关于弥散加权磁共振成像改善CT引导下经皮纵隔病灶穿刺活检的研究

李晓琴贾 琳丁 爽贾文霄*

作者单位：1. 新疆医科大学第二附属医院影像中心　2. 新疆医科大学附属肿瘤医院肺内二科　3. 新疆医科大学第一附属医院影像中心



关于弥散加权磁共振成像改善CT引导下经皮纵隔病灶穿刺活检的研究

李晓琴1，2贾 琳1丁 爽3贾文霄*1

作者单位：1. 新疆医科大学第二附属医院影像中心2. 新疆医科大学附属肿瘤医院肺内二科3. 新疆医科大学第一附属医院影像中心

【摘要】目的：通过使用弥散加权磁共振成像和表观扩散系数评估经计算机断层扫描引导下活检取得纵隔病变的初步成果。方法：8例怀疑纵隔恶性病变的患者，使用计算机断层扫描引导下穿刺活检，使用弥散加权磁共振成像和表观扩散系数测量，进行协助活检规划与扩散/计算机断层扫描融合图像。我们选择的纵隔病变包括：大的不同成分的包块、病变与肺不张相连或合并肺不张、累及纵隔大血管、使用其他方法和组织病理学检查的活检结果不同于临床和影像学表现。结果：穿刺活检成功引导到扩散加权序列更高的信号强度区域上和病灶内的最低表观扩散系数［平均0.8（0.6～1.1）×10-3mm2/s］，这表明组织由高细胞构成。活检组织病理学诊断包括四个淋巴瘤，两个肉瘤和两个胸腺瘤。结论：像弥散加权成像和表观扩散系数这样的功能成像，有希望实现无创性检查。然而，还需要进一步的研究来确认这些技术可以改善纵隔活检的质量。

【关键词】CT引导下活检；弥散加权磁共振成像；纵隔肿物

中国医学计算机成像杂志，2016，22：172-175

Chin Comput Med Imag，2016，22：172-175

1. The Second Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University， Imaging Center

2. Affiliated Tumor Hospital of Xinjiang Medical University

3. The First Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University， Imaging Center

Address： 789 SuzhouDong Rd.， Urumqi 830011，P.R.C

Address Correspondence to JIA Wen-xiao （E-mail： 1615369202@qq.com）

Foundation item： Natural Science Foundation of China No. 81360214

影像学评价纵隔肿瘤至关重要，它可以准确评估病变的位置、范围、与邻近结构的解剖关系。然而，影像表现不能明确纵隔病变的性质和特异性诊断的病因，而这对合理的治疗计划和预后是至关重要的。计算机断层扫描（CT）引导下经皮穿刺活检可提高诊断准确率，降低并发症发生率，其作为一种高效、安全的工具用于胸部病变的特异性诊断［1］。

由于穿刺活检仅提供小的肿瘤碎片，选择病灶内的适当位置非常重要［2］。然而这个过程是非常困难的，特别是对于大的异构病变或那些有囊性或坏死区的病变。功能代谢的方法已被用来确定病变内部性质，增强CT和正电子发射断层扫描（PET）/ CT与18-氟脱氧葡萄糖在诊断纵隔病变方面较有优势［3］。

磁共振（MR）成像对评价纵隔肿瘤的价值以达成共识，特别是在评估血管和胸壁侵袭方面更具有优势［4］。最近MR进展较快，如扩散加权（DW）成像和表观扩散系数（ADC），常用于肿瘤的分期、治疗规划和疗效评估等，可改进纵隔病变患者的诊断和治疗的方法［5］。DW技术与体内扩散的水有关，包含细胞膜边界和更大的细胞结构，从而导致肿瘤和其他组织的扩散受限。最初创建DW的方法是为了中枢神经系统的检查［6］，它不仅被用于对急性缺血的检测，也用于脑肿瘤的表征和分化，还可用于颅内感染，如脓肿等。DW成像是基于水分子的随机布朗运动和组织细胞结构完整的细胞膜来帮助确定水分子扩散受阻的程度，它可以用ADC定量地进行评估。

先进的肿瘤治疗基于靶向治疗，分子分析、转化研究和DW磁共振成像与ADC，提供了关于组织细胞结构和细胞膜完整性的功能信息。

研究者最近发现DW MR图像和ADC在肿瘤学的诊断潜力十分巨大［7］，众多研究已经表明，这些序列对良性和恶性病变的鉴别诊断是非常有用的，其中也包括纵隔病变的诊断［8］。 磁共振成像还可以帮助确定最合适的纵隔病变的活检部位。这项应用对癌症患者非常重要，可避免不当的组织标本采集。

因此，我们研究的目的是评估DW磁共振成像和ADC对CT引导下经胸穿刺活检怀疑纵隔恶性病变的效用。

方 法

1、临床资料

在这项前瞻性研究中，收集从2011年2月到2012年9月根据临床和影像学表现怀疑恶性纵隔病变的8例患者，通过使用CT引导下经胸穿刺活检进行评价。所有这些患者需要经磁共振成像进一步评估，需要通过下列标准：①存在复杂的或体积较大的肿块；②病变合并肺不张或与邻近肺实质；③病变侵入胸壁或纵隔组织；④大血管受累；⑤获得活检结果的。通过CT引导下穿刺活检均获得病理诊断结果。所有患者签署知情同意书。

2.检查方法

病人成仰卧位，用1.5TMR成像，DW成像之前，轴位T1加权成像和T2加权快速自旋回波图像和脂肪抑制信号，层厚6mm，得到长30cm的视图和256的采集矩阵。

DW成像在横向平面采用多层，单拍，自旋回波和回波平面成像序列。在T1和T2加权图像的基础上获得没有门控序列的DW图像；此序列仅用于肺病灶中憋气的部分。成对的运动探测梯度在180°射频脉冲中三个正交方向自旋回波T2加权序列应用。在扩散因子（b）0和600s/mm2的值获得DW图像。

ADC图会自动重建所有DW图像和测量被ADC定义为感兴趣的区域。病变ADC值最低的区域被定为CT引导下穿刺活检的部位。

使用相同的参数和钆喷酸葡胺顺磁性造影进行后对比度T1加权成像。使用高压注射器20ml，2ml/s的速率。

3.图像分析

对于每一个病人，获得全景图像来完成5～10mm的切口活检。然后，对DW和CT图像使用AquariusNET软件，以获得相应的合成。所有的图像的合成过程是非常准确的，在同一平面上，并在同一切口与图像的重叠做了毫米的调整，考虑至少三个解剖学参照点。以最大的肿块区域为CT引导下进针穿刺的方向（图1）。

所有的活检前均进行螺旋CT检查，使用切割针活检技术和自动化同轴系统。根据皮肤和病灶之间的距离，使用的针分别为10cm或15cm。在任何情况下，常规给予局部麻醉，没有必要镇静。至少有5个标本通过DW图像和ADC的指导下选择了单针位置的收集。活检标本进行特定诊断的组织学评价。

结 果

研究对象中男性5名，女性3名；中位年龄为44岁（22～63岁）。表1总结了患者的人口统计学特征和病变的放射性和组织学特征。

表1 基于磁共振成像结果的患者相关特征

图1 CT引导下右前纵隔肿物穿刺 。A. CT引导下右前纵隔肿物穿刺，可见穿刺针进入肿物并贴近肺组织，进针后取活检，病理结果显示被覆假复层黏膜上皮细胞，炎性细胞浸润，可见红细胞。B. CT引导下右前纵隔肿物穿刺，穿刺针方向进行调整，进针后取活检，病理结果显示霍奇金淋巴瘤。

图2 CT引导下左前纵隔肿物穿刺 。A. CT引导下左前纵隔肿物穿刺，CT可见肿物密度较均匀，穿刺针进入肿物，进针后取活检，病理结果显示胸腺瘤。B. CT引导下左前纵隔肿物穿刺，穿刺层面进行向下方向调整，进针后取活检，病理结果显示胸腺瘤。

经过影像引导下纵隔活检，获得病理诊断：4例淋巴瘤（1例经典霍奇金淋巴瘤，2例经典的非霍奇金淋巴瘤）；2例肉瘤（1例多形性肉瘤、1例周围神经鞘瘤）；2例胸腺瘤（1例B1胸腺瘤和1例B3胸腺瘤）。穿刺顺利，无严重并发症出现。

讨 论

随着医学的发展，肿瘤的诊断及治疗均以有针对性的病理诊断和分子分型为基础。在此形式下，介入放射学家认为获得代表肿瘤侵袭性的病变组织标本已经变得越来越重要［9］。事实上，活检不充分会导致误诊和延误适当的治疗。功能影像学检查方法是有效的影像引导下经皮穿刺活检的基础，此类引导的方法可避免更多、创伤性更大的有创性操作，如胸腔镜［10-11］。

MR影像引导的操作目的是为了避免再次活检和更大的侵入性诊断手段，如胸腔镜和开放手术活检。成像引导的最大优点是，可提高正确的病理诊断率。我们的初步结果表明，在DW成像和ADC引导下可选择最合适的活检部位，从而提高纵隔活检阳性率，且无严重并发症出现。

DW成像是一种无创的方式，其可用于区分良性纵隔肿瘤和恶性肿瘤，对于纵隔恶性肿瘤的分级诊断也有重要意义。由DW序列获得的图像与那些传统的磁共振成像所获得的图像不同。DWI基本上取决于水的质子穿过生物组织的随机运动（布朗运动），这导致自旋的相位分散，导致在扩散敏感序列信号损失。该序列可使水分子的扩散做定性分析，不但如此，通过计算ADC和描述所在研究区域的信号强度的绝对值的分配，定量分析也是可能实现的。这些定性和定量分析，主要受水分子在其微环境扩散障碍的影响，制造在不同组织的不同对比度等级。扩散阻挡水分子最显著的例子是细胞膜；其他例子包括细胞结构组分和细胞与组织的连接，如细胞骨架，细胞器紧密连接。因此，不同的组织独特的显示信号强度水平和ADC取决于其特定的结构。恶性肿瘤通常具有高细胞密度和降低的细胞外空间，这两者都减少水的扩散，并导致更高的DW信号强度和较低的ADC值。

磁共振成像有超越可进行活检的其他成像技术的几个优点。首先，磁共振成像提供了无与伦比的软组织对比度和细腻解剖细节。此外，磁共振成像提供通过使用不同的脉冲序列的过程中，显示不同组织特性的独特能力，从简单的T1或T2加权成像到更先进的影像功能，如流量、灌注和扩散等［12］。

使用MRI的功能引导，对医护工作者和患者来说，可以避免较多电离辐射的风险。这些因素都减少了长时间暴露于电离辐射的机会，从而降低肿瘤发生的风险。因此，MRI可减少辐射诱发第二原发肿瘤的风险。MRI对患者的不良反应发生、静脉注射造影或肾功能受损评价也是有价值的。

MR / CT图像融合可以使用市售软件设计来执行，这种方法通过PET/ CT确定病变。Tatli等最近使用特殊的软件获得PET/ CT图像和活检的融合图像。

这项研究亦存在一定的局限性。其一，病例数较少，其二，缺乏对照组。一般情况下无患者在活组织检查后再行MRI检查。此外，不同范围的ADC值被确定，妨碍ADC临界值的建立；因此，每个病变被单独评估。然而，就我们所知，这一初步研究首次证明对纵隔程序设计使用DWI和ADC的可行性。更多的研究，尤其是关于大病变和/或严重的疾病中，那些比较MRI和CT引导穿刺活检的结果，可进一步评估经胸纵隔活检的诊断技术的可行性。

总之，MRI在临床和肿瘤实践方面存在极大优势。功能成像的DWI和ADC值介导的无创检查是未来之星。然而，还需要进一步的研究，以确认纵隔活检是否可使用这些技术来改善。

参 考 文 献

［1］Lal H， Neyaz Z， Nath A，et al. CT-guided percutaneous biopsy of intrathoracic lesions. Korean J Radiol， 2012，13:210-226.

［2］Guimaraes MD， de Andrade MQ， da Fonte AC， et al. CT-guided cutting needle biopsy of lung lesions - an effective procedure for adequate material and specific diagnose. Eur J Radiol，2011，80 :e488-490.

［3］O9Sullivan PJ， Rohren EM， Madewell JE. Positron emission tomography-CT imaging in guiding musculoskeletal biopsy. Radiol Clin North Am，2008，46:475-486.

［4］Tatli S， Gerbaudo VH， Feeley CM， et al. PET/CT-guided percutaneous biopsy of abdominal masses: initial experience. J VascI ntervRadiol，2011，22:507-514.

［5］Bitencourt AG， Tyng CJ， Pinto PN， et al. Percutaneous biopsy based on PET/CT findings in cancer patients: technique，indications，andresults.ClinNuclMed，2012，37:e95-97.

［6］Takahashi K， Al-Janabi NJ. Computed tomography and magnetic resonance imaging of mediastinal tumors. J Magn Reson Imaging，2010，32:1325-1339.

［7］Sinkus R， Van Beers BE， Vilgrain V， et al. Apparent diffusion coefficient from magnetic resonance imaging as a biomarker in oncology drug development. Eur J Cancer， 2012，48:425-431.

［8］Tu¨rkbey B， Aras O， Karabulut N， et al. Diffusion-weighted MRI for detecting and monitoring cancer: a review of current applications in body imaging. Diagn Interv Radiol，2012，18:46-59.

［9］Gumutas S， Inan N， Sarisoy HT， et al. Malignant versus benign mediastinal lesions: quantitative assessment with diffusion weighted MR imaging. Eur Radiol， 2011，21:2255-2260.

［10］吕玉波.磁共振联合光学示踪技术在头颈纵隔穿刺活检术中的应用价值.山东大学，2013.

［12］阚兴铮.MRI弥散加权成像评价食管癌纵隔淋巴结转移的临床研究.济南大学，2014.

Improving CT-guided Transthoracic Biopsy of Mediastinal Lesions by Diffusion-weighted Magnetic Resonance Imaging

LI Xiao-qin1，JIA Lin2，DING Shuang3，JIA Wen-xiao4

【Abstract】Purpose: To evaluate the preliminary results obtained using diffusion-weighted magnetic resonance imaging and the apparent diffusion coefficient for planning computed tomography-guided biopsies of selected mediastinal lesions. Methods: Eight patients with mediastinal lesions suspicious for malignancy were referred for computed tomography-guided biopsy. Diffusion-weighted magnetic resonance imaging and apparent diffusion coefficient measurement were performed to assist biopsy planning with diffusion/computed tomography fused images. The mediastinal lesions that we selected including: large heterogeneous masses， lesions associated with lung atelectasis or consolidation， lesions involving large mediastinal vessels， and lesions with the results of biopsy using other methods and histopathological examination were divergent from the clinical and radiological suspicion. Results: In all cases， the biopsy needle was successfully directed to areas of higher signal intensity on diffusionweighted sequences and the lowest apparent diffusion coefficient within the lesion （mean， 0.8 ［range， 0.6-1.1］×10-3mm2/s）. All biopsies provided adequate material for specific histopathological diagnoses for four lymphomas， two sarcomas and two thymomas. Conclusion: Functional imaging tools， such as diffusion-weighted imaging and thebook=78,ebook=78apparent diffusion coefficient， are promising for implementation in noninvasive and imaging-guided procedures. However， additional studies are needed to confirm that mediastinal biopsy can be improved with these techniques.

【Key words】CT-guided biopsy； Diffusion-weighted magnetic resonance imaging； Mediastinal lesion

收稿时间：（2015.10.09；修回时间：2015.11.04）

DOI:［11］徐 亮.磁共振全身扩散加权成像评价恶性肿瘤的临床应用研究.山东大学，2010.10.7666/d.y1794348.

基金项目：国家自然科学基金地区科学基金项目，NO.81360214

通信作者：贾文霄（电子邮箱： 1615369202@qq.com）

通信地址：新疆乌鲁木齐市苏州东街789号，乌鲁木齐830011

中图分类号：R445.2

文献标志码：A

文章编号：1006-5741（2016）-02-0172-04