3.0-T 磁共振扩散加权成像联合动态增强成像对甲状腺良恶性结节的鉴别价值

岳秀慧，孔维丹，任继亮，袁 瑛，陶晓峰

上海交通大学医学院附属第九人民医院放射科，上海 200011

近几十年来，全球甲状腺结节的发病率持续攀升，甲状腺乳头状癌的增速最为显著[1]。因此，精准的影像诊断对于减少甲状腺结节过度治疗、提高甲状腺癌患者预后都至关重要。临床上，常用的影像学检查方法包括超声、CT、磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）。超声是甲状腺结节首选的影像学检查方法，但存在观察范围有限、受观察者主观影响较大等问题[2]。CT 检查对周围淋巴结判断具有一定的价值，但存在辐射损伤及造影剂不良反应。MRI 具有较高的软组织分辨率、无辐射等优势，近年来已逐渐开始应用于甲状腺结节的临床评价；其中，功能MRI 技术的扩散加权成像（diffusion-weighted imaging，DWI） 和 动 态 增 强 磁 共 振 成 像（dynamic contrast-enhanced MR imaging，DCE-MRI）可分别从微观角度观察病灶内水分子扩散状态及血流动力学特征，为结节的良恶性诊断提供新的方法。目前，相关研究发现DWI[3-5]和DCE-MRI[6-7]的诊断标准不一、诊断效能也不高，且多数研究聚焦于1.5-T MRI，鲜有关于高场强3.0-T MRI 的研究。因此，本研究拟探讨3.0-T 磁共振DWI 和DCE-MRI 联合应用对甲状腺良恶性结节的鉴别诊断价值，从而为临床诊疗提供参考。

1 对象与方法

1.1 研究对象

回顾性收集2018 年1 月—2019 年10 月于上海交通大学医学院附属第九人民医院初诊的甲状腺结节患者65 例，并获取其性别、年龄、结节直径及病理类型等一般资料。

纳入标准：①结节经手术切除，且经病理证实。②MRI 检查前，未经穿刺、放射或化学治疗。③于切除术前行MRI 检查，序列包括常规MRI 检查、DWI 和DCEMRI 等。④结节直径≥1 cm。⑤对于弥漫多发结节，仅选取横截面直径最大者纳入分析。排除标准：①有其他恶性肿瘤病史。②磁共振图像伪影明显，影响后处理分析。

本研究已获得上海交通大学医学院附属第九人民医院伦理委员会的批准。

1.2 MRI 检查

MRI 检查采用Ingenia 3.0-T 磁共振扫描仪（Philips，荷兰）及头颈联合线圈进行扫描。患者取仰卧位，以充分暴露甲状腺。嘱患者在扫描过程中勿吞咽。MRI 检查前，需行屏气训练。具体扫描序列如下。

常规MRI 平扫：横断面T1 加权像（T1 weighted image，T1WI） 快速自旋回波（turbo spin echo，TSE），重复时间（repetition time，TR）450 ms，回波时间（echo time，TE） 20 ms，层厚3 mm，层间距1 mm，扫描视野240 mm×240 mm，矩阵300×240，激励次数2；横断面及冠状面T2WI DIXON-TSE，TR 2 500 ms，TE 100 ms，层厚3 mm，层间距1 mm，扫描视野240 mm×240 mm，矩阵300×240，激励次数2。

DWI检查：该检查采用单次激发平面回波成像（single- shot echo-planar imaing，Ss-EPI）序列进行。TR 400 ms，TE 70 ms，层厚3 mm，层间距0 mm，视野240 mm×240 mm 矩 阵220×180，激励次数3。b值取0和1 000 s/mm2。

DCE-MRI 检查：在第5 时相基线数据采集完成后，通过高压注射器于单侧肘静脉快速团注对比剂钆喷酸葡胺（Gd-DTPA），用量为0.1 mmol/kg，速度为2 mL/s；并以同样的速度向肘静脉注入生理盐水20 mL。而后行无间歇扫描，扫描总时长为5 min，共75 期相，每个期相的扫描时间为4 s。

1.3 图像分析及后处理

利用Ingenia 3.0-T 磁共振扫描仪的后处理软件进行数据分析。由2 位具有10 年以上头颈部MRI 诊断工作经验的影像科医师进行双盲法阅片，并将协商一致的意见作为最终结果进行组间分析。

测量甲状腺良恶性结节的表观扩散系数（apparent diffusion coeきcient，ADC）值时，需选取结节的最大横断面，手动勾画感兴趣区（region of interest，ROI），每个结节测量3 次取平均值。同时，还需参照T2WI 及增强前后T1WI，避开结节内出血、坏死、钙化及血管等以及结节的边缘，减少部分容积效应。

通过选择甲状腺结节强化最明显的区域，得到结节的时间-信号强度曲线（time-intensity curve，TIC）。根据曲线形态可分为3 种类型：Ⅰ型为流入型，病灶信号强度持续上升，幅度超过10%；Ⅱ型为平台型，病灶信号强度在上升后保持水平，即升高或降低在10%之间；Ⅲ型为流出型，病灶信号强度在中后期下降超过10%。同时，还需通过计算获得以下DCE-MRI 参数，包括相对增强（relative enhancement）、最大增强（maximum enhancement）、最大相对增强（maximum relative enhancement）、开始强化时间（time of initial intensity，T0）、达峰时间（time to peak，TTP）、流入速率（wash-in rate，WI）、流出速率（washout rate，WO） 及 短 暂 增 强（brevity of enhancement，BrevEnh）。TIC 及参数的获取示意图如图1，计算方法如下：①相对增强(%)=[I(D)/I(Dref) -1]×100%，其中I(D)代表当前的动态影像的像素强度，I(Dref)代表参考动态影像的像素强度。②最大增强=S1（峰值强度）-S0（初始强度）。③最大相对增强（%）：所有动态影像上的所有最大相对增强。④WI(L/s)=[I(D)- I(D-1)]max/T，其 中T 代 表 时 间。⑤WO(L/s)=|[I(D)- I(D-1)]max/T|。⑥BrevEnh（s）：最大流入速率点与最大流出速率点之间的时间。

图1 TIC 及相关参数示意图Fig 1 TIC and schematic diagram of relevant parameters

1.4 统计学方法

采用SPSS 19.0 软件对研究数据进行统计分析。符合正态分布的定量资料以x±s 表示，采用独立样本t 检验进行比较。采用逐步Logistic 回归模型获取结节良恶性的独立预测因子，通过绘制受试者操作特征曲线（receiver operator characteristic curve，ROC curve，ROC 曲 线）评估各独立预测因子、ADC 值和TTP 联合模型对良恶性结节的诊断效能，并采用Delong 检验比较各预测因子、模型的曲线下面积（area under the curve，AUC）间差异。P＜0.05 表示差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料

本研究共纳入甲状腺结节患者65 例，其中良性31例、恶性34 例。在良性甲状腺结节患者中，男性7 例、女性24 例，年龄（53±12）岁，结节直径（2.8±1.1）cm；病理分析显示，15 例为结节性甲状腺肿、9 例为甲状腺腺瘤、4 例为桥本甲状腺炎，甲状腺增生结节、肉芽肿性甲状腺炎、弥漫性毒性甲状腺肿各1 例；有10 例为多发结节。在恶性甲状腺结节患者中，男性9 例、女性25 例，年龄（44±18）岁，结节直径（1.9±1.2）cm；病理分析显示，31 例为甲状腺乳头状癌、2 例为甲状腺滤泡癌、1 例为甲状腺淋巴瘤；有5 例为多发结节。

2.2 影像学分析

2.2.1 良恶性结节的DWI 及DCE-MRI 分析 采用DWI 对患者良恶性结节的ADC 值进行分析（b 值取0 和1 000 s/mm2），结果显示良性甲状腺结节的ADC值[（1.24±0.22） ×10-3mm2/s]高于恶性结节[（0.91±0.23） ×10-3mm2/s]，且差异具有统计学意义（P=0.000）。

图2 64 岁结节性甲状腺肿女性患者的MR 表现Fig 2 MR images in a 64-year-old female patient with nodular goiter

图3 42 岁甲状腺乳头状癌男性患者的MR 表现Fig 3 MR images in a 42-year-old male patient with papillary carcinoma

随后，通过DCE-MRI 对患者良恶性结节的TIC 进行分析，结果显示良性甲状腺结节的TIC 多为Ⅱ或Ⅲ型（示例如图2），且Ⅲ型（22 例，71.0%）多于Ⅱ型（9 例，29.0%）；恶性甲状腺结节的TIC 为Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ型，其中多数表现为Ⅱ型（26 例，76.5%）（示例如图3），少数表现为Ⅰ型（4 例，11.8%）或Ⅲ型（4 例，11.8%）。

在DCE-MRI 的参数检测结果（表1）中，与恶性甲状腺结节相比，良性甲状腺结节的最大增强、WI 均较高且TTP 较早（均P＜0.05）。

表 1 良恶性甲状腺结节的DCE-MRI 参数比较Tab 1 Comparison of DCE-MRI parameters between benign and malignant thyroid nodules

2.2.2DCE-MRI 和DWI 对良恶性结节的诊断效能 逐步Logistic 回归分析显示，ADC 值和TTP 是诊断甲状腺结节良恶性的独立预测因子（表2）。ROC 曲线分析（图4 ～6）显示，ADC 值的最佳诊断阈值为0.97×10-3mm2/s （b 取0 和1 000 s/mm2），其AUC、灵敏度和特异度分别为0.88、73.5%和96.8%；TTP 的最佳诊断阈值为61.3 s，其AUC、灵敏度和特异度分别为0.75、79.4%和67.7%；ADC 值和TTP 联合模型的AUC、灵敏度和特异度分别为0.93、82.4%和100.0%。通过Delong 检验对各预测因子及联合模型的AUC 比较发现，ADC 值与TTP 间差异无统计学意义（P=0.113），而联合模型与TTP （P=0.008）、ADC值 （P=0.061） 间差异均具有统计学意义。

表 2 良恶性甲状腺结节预测因子的逐步Logistic 回归分析Tab 2 Stepwise Logistic regression analysis of predictors of benign and malignant thyroid nodules

图4 良恶性甲状腺结节的ADC 值散点图Fig 4 Scatter plot of ADC values in benign and malignant thyroid nodules

图5 良恶性甲状腺结节TTP 的散点图Fig 5 Scatter plot of TTP in benign and malignant thyroid nodules

图6 ADC 值、TTP 及其二者的联合模型鉴别诊断良恶性甲状腺结节的ROC曲线Fig 6 ROC curve of ADC value, TTP and their combined model in differential diagnosis of benign and malignant thyroid nodules

3 讨论

研究[8]发现，甲状腺结节的发病率呈逐年上升趋势。临床上，针对甲状腺结节的术前定性诊断一直是影像学研究的热点及难点。相关研究显示常规MR 检测（如形态特征等）很难实现对甲状腺结节良恶性的鉴别，因此联合使用DWI 和DCE-MRI 进行术前评估则显得尤为重要。

恶性肿瘤的病理学特点为核浆比大、细胞外间隙小、水分子弥散受限，于DWI 检查表现为ADC 值下降[9]。本研究结果显示甲状腺恶性结节的ADC 值明显低于良性结节，且当b 值取0 和1 000 s/mm2时良、恶性结节的ADC阈值为0.97×10-3mm2/s。既往研究[3-5]也证实，甲状腺恶性结节的ADC 值显著低于良性结节，但不同b 值的选取造成了ADC 阈值间存在差异。有文献[10]报道，在高场强3.0-T MRI 检测中b 值取0 和1 000 s/mm2时，甲状腺良恶性结节的ADC 阈值为2.04×10-3mm2/s。岳秀慧等[3]研究则提示，1.5-T MRI 检测中b 值取300 s/mm2时ADC 值的诊断阈值为1.98×10-3mm2/s。因此笔者认为，ADC 阈值的差异可能受磁场强度和b 值的影响。理论上，低b 值反映的是血流灌注情况，高b 值则更能显示水分子的扩散特性。此外，ADC 值还易受到设备、扫描参数、序列、后处理系统和数据分析等诸多因素的影响。

作为内分泌器官，甲状腺的血管床较其他组织更为宽广[11]，血管通透性也较高。甲状腺组织发生病变时可导致血管床通透性受损，从而表现出多种动态曲线类型。本研究通过比较良、恶性甲状腺结节的DCE-MRI 半定量参数发现，良性甲状腺结节的WI 和最大增强均显著高于恶性结节，且TTP 显著早于恶性结节。分析其原因，由于WI、最大增强及TTP 是血流量的直接指标，且均与微血管密度呈正相关；笔者认为，甲状腺恶性结节血供较差，其微血管密度相对较低且分布不均，使对比剂早期能够快速进入所致。本研究对TIC 进行分析发现，良性甲状腺结节的TIC 多为流出型且无1 例为流入型曲线，恶性结节多为平台型；其可能与甲状腺血管床的通透性较高有关，但具体机制尚不清晰。既往有研究[12]发现恶性甲状腺结节的微血管通透性低于良性结节，究其原因可能与肿瘤组织内的新生血管有关，即新生血管走行迂曲、血流灌注缓慢进而降低了恶性结节的强化速度（即WI、WO）和强化程度（即相对增强、最大增强、最大相对增强、BrevEnh）。

本研究通过联合DWI 和DCE-MRI 行甲状腺结节的术前定性诊断，取得了较好的诊断效能，但仍存在一定的局限性：①3.0-T 磁共振扫描仪虽可提供更高的信噪比和更大的空间分辨率，使细微病变的检测灵敏度和准确度得到了提升，但场强差异对DWI、DCE-MRI 结果的影响机制尚未做分析。②本研究纳入的样本量偏少，未能对甲状腺良、恶性结节的亚型做进一步研究，也未对多个b 值进行分析。③鉴于图像质量，直径小于1 cm 的结节未纳入本研究，导致可能存在一定的样本偏倚。④采用人为勾画对ROI 进行测量，虽取均值进行分析，但测量结果仍可能存在一定的偏倚。

综上所述，本研究采用DWI 和DCE-MRI 评价良恶性甲状腺结节，发现ADC 值和TTP 是鉴别良、恶性结节的独立预测因子，且两者联合诊断可最大程度地提高甲状腺良恶性结节的鉴别诊断效能。本研究为术前甲状腺良恶性肿瘤的鉴别提供了较为重要的影像学诊断方法，或将为协助临床医师选择最佳干预和治疗方案提供一定的参考。

参·考·文·献

[1] Roman BR, Morris LG, Davies L. The thyroid cancer epidemic, 2017 perspective[J]. Curr Opin Endocrinol Diabetes Obes, 2017, 24(5): 332-336.

[2] Woliński K, Szkudlarek M, Szczepanek-Parulska E, et al. Usefulness of different ultrasound features of malignancy in predicting the type of thyroid lesions: a meta-analysis of prospective studies[J]. Pol Arch Med Wewn, 2014, 124(3): 97-104.

[3] 岳秀慧, 陶晓峰, 高欣. MR 扩散加权成像在甲状腺疾病诊断中的应用[J]. 中华放射学杂志, 2012, 46(6): 500-504.

[4] Khizer AT, Raza S, Slehria AUR. Diffusion-weighted MR imaging and ADC mapping in differentiating benign from malignant thyroid nodules[J]. J Coll Physicians Surg Pak, 2015, 25(11): 785-788.

[5] Wang H, Wei R, Liu WY, et al. Diagnostic eきcacy of multiple MRI parameters in differentiating benign vs. malignant thyroid nodules[J]. BMC Med Imaging, 2018, 18(1): 50.

[6] Ben-David E, Sadeghi N, Rezaei MK, et al. Semiquantitative and quantitative analyses of dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging of thyroid nodules[J]. J Comput Assist Tomogr, 2015, 39(6): 855-859.

[7] Yuan Y, Yue XH, Tao XF. The diagnostic value of dynamic contrast-enhanced MRI for thyroid tumors[J]. Eur J Radiol, 2012, 81(11): 3313-3318.

[8] Davies L, Morris LGT, Haymart M, et al. American association of clinical endocrinologists and American college of endocrinology disease state clinical review: the increasing incidence of thyroid cancer[J]. Endocr Pract, 2015, 21(6): 686-696.

[9] Padhani AR, Koh DM. Diffusion MR imaging for monitoring of treatment response[J]. Magn Reson Imaging Clin N Am, 2011, 19(1): 181-209.

[10] 刘冰, 孙浩然. 3.0T MR 扩散加权成像在甲状腺良恶性结节鉴别诊断中的价值[J]. 中国医学计算机成像杂志, 2020, 26(1): 14-18.

[11] Kinoshita M, Tanaka H, Arita H, et al. Pituitary-targeted dynamic contrastenhanced multisection CT for detecting MR imaging-occult functional pituitary microadenoma[J]. AJNR Am J Neuroradiol, 2015, 36(5): 904-908.

[12] Sakat MS, Sade R, Kilic K, et al. The use of dynamic contrast-enhanced perfusion MRI in differentiating benign and malignant thyroid nodules[J]. Indian J Otolaryngol Head Neck Surg, 2019, 71(Suppl 1): 706-711.