmonary nodules:dynamic contrast-enhanced MR imaging.Magn Reson Med,2012,68(5):1614-1622.

[11]Schaefer JF,Vollmar J,Schick F,et al.Solitary pulmonary nodules:dynamic contrast-enhanced MR imaging--perfusion differences in malignant and benign lesions.Radiology,2004,232(2):544-553.

[12]Tozaki M,Ichiba N,Fukuda K.Dynamic magnetic resonance imaging of solitary pulmonary nodules:utility of kinetic patterns in differential diagnosis.J Comput Assisted Tomogr,2005,29(1):13-19.

[13]Zou Y,Zhang M,Wang Q,et al.Quantitative investigation of solitary pulmonary nodules:dynamic contrast-enhanced MRI and histopathologic analysis.AJR Am J Roentgenol,2008,191(1):252-259.

[14]Ohno Y,Hatabu H,Takenaka D,et al.Solitary pulmonary nodules:potential role of dynamic MR imaging in management initial experience.Radiology,2002,224(2):503-511.

[15]Potente G,Macori F,Caimi M,et al.Noncalcified pulmonary hamartomas:computed tomography enhancement patterns with histologic correlation.J Thorac Imaging,1999,14(2):101-104.