MRI定量动态对比增强鉴别肝脏良恶性病变的研究

通信作者：贾文霄，男，教授，博士生导师，研究方向：中枢神经系统、腹部功能磁共振成像研究，E-mail：：jwxxj@sina.com。

MRI定量动态对比增强鉴别肝脏良恶性病变的研究

玉苏甫·肉孜1， 艾尼瓦尔·阿布都克热木2， 王红1， 王云玲1， 马景旭1，

阿丽亚·艾则孜1， 贾文霄1

(1新疆医科大学第二附属医院影像中心， 乌鲁木齐830063；2喀什地区第一人民医院核磁共振室， 新疆喀什844000)

摘要:目的研究MRI动态对比增强定量参数对肝脏良恶性病变的的诊断价值。方法采用MRI扫描仪,对42例肝脏占位患者进行动态增强扫描，分别测量定量血流动力学参数：容量转移常数(Ktrans)、血管外细胞外间隙容积比(Ve)、速率常数(Kep)和血管空间容积分数(Vp)，血管瘤组和肝癌组定量参数行独立样本t检验；对血管瘤组与肝癌组间绘制受试者特性曲线(ROC)曲线。结果血管瘤与肝癌Ktrans及Kep值差异均有统计学意义(P<0.05)，而Ve、Vp差异无统计学意义(P>0.05)。血管瘤与肝癌Ktrans、Ve、 Kep、Vp的ROC曲线下面积分别为0.907、0.661、0.966、0.582，以最大约登指数得到的最佳诊断切点值，则定量参数判断及鉴别血管瘤和肝癌的敏感度分别为85.0%、80.0%、95.0%、65.0%，特异度分别为86.3%、59.1%、81.8%、54.5%。结论MRI定量动态对比增强血流动力学参数Ktrans、Kep对肝脏良恶性病变具有很高的鉴别诊断价值。

关键词:肝脏； 磁共振成像；鉴别,诊断

基金项目：新疆维吾尔自治区科技计划项目(201333104)

作者简介：玉苏甫·肉孜(1989-)，男(维吾尔族)，硕士，研究方向：磁共振功能成像。

中图分类号：R445

doi:10.3969/j.issn.1009-5551.2015.03.027

[收稿日期：2014-08-20]

Quantitative dynamic contrast enhanced MRI in differential diagnosis

of benign and malignant liver lesions

Yusufu Rouzi1, Ainiwaer Abudoukeremu2, WANG Hong1, WANG Yunling1, MA Jingxu1,

Aliya Aizezi1, JIA Wenxiao1

(1ImagingCenter,TheSecondAffiliatedHospitalofXinjiangMedicalUniversity,Urumqi830063,China;

2DepartmentofMRI,FirstPeople′sHospitalofKashgar,Kashgar844000,China)

Abstract:ObjectiveTo evaluate the value of quantitative dynamic contrast enhanced MRI in the diagnosis of benign and malignant liver lesions. Methods42 patients of liver tumors underwent MRI examination. MR scanner was used to obtain the quantitative MR pharmacokinetic parameters： Ktrans (volume transfer constant)， Kep (exchange rate constant) and Ve (extravascular extracellular volume fraction)， Vp(volume fraction of plasma space)． The mean Ktrans, Kep, Ve of malignant (liver cancer) and enign (liver hemangioma) were compared with independent sample t test. receiver operating characteristic curve (ROC) analysis were used for comparing the differences between liver cancer and liver hemangioma. ResultsThere was significant difference between liver cancer and liver hemangioma in Ktrans, Kep (P<0.05). The areas under the ROC curve (AUC) of Ktrans, Ve, Kep and Vp between liver cancer and liver hemangioma were 0.907， 0.661, 0.966 and 0.582, respectivly． The sensitivity of Ktrans, Ve, Kep and Vp was 85.0%， 80.0%， 95.0%, 65.0% and the specificity of Ktrans, Ve, and Kep was 86.3%， 59.1%， 81.8%， 54.5% for the differential diagnosis of liver lesions with the maximum Youden′s index as cut off． ConclusionThe differential diagnosis of benign and malignant liver lesions by Ktrans， Kep derived from DCE-MRI is valuable．

Key words： liver； magnetic resonance imaging； differentiate; diagnosis

肝癌是我国常见的恶性肿瘤之一，开始发病时发生隐匿,生长迅速,转移率高，生存率低[1]，有时有些不典型血管瘤与之难以鉴别。所以病灶的早期发现、准确判断病灶性质是临床诊疗的重要环节。目前肝脏局灶性病变的诊断与鉴别诊断主要依赖病变形态及增强表现，缺乏一些量化参数，相关研究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参数揭示病灶的血流动力学特点，可早期评价肿瘤微血管生成情况，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[2-3]。本研究旨在评价定量MRI动态对比增强应用于肝脏良恶性病变诊断中的可行性，并拟通过得到定量血流动力学参数，初步确立相关参数界值。

1资料与方法

1.1研究对象选择2013年12月-2014年8月在新疆医科大学第二附属医院42例肝脏占位性病变患者,其中男性18例，女性24例，年龄22～69岁,平均45.5岁。良性组为血管瘤组(22例)，恶性组为肝癌组(20例)。肝癌患者中10例有肝炎及肝硬化病史，14例经手术切除病理回报证实，其余肝癌均结合甲胎蛋白、临床、影像资料综合诊断；血管瘤经综合影像分析及随访确诊。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。

1.2MRI检查方法检查前向患者嘱咐扫描中的注意事项。使用采用PHILIPS Achieva 1.5T双梯度超导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。将剑突下缘置于线圈中心，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扫描参数为：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196×132，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DCE-MRI图像进行后处理分析。在Biomap分析软件根据Tofts-kermode两室腔药代动力学模型后处理得到感兴趣区ROI的反映微血管通透性的各项定量参数，即血浆空间容积分数(Vp)、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,用公式算出造影剂从血管外细胞外间隙(EES)返回到血浆空间的速率常数(Kep)，公式为Kep=Ktrans/Ve[4](图1)。

图1　两组原始图像及后处理软件中得到的参数

1.4ROI的选取及基本要求在病变组织划取感兴趣区(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内相邻5个层面划取感兴趣区并通过软件合并为(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统计学处理所有得到的数据用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。对良恶性组间定量参数行独立样本t检验；两组间行绘制接受者工作特征曲线(ROC)，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，评价两组的各参数值的诊断效能，并计算敏感度、特异度。P<0.05为差异有统计学意义。

2结果

2.1两组定量参数的比较两组Ktrans、Ve、 Kep、Vp值均满足正态性检验及方差齐性检验。独立样本t检验分析显示为两组Ktrans、Kep差异有统计学意义，而Ve、Vp差异没有统计学意义。肝癌组Ktrans、Ve、Kep、Vp均数高于血管瘤组(表1)。

表1　血管瘤组与肝癌组定量参数值比较( ±s)

表1　血管瘤组与肝癌组定量参数值比较( ±s)

组别nKtrans/sVeKep/sVp血管瘤220.075±0.0280.506±0.0930.143±0.0370.163±0.037肝癌组200.123±0.0300.558±0.0790.219±0.0340.168±0.033t值5.4971.9536.9470.444P值0.0000.0580.0000.659

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肝癌组与血管瘤组Ktrans、Ve、 Kep及Vp定量指标的ROC曲线(图2)，得出3者曲线下面积(AUC)，并根据ROC曲线，找出Ktrans、Ve、 Kep、Vp定量参数的最佳诊断切点值(根据Youden指数)，判断肝脏血管瘤与肝癌病变的的敏感度、特异度，4者判断鉴别肝癌与肝血管瘤组的敏感度分别为85.0%、80.0%、95.0%,65.0%，特异度分别为86.3%、59.1%、81.8%,54.5%(表2)。

表2　肝癌组与血管瘤组定量指标的ROC下面积、

图2　各定量指标的ROC曲线

3讨论

3.1定量动态增强的扫描原理及应用根据动态时间-信号强度曲线可以得到计算曲线斜率、达峰时间等参数，这些参数可以半定量地了解肿瘤的血供特征[5]，然而这些半定量参数未能显示出可以直接反映肿瘤灌注、血管通透性或渗漏空间的能力，只提供了关于肿瘤生理学的综合信息，这个综合反映血管灌注状态的特点阻碍了不同患者间不同扫描参数间的比较[6]，本研究采用的MRI定量动态对比增强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Ktrans、Ve、 Kep、Vp[2]，而这些定量参数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生成及其功能状态。国内外学者研究认为这些定量参数对于鉴别肿瘤的性质、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[7]。本研究通过这种扫描方式为肝脏良恶性病变的诊断及鉴别诊断提供有价值的信息。

3.2定量动态增强在鉴别肝脏良恶性病变的价值本研究显示为血管瘤组与肝癌组Ktrans、Kep差异有统计学意义，说明两组病变血流动力学存在差异，肝癌组Ktrans、Kep均数明显高于血管瘤组，说明肝癌的肿瘤新生血管血流灌注量大及血管通透性强，两空间的造影剂交换速度快于血管瘤，而血管瘤血窦的血流速度较慢，两空间的造影剂的交换低于肝癌的发育不成熟的肿瘤血管，从而导致血管瘤组的Ktrans、Kep血流动力学参数小于肝癌组。而两组Ve、Vp差异没有统计学意义，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，使血管瘤和肝癌组间的Ve值范围存在一定重叠性有关[4]。但是也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及感兴趣区的选择有关，而输入动脉的选择是影响Ktrans、Ve准确性的重要因素之一[8-9]。

3.3诊断效能的分析从绘制的ROC曲线可以看到Ktrans、Kep曲线下面积高于Ve、Vp，其灵敏度最高的参数为Kep，特异度最高的参数为Ktrans，说明Ktrans、Kep在鉴别肝癌与肝血管瘤方面具有很高的诊断效能。而Ve、Vp在鉴别肝癌与肝血管瘤方面诊断效能较低，不能作为诊断良恶性病变依据。目前Ve、Vp参数尚未确立公认的最优测量方法和处理软件，定量分析参数有待进一步地研究和探索[10]。

综上所述，本研究采用的方法及参数首先优于以往DCE-MRI动态增强扫描的信号强度-时间曲线得出的半定量参数，给出了明确的定量血流动力学参数，为肝脏疾病患者提供了新的诊断方法。通过研究肝脏良恶性病变的血流动力学参数来鉴别病变性质，为以后的药物疗效的评价奠定研究基础，随着经验的不断增加和后处理软件的不断发展，MRI定量动态增强在肝脏病变的诊断和评估疗效方面具有广泛的应用前景。

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(本文编辑周芳)