李 雪，嚴(yán)福華，柴維敏，朱 宏，傅彩霞，劉 薇，孫 琨*

[1.上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院放射科，上海 200025；2.西門子(深圳)磁共振有限公司應(yīng)用開發(fā)部，廣東 深圳 518057]

乳腺癌在我國女性中的發(fā)病率位居惡性腫瘤第一，也是全球女性最常見的惡性腫瘤之一[1]。彌散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)及其表觀彌散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)對(duì)于診斷乳腺癌、鑒別其分子分型及評(píng)估新輔助化療療效等具有顯著價(jià)值[2]。采用多次激發(fā)分段讀出圖像，分段讀出平面回波(readout segmented echo planar，RS-EP)序列較常規(guī)MRI呈現(xiàn)出更高的空間分辨率及更精確的ADC，但成像時(shí)間較長，導(dǎo)致掃描效率降低[3]。近年開發(fā)的同時(shí)多層(simultaneous multislice，SMS)成像技術(shù)又稱多帶(multi-band，MB)技術(shù)，可利用復(fù)合射頻脈沖同時(shí)激發(fā)多個(gè)掃描層面，有效節(jié)省掃描時(shí)間[4]。本研究評(píng)價(jià)SMS技術(shù)用于乳腺RS-EP序列的可行性及全腫瘤直方紋理分析參數(shù)鑒別乳腺良惡性腫瘤的價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 回顧性分析2018年12月—2019年10月185例女性乳腺單發(fā)腫瘤患者，年齡16～84歲，平均(49.6±13.0)歲；根據(jù)腫瘤性質(zhì)分為良性組(n=58)及惡性組(n=127)。納入標(biāo)準(zhǔn)：①經(jīng)MRI診斷為乳腺影像報(bào)告和數(shù)據(jù)系統(tǒng)(breast imaging reporting and data system，BI-RADS)4類或5類腫物；②經(jīng)乳腺腫物穿刺活檢或手術(shù)取得病理結(jié)果。排除標(biāo)準(zhǔn)：①M(fèi)R檢查前接受穿刺活檢等有創(chuàng)檢查；②影像學(xué)或病理學(xué)資料不完整；③DWI圖像質(zhì)量不佳。檢查前患者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用Siemens Magnetom Aera 1.5T MR掃描儀，配備18通道雙側(cè)乳腺相控線圈。囑患者俯臥，使雙側(cè)乳房自然懸垂于線圈內(nèi)，頭先進(jìn)。采集乳房軸位SMS RS-EP DWI圖像，參數(shù)：TR 3 800.0 ms，TE 90.0 ms，F(xiàn)OV 340 mm×340 mm，矩陣192×192，分段讀出次數(shù)5，b=0、800 s/mm2，掃描時(shí)間3 min。平掃后以2.0 ml/s流率經(jīng)上肢靜脈注射釓噴酸葡胺(469.01 mg/ml，0.2 ml/kg體質(zhì)量)，以相同流率跟注15 ml生理鹽水，行動(dòng)態(tài)對(duì)比增強(qiáng)MR(dynamic contrast enhanced MR, DCE-MR)掃描，參數(shù)：TR 4.58 ms，TE 1.89 ms，層厚1.5 mm，F(xiàn)OV 360 mm×360 mm；共采集5期圖像，每個(gè)時(shí)相掃描時(shí)間為90 s。

1.3 圖像分析 由具有2年和7年工作經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師各1名(分別表示為R1和R2)，觀察病變影像學(xué)表現(xiàn)，意見不一致時(shí)與第3名具有8年以上工作經(jīng)驗(yàn)放射科醫(yī)師商討決定。以Siemens MR多參數(shù)分析軟件對(duì)SMS RS-EP DWI圖像行全腫瘤直方紋理分析，將b值為800 s/mm2的DWI圖及ADC圖導(dǎo)入軟件；于b值為800 s/mm2的DWI多平面重建圖像中勾畫病灶ROI內(nèi)、外初始種子點(diǎn)，以之分別代表病灶及其周圍體素；軟件據(jù)此三維分割病灶，必要時(shí)加以人工校正。軟件基于三維分割結(jié)果自動(dòng)計(jì)算出7個(gè)直方圖參數(shù)，即平均值(Mean)、標(biāo)準(zhǔn)差(SD)、中位數(shù)(Median)、百分位數(shù)(5th、95th)、偏斜度(Skewness)及峰度(Kurtosis)，以及4個(gè)紋理參數(shù)，包括彌散熵(Diff-entropy)、彌散方差(Diff-variance)、對(duì)比度(Contrast)及熵(Entropy)。每名醫(yī)師間隔≤7天操作2次，由第3名醫(yī)師記錄并匯總最終結(jié)果，以上參數(shù)取平均值作為結(jié)果。見圖1、2。

圖1 患者女，36歲，良性葉狀腫瘤 A.軸位DWI圖示右乳上部信號(hào)明顯增高(箭)，邊界較清晰；B.ADC圖示右乳上部未見明顯信號(hào)減低區(qū)(箭)，ADC值約1.62×10-3 mm2/s

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 24.0及MedCalc 15.6.1統(tǒng)計(jì)分析軟件。以±s表示計(jì)量資料，組間行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；以頻數(shù)表示計(jì)數(shù)資料，組間行χ2檢驗(yàn)。以組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intra-class correlation coefficient，ICC)評(píng)價(jià)R1的2次紋理分析結(jié)果、R1與R2間首次紋理分析結(jié)果的可重復(fù)性，ICC<0.40為一致性差，0.40≤ICC≤0.75為一致性中等，0.750.90為一致性極好。繪制受試者工作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲線，計(jì)算曲線下面積(area under the curve，AUC)，評(píng)價(jià)全腫瘤定量參數(shù)鑒別乳腺良惡性腫瘤的效能。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

圖2 患者女，58歲，浸潤性導(dǎo)管癌 A.軸位DWI圖示右乳外上象限腫塊，信號(hào)明顯增高(箭)，邊界較清晰；B.ADC圖示右乳外上象限局部區(qū)域信號(hào)減低(箭)，ADC值約0.72×10-3 mm2/s

2 結(jié)果

本研究良性組患者平均年齡(42.8±12.7)歲，惡性組(52.7±12.0)歲(t=5.14，P<0.01)。

2.1 影像學(xué)特征 2組病灶長徑差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；DCE-MRI曲線類型差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見表1。良性組57例呈腫塊強(qiáng)化、1例呈非腫塊樣強(qiáng)化；惡性組121例呈腫塊樣強(qiáng)化、6例呈非腫塊強(qiáng)化。組間腫塊樣強(qiáng)化病灶的形狀、邊緣及內(nèi)部強(qiáng)化情況差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)，見表2。非腫塊強(qiáng)化病灶中，良性組1例呈局灶性分布，惡性組6例，其中2例呈局灶性分布。

表1 乳腺良、惡性腫瘤MRI特征

表2 腫塊樣強(qiáng)化的乳腺良惡性腫瘤MRI特征(例)

2.2 一致性 觀察者內(nèi)全腫瘤直方紋理分析結(jié)果的ICC為0.54～0.96，觀察者間ICC為0.59～0.96。觀察者內(nèi)及觀察者間ADCKurtosis、觀察者間ADCEntropy一致性中等，其余參數(shù)一致性較好或極好。見表3。

表3 觀察者內(nèi)及觀察者間全腫瘤直方紋理分析結(jié)果的一致性

2.3 紋理參數(shù) 除ADCSD和ADCKurtosis外，組間其他全腫瘤直方紋理參數(shù)差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)，見表4。

表4 乳腺良、惡性腫瘤SMS RS-EP DWI序列全腫瘤直方紋理參數(shù)比較(±s)

表4 乳腺良、惡性腫瘤SMS RS-EP DWI序列全腫瘤直方紋理參數(shù)比較(±s)

組別Mean(×10-3mm2/s)SDMedian(×10-3mm2/s)5th(×10-3mm2/s)95th(×10-3mm2/s)Kurtosis良性組(n=58)1.43±0.25254.38±91.121.43±0.371.00±0.341.82±0.391.00±1.80惡性組(n=127)1.01±0.28281.94±92.260.98±0.260.60±0.231.52±0.341.13±1.47t值-8.051.89-8.38-9.25-5.240.49P值<0.010.06<0.01<0.01<0.010.63組別SkewnessDiff-entropyDiff-varianceContrastEntropy良性組(n=58)-0.23±0.701.88±0.203.00±2.048.20±4.792.87±0.28惡性組(n=127)0.55±0.602.07±0.173.45±1.3310.38±4.193.10±0.29t值7.856.201.873.175.18P值<0.01<0.010.030.02<0.01

2.4 鑒別效能 直方圖參數(shù)中，ADCMedian鑒別乳腺良惡性腫瘤的AUC最高(0.879)，敏感度和特異度分別為82.68%和82.76%；紋理參數(shù)中，ADCEntropy的AUC最高(0.764)，敏感度和特異度分別為60.63%和86.21%；見表5。ADCMedian和ADCEntropy聯(lián)合鑒別的AUC為0.911，敏感度和特異度分別為90.55%和81.03%，見圖3。

表5 全腫瘤直方紋理參數(shù)分析鑒別乳腺良、惡性腫瘤的效能

圖3 ADCMedian、ADCEntropy及二者聯(lián)合鑒別乳腺良、惡性腫瘤的ROC曲線

3 討論

加快掃描速度和提高圖像質(zhì)量是MR技術(shù)發(fā)展的重要方向。SMS技術(shù)與平面回波成像(echo planar imaging，EPI)已廣泛用于研究全身多個(gè)領(lǐng)域。FILLI等[5]采用SMS技術(shù)進(jìn)行乳腺成像，發(fā)現(xiàn)SMS RS-EPI序列可在保持圖像ADC和信噪比(signal noise ratio，SNR)不變的情況下縮短掃描時(shí)間，并推薦最佳加速因子為2。OHLMEYER等[6]進(jìn)一步關(guān)注SMS技術(shù)在保持DWI序列圖像質(zhì)量及顯示病變能力不變前提下的加速作用，發(fā)現(xiàn)結(jié)合SMS技術(shù)可明顯縮短DWI掃描時(shí)間，且圖像質(zhì)量及顯示病變與傳統(tǒng)單次激發(fā)EPI(single shot EPI, SS-EPI)序列相當(dāng)。如何在掃描時(shí)間不變的前提下利用SMS技術(shù)進(jìn)一步提高DWI圖像層面內(nèi)空間分辨率少見報(bào)道[7]。本研究對(duì)常規(guī)RS-EPI序列的掃描時(shí)間加以調(diào)整，使其在合理范圍內(nèi)(約3 min)，結(jié)合SMS技術(shù)增大掃描矩陣，并進(jìn)一步分析SMS RS-EPI序列的ADC圖，利用全腫瘤直方紋理分析軟件計(jì)算7種直方圖參數(shù)和4種紋理參數(shù)，評(píng)價(jià)SMS RS-EP DWI鑒別乳腺良、惡性腫瘤的效能。

RS-EP DWI采用多次激發(fā)分段讀出EPI的方式填充K空間數(shù)據(jù)，相比傳統(tǒng)DWI序列極大降低了回波間隙，可克服幾何變形及磁敏感偽影，進(jìn)而提高圖像SNR及空間分辨率，顯示病灶邊界及微小病變更為清晰[8]。臨床工作中，如何提高RS-EPI序列掃描速度是亟待解決的問題。SMS技術(shù)沿層選方向加速，將多個(gè)射頻脈沖調(diào)制成單個(gè)寬帶脈沖，實(shí)現(xiàn)了同時(shí)激發(fā)和采集多個(gè)掃描層面，大大縮短了成像的TR[9]。此外，SMS技術(shù)還能在TR相同的前提下激發(fā)更多層數(shù)或進(jìn)一步提高圖像分辨率；可與多個(gè)MR序列如EPI、DWI等相結(jié)合，在保證圖像質(zhì)量的同時(shí)明顯縮短成像時(shí)間，實(shí)現(xiàn)薄層、大視野及大范圍成像[7]。

既往研究[10-11]證實(shí)，直方圖及紋理分析診斷乳腺癌具有較高價(jià)值。相比單個(gè)或多個(gè)層面勾畫ROI，全腫瘤直方紋理分析對(duì)病灶進(jìn)行三維分割，可更準(zhǔn)確地評(píng)估腫瘤的異質(zhì)性。本研究多個(gè)定量參數(shù)的測(cè)值均具有較好或極好的一致性(ICC均>0.75)。

本研究良、惡性組間直方圖參數(shù)ADC百分位數(shù)、偏斜度(ADCSkewness)及紋理參數(shù)差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)，惡性組的百分位數(shù)值低于良性組，而其ADCSkewness高于良性組。DWI對(duì)組織中水分子的隨機(jī)熱運(yùn)動(dòng)較為敏感，而乳腺惡性腫瘤細(xì)胞致密，細(xì)胞外間隙小，水分子運(yùn)動(dòng)受限，故其ADC明顯低于良性腫瘤[12]。ADCSkewness可反映曲線分布的對(duì)稱性，不對(duì)稱曲線的尾部位于平均值右側(cè)時(shí)多為正值，代表整體ADC偏小[13]。傳統(tǒng)ADC的平均值和中位數(shù)對(duì)于診斷乳腺腫瘤仍具有一定價(jià)值。ADCEntrophy可反映灰度值空間分布的隨機(jī)性，是評(píng)估腫瘤異質(zhì)性的參數(shù)之一。本研究惡性組紋理參數(shù)值均高于良性組，原因可能在于紋理分析基于像素灰度值空間分布特征進(jìn)行計(jì)算，且惡性腫瘤的生物學(xué)特征相對(duì)多樣化。直方圖和紋理參數(shù)中，分別以ADCMedian和ADCEntropy鑒別診斷乳腺良、惡性腫瘤的效能最佳，二者聯(lián)合診斷的AUC為0.911，敏感度和特異度分別為90.55%和81.03%。

本研究的主要不足之處：①為單中心研究，樣本量有限且分布不均衡；②納入非腫塊病灶可能影響勾畫ROI的準(zhǔn)確性；③未評(píng)估圖像質(zhì)量，而是基于前期工作經(jīng)驗(yàn)及數(shù)據(jù)積累直接進(jìn)行全腫瘤直方紋理分析；④全腫瘤直方紋理分析步驟相對(duì)煩瑣與耗時(shí)。

綜上所述，SMS RS-EP DWI序列鑒別乳腺良、惡性腫瘤具有一定價(jià)值；結(jié)合全腫瘤直方紋理分析可提供更豐富信息。