多b值下表观弥散系数值对肺部良、恶性病变的诊断效能

孙明华，刘斌

（安徽医科大学第一附属医院 放射科，安徽 合肥 230022）

新进展研究

多b值下表观弥散系数值对肺部良、恶性病变的诊断效能

孙明华，刘斌

（安徽医科大学第一附属医院 放射科，安徽 合肥 230022）

目的探讨不同b值扩散加权成像图像对肺部不同病变的鉴别效能。方法对62例电子计算机断层扫描检查发现肺部占位性病变的患者，进行常规磁共振T1加权像、T2加权像及扩散加权成像扫描（测得病变表观弥散系数值采用t检验及方差分析，比较肺部良恶性病变及不同病理类型肺癌在不同b值下的表观弥散系数值是否有差异，并根据受试者工作特征曲线衡量相应的鉴别效能），分析肺部良恶性病变及不同病理类型肺癌在不同b值下的鉴别诊断效能。结果62例患者均经病理证实，小细胞肺癌6例，11例鳞状细胞癌，8例高分化腺癌，13例低分化腺癌及24例良性病变。当b值取800 s/mm2时，高分化腺癌、中低分化腺癌、小细胞肺癌及鳞癌的表观弥散系数值分别为（1.80±0.14）×10-3mm2/s、（1.09±0.15）×10-3mm2/s、（0.80±0.10）× 10-3mm2/s及（1.19±0.18）×10-3mm2/s；b值分别为200 s/mm2、500 s/mm2和800 s/mm2时，肺部良性病变表观弥散系数值分别为：（2.18±0.27）×10-3mm2/s、（2.06±0.16）×10-3mm2/s和（1.84±0.21）×10-3mm2/s；恶性病变表观弥散系数值分别为（1.49±0.36）×10-3mm2/s、（1.33±0.38）×10-3mm2/s和（1.22±0.36）×10-3mm2/s，肺部良恶性病变的表观弥散系数值差异有统计学意义（P＜0.01）。结论同一b值（b=200 s/mm2、500 s/mm2和800 s/mm2）下，表观弥散系数值对肺部良恶性病变及不同病理类型肺癌均有鉴别意义，且b=800 s/mm2时，高分化腺癌及中低分化腺癌鉴别效能最大。

磁共振成像；扩散加权成像；肺癌；鉴别效能

近年来，肺癌的发病率逐年上升，其起病隐袭，死亡率较高［1］。目前，肺癌的常规检查手段依然是X线和电子计算机断层扫描（computed tomography，CT），其对肺癌的大小、部位、分期等方面有重要价值，断层融合技术大大提高了肺结节的敏感性和检出率［2］，但其密度分辨率较低。正电子发射计算机断层显像（positron emission tomography computed tomography，PET-CT）将结构与功能成像相结合，提高了肿瘤诊断和分期的准确性［3］，但其在微小病变诊断方面的特异性较低。磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）扩散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）通过探测组织器官内水分子的布朗运动，间接反映其结构、功能及代谢情况，并通过表观扩散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）值将分子运动情况进行量化，为组织病变的定位、定性提供了很大的界定价值。目前，DWI技术在全身其他脏器肿瘤的诊断及分期方面已得到广泛的应用［4-5］。随着MRI技术的进步，特别是快速成像技术的出现，使得肺部氢质子磁敏感伪影及呼吸、心脏和大血管运动伪影得以克服，肺部DWI成像得以实现。有人已对DW I技术在肺部病变的应用进行了探索［6］，但对不同b值下利用ADC值对肺部不同病变诊断效能的研究较少。本次研究主要分析不同b值下的ADC值对不同病理类型肺部病变的诊断及鉴别诊断效能。

1　资料与方法

1.1研究对象

选取安徽医科大学第一附属医院2013年5月-2014年5月收治的62例患者。其中，男性38例，女性24例，年龄40～80岁，平均61岁。CT检查发现为肺部占位性病变的患者。其中，恶性38例（小细胞肺癌6例，11例鳞状细胞癌，8例高分化腺癌，13例低分化腺癌），良性24例（炎性肿块8例，肺不张5例，结核球4例，结节病2例，错构瘤2例，腺瘤2例，透明细胞瘤1例）。病例入组标准：①胸部CT平扫发现直径＞1 cm的实性占位性病变。②病变囊变、坏死、空洞、钙化的部分不超过病变大小的50%。③患者心肺功能良好，能配合磁共振检查，无磁共振检查禁忌证。④磁共振检查前，患者未进行放疗、化疗、介入治疗及其他抗肿瘤治疗。

1.2磁共振检查方法

1.2.1使用设备德国西门子公司1.5T超导磁共振。

1.2.2扫描方法和技术参数扫描序列为常规T1加权像（T1weighted image，T1WI）、T2加权像（T2weighted image，T2WI）轴位扫描，扫描参数为重复时间（repetition time，TR）/恢复时间（echo time，TE）= 3 740 ms/80 ms；扫描视野（field of view，FOV）= 300mm×400 mm；矩阵384×207；层厚6 mm，层间隔1mm。DWI轴位扫描，扩散敏感因子b值分别取200 s/mm2，500 s/mm2和800 s/mm2；扫描参数为TR/TE=2 800ms/70ms；激发次数=4；带宽（band width，BW）=1 500；FOV=300 mm×430 mm；矩阵128×128；层厚3mm，层间隔1mm。嘱患者仰卧位，平静呼吸，利用呼吸导航技术获得患者T1WI，T2WI，及不同b值下DWI轴位图像。

1.2.3图像分析及数据由两名工作经验10年以上MRI诊断医师在未知病理结果的情况下共同阅片，对图像质量评价较高且诊断意见一致的图像留取，诊断意见不一致的予以舍弃。首先观察肺部肿块在DWI上信号强度（以胸髓或胸壁肌肉信号作参照）。然后再观察b值分别取200 s/mm2、500 s/mm2和800 s/mm2时ADC图像信号强度，分别测量并计算肿块的ADC值。测量方法是在病灶的相同层面选取相同部位的相同面积，避开囊变、坏死、钙化区域，在肿块实性部分，尽量选取最大面积，测量3次并计算平均值，作为肿块的ADC值。最后将不同肺部肿块的ADC值与相应病理结果对照，分析不同病理组织在不同b值下ADC值。

1.3统计学方法

采用SPSS 14.0统计软件进行数据分析，计量资料以均值±标准差（）表示，各组均进行正态性检验，各组之间的ADC值比较用单因素方差分析，对于两独立样本均数通过t检验。多组均数之间的两两比较采用SNK检验。对于不同b值下的ADC值对肺部病变的诊断效能用受试者工作特征曲线（receiver operating characteristic curve，ROC）分析。P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1不同病理类型病变的T1W I、T2WI及DW I图像信号强度

以胸壁骨骼肌作为信号对比参照，病变实性部分呈等、长T1和等、长T2信号，囊变、坏死区域呈长T1长T2信号，钙化呈低信号。恶性病变大小平均约（4.8±2.4）cm，边缘多不规整；良性病变大小平均约（4.2±1.7）cm，边缘较清晰。DWI图像上，8例高分化腺癌与邻近胸壁骨骼肌对比均呈等或略低信号；6例小细胞肺癌、11例鳞状细胞癌、13例低分化腺癌均呈明显高信号。24例良性病变均呈等或略低信号。见图1、2。

2.2不同b值下不同病理类型肺部肿块的ADC值比较

62例肺部病变按病理分为良性病变、高分化腺癌、鳞癌、低分化腺癌及小细胞肺癌，其不同b值下的ADC值。见表1。

由表1可见，3组b值下（分别取200 s/mm2、500 s/mm2和800 s/mm2）5组病变类型的ADC均值间差异有统计学意义；中低分化肺癌组（鳞癌、低分化腺癌及小细胞癌）的ADC均值低于肺良性病变及高分化腺癌组的ADC均值；但良性病变、高分化腺癌及鳞癌的ADC均值在3组b值条件下皆高于小细胞肺癌的ADC均值。另中低分化腺癌的ADC均值略高于小细胞肺癌的ADC均值。

将24例良性病变与38例恶性病变在3组b值下分别进行两组独立样本的t检验，表2统计分析结果表明，良性病变的ADC值区间明显高于恶性病变的ADC值区间，良性病变与恶性病变组之间差异有统计学意义。

图2　肺良性病变DWI图

表1　b值分别取200 s/mm2、500 s/mm2和800 s/mm2时不同病理类型病变的ADC值 （）

表1　b值分别取200 s/mm2、500 s/mm2和800 s/mm2时不同病理类型病变的ADC值 （）

病理类型ADC值（b=800 s/mm2）良性病变（n=24）　2.18±0.27　2.06±0.16　1.84±0.21高分化腺癌（n=8）　2.06±0.20　1.93±0.25　1.80±0.14 ADC值（b=200 s/mm2）ADC值（b=500 s/mm2）中低分化腺癌（n=13）　1.31±0.21　1.12±0.20　1.09±0.15小细胞肺癌（n=6）　1.19±0.19　1.04±0.14　0.80±0.10鳞癌（n=11）　1.44±0.16　1.28±0.19　1.19±0.18 F值　50.813　85.462　74.957 P值　0.000　0.000　0.000

表2　b值分别取200 s/mm2、500 s/mm2和800 s/mm2时良、恶性病变的ADC值 （）

表2　b值分别取200 s/mm2、500 s/mm2和800 s/mm2时良、恶性病变的ADC值 （）

ADC值（b=800 s/mm2）良性病变（n=24）　2.18±0.27　2.06±0.16　1.84±0.21恶性病变（n=38）　1.49±0.36　1.33±0.38　1.22±0.36 t值　-8.044　-10.457　-8.412 P值　0.000　0.000　0.000病理类型ADC值（b=200 s/mm2）ADC值（b=500 s/mm2）

将小细胞肺癌与非小细胞肺癌（鳞癌、腺癌）在3组b值下分别进行两组独立样本的t检验，表3结果表明，小细胞肺癌和非小细胞肺癌组间ADC值差异皆有统计学意义，且非小细胞肺癌的ADC值高于小细胞肺癌。

当 b值分别为 200 s/mm2、500 s/mm2和 800 s/mm2时，高分化腺癌及中低分化腺癌的ADC值对应的ROC曲线下面积（area under curve，AUC）分别为0.746、0.767及0.825；肺部良、性病变及恶性病变的 ADC值对应的 AUC分别为 0.806、0.843和0.898；小细胞肺癌及非小细胞肺癌的ADC值对应的AUC分别为0.818、0.807和0.875，均有诊断学意义。其中b值取800 s/mm2时AUC最大，鉴别诊断效能最高；高分化腺癌及中低分化腺癌的ADC值界值为1.65×10-3mm2/s，敏感性及特异性分别为72.4%和76.7%；肺部良、恶性病变的ADC界值为1.71×10-3mm2/s，敏感性及特异性分别为95.8%和80.0%；小细胞肺癌及非小细胞肺癌的ADC界值为0.98×10-3mm2/s，敏感性及特异性分别为83.3%和84.4%。见图3。

表3　b值分别取200 s/mm2、500 s/mm2和800 s/mm2时小细胞肺癌与非小细胞肺癌（鳞癌、腺癌）的ADC值

图3　肺不同病变组在3组b值下的ADC值对应的ROC曲线

3　讨论

磁共振扩散加权成像通过探测活体组织内水分子的布朗运动为基础进行成像。水分子的扩散状态主要受细胞外空间及细胞结构影响［7］，其扩散程度可以通过ADC值进行量化；恶性肿瘤具有比良性病变更致密的细胞结构及更高的细胞密度，其ADC值低于良性病变。以此为基础，临床已对神经系统、体部其他系统病变的探测、定位、形态描述、肿瘤的良恶性鉴别取得很大成功［8-10］；但呼吸、心脏跳动、血管搏动及空气肺组织交界处的磁敏感效应等因素限制了DW I早期在肺部的应用；近年来，随着快速磁共振技术（如平面回波成像等）、更高的梯度场强及相控阵线圈的应用，上述影响肺部DWI图像质量的限制因素得以克服，快速回波技术已能够清晰显示肺部解剖结构［11］。既然DWI对肺部以外其他脏器的病变具有很高的诊断价值，或许其在肺部病变也具有同样的临床意义。已有人对ADC值在肺部病变的诊断效能进行了前瞻性研究［12］。

CAKIR［13］对患者共48个肺部结节研究发现，T2WI图像上，肺部良恶性结节信号强度差异无明显统计学意义；而在DWI图像上，恶性结节的ADC值低于良性结节，b=1 000 s/mm2时，良、恶性结节的界值为1.5×10-3mm2/s，敏感性和特异性分别为86.7%和88.9%。彭俊琴［14］研究发现，小细胞肺癌的平均ADC值低于非小细胞肺癌，b=600 s/mm2时，ADC值的诊断效能AUC最大（0.892）。本研究发现，肺部良性病变的ADC值高于肺癌，小细胞肺癌的ADC值低于非小细胞肺癌，非小细胞肺癌的ADC值明显低于良性病变的ADC值，与CAKIR和彭俊琴的研究结果一致。但高分化腺癌与肺良性病变之间以及肺癌各亚型ADC值之间出现了部分重叠，如b=800 s/mm2时，良性病变、高分化腺癌、中低分化腺癌、小细胞肺癌及鳞癌的ADC值分别为（1.84±0.21）× 10-3mm2/s、（1.80±0.14）×10-3mm2/s；（1.09±0.15）× 10-3mm2/s、（0.80±0.10）×10-3mm2/s、（1.19±0.18）× 10-3mm2/s。由此可见，虽然各型肺癌间ADC值没有明确的界限，但高分化腺癌的ADC值明显高于其他各型肺癌；良性病变与恶性肿瘤间ADC值的差异较大。

本研究发现，扩散敏感系数b值越大，病变ADC值越小，DWI图像信号强度越高；由其计算公式b=γ2Gδ2（Δ-δ/3）可知（γ：磁旋比；δ：梯度脉冲持续时间；G：梯度脉冲强度；Δ：两梯度脉冲间隔时间），b值越小，其ADC值中反应微循环的灌注成分越大，图像的解剖结构显示越清晰；反之，ADC值中反应水分子扩散的程度越大，图像的解剖结构越模糊，DWI信号下降越明显。钟丽［15］对40例肺部肿块患者研究发现，随着b值增加，DWI图像信号逐渐增高，ADC、信噪比及对比噪声比值逐渐下降；当b=600 s/mm2时，图像对比噪声比虽有所减低，但病变感兴趣区域组织结构及病变形态仍能清晰显示，诊断效能最大。本研究综合考虑图像质量及ADC值准确性，b值分别取200 s/mm2，500 s/mm2和800 s/mm2时分别进行两组独立样本的t检验，结果表明，在3组不同b值下，良恶性病变组间差异有统计学意义；应用ROC曲线分析不同b值下ADC值对高分化腺癌与中低分化腺癌的鉴别诊断效能，b=200 s/mm2，500 s/mm2和800 s/mm2下对应的AUC分别为0.746，0.767及0.825，AUC均＞0.5，故认为3组不同b值下所取得的ADC值均有诊断学意义。其中以b=800 s/mm2时AUC最大，鉴别诊断效能最高。所以，本研究认为b=800 s/mm2时，DWI图像既能兼顾图像质量，又能确保ADC值的可靠性，是比较理想的鉴别肺部良恶性病变的b值取值。钟丽［15］研究中b值取600 s/mm2时AUC最大，考虑可能与磁共振机器不同有关，不同品牌、型号核磁共振对肺部病变鉴别诊断最佳b值的确定有待进一步研究。

本研究的不足之处：本次研究仅能初步探讨将DWI及ADC值用于肺部良恶性病变的鉴别诊断的可行性及价值，病例数收集有限。另未进行更高b值取值对肺部良恶性肿瘤及不同病理分型鉴别效能统计，是否存在更佳b值尚待进一步研究。

总之，DWI能够为肺部良恶性病变特别实性病变的鉴别诊断提供重要信息。b值取800 s/mm2时鉴别效能较大。

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（张西倩编辑）

Diagnostic efficacy of different apparent diffusion coefficient values in diagnosing different lung pathological types

Ming-hua Sun，Bin Liu
（Department of Radiology，the First Affiliated Hospital of AnhuiMedical University，Hefei，Anhui230022，China）

Objective To explore the diagnostic efficacy of Diffusion-weighted imaging（DWI）in identifying different lung lesions at varied b values.Methods After diagnosed by CT examination，62 lung lesions caseswere examined by conventional T1WI，T2WI and DWI pulse sequence.The ADC values of lesions weremeasured and analyzed by t test and variance.The differences of benign and malignant lung lesions and different pathological types of lung cancer in ADC values under different b values were compared，and their diagnostic efficacy were measured by receiver operating characteristic（ROC）curve.The differential diagnostic efficacy for benign and malignant lung lesions and different pathological types of lung cancer was analysed under different b values.Results A total of 62 cases were pathologically confirmed（6 cases of small cell lung carcinoma，11 cases of squamous cell carcinoma，8 cases of well-differentiated adenocarcinoma，13 cases of poorly differentiated adenocarcinoma and 24 cases of benign lesions）.When the b value was 800 s/mm2，the ADC values of well-differentiated adenocarcinoma，lowdifferentiated adenocarcinoma，small cell lung carcinoma and squamous cell carcinoma respectively were（1.80± 0.14）×10-3mm2/s，（1.09±0.15）×10-3mm2/s，（0.80±0.10）×10-3mm2/s and（1.19±0.18）×10-3mm2/s respectively.When the b values respectivelywere 200 s/mm2，500 s/mm2，800 s/mm2，the ADC values of lung benign lesions were（2.18±0.27）×10-3mm2/s，（2.06±0.16）×10-3mm2/s，（1.84±0.21）×10-3mm2/s respectively and malignant lesionswere respectively（1.49±0.36）×10-3mm2/s，（1.33±0.38）×10-3mm2/s，（1.22±0.36）×10-3mm2/s respectively.The ADC values of lung benign and malignant lesions were statistically different（P＜0.001）. Conclusions Under the same b value（b=200 s/mm2，500 s/mm2，800 s/mm2respectively），ADC values have great value to distinguish benign and malignant lesions of lung and different pathological types of lung carcinoma.The diagnostic efficacy is the best for well-differentiated adenocarcinomas and low differentiated adenocarcinomas when b values 800 s/mm2.

magnetic resonance imaging；diffusion weighted imaging；lung carcinoma；diagnostic efficacy

R 445.2

B

10.3969/j.issn.1005-8982.2016.12.015

1005-8982（2016）12-0067-06

2015-12-14