肺癌体素内不相干运动磁共振扩散加权成像的可行性及可重复性研究

卢绍辉，廖书坤，武 飞，吴隆秋，吴 迪，刘少强

（1.赣南医学院第一附属医院影像科；2.赣南医学院第一附属医院肿瘤内科，江西 赣州341000）

无论是在中国或者全世界其他区域，原发性肺癌都是最常见的恶性肿瘤，在癌症死亡的原因中，原发性肺癌也同样高居首位［1-2］。肺癌治疗包括手术、放疗及化疗等，临床诊断时，大约30%～40%为局部晚期肺癌，其中约70%为不可手术切除病变［3］，此类患者非手术治疗传统疗效评估方法是依据实体瘤疗效评价标准RECIST［4］，主要是依据肿瘤最大径的变化来评估肿瘤的消退率，但肿瘤治疗后的一些早期变化并不会马上发生形态大小的变化，部分放疗后甚至可假性进展造成体积增大，造成误判。磁共振扩散体素内不相干性运动（DWI-IVIM）作为近年来的一种完全无创、无辐射、无需注射对比剂的新的功能成像方法，既往研究显示在鼻咽、宫颈等病变评估中具有一定的应用价值［5-6］。本研究旨在观察该技术在肺癌中的可行性及可重复性，为下一步客观评估肺癌治疗疗效奠定技术基础。

1 资料与方法

1.1 纳入与排除标准本研究获得本院伦理委员会批准，所有患者均签署知情同意书。纳入标准：经过病理确诊的肺癌患者；纵膈肿大淋巴结的标准为短径大于1 cm。排除标准：（1）磁共振检查禁忌者（如心脏起搏器置入、体内磁性金属植入和幽闭恐怖症等）；（2）不能耐受完成DWI-IVIM检查者；（3）图像伪影明显或病灶体积过小，影响图像评判；（4）穿刺后病灶内明显出血或合并气胸等其他不适宜检查的并发症患者。

1.2 方法所有患者均采用Philips Ingenia 3.0T超导磁共振扫描系统进行检查，使用8通道相控阵体部线圈。首先扫描冠状位T2WI_TSE_Cor序列（TR/TE 901/80 ms），视野（FOV）450 mm×450 mm，矩阵为512×512，NSA=1；层数为21，层厚7 mm，层间隔（gap）1 mm；然后扫描轴位T2WI_SPAIR序列（TR/TE 670/60 ms），视野（FOV）330 mm×418 mm，矩阵为512×512，NSA=1；层数为10，层厚6 mm，层间隔（gap）2 mm；最后扫描IVIM序列（TR/TE 1111/64 ms），0～1 000共10个b值（0，25，50，75，100，200，400，600，800，1 000）视野（FOV）375 mm×206 mm，矩阵为512×512，NSA=5；层数为10，层厚6 mm，层间隔2 mm；扫描时间约12分14秒。两次IVIM MRI扫描分别由两位操作者分别完成：第一次扫描由第1位操作者完成后，嘱患者下检查床室外休息；第二次重复扫描由第2位操作者在第一次扫描完成后0.5～24 h内进行。均在自由呼吸状态下完成。

1.3 图像处理及参数值测量利用IMAgenGINE磁共振弥散灌注后处理软件，将多b值DWI图像导入软件，自动生成IVIM参数图（D、D*和f）。由2名具有5年以上DWI观察经验的医师测量各参数，具体方法：2名医生对所有患者的同一次检查图像进行测量；同一名医生重复测量患者的前后两次检查；选取病灶的最大层面，感兴趣区（region of interest，ROI），约50 mm2，放置ROI时，需结合常规T2WI图像，避开坏死区，空洞区，穿刺区。

1.4 统计学分析不同测量者或同一测量者前后2次测量结果的一致性用组内相关系数（intraclasscoefficient，ICC）评价；ICC评估值低于0.50 认为可靠性低，介于0.50～0.75认为中等可靠，0.75～0.90认为可靠性较好，大于0.90认为可靠性好。使用SPSS 19.0统计学软件进行数据统计。

2 结果

2.1 患者基线资料2018年3月—2019年8月共有62例肺癌患者接受检查，其中60例肺癌患者顺利完成检查，58例图像符合上述标准纳入评估，其中鳞癌43例，腺癌12例，小细胞肺癌3例；中央型47例，周围型11例；肿块组（最大径大于3 cm）40例，结节组（最大径小于3 cm）18例；纵膈淋巴结转移组23例；其中男44例，女14例；平均年龄（53±11）岁。

2.2 测量者自身之间的一致性肿块型肺癌自身测量D、D*和f的ICC分别为0.96（0.92～0.98），0.86（0.75～0.93），0.65（0.42～0.80）；结节型肺癌自身测量D、D*和f的ICC分别为0.94（0.88～0.98），0.25（0.07～0.46），0.37（0.11～0.70）；纵膈肿大淋巴结自身测量D、D*和f的ICC分别为0.90（0.79～0.96），0.84（0.67～0.93），0.63（0.14～0.85 ）。见表1。

2.3 同一患者两次扫描的一致性肿块型肺癌两次扫描D、D*和f的ICC分别为0.94（0.88～0.97），0.64（0.41～0.79），0.42（0.08～0.93）；结节型肺癌自身测量D、D*和f的ICC分别为0.90（0.77～0.95），0.19（0.04～0.49），0.15（0.02～0.37）；纵膈肿大淋巴结自身测量D、D*和f的ICC分别为0.94（0.87～0.98），0.92（0.81～0.96），0.62（0.29～0.82）。见表2。

表1两名测量者间IVIM各参数的重复性/×10-3mm2·S-1、%

表2前后两次扫描IVIM各参数的重复性/×10-3mm2·S-1、%

3 讨论

传统的磁共振扩散加权成像技术没有关注微循环灌注对结果的影响，假设水分子的运动满足高斯分布，应用单指数函数模型定量表观扩散系数（ADC）值，因此，实际测得的ADC值除了包含扩散信息以外，还包含了组织微循环信息［7-8］；体素内不相干运动模型（intravoxel incoherent motion，IVIM）利用从低到高多个b值可以在不注射对比剂的前提下将水分子的真性扩散、微循环及其造成的假性扩散区分开，获得纯扩散参数D以及灌注参数f及假扩散系数D*［9］，可能为反映病变的真实扩散及灌注状况提供更好的技术支持。但肺部与其他部位不同，多b值自由呼吸采集情况下，成像既受到呼吸频率及快慢的影响，也可能受到纵膈心脏大血管搏动的影响，都可能对图像质量及测量结果产生影响，而且治疗前后复查对照需要重复两次或以上检查，实际工作中，尽管磁共振的扫描参数可以固定，但患者每次检查的扫描操作人员摆位及图像分析数据测量者都可能不同，所以先对该技术在肺癌患者的可行性及重复性进行研究是十分必要的。本研究62例肺癌患者中，60例顺利完成两次检查，58例影像图像符合评估标准，说明方法是可行的。

本研究将原发肿瘤按大小分成肿块组与结节组，重点是因为瘤体大小是肺癌影像检查及其评估时重要的可简单分类的测量指标；将纵膈肿大淋巴结独立成组，是因为纵膈淋巴结转移发生率高，部分肺癌术后患者随访中可单独表现纵膈淋巴结的复发/转移，需要评估治疗后疗效，而且和肺内病变相比较，纵膈病灶虽然位置相对固定，是否容易受到心脏大血管搏动的影响也值得探讨。本研究肺癌患者治疗之前，穿刺前后均可进行磁共振IVIM检查，只是在后续数据测量时避开可分辨的穿刺区，是因为患者在后续可能的影像复查中也是处于穿刺后状态。本研究结果发现，肺癌病灶无论表现为结节还是肿块，还是纵膈肿大淋巴结转移病灶，D值的单次扫描重复测量以及重复扫描测量组内相关系数可靠性均好，提示其受不同扫描及测量人员影响较小，而D*值重复性均差。结果与既往江建芹、陈世林等研究结果类似［10-11］。本研究还发现f值的重复性与病灶的大小和部位有关，纵膈转移淋巴结f值重复性较好（ICC为0.92及0.84），而肺内结节癌灶的f值重复性较差，可能的原因是纵膈内病灶相对固定，虽然容易受心脏搏动的影响，但受呼吸影响较小；而肺内的结节病灶因为体积较小，呼吸运动或扫描过程中呼吸频率不均匀可以对其产生影响较大，出现错配。提示在应用f值评估病变时，应该考虑到病灶大小与部位的因素。

本研究的不足之处：一是单中心样本量较小，且没有对肺癌病灶进行病理学的分类进行参数值的统计分析；二是本组病例周围型肺癌患者较少，没有按中央型、周围型肺癌进行分类，也无法按病灶肺野分布进行统计分析，将在后续进一步深入研究。

总之，肺癌病灶磁共振IVIM扫描可行，各参数值中，D值的重复性最好；纵膈转移淋巴结f值重复性好，肺内肿块f值重复性好于肺内结节；D*值重复性较差。