DCE-MRI鉴别肝脏占位性病变的研究

玉苏甫·肉孜 ，王云玲，王 红，聂聪科 ，艾尔肯·阿不力孜，马景旭，姜 涛，贾文霄

（1.新疆医科大学第二附属医院影像中心，乌鲁木齐 新疆 830063；2.新疆医科大学第一附属医院影像中心，乌鲁木齐 新疆 830054）

肝脏占位性病变是我国常见疾病之一，恶性病灶发生隐匿、生长迅速、转移率高、生存率低[1]。大多数病患发现时已经是中晚期，失去了手术的机会[2]，因此，在肝脏占位性病变中早期检出病灶并判断病变性质是选择治疗方案的关键[3]。近年来通过两室药物动力学模型理论获得的微血管通透性的定量指标[4]揭示病灶的血流动力学特点，可早期评价肿瘤微血管的生成情况，在诊断、分期、治疗方案的制定和治疗后随访中发挥着重要作用[5]。目前该研究在肝脏方面的应用国内尚处于起步阶段，因此，本研究旨在探讨定量动态对比增强磁共振成像（Dynamic contrast-enhanced MRI，DCE-MRI）应用于肝脏良恶性病变诊断中的可行性，并通过肝脏占位性病变的血流灌注状态的定量参数来鉴别病变的性质，并希望初步确立相关参数界值。

1 资料与方法

1.1 研究对象

选取2013年12月—2014年6月新疆医科大学第二附属医院共55例肝脏占位性病变患者纳入本研究。男25例，女30例，年龄23～79岁，平均51.5岁，分为血管瘤组22例、肝癌组17例及转移瘤组16例。肝癌均结合甲胎蛋白、临床、病理、影像资料综合诊断；肝转移瘤均原发于病理确诊的原发肿瘤，其中胃癌4例，结直肠癌9例，食管癌2例，胰腺癌1例；血管瘤经综合影像分析及随访确诊。进行MRI定量动态增强检查分析不同患者得到的定量参数。所有病例在扫描前未接受过化疗及介入治疗，并对检查的方法及意义均知情同意。

1.2 MR检查方法

检查前向患者嘱咐扫描过中的注意事项。使用Philips Achieva 1.5T常规临床超导MRI扫描仪进行扫描，要求受检者空腹检查。呼吸运动对肝脏MRI图像质量影响较大，故检查前需对患者进行呼吸和憋气及平稳呼吸的训练。受检者采用仰卧位，双手臂置于身体两侧。一般把剑突下缘置于线圈中心即可，并把呼吸门控放置剑突下同时还必须注意把线圈中心置于主磁体的中心。DCE-MRI扫描参数：TR=2.8 ms，TE=1.4 ms，层厚 8 mm，层数 50 层，FOV=395 mm，采集次数（NSA）2 次，矩阵 196×256，连续无中断扫描30个动态时相，扫描时间为200 s。扫描范围包括全肝，无间断轴位扫描；注射造影剂前扫描5个动态作为基线扫描，第6个动态扫描开始时注射造影剂，造影剂剂量为0.1 mmol/kg，高压注射器注射造影剂后紧跟注射20 mL的生理盐水，注射速度为 3 mL/s。

1.3 图像及数据后处理

将DCE-MRI原始图像转化图像格式后输入Biomap分析软件内，利用Biomap软件对动态增强图像进行后处理定量分析。在Biomap分析软件中根据Tofts-kermode两室药代动力学模型后处理得到病变感兴趣区（ROI）的反映微血管通透性的各项定量参数，即血管外细胞外容积分数（Ve）、造影剂从血浆渗漏到血管外细胞外间隙的体积转运常数（Ktrans）值，并用公式计算出造影剂从血管外细胞外间隙返回到血浆空间的速率常数（Kep），公式为Kep=Ktrans/Ve[6-7]（图1～3）。

1.4 ROI的选取及基本要求

病变组织划取ROI（R1），划取病灶最大层面全部实质部分，尽量避免胆道、血管及病灶坏死区，以腹主动脉为输入动脉，在第二肝门水平腹主动脉相邻5个层面划取ROI并通过软件合并为ROI（R2），绘制信号强度-时间曲线（Signal intensity-time，STC）观察并记录半定量参数。

1.5 统计学分析

图1～3 3组原始图像及后处理软件中得到的定量参数。图1a，2a，3a为定量动态增强MR的原始图，R1为病灶选取的 ROI，R2为腹主动脉（输入动脉）的 ROI。图1b，2b，3b 为后处理软件得出的参数。图1a为血管瘤组定量动态增强图像，图1b为通过软件得出来的观察参数。图2a为肝癌组定量动态增强图像，图2b为通过软件得出来的观察参数。图3a为转移瘤组定量动态增强图像，图3b为通过软件得出来的观察参数。Figure 1～3. Figure 1a,2a,3a show the dynamic contrast-enhanced MR of the original image.R1 are ROIs in the lesions,and R2 is a ROI in the abdominal aorta(input artery).Figure 1b,2b,3b show the results with post-processing software.Figure 1a is the dynamic contrast-enhanced image of hemangioma,and Figure 1b is the quantitative parameters obtained with processing software.Figure 2a is the dynamic contrastenhanced image of liver cancer,and Figure 2b is the quantitative parameters obtained with processing software.Figure 3a is the dynamic contrast-enhanced image of liver metastasis,and Figure 3b is the quantitative parameters obtained with processing software.

所有得到的数据用Excel录入，使用SPSS 18.0软件包进行统计学分析。计量资料首先进行样本的正态性检验及方差齐性检验。对肝癌、血管瘤及转移瘤组间定量参数行单因素方差分析及LSD法两两比较；对3组组间绘制受试者特性（ROC）曲线并计算曲线下面积，根据最大Youden指数（Youden指数=灵敏度+特异度-1）确立最佳诊断切点值，评价3组的各参数值的诊断效能，并计算定量参数的敏感度、特异度，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 各组间的定量指标的比较

血管瘤、肝癌与肝转移瘤组Ktrans、Ve、Kep值均满足正态性检验及方差齐性检验。单因素方差分析显示血管瘤、肝癌与肝转移瘤组Ktrans、Ve、Kep差异有统计学意义（表1）。肝癌组Ktrans、Ve及Kep均数高于其他两组，进一步用LSD法两两比较显示除了血管瘤组与转移瘤组Kep差异无统计学意义外，其他组参数的差异均有统计学意义（表2）。

2.2 诊断效能的评估

以病理诊断及综合影像学诊断为金标准绘制3组间的 Ktrans、Kep、Ve 三者 ROC 曲线（图4），得出三者ROC曲线下面积，并根据ROC曲线找出3个定量 Ktrans、Kep、Ve指标的最佳诊断切点值（根据Youden指数），判断各组间病变的敏感度、特异度（表 3～5，图4～6）。

表1 血管瘤、肝癌、转移瘤组定量参数的比较

表2 LSD法组间两两比较

表3 肝癌组与肝血管瘤组定量指标的ROC曲线下面积、敏感性和特异性

3 讨论

3.1 动态增强扫描获取定量参数的原理及应用

DCE-MRI是在注射磁共振对比剂前后连续采集磁共振图像，实时记录对比剂进入和排出病变的动力学动态过程，因而能够通过根据两室药物动力学模型理论获得微血管通透性的定量参数[4]Ktrans、Ve、Kep，而这些定量指标优于以前的达峰时间等半定量参数，它能更直接反映肿瘤灌注、血管通透性或渗漏空间的能力，从而了解肿瘤组织微血管的生物学特性[8]。已有部分学者研究认为这些定量指标对于肿瘤生成分级和检测抗血管疗效方面有着广阔的临床应用前景[9]。然而，我们也可以获得微血管通透性的定量指标鉴别病变的性质，本研究正是通过定量DCE-MRI这种新扫描方式鉴别肝脏占位性病变的性质。

表4 血管瘤组与转移瘤组定量指标的ROC曲线下面积、敏感性和特异性

表5 肝癌组与转移瘤组定量指标的ROC曲线下面积、敏感性和特异性

图4 肝癌与肝血管瘤的ROC曲线。Figure 4. The ROC curve of hepatocellular carcinoma and liver hemangioma.

图5 肝血管瘤与肝转移瘤的ROC曲线。Figure 5. The ROC curve of liver hemangioma and liver metastasis.

图6 肝癌与肝转移瘤的ROC曲线。Figure 6. The ROC curve of hepatocellular carcinoma and liver metastasis.

3.2 DCE-MRI定量参数在鉴别肝脏占位性病变中的价值

本研究中的各组病例在扫描前均未接受过化疗及介入治疗，以免治疗因素影响其病变的血流动力学。在肝血管瘤、肝癌、转移瘤3组的定量参数中，可以看出肝癌组的定量参数Ktrans、Ve、Kep明显高于其他两组，且各个参数对比其他两组差异均有统计学意义，说明肝癌的肿瘤新生血管血流灌注量大及血管通透性强，两室间的造影剂交换速度快于血管瘤和转移瘤。转移瘤组的定量参数Ktrans、Ve、Kep均是3组中最低的，说明转移瘤相对血管瘤和肝癌其肿瘤血管的灌注量及血管通透性偏低，也可能是由于肝转移瘤大部分已经液化坏死而导致其ROI的选择存在一些偏差，从而导致我们测得的定量指标准确性偏低。血管瘤组的定量参数Ktrans、Ve、Kep均数高于转移瘤组，其中Ktrans、Ve的差异具有统计学意义，说明血管瘤的血窦的灌注量及渗透性高于转移瘤，而两组间Kep差异没有统计学意义，说明两组组织间造影剂从血管外细胞外间隙返回到血浆空间的Kep基本是相等的，血管瘤造影剂从瘤体组织回到血液的时间较长，这也从另一方面反映出血管瘤的快进慢出的强化特点。在上述结果差异的分析上，有学者认为各组研究间产生差异性的原因可能与输入动脉的选择有关，而输入动脉的选择是影响Ktrans、Ve的准确性的重要因素之一[10-11]。

3.3 DCE-MRI定量参数鉴别肝脏占位性病变效能的分析

通过ROC曲线下面积及对应的最佳诊断切点值及敏感度、特异度可以看到3个定量指标的诊断效能的大小。肝癌组与血管瘤组、肝癌组与转移瘤组鉴别，Kep和Ktrans的ROC曲线下面积及敏感度、特异度都很高，说明其具有较高的诊断效能，尤其是Kep。而肝癌组与血管瘤组鉴别Ve值的诊断效能相对较低，这可能与病变发展过程中组织内血管外细胞外容积的相对比例变化较慢有关，使血管瘤和肝癌组间的Ve值范围存在一定重叠性，导致Ve诊断效能的偏低[6]。在鉴别肝血管瘤与肝转移瘤时，Ktrans、Ve、Kep的ROC曲线下面积与敏感度、特异度都略偏低，说明两组间得到的血流动力学参数的诊断效能较低。

综上所述，本研究通过DCE-MRI扫描获得的定量参数可以评价肝脏占位性病变的性质，为肝脏疾病患者提供了新的诊断方法，并为以后的药物疗效奠定研究基础。随着MR技术的发展和定量动态增强获得的血流动力学参数越发稳定，定量DCEMRI在肝脏病变的诊断及疗效评估中将发挥很大的作用。

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