MR扩散加权成像在甲状腺疾病诊断及监测中的应用研究进展

周靖宇　黄穗乔

头颈部放射学

MR扩散加权成像在甲状腺疾病诊断及监测中的应用研究进展

周靖宇黄穗乔*

甲状腺疾病是临床常见的疾病，在内分泌系统疾病发病率最高，早发现、早诊断对指导临床治疗具有重要意义，其影像诊断是临床和影像科医生关注的重点和难点。MR扩散加权成像通过检测水分子扩散运动可实现对器官结构及功能改变的检测，近年来MR扩散加权成像在甲状腺疾病中诊断及监测的应用价值越来越受到认可。对近5年扩散加权成像技术的发展及其在甲状腺疾病中的应用作一综述。

磁共振成像；扩散；表观扩散系数；甲状腺炎；甲状腺结节；甲状腺肿瘤

DOI:10.19300/j.2016.Z3879

甲状腺是机体内最重要的内分泌器官之一，甲状腺分泌的激素可调节机体的基础代谢并影响机体的生长发育，对骨骼和神经系统的发育尤为重要。甲状腺疾病是临床常见的疾病，在内分泌系统疾病发病率最高，目前甲状腺的检查主要包括超声、核医学及CT检查［1］。常规超声检查应用广泛，是最常用的筛查及诊断手段，超声造影、弹性成像、声触诊组织量化技术等新技术也在快速发展，但诊断标准仍待进一步探讨。核医学检查可体现甲状腺的功能改变，但是所提供信息有限，常需联合其他检查才能满足临床所需的诊断信息。甲状腺疾病，尤其是甲状腺结节病变在CT上的表现复杂多样，良恶性病变CT表现有很多重叠，形成“同病异影”或“异病同影”，对诊断造成较大困扰；CT能谱成像技术的诊断尚不成熟，距临床广泛应用仍有一段距离。目前认为MRI常规序列的信号强度改变虽然无法准确界定甲状腺病变的性质，但极高的组织分辨力能够对病变形态、边界、与周围组织关系等清晰显示，是其他检查所无法取代的［2-3］。MR扩散加权成像（DWI）是目前能最有效提供组织内水分子分布及运动信息的检查手段，在神经系统、肝脏、前列腺等脏器检查中已经成为常规序列，DWI常用的平面回波成像序列对磁场均匀性要求较高且容易产生化学位移伪影，易受呼吸、吞咽、血管搏动等生理运动伪影影响，使其在头颈部病变的应用受到一定限制［4-5］。随着头颈部DWI的成像质量提高［6-7］，越来越多的研究者着手于甲状腺疾病的DWI研究，探讨DWI在甲状腺疾病诊断及鉴别诊断价值，评估其作为新的病情监测和治疗效果评价的手段的可行性。

1　DWI的理论基础

DWI的信号强度与b值关系为单指数模型：Sb= S0·exp（-b·ADC），Sb表示特定b值下信号强度，S0表示b=0 s/mm2时的信号强度［5］。而表观扩散系数（ADC）表示测得的扩散系数，包含组织结构特性、微灌注以及扩散等信息。当器官组织发生病理性改变时（细胞层面上主要表现在细胞大小、密度、胞器数量、核浆比及细胞外间隙的改变，分子层面上表现为胞膜结构、跨膜通道、细胞间连接以及大分子物质如蛋白质在细胞内外分布），水分子在病变组织内的扩散系数会发生相应改变。当b值＜200 s/mm2时ADC主要反映水分子的快速运动如灌注等，而b值为200～1 000 s/mm2时ADC主要反映水分子在组织中的简单扩散。目前一些甲状腺病变的DWI研究选择的b值大多在500 s/mm2以下，国内部分研究者通过选择不同b值对甲状腺结节良、恶性鉴别影响的研究，认为b值为300～500 s/mm2时的鉴别诊断效果最佳［8-9］。该b值范围明显低于其他体部器官，原因是甲状腺癌血供为延迟消退形式，而良性结节为快速消退形式，即低b值时恶性病变受血流灌注影响程度要低于良性病变，灌注因素使得两者ADC值差异增大，从而出现了低b值的鉴别诊断能力高于高b值的现象［10-11］。研究认为甲状腺检查DWI最终目的在于诊断及鉴别诊断，并不是准确测量组织的实际扩散系数，因而不必追求高b值来反映组织的实际扩散系数，而是要同时兼顾影像质量。当b值过高时，影像信噪比降低，信号衰减过大，会使影像变形、模糊。但是有些国外研究者倾向于使用较高的b值（800～1 000 s/mm2）排除灌注效应的影响，以准确反映病变的扩散特性［3，12-14］。

2　甲状腺炎症性病变

甲状腺炎症性病变包括急性化脓性、亚急性非化脓性、慢性甲状腺炎（包括特殊性的结核、霉菌感染，以及非特殊性的淋巴性甲状腺炎和纤维性甲状腺炎）及自身免疫性甲状腺炎等。甲状腺的炎症性病变多表现为弥漫性病变，其中急性化脓性甲状腺炎临床病史及症状体征较明确，以小儿多见，成人较少，常能较准确诊治，因此其对影像检查的依赖性较低，目前尚未见相关影像方面的专题研究报道。亚急性非化脓性甲状腺炎，典型表现为起病前病毒感染史，急性病程，伴有发热及甲状腺肿痛，实验室检查表现为吸碘率减低与血清总甲状腺素、总三碘甲状腺原氨酸升高的分离表现，甲状腺双侧叶弥漫性增大，不典型者可表现为孤立结节性改变。既往的研究认为常规MRI序列如T1WI、T2WI、增强T1WI用于亚急性甲状腺炎（subacutethyroiditis，SAT）、桥本氏甲状腺炎（Hashimoto's thyroiditis，HT）时诊断结果差异无统计学意义，也无法揭示甲状腺活动性的变化。一些研究者［15-16］进行甲状腺DWI研究时发现SAT、HT的ADC值均减低但两者并无差别，而HT的ADC值低于正常甲状腺实质，研究表明虽然SAT、HT的ADC值没有差别但是其形成的主要原因不同，SAT是由于滤泡上皮细胞的增生肥大而HT是由于大量淋巴细胞浸润、纤维组织增生以及滤泡萎缩所导致。Meng等［17］研究发现ADC值与促甲状腺激素受体抗体及放射性碘摄取呈正相关关系，并发现无痛性甲状腺炎（painless thyroiditis，PT）的病人会出现ADC值减低，这种现象是由甲状腺滤泡结构破坏塌陷后细胞密度增高、间质内大量淋巴细胞浸润并生发中心形成共同造成的。综上，DWI通过反映组织微观结构的特点和变化，从而能应用于HT、SAT及PT的诊断。

3　甲状腺增生性病变

甲状腺肿根据病程分为3期:弥漫性增生期、胶质贮存期和结节期，前2期表现为甲状腺的单纯性肿大，随着病程进展甲状腺不同部分的滤泡上皮增生、萎缩不一致，形成不规则的结节，演变为结节期。研究表明毒性弥漫性甲状腺肿（Graves'disease，GD）病人甲状腺的ADC值高于正常甲状腺，这种现象与其滤泡增生肥大、胶质减少、吸收空泡出现所导致细胞密度减小以及甲状腺球蛋白含量增高有关［16］。陈等［18］研究弥漫性增生期GD病人甲状腺ADC值发现，重症GD病人甲状腺实质的ADC值明显高于轻症病人，ADC值有随病情加重而增高的趋势，且 ADC值与血清游离三碘甲状腺原氨酸（free triiodothyronine，FT3）、游离甲状腺素（free thyroxine，FT4）呈正相关，反映组织中甲状腺激素作用水平，因此DWI可用于GD疾病的诊断及进展程度评估和监测。Razek等［19］则通过研究揭示了GD病人经甲硫咪唑治疗前和治疗后ADC值的变化规律，治疗有效者随着病情改善ADC值增加，ADC值与促甲状腺激素呈正相关，与FT3、FT4呈较强负相关关系，研究者认为DWI对于甲状腺疾病和功能状态的判断很有价值，但是b值的选择对结果影响较大。甲状腺肿结节期常常合并出血或钙化、囊变或坏死、纤维化，因此信号表现多种多样，并且合并恶性病变的情况并不少见。大部分研究均表明甲状腺肿结节ADC值较高并认为其原因是甲状腺肿结节大多具有组织学上可见的大量完整滤泡结构、细胞增殖低下、细胞密度低且细胞外间隙较大的特点，因此DWI可以提示甲状腺结节的良恶性［11，13，20-21］。

4　肿瘤性病变

甲状腺良性肿瘤性病变主要为腺瘤，而甲状腺恶性肿瘤性病变包括原发性甲状腺癌（乳头状甲状腺癌、滤泡状甲状腺癌、甲状腺髓样癌、未分化癌）、转移瘤、淋巴瘤等，其中乳头状甲状腺癌占70%～80%，滤泡状甲状腺癌次之，其余髓样癌（5%）、未分化癌（1%）、淋巴瘤等较少见，转移瘤占甲状腺恶性肿瘤1.4%～3%［22］。Shi等［11］选择b=150、300、500 s/mm2研究显示甲状腺腺瘤ADC值升高而甲状腺癌ADC值则明显减低，通过与病理对照，认为甲状腺腺瘤ADC值升高是由于滤泡结构、细胞外间隙的增加造成，而甲状腺癌的ADC值减低与肿瘤细胞密度高、反应性致密结缔组织增生有关。然而，Schueller-Weidekamm等［12］研究却发现甲状腺腺瘤的ADC值明显减低而甲状腺癌ADC值升高，因此认为甲状腺癌的ADC值升高与甲状腺恶性肿瘤滤泡中甲状腺球蛋白的含量及细胞外间隙增加有关，而甲状腺腺瘤的ADC值减低与微小钙化有关。上述两个研究结果的矛盾可能与选择性偏倚和样本量不足等有关，因此需要更大的样本量研究来进一步评估甲状腺瘤与甲状腺癌的ADC值变化。从前面提及的研究阐述可知ADC值除了受细胞密度、核浆比及细胞外间隙大小的影响，还与甲状腺内滤泡的结构、数量、甲状腺球蛋白含量及微小钙化密切相关。但是Dilli等［23］研究表明乳头状甲状腺癌与滤泡状甲状腺癌的ADC值并无差异，因此滤泡结构对ADC值的影响仍需进一步探讨。目前的研究由于样本量等原因，在恶性病变组病理类型主要为乳头状甲状腺癌，而其余病理类型大多是个例，因此不同恶性病变之间ADC值差异仍待进一步研究。

5　鉴别诊断

表1　甲状腺良恶性疾病鉴别诊断的基本情况

尽管Noda等［24］在对比T1WI、T2WI及DWI之后，认为T2WI对甲状腺疾病具有良好的诊断价值，但是国内外大多数研究均认为MRI常规序列的信号改变所提供的诊断信息有限，而DWI序列被认为在甲状腺疾病的诊断及鉴别诊断极具实用价值［11-15］。表1为2011—2015年文献中报道的DWI用于甲状腺良恶性疾病鉴别诊断的基本情况。研究表明在良性弥漫性病变中，炎症性病变HT、SAT和PT的ADC值低于增生性病变GD的ADC值，可鉴别两类疾病［15-17］；在良性结节性病变中，甲状腺腺瘤与甲状腺肿结节的ADC值并没有明显差异，因为两者均存在较多完整的滤泡结构、细胞密度低以及细胞外间隙大的特点［11，20，27］。而在甲状腺良恶性疾病的诊断及鉴别诊断方面，虽然目前国内研究者倾向于300～500s/mm2的b值，而国外研究者倾向于选择≥800 s/mm2的b值，但是研究结果均显示DWI鉴别甲状腺良恶性病变具有较高的敏感度和特异度［29］。目前在3 T MRI上所做的研究较少，Ilica等［28］在3 T MRI上采用b= 1 500 s/mm2得出DWI可应用于甲状腺良恶性病变鉴别的结论。此外，联合应用DWI和MRS可进一步提高DWI鉴别甲状腺良恶性结节的准确率［27，29-30］。

6　小结

随着MRI技术不断改进，DWI的磁敏感性、化学位移、运动等伪影得到很大的改善，使其在腮腺、甲状腺等体表器官的应用得以逐步深入并获得认可。DWI目前可用于甲状腺良性病变病程及治疗效果的监控、良恶性疾病的诊断及鉴别诊断等，但仍存在亟需克服的困难以及挑战：如＜1 cm的病灶难以准确评估；单指数模型ADC值混杂灌注及扩散信息，目前国内外研究者对于b值的选择存在较大分歧。关于能同时获得灌注及扩散信息的体素内不相干运动成像双指数模型、拉伸指数模型应用于甲状腺疾病评价的报道尚未见。总之，DWI作为最有效的检测活体组织内水分子的运动从而反映器官组织结构及功能改变，具有极高的实用价值且还有很大的潜力尚待挖掘。

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（收稿2015-10-26）

Advances in the utility of diffusion-weighted imaging in diagnosing and monitoring thyroid diseases

Zhou Jingyu，Huang Suiqiao.Department of Radiology，Sun Yat-Sen Memorial Hospital，Guangzhou，Guangzhou 510120，China

Thyroid disease is a common disease and has the highest incidence rate among endocrine diseases.An early and accurate diagnosis can guide clinical therapy.However，the imaging diagnosis has been always the emphasis and difficulty of clinicians and radiologists.MR diffusion-weighted imaging（DWI）is sensitive to the water diffusion movements which makes it possible to exam the structural and functional changes of organs.The utility of DWI in diagnosing and monitoring of thyroid diseases is widely recognized.In this article we made a summary on the development of DWI and its application in thyroid disease in recent five years.

Magnetic resonance imaging；Diffusion；Apparent diffusion coefficient；Thyroiditis；Nodular thyroid lesions；Thyroid tumor Int J Med Radiol，2016，39（3）：245-249

中山大学孙逸仙纪念医院放射科，广州 510120

黄穗乔，E-mail：huang_sq2@aliyun.com
*审校者