磁共振扩散峰度成像在乳腺良恶性病变鉴别诊断中的价值

王莹莹， 张焱， 程敬亮， 靳雅楠， 汤文瑞

·乳腺影像学·

磁共振扩散峰度成像在乳腺良恶性病变鉴别诊断中的价值

王莹莹， 张焱， 程敬亮， 靳雅楠， 汤文瑞

目的：探讨磁共振扩散峰度成像(DKI)在乳腺良恶性病变鉴别诊断中的价值。方法：回顾性分析经穿刺活检或手术病理证实的45例乳腺病变患者的病例资料。45例患者共53个病灶，其中良性病灶31个(23例)，恶性病灶22个(22例)，所有患者均行双侧乳腺的常规MRI检查及DKI扫描，通过后处理工作站获得乳腺良、恶性病变组织的平均峰度(MK)、轴向峰度(AK)、径向峰度(RK)值。采用Mann-Whitney U秩和检验比较MK、AK及RK值在乳腺良、恶性病变中的统计学差异。采用受试者操作特性(ROC)曲线评价上述参数对乳腺良、恶性病变的诊断效能。结果：乳腺恶性病变的MK、AK及RK值均明显高于良性病变，且差异均具有统计学意义(P均<0.001)。MK、AK、RK的ROC曲线下面积(AUC)分别是0.886、0.930、0.881；良恶性诊断界值分别为0.45900、0.7250、0.3430；敏感度分别为95.6%、86.4%、90.9%；特异度分别为64.5 %、87.1%、66.7%。结论：DKI获得的MK、AK、RK在乳腺良恶性病变的鉴别诊断中具有一定的价值。

乳腺肿瘤； 扩散峰度成像； 诊断，鉴别 ； 磁共振成像

乳腺癌占所有女性恶性肿瘤的30%，严重威胁着女性身心健康[1]。早发现、早诊断、早治疗是提高乳腺癌生存率的关键。MRI检查因其无创性及较高的软组织敏感性，在乳腺检查中具有独特的优势，特别是扩散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)，能够显示水分子的扩散，从而评价水分子运动的动态分布状况[2]，但是，DWI仅能反映水分子扩散能力的改变，无法测定其各向异性的情况。扩散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)通过在6个非共线方向上施加扩散敏感梯度场，获得组织内水分子扩散程度和方向性的信息，其在乳腺良恶性病变的鉴别中有一定意义[3]。然而，DWI、DTI技术均以水分子扩散呈高斯分布为理论基础，即生物组织中水分子以自由、非受限的形式进行扩散运动[4]，但事实上，高b值(>1000 s/mm2)时，水分子的扩散因受生物组织复杂结构的影响，其扩散及分布偏离高斯分布，且扩散信号衰减呈非单指数形式[5]，扩散峰度成像(diffusion kurtosis imaging，DKI)的提出弥补了上述不足[6]。DKI作为非高斯成像技术，反映组织微结构的变化[7]，近年来，已初步应用到胶质瘤分级[8]、帕金森综合征的结构差异[9]、脑梗死各期改变[7]、正常肾脏成像[10]、原发性癫痫研究[11]、前列腺良恶性病变鉴别[12]等方面，并已取得初步研究成果。本文旨在探讨DKI技术在乳腺良恶性病变鉴别诊断中的价值。

材料与方法

1.一般资料

搜集本院2015年9月-2016年1月经病理证实的45例乳腺良恶性病变患者的病例资料。45例患者均为女性，年龄18～60岁，平均(42.3±12.6)岁。共检出53个病灶，其中良性病灶31个(23例)：纤维腺瘤23个、乳腺腺病3个、慢性肉芽肿性乳腺炎4个、导管扩张症1个；恶性病灶22个(22例)：非特殊类型浸润性癌18个、导管内癌伴浸润性癌2个、粘液性癌1个、浸润性癌伴髓样特征1个。

纳入标准：①检查前1周未行手术、放化疗或穿刺活检；②检查后2周内行手术或穿刺获得明确病理结果；③检查图像质量无明显运动伪影。

2.MRI检查方法

采用GE Discovery 750 3.0T超导型MRI扫描仪，乳腺专用8通道阵列线圈。患者取俯卧位，双乳自然悬垂于线圈双孔内。

常规MRI扫描：所有病例均行MRI平扫。扫描序列及参数：①横轴面快速梯度回波T1WI，视野32 cm×32 cm，矩阵512×512，TR 640 ms，TE最小值，层厚4 mm，层间距1 mm，激励次数1；②横轴面脂肪抑制快速自旋回波T2WI，视野32 cm×32 cm，矩阵512×512，TR 2587 ms，TE 85 ms，层厚4 mm，层间距1 mm，激励次数2；③单b值DWI，采用单次激发自旋平面回波序列，b值=800 s/mm2，视野32 cm×32 cm，矩阵256×256，TR 5600 ms，TE最小值，层厚4 mm，层间距1 mm，激励次数6。

DKI：b值为0、500、1000、1500、2000、2500 s/mm2，视野32 cm×32 cm，矩阵512×512，TR 4025 ms，TE最小值，层厚4 mm，层间距1 mm，激励次数2，每个b值扩散敏感梯度场施加的方向数为15个，扫描时间为10 min 48 s。

MRI动态增强扫描：采用美国GE公司开发的乳腺容积成像序列(Vibrant)，共5期。视野36 cm×36 cm，矩阵512×512，TR 3.9 ms，TE 1.7 ms，层厚1.4 mm，层间距0。对比剂为Gd-DTPA，剂量0.2 mmol/kg，采用磁共振专用高压注射器经肘静脉以1.5～2.0 mL/s的流率快速团注，注射后追加10～20 mL生理盐水冲管。注药前先扫描一期蒙片，扫描停止后若蒙片扫描无异常，则控制高压注射器注药，并在注药后25 s进行增强扫描，连续扫描5期。

3.图像后处理

扫描完成后，将DKI原始数据传至GE Advantage Windows 4.5后处理工作站，采用Function Tools软件后处理分别得到DKI相关参数图：平均峰度(mean kurtosis，MK)图、轴向峰度(axial kurtosis，AK)图及径向峰度(radial kurtosis，RK)图。

在强化最明显处选取感兴趣区(ROI)并测量病灶各参数值，避开囊变、坏死、出血区，面积约20～140 mm2，每个ROI的MK、AK、RK值分别测量3次，然后取平均值。由2名主治及以上职称的影像科医师共同阅片，并最终达成一致意见。

4.统计学分析

结 果

45例乳腺良恶性病变共发现53个病灶，所有病灶均经手术或穿刺病理证实。病灶最大径为20～95 mm，平均30.3 mm。45例病变的影像及病理图见图1、2。

1.DKI各参数的比较

乳腺恶性病变的MK、AK、RK值均高于良性病变，各参数值差异均具有统计学意义(P均<0.05，表1)。

表1 乳腺良恶性病变的DKI各参数值比较

注： MK值、AK值、RK值均为无单位纲量。

2.ROC曲线分析

以病理结果为金标准绘制MK、RK、AK的ROC曲线(图3)得出：MK、AK、RK的曲线下面积(AUC)分别为0.886、0.930、0.881；良恶性界值分别为0.4590、0.7250、0.3430；最大约登指数分别为0.601、0.735、0.576；敏感度分别为95.6%、86.4%、90.9%；特异度分别为64.5 %、87.1%、66.7%(表2)。

表2 MK、AK、RK值的ROC曲线结果

图1 女，25岁，左乳纤维腺瘤。a) 轴面T1WI增强示病灶呈明显均匀强化(箭)； b) 轴面MIP图示病变清晰可见(箭)； c) MK图，MK值为0.346； d) RK图,RK值0.267； e) AK图，AK值为0.495； f) 镜下病理图示间质细胞增生，部分导管受挤压(HE染色，×200)。

图，RK值1.1；e) AK图，AK值为1.65；f)镜下病理图示导管上皮增生，细胞排列紊乱，细胞核呈异型性(HE染色，×200)。 图3 MK、RK、AK鉴别乳腺良恶性病变的ROC曲线。

图2 女，47岁，左乳浸润性癌，非特殊类型，WHOⅡ级。a) 轴面T1WI增强示病灶明显强化(箭)，乳头受牵拉凹陷； b) 轴面MIP图可见病变的供血血管； c) MK图，MK值为1.33； d) RK

讨 论

1.DKI各参数在鉴别乳腺良恶性病变中的价值

DKI是在DWI的基础上采用同一类型的脉冲序列得到的；采用多b值，且需要较高的b值。对于乳腺组织，笔者发现在以往研究[5，13，14]中，b值最小为2000 s/mm2，且至少需要3个b值。本文中b值最高为2500 s/mm2，取5个b值，此要求在3.0T磁共振成像系统较易获得满足；此外，DKI扩散敏感梯度施加的方向至少为15个，本文设定15个方向。

MK是DKI最具代表性的参数；是峰度在所有方向上的平均值；是反映组织微结构复杂程度的指标；是反映扩散受限程度的无纲量参数[4]。MK值的大小由所选ROI内组织结构的复杂程度决定，结构越复杂，水分子扩散受限越显著，MK值越大。肿瘤组织与正常组织的差异性及细胞核形态多样性越明显，间质血管越丰富，细胞密度越大，则MK值越大。本文结果显示，乳腺恶性病变的MK值(0.6631±0.1957)明显高于良性病变(0.4038±0.1354)，两者差异具有统计学意义(P<0.001)，与Sun等[13]的研究结果一致，说明乳腺恶性肿瘤组织结构复杂程度更高、间质血管更丰富、细胞密集程度更高。上述结论与Van等[8]应用DKI探讨胶质瘤分级的结果一致：即高级别胶质瘤MK值较低级别胶质瘤高；恶性肿瘤级别越高，组织结构越复杂。

AK是指峰度在扩散本征矢量中最大的扩散本征值[6]，主要反映沿导管方向的峰度信息。AK值的大小取决于轴向方向上水分子扩散受限的程度，AK值越大，说明该方向上受限程度越大[4]。本文结果显示，乳腺恶性病变的AK值(0.9032±0.2415)明显高于良性病变(0.5709±0.1341)，说明在沿导管方向上，恶性病变水分子扩散受限程度较良性病变高。

RK是指垂直于本征值最大的本征矢量方向的平均峰度值[6]，主要反映的是垂直于导管方向的峰度信息，其大小取决于该方向上扩散受限的程度。本文结果发现：乳腺恶性病变的RK值(0.5251±0.1716)高于良性病变(0.2983±0.1231)，两者差异具有统计学意义(P<0.001)。

2.诊断效能分析

本文采用ROC曲线来评价MK、AK、RK值在乳腺良恶性病变中的诊断效能，结果发现，相对于MK和RK，AK对判断乳腺良恶性病变的特异度(87.1%)较高，且最大约登指数(0.735)和AUC(0.93)较大，故笔者认为AK对乳腺良恶性病变的鉴别具有较高的诊断效能。

3.不足与展望

本研究的不足之处：①笔者发现随着b值的增高，图像信噪比逐渐下降，故有必要优化能够提高信噪比的更先进序列；②DKI序列扫描时间较长，且要求患者为俯卧位，会给患者带来不适，从而限制其临床应用。

展望：DKI技术能够真实地反映活体内非高斯分布的水分子扩散轨迹，在乳腺良恶性病变的鉴别诊断中具有一定意义，虽然乳腺DKI研究仍处于初步阶段，其临床应用价值仍有待进一步证实和完善，但相信随着研究的深入、进展，该技术可逐渐应用于临床，同时减少穿刺活检给患者带来的痛苦。

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The value of the diffusion kurtosis imaging in differential diagnosis of benign and malignant breast lesions

WANG Ying-ying，ZHANG Yan，CHENG Jing-liang，et al.

Department of MRI，the First Affiliated Hospital of Zhengzhou University，Zhengzhou 450052，China

Objective:To investigate the value of diffusion kurtosis imaging (DKI) in the differential diagnosis of benign and malignant breast lesions.Methods:A retrospective analysis of 45 cases with 53 breast lesions confirmed by biopsy or operation and pathology were reviewed,including 31 benign lesions and 22 malignant lesions.All patients underwent routine MRI scan and DKI scan with a 3.0T GE 750 unit.All parameters were measured at the workstation,including the mean kurtosis (MK)、axial kurtosis (AK) and radial kurtosis (RK) of malignant lesions and benign lesions.Mann-whitney U test was used to compare the parameters between malignant lesions and benign lesions.Receiver operating characteristic (ROC) were used to compare the diagnostic capability of the MK,AK and RK.Results:The values of MK,AK and RK in malignant lesions were higher than those in benign lesions and there was significant statistical difference in MK,AK and RK values between the malignant lesions and benign lesions (P<0.001).The areas under the ROC curve (AUC) of MK,AK,RK were 0.886,0.930,0.881,respectively.Using the 0.4590,0.7250,0.3430 as the cutoff of the evalution of benign and malignant lesions respectively,the sensitivity was 95.6%,86.4%,90.9% and the specificity was 64.5 %,87.1%,66.7% respectively.Conclusion:The parameters (MK,AK and RK) derived from the diffusion kurtosis imaging (DKI) could be helpful for differentiation between benign and malignant breast lesions.

Breast neoplasms; Diffusion kurtosis imaging; Diagnosis,differential; Magnetic resonance imaging

450052 郑州，郑州大学第一附属医院磁共振科

王莹莹(1989-)，女，河南兰考人，硕士研究生，主要从事乳腺磁共振诊断工作。

张焱，E-mail:L200812@163.com

R737.9; R445.2

A

1000-0313(2017)02-0135-04

10.13609/j.cnki.1000-0313.2017.02.008

2016-05-27

2016-11-18)