mDixon与DWI、DCE在舌鳞状细胞癌术前评估的对比研究

朱丹，李开成,2

1. 上海交通大学医学院附属第九人民医院 放射科，上海 201999；2. 海南西部中心医院 放射科，海南 儋州 571700

引言

舌癌位置表浅，易于肉眼观察及活检，其中约90%为鳞状细胞癌[1]。目前手术切除仍是根治舌癌最为有效的方法，术前根据肿瘤和所累及器官的解剖形态，进行肿瘤手术范围、软组织皮瓣大小的术前评估、术中缺损的预测对于舌癌患者手术方式的选择及预后至关重要。因头颈部解剖复杂，肿瘤侵犯周围软组织的范围及程度在临床检查中常不清楚，MRI因其较高的软组织分辨力和多平面多参数成像，成为舌癌首选的影像学检查方法。但MRI检查时间较长，舌易受牙齿伪影、吞咽和呼吸运动的干扰，故对成像技术要求较高。mDixon是基于化学位移编码水-脂分离的新兴影像学技术[2]，可结合不同权重图像，采用一次采集两个回波分离水-脂，可同时得到四个对比度的图：IP（同相位图），OP（反相位图），Water（水图，即脂肪抑制图），Fat（脂肪图，即水抑制图）。最新常用的mDixon XD TSE可在常规扫描时间和分辨率下，可获得均匀，完整和一致的无脂肪成像，又与抗运动伪影序列（MultiVane）相结合进行成像，运用放射状填充K空间进行运动伪影的校正，这样可大幅度较少扫描时间，提高图像稳定性，脂肪抑制更彻底，不会有明显运动伪影[3]，在头颈部疾病诊断作用大。目前尚未有Dixon技术结合抗伪影MultiVane序列用于舌癌术前评估的报道。本研究通过收集41例舌鳞状细胞癌患者的影像学资料，分析T2W-mDixon、弥散加权成像（Diffusion Weighted Imaging，DWI）及动态对比增强（Dynamic Contrast Enhancement，DCE）主观图像质量，对比三者对肿瘤最大径、肿瘤厚度和淋巴结转移的评估价值，探讨舌部占位的术前影像学诊断的准确性。

1 材料与方法

1.1 临床资料

回顾性搜集2020年1_5月间在我院经手术病理证实为41例舌鳞状细胞癌患者的资料，所有患者均接受颌面部MRI检查，扫描序列包括mDixon、DWI及DCE。患者意识清楚，配合度高，且无MRI检查的相关禁忌症、口内金属义齿等铁磁性物质，就诊前均未进行任何肿瘤相关治疗。共计纳入患者41例，男20例，女21例，年龄25～67岁，平均（45.2±23.2）岁，所有患者均行手术治疗。所有入组患者及其家属检查前均签署知情同意书。

1.2 检查与方法

1.2.1 检查方法及参数

41例受试者均采用Philips Ingenia 3.0T超导型磁共振扫描仪行颌面部MRI检查，取仰卧位用头颈部专用线圈：① 快速自旋多回波Dixon横断面T1WI（TR/TE 500/11.8 ms）、横断位T2WI（TR/TE 4430/101 ms）和冠状位T2WI（TR/TE 5660/88 ms），FOV 23 cm×20 cm，矩阵304×304，NEX 2，层厚3 mm，激励2次，均结合抗伪影MultiVane序列；② 扩散系数b值为0、1000 s/mm2时行DWI检查，横断面单次激发，扫描参数：TR/TE 2225～4000/55～70 ms，层厚3 mm，FOV 23 cm×20 cm，矩阵128×128，对3个方向施加扩散敏感梯度场消除各向异性对DWI信号的影响，后处理软件自动处理DWI图像；③ 静脉注射钆喷酸葡胺行增强扫描（TE/TR 450/9.96 ms，层厚3.0 mm，采集期相7～10，每期采集时间15～17 s），剂量为0.1 mmol/kg，速率2.0 mL/s。

1.2.2 图像处理及分析

由2名具有5年以上头颈部疾病影像诊断经验的医师使用Philips EWS后处理和GE PACS工作站，双盲下独立完成图像分析和数据测量，分析意见不一致时共同商讨后决定一致结果。主要观察病灶的大小范围、形态、边界、信号特点、与周围组织关系、颈部淋巴结等。主观评价根据图像质量分为5级：5分，肿瘤结构清晰，边缘显示清晰，背景信号抑制良好；4分，肿瘤结构清晰，边缘显示清晰，背景边缘锐利，背景信号抑制不彻底；3分，肿瘤结构尚可，边缘显示稍模糊，有较明显背景信号；2分，部分肿瘤结构不清，边缘模糊，或本底信号与肿瘤对比差，影响诊断；1分，肿瘤结构不清，边缘显示模糊，或本底信号与肿瘤缺乏对比，不能诊断。

选取相同大小的感兴趣区分别置于病灶及背景场强区，原则上避开出血、坏死、囊变及正常血管的区域，测量T2W-mDixon、DWI图像的信号强度和背景噪声S1、S2、S0，分别计算信噪比SNR=（S1/S2）和相对噪声比C N R =（| S1-S2 | / S）。取肿瘤最大截面测量病灶最大径、肿瘤厚度（Tumour Thickness，即肿瘤表面到肿瘤浸润最深点的距离）、ADC值，测量三次取平均值。T2W-mDixon、DWI及DCE图像中对符合以下标准之一者诊断为淋巴结转移：① 咽后淋巴结短径≥8 mm，其他颈部淋巴结短径≥10 mm；② 淋巴结中央坏死、淋巴门结构消失；③ 淋巴结见包膜外侵犯；④ 对于可疑淋巴结及10 mm≥短径≥8 mm的淋巴结加测ADC值。

1.3 统计学分析

采用SPSS 26.0统计软件进行统计学分析，测量值以均数±标准差（±s）表示，统计数据均符合正态分布。利用方差分析比较T2W-mDixon同相位图和水图、DWI的SNR、CNR值；利用独立样本和成对样本t检验，分析比较T2W-mDixon、DWI及DCE对肿瘤最大径、肿瘤厚度评估的差异；以病理诊断为金标准，计算诊断淋巴结转移的灵敏度、特异度、阳性预测值、Youden指数，准确度采用Fisher确切概率检验，P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 方法

2.1 图像质量的评估

41名受试者所得图像清晰、伪影较少，满足诊断要求（主观图像评分≥3分）。对比T2W-mDixon、DWI和DCE序列图像显示，病灶在T2W-mDixon序列上主观图像质量评分最高，显示解剖结构最佳，能清晰显示肿瘤及周围的解剖结构，其中对舌口底肌肉的优势明显（表1，图1）。T2W-mDixon水图的SNR和CNR均高于其同相位图，DWI的SNR和CNR均高于T2W-mDixon同相位图及水图，三者差异具有明显统计学意义（P＜0.001，表2）。

表1 主观图像质量评分（分）

图1 舌鳞状细胞癌典型影像学表现

表2 T2W-mDixon、DWI序列图像SNR、CNR比较

2.2 对病灶内部信号、最大径、肿瘤厚度的评估

本研究中，20例患者肿块位于舌体部，16例肿块位于舌根部，5例肿块累及舌体及舌根部。① 肿块在T2W-mDixon水图上均匀高信号16例（16/41，39%），不均高信号25例（25/41，61%），测得最大径为（31.43±9.18）mm，肿瘤厚度为（19.6±7.59）mm；② DWI上均匀高信号 8例（8/41，19.5%），不均高信号33例（33/41，80.5%），病灶的最大径为（29.70±8.99）mm，肿瘤厚度为（17.58±7.28）mm；③ DCE序列上均匀高信号16例（16/41，39%），不均高信号24例（24/41，61%），测得最大径为（29.68±8.65）mm，肿瘤厚度为（17.09±7.01）mm；④ 病理所测病灶的最大径为（27.43±8.70）mm，肿瘤厚度为（15.65±7.16）mm。配对比较发现对病灶最大径、肿瘤厚度的估计，DCE、DWI较T2W-mDixon水图更接近病理结果（表3）。

表3 MRI与病理对舌癌的最大径、肿瘤厚度评估的一致性分析（mm）

2.3 对淋巴结转移的评估

41例患者经手术证实淋巴结转移19例（19/41，46.3%，图2）；① T2W-mDixon诊断淋巴结转移21例，其中15例证实淋巴结转移，6例证实未见明显淋巴结转移；② 对于可疑淋巴结加测ADC值，DWI序列将1.15×10-3mm2/s作为ADC鉴别良恶性淋巴结的阈值，诊断淋巴结转移19例，其中17例证实淋巴结转移，2例淋巴结未见转移；③ 将1.20×10-3mm2/s作为ADC阈值诊断20例淋巴结转移，18例证实淋巴结转移，2例淋巴结未见转移；④ DCE诊断淋巴结转移20例，其中17例证实淋巴结转移，3例淋巴结未见转移（表4）。当选取ADC阈值为1.20×10-3mm2/s，灵敏度、Youden指数最高，但四组准确度的差异不具有显著性差异（P＞0.999）。

图2 舌鳞状细胞癌淋巴结转移典型影像学表现

表4 T2W-mDixon、DWI及DCE对淋巴结转移诊断效能

3 结论

3.1 mDixon的原理及其在舌部疾病检查中的优势

Dixon水脂分离技术分别在同相位（水-脂相位差为0或360°的倍数）采集一次信号，在反相位（水-脂相位差为180°的倍数）采集一次信号，从而达到分离水、脂肪信号的目的，可同时得到四个对比度的图[2-3]，其中水图因脂肪被抑制而获得较好的对比度，在临床得到广泛应用。舌是位于口腔底部的由骨骼肌构成的肌性器官，表面被覆黏膜，能灵活运动，与咀嚼、味觉、吞咽和语言有关，运动伪影、假牙和内固定伪影常影响图像的质量。本研究，通过运用mDixon与抗抗伪影MultiVane序列相结合，在常规扫描时间和分辨率下，克服了运动伪影干扰等缺点，同时脂肪抑制更彻底。病灶在T2W-mDixon序列上显示解剖结构最佳，特别是同相位图显示舌口底肌肉优势明显，水图上肿瘤组织信号与背景舌组织之间信号差增大，更加易于鉴别和划定界线，从而可清晰显示肿瘤及周围的解剖结构。DWI的SNR和CNR虽高于其他平扫序列，但其无法提供清晰准确的解剖分层，也存在磁敏感性差、易受呼吸和吞咽运动影响成像质量等缺点。DCE基于顺磁性对比剂注入血管导致组织T1缩短，对比剂随着时间扩散到周围组织中，从而形成病灶与正常组织之间形成良好的对比，但其对舌口底结构的肌肉显示不如T2W-mDixon序列。

3.2 在舌鳞状细胞癌术前评估的应用及对比分析

T2WI、T1WI增强序列是目前术前评估的主要序列之一，对病灶检出的敏感性较高，肿瘤在T2WI、T1WI增强序列信号不均匀，往往是由于肿瘤内部的出血、坏死等所致[4]，我们研究发现与T2W-mDixon、DCE相比，DWI的肿瘤信号不均匀比例最高，而且肿瘤越大，这种情况出现的比例越高，这与肿瘤内部的细胞生长活跃程度不同有一定的关系，肿瘤细胞增殖越旺盛的区域，细胞密度越增高，水分子的有效扩散运动受限越明显。而肿瘤内部的出血、坏死等在DWI上也会得到反映，故DWI对评估肿瘤内部情况的方面更具有优势。

AJCC最新的第8版舌鳞状细胞癌临床TNM分期[5]根据肿瘤大小、浸润深度、区域淋巴结及有无远处转移分成I～IV期。本组研究通过测量肿瘤的最大经、肿瘤厚度来评估肿瘤的大小及浸润深度（Depth Of Invasion，DOI）。肿瘤厚度指从肿瘤表面到肿瘤浸润最深点的距离[6-9]，这虽与组织学上DOI测量有差异，但在一定程度上反映肿瘤的浸润程度，利于术前评估肿瘤手术范围、软组织皮瓣大小及术中缺损等。本研究通过配对比较发现，T2W-mDixon水图测得病灶最大径及肿瘤厚度多大于病理所测的实际大小。DCE、DWI对肿瘤病灶最大径及肿瘤厚度评估更接近于病理。我们推测这是由于舌癌患者口腔卫生条件较差，常伴有继发感染等，炎性反应及瘤周水肿在T2WI上往往也呈高信号，造成对肿瘤的最大径和肿瘤厚度的过度估计。而DWI是通过检测评价活体组织水分子微观运动，反映与组织的含水量相关的病理变化[8,10-11]。炎症组织及瘤周水肿中的水分子多排列疏松，扩散受限较少，而肿瘤内细胞密度高，水分子排列紧密，扩散运动受限，肿瘤实质信号强度明显高于正常组织及周围水肿的信号，从而将肿瘤浸润范围区别出来。DCE则是通过造影剂改变局部组织的磁环境，反映组织微循环血流灌注情况[12-13]，与正常组织明显区别开。故在肿瘤的大小、肿瘤浸润范围的评估方面，DWI和DCE较T2W-mDixon测得数据更接近于病理。

DCE及T2W-mDixon对于良、恶性淋巴结的鉴别一般基于淋巴结形态学改变，即大小、是否有坏死、包膜有无外侵等情况而进行评估，而淋巴结的形态学改变缺乏特异性，淋巴结增大或坏死可见于炎症、巨淋巴结增生症等。本研究T2W-mDixon诊断的病例中，有4例短径<10 mm且无明显坏死、包膜侵犯现象的患者出现了淋巴结转移，6例患者因淋巴结≥10 mm而被过度诊断为淋巴结转移。DWI虽在观察淋巴结包膜侵犯情况的有限[11-15]，但通过测定可疑淋巴结的ADC值，特别是本研究b值为1000 s/mm2，组织T2透过效应减小，DWI可更好反映组织的扩散情况。良恶性淋巴结内的细胞成分比例不同，造成水分子扩散运动受限程度有所差异，避免了2例过度评估。曾有学者建议以ADC值1.15×10-3mm2/s为阈值[16-19]鉴别良恶性淋巴结，而本研究对比1.15×10-3、1.20×10-3mm2/s作为ADC阈值鉴别淋巴结转移的情况，后者得到的灵敏度、Youden指数均高于前者，故建议适当放宽的ADC值到1.20×10-3mm2/s可获得对于早期舌癌患者的转移性淋巴结具有较高的灵敏度和正确指数。

综上所述，mDixon结合抗运动伪影MultiVane序列在舌鳞状细胞癌术前评估中可获得稳定的图像，病灶在T2W-mDixon序列上主观图像质量评分高，显示解剖结构最佳，DCE、DWI对确定肿瘤病灶最大径、肿瘤厚度的评估更接近病理，对于可疑的淋巴结加测ADC值，并将鉴别舌鳞状细胞癌淋巴结转移的阈值适当放宽至1.20×10-3mm2/s，可对早期的转移性淋巴结具有一定的诊断价值。鉴于三者各具优势，故联合使用T2W-mDixon、DWI及DCE有助于提高舌鳞状细胞癌的术前评估的准确性。