3T高清RS-EPI DWI与SS-EPI DWI序列诊断中耳胆脂瘤的效果比较

邹静陈录广陈玉坤王振张国平李鸿彬张晶喻国宁张涛郑宏良陆建平

1中国人民解放军第二军医大学，长海医院耳鼻咽喉头颈外科，全军耳鼻咽喉头颈外科中心，上海

2中国人民解放军第二军医大学，长海医院影像医学科，国家重点学科，上海

3中国人民解放军第二军医大学，长海医院病理科，上海

胆脂瘤是一个囊性病变，内含角质碎屑、形成肉芽的成层鳞状上皮、发炎的肉芽或纤维组织，可发生于中耳乳突的任何部位。因为其倾向于破坏周围组织（包括骨性结构）并在切除后可能会复发，第四版世界卫生组织头颈肿瘤分类正式将其纳入耳部肿瘤范畴[1]。为了减少术后复发或残留，传统的手术方法均进行广泛的切除，开放式乳突根治术（canal wall down,CWD）可能比闭合式乳突根治术（canal wall up,CWU）复发率稍低[2]；CWU与最近发展起来的乳突填塞技术和内窥镜手术相结合，不仅能更好地保留或恢复中、外耳的结构和功能，而且进一步降低了术后复发率[3-8]。因此，手术前精准判断胆脂瘤的部位非常重要，有利于在保留正常结构的同时彻底清除病灶。

我们曾经报道了高分辨相干反斯托克斯-拉曼光谱(coherent anti-Stokes Raman spectroscopy,CARS)成像能够检测胆脂瘤内聚集的脂质分子的CH2键，代表了胆脂瘤分子影像诊断的终极水平[9]；但是，该方法目前仍处于研究阶段，且更适用于术中胆脂瘤病灶的精准判断。在现有临床MRI检测技术上进行新的应用开发具有重要临床意义，弥散加权(diffusion-weighted,DW)MRI是一种测试组织内水分子弥散（布朗运动）状态的方法[10]。Schaefer等人于2000年报道了各种颅内病变的DW MRI结果，术后残留的上皮样肿瘤表现为高信号[11]。后来有很多关于改进DW MRI诊断胆脂瘤效果的文献报道，单激发回波平面-弥散加权成像（single-shot echo-planar imaging-diffusion-weighted imaging,SS-EPI DWI）序列MRI被认为是一种检测中耳胆脂瘤的有效方法[12,13]。用SS-EPI DWI序列MRI检测胆脂瘤的空间分辨率仍然较低（直径5 mm），且不同组织界面之间存在伪影导致图像畸形，不利于病变部位的确认[14]。Porter和Heidemann于2009年报道了用读出分段（readout-segmented,RS）的 EPI DWI（RS-EPI DWI）序列扫描的高清MRI技术[15]，消除了运动伪影和组织界面的图像畸形，并且显著提高了图像分辨。最近，Algin等人报道用RS-EPI DWI序列MRI检测胆脂瘤具有很高的敏感性和特异性[16]。

为了比较用高清RS-EPI DWI和SS-EPI DWI序列MRI检测胆脂瘤的效果，本文选择了一批中耳胆脂瘤患者进行上述两种序列的MRI检测，并介绍RS-EPI DWI序列成像的要点、读片方法，并将其诊断结果与SS-EPI DWI序列MRI进行比较，分析二者检测胆脂瘤的效果差异，报道如下：

1 资料与方法

1.1 患者信息

本研究包括2017年7月-2018年12月期间的患者在上海长海医院耳鼻咽喉头颈外科接受手术治疗的21例临床诊断为中耳胆脂瘤7例慢性化脓性中耳炎的患者（表1），临床诊断依据中华医学会2012版中耳炎临床分类和手术分型指南[17]。目前的诊疗程序为：怀疑中耳胆脂瘤患者先做常规颞骨CT检查（部分在外院检查，部分在长海医院检查，设备和参数不一），有软组织影者术前在门诊或者住院后接受RS-EPI DWI和SS-EPI DWI序列MRI检查。术中根据经验判断为胆脂瘤者送病理学检测。慢性化脓性中耳炎患者接受同样的影像学检查作为阴性对照。长海医院伦理委员会审阅了本研究程序并批准实施（弥散加权MRI检测中耳乳突胆脂瘤的效果，编号：CHEC2019-052）。

表1 患者MRI诊断与术中所见及病理诊断的对照Fig.1 Comparison of MRI diagnosis with intraoperative findings and pathological diagnosis

1.2 MRI检测

每位患者分别用T2加权快速自旋回波(T2-weighted turbo spin echo,T2W-TSE)、RS-EPI DWI和SS-EPI DWI序列行MRI检查。T2W-TSE序列参数为：TR 4200 ms,TE 129 ms,FOV 220 mm×220 mm,slices 21,slices thickness 3 mm,matrix 320× 320。RS-EPI DWI序列参数为：TR 4500 ms,TE 73 ms,FOV 220 mm×220 mm,slices 21,slices thickness 3 mm,matrix 224 × 224,b值 0、1000。SS-EPI DWI序列参数为：TR 5000 ms,TE 120 ms,FOV 220 mm×220 mm,slices 21,slices thickness 3 mm,matrix 188×188,b值0、1000。扫描结束时磁共振成像系统自动重建出ADC map。

1.3 MRI图像处理与结果判读

用ImageJ(version 1.50i,National Institute of Health,Bethesda,USA)的图像计算功能将同一层面的RS-EPI DWI的b值1000图像分别与T2W-TSE MRI和CT图像进行融合定位。因为胆脂瘤DW MRI高信号的产生机制尚不明确，为了消除T2穿透效应，本研究采用ADC图进一步分析病灶。观察T2W-TSE MRI显示的颞骨解剖及可能的中耳乳突炎症，分析RS-EPI DWI序列可能显示的胆脂瘤，其中b值为0的影像与T2W-TSE MRI相似，b值为1000的影像则特异地显示胆脂瘤。用Sygo fast-View软件（德国，西门子公司）的距离测量工具测量胆脂瘤阳性信号的最小尺寸。将每一患者相同层面RS-EPI DWI序列与SS-EPI DWI序列获取的影像进行比较，通过反复调整发现窗宽/窗位的变化不影响阳性信号的出现率，且磁共振成像系统自动默认的数值显示图像最清楚，因此，在处理过程中选择系统自动默认的窗宽/窗位对每幅图像进行比较。用Adobe Photoshop CS6（13.0x32版本，Adobe Systems Software Ireland Ltd,爱尔兰）进行图像标记与显示。

1.4 统计学方法

根据DWI序列对胆脂瘤的检出率及其最小尺寸判断其灵敏度。用DWI序列识别胆脂瘤的可靠性，通过与术中诊断及病理报告对照，计算阳性率、假阳性率、假阴性率，术中诊断与病理报告的任何一项为阳性者即可确诊（有时因病灶过小病理取材时部分标本丢失或者组织处理时脂质流失）。用SPSS 21.0软件进行统计分析，用Pearson χ2检验比较用RS-EPI DWI和SS-EPI DWI序列检测胆脂瘤的阳性率差异，用配对T检验比较上述两种方法检测胆脂瘤阳性信号的最小直径和显示阳性信号层数差异，设定P＜0.05为具有统计学意义。

2 结果

2.1 RS-EPI DWI和SS-EPI DWI序列MRI显示胆脂瘤的形态学特征比较

图1为先天性中耳胆脂瘤患者的影像表现，所有CT显示鼓室和乳突软组织阴影者均在T2W-TSE MRI显示为炎性病变；RS-EPI DWI序列b值为0的图像与T2W-TSE MRI相似，炎性病灶区域的高强信号分布范围小于后者，脑脊液等液体为白色高信号。在RS-EPI DWI序列b值为1000的图像中，胆脂瘤信号很强烈，边界清晰，脑脊液等液体为黑色的低信号，脑组织为中等灰白色信号，边缘部位有较强信号。SS-EPI DWI序列b值为0的图像显示脑组织有较大的变形，炎性病灶区域的高强信号分布范围较RS-EPI DWI序列b值为0的图像显示更小；在SS-EPI DWI序列b值为1000的图像中，胆脂瘤显示强阳性信号，其范围较RS-EPI DWI序列b值为1000的图像显示的更小，脑组织为暗灰色信号，边缘部位信号很强。将RS-EPI DWI序列b值为1000的图像与T2W-TSE MRI进行融合精准地验证了前者显示的胆脂瘤的解剖定位；与CT融合显示的解剖定位更加利于识别，但是，定位误差较大。DW MRI图像信号由组织T2驰豫时间、质子密度及表观弥散系数(apparent diffusion coefficient,ADC)等决定，Chen等人的研究显示上皮样肿瘤在DW MRI中的高信号来源于T2穿透(T2 shine through effect)效应[18]。磁共振成像系统自动重建出ADC map显示胆脂瘤区域为低信号，ADC值为0.08×10-3 mm2/s（图 2），排除了 T2穿透对 DWI MRI高信号的贡献。后天性中耳胆脂瘤的RS-EPI DWI和SS-EPI DWI序列MRI表现与先天性中耳胆脂瘤的影像表现相同（图3）。

在慢性化脓性中耳炎中，RS-EPI DWI序列b值为0的影像显示高信号，但是，SS-EPI DWI序列b值为0的影像显示阴性；RS-EPI DWI和SS-EPI DWI序列b值为1000的影像均显示阴性信号（图4）。

2.2 病理与临床诊断不符的病例

1例临床、MRI、术中诊断均为中耳胆脂瘤，病理诊断为慢性炎性病变，边缘有肉芽；该患者CT显示鼓窦表面骨质破坏，周围有软组织影（图5）。另外1例临床、MRI、术中诊断均为中耳胆脂瘤，该患者CT显示患侧鼓室和乳突均有软组织影，病理诊断为慢性炎性病变。

2.3 RS-EPI DWI和SS-EPI DWI序列检测胆脂瘤的效果比较

RS-EPI DWI检测胆脂瘤的阳性率为100%，无假阴性；SS-EPI DWI检测胆脂瘤的阳性率为81.0%，假阴性率为19.0%，二者相差非常显著（P＜0.05,Pearson 2检验）。RS-EPI DWI在对照组有1例假阳性，SS-EPI DWI在对照组无假阳性（因为阴性对照的例数少，未进行统计学处理）。RS-EPI DWI显示最小尺寸的平均值为1233.3 μm，最小值为700 μm，SS-EPI DWI显示最小尺寸的平均值为1968.8 μm，最小值为1000 μm，二者平均值相差非常显著（P＜0.01,配对t检验）。RS-EPI DWI显示平均阳性层数为4.2，最多阳性层数为10层，SS-EPI DWI显示平均层数为3.1，最多阳性层数为11层，二者相差非常显著（P＜0.01,配对t检验）。统计学检验结果见表2。

对照组1例假阳性患者，临床诊断为慢性化脓性中耳炎，CT显示双侧鼓窦、上鼓室软组织影；RS-EPI DWI显示双侧3个层面有阳性信号，最小直径800 μm，SS-EPI DWI为阴性。术中见右侧鼓室硬化，对侧病变尚无法确定（未手术）（表1）。

图1 先天性中耳胆脂瘤患者的RS-EPI DWI和SS-EPI DWI序列图像与T2加权图像及CT图像的对照。CT显示左侧广泛骨质破坏及软组织影（A-D）。T2加权图像显示左侧乳突广泛炎性病灶（E-H）。RS-EPI DWI和SS-EPI DWI序列图像均显示左侧乳突胆脂瘤（I-P），其中b=0图像显示炎症，b=1000 s/mm2图像显示胆脂瘤。RS-EPI DWI与T2加权图像或者CT融合精准地显示胆脂瘤的解剖位置（Q-T）。ChAn：鼓窦胆脂瘤；ChCM：乳突中央胆脂瘤；ChAt：上鼓室胆脂瘤；ChNTL：颞叶附近胆脂瘤；CIAM：内听道脑脊液；CME：乳突中央骨质破坏；ECSF：膨大的脑脊液分布；ES：内淋巴囊；IAM：内听道；INTL：颞叶附近炎症；IT：天盖周围炎症；MIAM：内听道畸形；IAn：鼓窦炎症；ICMa：乳突中央炎症；IAt：上鼓室炎症；L：左耳；LSCC：外半规管；R：右耳；RBT：天盖残余骨；ROC：残余听骨链；SS：乙状窦；SSCC：上半规管；TE：颞骨侵蚀。比例尺 =8000 μm。Fig.1 Comparison of RS-EPI DWI and SS-EPI DWI sequence images to T2-weighted MRI and CT images in patients with congenital cholesteatoma of the middle ear.CT showed extensive bone erosion and soft tissue mass(A-D)on the left side.T2-weighted images showed extensive inflammatory changes(E-H)in the left mastoid.Both RS-EPI DWI and SS-EPI DWI images showed left mastoid cholesteatoma(I-P),in which‘b=0’image indicated inflammation and‘b=1000 s/mm2’image indicated cholesteatoma.The fusion of RS-EPI DWI with T2 weighted images or CT images accurately demonstrated the anatomic location of cholesteatoma(Q-T).ChAn:cholesteatoma in the antrum;ChCM:cholesteatoma in the central mastoid;ChES:cholesteatoma in the epitympanic sinus;ChNTL:cholesteatoma near temporal lobe;CIAM:CSF in the internal auditory meatus;CME:central mastoid erosion;ECSF:enlarged cerebral spinal fluid;ES:endolymphatic sac;IAM:internal auditory meatus;INTL:inflammation near temporal lobe;IT:inflammation around tegmental;MIAM:malformed internal auditory meatus;IAn:inflammation in the antrum;ICMa:inflammation in the central mastoid;IES:inflammation in the epitympanic sinus;L:left ear;LSCC:lateral semicircular canal;R:right ear;RBT:rest bone of tegmental;ROC:residual ossicular chain;SS:sigmoid sinus;SSCC:superior semicircular canal;TE:tegmental erosion.Scale bar=8000 μm.

图2 中耳胆脂瘤病灶RS-EPI DWI序列图像信号的确认。箭头所示，左侧天盖接近颞叶处的病变在b=0和b=1000 s/mm2影像中均为高信号（A,B），该部位的 ADC=0.08×10-3 mm2/s（C）。比例尺 =8000 μm。Fig.2 Confirmation of cholesteatoma signal in RS-EPI DWI images.As arrow indicated,the tegmental erosion near the temporal lobe presented as high signal(a,b)in b=0 and b=1000 s/mm2 images,in which ADC=0.08×10-3 mm2/S(c)in this area.Scale bar=8000 μm.

图3 用高清的RS-EPI DWI和SS-EPI DWI序列图像显示双侧后天性中耳胆脂瘤。RS-EPI DWI(A-D)和SS-EPI DWI(E-H)均显示双侧乳突炎症和胆脂瘤。IAn：鼓窦炎症；IAt：上鼓室炎症；IT：天盖周围炎症；ChAt：上鼓室胆脂瘤；ChAn：鼓窦胆脂瘤；ChT：天盖周围胆脂瘤；L：左耳；R：右耳。比例尺=8000 μm。Fig.3 Bilateral acquired cholesteatoma in the middle ear was detected using high resolution RS-EPI DWI and SS-EPI DWI sequences.Both RS-EPI DWI(A-D)and SS-EPI DWI(E-H)sequences demonstrated bilateral mastoiditis and cholesteatoma.IAn:inflammation in the antrum;IAt:inflammation in the attic;IT:inflammation around tegmental;ChAt:cholesteatoma in the attic;CHAn:cholesteatoma in the antrum;ChT:cholesteatoma around tegmental;L:left ear;R:right ear.Scale bar=8000 μm.

图4 慢性化脓性中耳炎的RS-EPI DWI和SS-EPI DWI序列MRI表现。RS-EPI DWI(A-D)和SS-EPI DWI(E-H)均未显示胆脂瘤。IT：天盖周围炎症。比例尺=8000 μm。Fig.4 MRI appearance of chronic suppurative otitis media imaged using RS-EPI DWI and SS-EPI DWI sequences.Neither RS-EPI DWI(A-D)nor SS-EPI DWI(E-H)sequences showed cholesteatoma.IT:inflammation around tegmental.Scale bar=8000 μm.

图5 临床诊断为中耳胆脂瘤患者的颞骨CT与MRI平扫。CT显示右侧外耳道（STEEC）和鼓窦软组织影（STAn），右侧鼓窦表面骨质破坏（AnE）（A）。T2加权序列显示右侧外耳道（IEEC）和鼓窦炎症（IAn）(B)。RS-EPI DWI序列（C）和SS-EPI DWI序列（E）的b=0图像均显示与T2加权序列类似的炎症表现；RS-EPI DWI序列（D）和SS-EPI DWI序列（F）的b=1000 s/mm2图像均显示外耳道（ChEEC）和鼓窦（ChAn）胆脂瘤，前者阳性范围大于后者。RS-EPI DWI的ADC值为1.31×10-3 mm2/s，SS-EPI DWI的ADC值为1.18×10-3 mm2/s。Fig.5 CT and MRI scans of temporal bones in patients with clinical diagnosis of cholesteatoma.CT showed soft tissue mass in external ear canal(STEEC)and antrum(STAn),and bonny erosion on the surface of antrum(AnE)in the right ear.T2-weighted sequence showed inflammation in the external ear cannal(IEEC)and antrum(IAn)of the right ear(B).The b=0 images obatained using RS-EPI DWI(C)and SS-EPI DWI sequences(E)showed similar inflammatory manifestations to T2-weighted images;the b=1000 s/mm2 images obatained using RS-EPI DWI(D)and SS-EPI DWI sequences(F)showed cholesteatoma in the external ear canal(CHEEC)and antrum(CHAn),while the former positive range was larger than the latter one.The ADC value of RS-EPI DWI was 1.31×10-3 mm2/s,and that of SS-EPI DWI was 1.18×10-3 mm2/s.

图6 代表性患者的病理结果。与MRI图1、2对应的原发性先天性胆脂瘤患者组织中存在大量层状脂质堆积（Lip）（A）。与MRI图3对应的局灶性原发的后天性胆脂瘤患者组织中有大量成层胶原纤维堆积（Col）、少量层状脂质堆积（Lip）和细胞内胆固醇聚集（放大窗）（B）。与MRI图5对应的原发性胆脂瘤患者病变组织中有大量成层或不定形胶原纤维堆积（Col）（C）和淋巴细胞浸润（LC）（D）；病理报告为慢性炎症。B放大窗：箭头显示病变细胞的胆固醇堆积。比例尺 =100 μm（A）、50 μm（B）、500 μm（C）、50 μm（D）。Fig.6 Pathological results of representative patients.There were plenty of layered lipid(Lip)accumulation(A)in the tissues of patients with congenital cholesteatoma corresponding to MRI images of figures 1 and 2.There were abundant layered collagen(Col)accumulation,sparse layered Lip accumulation and cholesterol accumulation in cell in the tissues of the patients with focal congenital cholesteatoma corresponding to MRI images of figure 3(enlarged window)(B).There were abundant Col(C)and lymphocyte(LC)(D)in the congenital cholesteatoma corresponding to MRI images of figure 5.The pathological report was chronic inflammation.Enlarged window in B:arrow head shows cholesterol accumulation in cells.Scale bars=100 μm(A),50μm(B),500μm(C),and50μm(D).

3 讨论

本系列临床资料显示分别用RS-EPI DWI和SS-EPI DWI序列MRI检测中耳胆脂瘤的效果，用RS-EPI DWI序列MRI检测中耳胆脂瘤的结果与术中所见和/或病理报告相符，图像清晰，本组病例中最小700 μm的胆脂瘤也被清楚地识别，图像形变很小有利于病灶的解剖定位，且易于鉴别胆脂瘤病变与正常脑组织。RS-EPI技术采取读出编码方向上的分段EPI扫描和一个2D导航回波，导航回波能够对读出编码方向和相位编码方向进行相位矫正；该技术缩短读出梯度脉冲和读出方向EPI长度，降低回波间隙、T2*模糊效应和磁敏感伪影，对运动不敏感，图像分辨率较高。用SS-EPI DWI序列MRI在本组病例中检测胆脂瘤的最小直径为1000 μm，不同组织界面之间的伪影较明显，不利于病变边界的判断，SS-EPI DWI显示的阳性信号范围小于RS-EPI DWI显影。RS-EPI DWI显示的平均阳性层数多于SS-EPI DWI也归功于其更高的灵敏度，其在微小胆脂瘤的诊断中有更大的优势，有利于早期诊断和病变范围的精准判断。

表2 用RS-EPI DWI和SS-EPI DWI序列检测中耳胆脂瘤的效果比较Fig.2 Comparison of RS-EPI DWI to SS-EPI DWI in detecting cholesteatoma of middle ear

RS-EPI DWI阳性率为100%，与手术和病理的符合率均显著高于SS-EPI DWI序列。如果以术中判断为金标准，RS-EPI DWI和SS-EPI DWI的假阳性率都为0。2例临床和影像诊断均为胆脂瘤的病例，其病理诊断为慢性炎症，我们推测可能因为术中取病理标本时的偏差或者组织处理时脂质流失所致，病理诊断存在一定的局限性；其中1例CT显示鼓窦表面骨质破坏，RS-EPI DWI和SS-EPI DWI及术中诊断均为胆脂瘤，RS-EPI DWI的ADC值为1.31×10-3 mm2/s，与文献报道接近（0.4-1.28）[16]，SS-EPI DWI的ADC值为1.18×10-3 mm2/s，与文献报道相符（0.79-1.48）[19]；然而，病理诊断为慢性炎性病变，边缘有肉芽。无论如何，对此类患者进行乳突手术是必要的。芬兰赫尔辛基大学医院对中耳胆脂瘤的诊断依靠临床表现、影像学检查和术中判断，术中明确为胆脂瘤的病例术后一般不送病理。SS-EPI DWI序列的假阴性率为19%，因此，依赖于该序列的中耳胆脂瘤影像学诊断可能会出现漏诊。

4 结论

与SS-EPI DWI序列相比，RS-EPI DWI序列MRI是一种更加灵敏、可靠的检测中耳乳突胆脂瘤的方法，更加有利于对胆脂瘤病变的解剖定位。