B1场校正T1 mapping测量肺癌初始T1值的可重复性及其与表观弥散系数和Ki-67表达的相关性

江建芹，符益纲，周 笑，朱明明，徐高峰，胡春洪，邵伟伟

(1.盐城市第一人民医院影像科，3.病理科，江苏 盐城 224000；2.苏州大学附属第一医院影像科，江苏 苏州 215000)

肺癌是危害人体生命健康的恶性肿瘤之一[1]。CT是最常用于检查肺癌的方法，但存在辐射。MR纵向弛豫时间成像(T1 mapping)可定量组织的纵向弛豫时间(T1值)并反映肿瘤内在病理学特征，已用于评估肺功能[2-3]及鉴别肺部良、恶性病变[4]。Ki-67是恶性肿瘤增殖标志物，与肿瘤侵袭性及患者预后密切相关[5]。作为MR弥散加权成像(diffusion weighted imaging, DWI)的定量参数，表观弥散系数(apparent diffusion coefficient, ADC)与Ki-67表达存在负相关关系[6-7]。B1场校正T1 mapping可降低B1场强的不均匀性，测量T1值结果更准确，且扫描范围大、时间短[8]。本研究观察B1场校正T1 mapping测量肺癌初始T1值的可重复性及其与ADC、Ki-67表达的相关性，旨在为临床制定个体化治疗提供依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2020年6月—2021年3月36例于盐城市第一人民医院经病理诊断的肺癌患者，男21例，女15例，年龄46～82岁，平均(64.6±7.4)岁； 33例存在单发、3例可见多发病灶，共纳入39个病灶，最大径1.3～8.8 cm，平均(4.18±2.04)cm；位于右肺上叶、右肺中叶、右肺下叶、左肺上叶及左肺下叶的病灶分别为16、1、12、3及7个；病理类型为腺癌16个，鳞癌11个，小细胞肺癌12个。纳入标准：①胸部CT检出肺内占位性病变，最大径>1.0 cm，病灶内磨玻璃成分、钙化、空洞、出血及坏死体积均<病灶体积1/2，之后接受胸部MR检查；②检查前未接受抗肿瘤治疗及穿刺、支气管镜等侵入性检查；③无MR检查禁忌证，且能配合完成胸部T1 mapping及DWI检查；④MR检查后1个月内以经皮病灶穿刺活检、支气管镜下穿刺活检或术后病理确诊肺癌。排除标准：①图像质量差，无法测量T1值；②未接受免疫组织化学Ki-67检测或Ki-67表达<1%。

1.2 仪器与方法 采用Siemens Magnetom Skyra 3.0T MR仪及18通道体表线圈行胸部扫描。嘱患者仰卧，头先进，以腹带绑定其腹部，应用心电门控监测呼吸，采集冠状位半傅里叶单次激发快速自旋回波T2WI及轴位T2 fBLADE图像、容积内插屏气扫描T1WI、DWI及T1 mapping。扫描序列及参数：于患者自由呼吸状态下采集 DWI，TR 7 600 ms，TE 67 ms，矩阵128×160，FOV 360 mm×310 mm，层厚5 mm，层数32，b值分别为0、300、800 s/mm2，扫描时间190 s；行T1快速小角度激发梯度回波序列扫描，以校正B1场、减少其场强不均匀性，扫描时间约10 s[9]，之后屏气状态下以3D多翻转角法(variable flip angle, VFA)采集 T1 mapping， FA为3°和15°，TR 5.01 ms，TE 2.3 ms，矩阵135×224，FOV 380 mm×380 mm，层厚4 mm，层数64，扫描时间20 s；扫描结束后自动生成ADC图，以Siemens MapIt软件自动生成T1 mapping伪彩图。

1.3 图像分析 由不知晓病理结果、具有20年(观察者A，主任医师)及8年(观察者B，主治医师)MRI诊断经验的影像科医师于Siemens Syngo MMWP后处理工作站，参考T1WI及T2WI，分别在T1 mapping伪彩图及ADC图显示病灶最大层面沿其边缘手动勾画ROI(图1、2)，避开出血、坏死、钙化、大血管、支气管及伪影区域[4]，软件自动测量其T1值及ADC，反复测量3次，取平均值；间隔1个月后由观察者A采用相同方法再次测量病灶T1值。

图1 患者男，70岁，右肺上叶小细胞肺癌 A.胸部轴位T2 fBLADE图示右肺上叶实性病灶(箭)； B.胸部轴位ADC图(红线区域为病灶ROI)示病灶ADC为807×10-6 mm2/s； C.胸部轴位T1 mapping伪彩图(黑线区域为病灶ROI)示病灶初始T1值为1 974 ms； D.免疫组织化学Ki-67染色图(×200)示Ki-67表达水平为90%

1.4 病理学检查 以10%中性甲醛溶液固定标本，经常规脱水、石蜡包埋等处理制作4 μm厚石蜡切片，以链霉菌抗生物素蛋白-过氧化物酶连结(streptavidin-perosidase, SP)法行免疫组织化学Ki-67检测，观察特异性抗体的免疫染色密度和分布；采用标记指数表示Ki-67表达水平，即每1 000个细胞中阳性染色的细胞数。

图2 患者男，67岁，右肺上叶中分化鳞状细胞癌 A.胸部轴位T2 fBLADE图示右肺上叶病灶(箭)； B.胸部轴位ADC图(红线区域为病灶ROI)示病灶ADC为1 312×10-6 mm2/s； C.胸部轴位T1 mapping伪彩图(黑线区域为病灶ROI)示病灶初始T1值为1 158 ms； D.免疫组织化学Ki-67染色图(×200)示Ki-67表达水平为18%

1.5 统计学分析 采用SPSS 20.0及MedCalc 12.3.0统计分析软件，以±s表示符合正态分布的计量资料，组间行t检验。以组内相关系数(intra-class correlation coefficient, ICC)评价观察者内、观察者间测量T1及ADC的一致性，ICC>0.75为一致性较好。以Pearson相关系数检验评估T1值、ADC及Ki-67表达之间的相关性，|r|≥0.8为极强相关，0.6≤|r|<0.8为高度相关，0.4≤|r|<0.6为中度相关，0.2≤|r|<0.4为弱相关，|r|<0.2为极弱相关或无相关。P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 一致性分析 观察者A 先后测量的肺癌初始T1值分别为(1 436.38±222.26)ms及(1 449.58±229.98)ms，差异无统计学意义(t=-0.960，P=0.343)；观察者B测量肺癌初始T1值为(1 461.30±236.44)ms，与观察者A差异无统计学意义(t=-1.532，P=0.134)。观察者内及观察者间测量肺癌初始T1值的一致性均较好，ICC分别为0.963[95%CI(0.928，0.980)]、0.948[95%CI(0.901,0.973)]。

观察者A、B测量的肺癌ADC分别为(1 137.70±242.75)×10-6mm2/s及(1 122.37±237.71)×10-6mm2/s，差异无统计学意义(t=1.217，P=0.231)；二者测量结果的一致性较好[ICC=0.972,95%CI(0.947，0.985)]。

2.2 相关性分析 肺癌T1值与Ki-67表达水平呈中度正相关[r=0.448，95%CI(0.154，0.669)，P=0.004]，与ADC呈中度负相关[r=-0.558，95%CI(-0.743,-0.295)，P<0.001)]；ADC与Ki-67表达呈高度负相关[r=-0.605，95%CI(-0.773,-0.358)，P<0.001)]。见图3。

图3 肺癌Ki-67表达、初始T1值及ADC的相关性的散点图 A.Ki-67表达与T1值； B.Ki-67表达与ADC； C.T1值与ADC

3 讨论

T1 mapping为MR定量成像技术之一。B1场校正VFA-T1 mapping成像时间短，单次屏气即可完成，测量结果更为准确，适用于临床常规扫描及肺癌相关研究。本研究采用VFA法采集T1 mapping，扫描前加行T1快速小角度激发梯度回波序列扫描以校正B1场，结果显示观察者内及观察者间测量肺癌初始T1值的一致性均较好，提示其可重复性良好。

本研究结果显示，肺癌ADC与Ki-67表达呈高度负相关，与既往研究[6-7]结果相符合，即肺癌Ki-67表达水平越高，癌细胞增殖速度越快，肿瘤细胞越多，细胞外间隙明显减小，水分子弥散受限明显，导致病灶ADC较低；同时，肿瘤细胞有丝分裂伴随细胞核增大、细胞质蛋白增加，进一步限制水分子弥散运动而降低ADC。基于肺癌ADC的可重复性研究[10]结果证实，ADC是稳定、可重复性佳的定量指标，可作为反映肺癌增殖潜能的影像学标志物。

T1纵向弛豫时间可反映组织的内在特征。恶性肺病变初始T1值显著低于良性非结核性病变，可能与良性病变如肺炎含有更多水分子有关[4]。本研究发现，肺癌初始T1值与Ki-67表达水平呈中度正相关，可能原因在于肺癌Ki-67高表达伴随更多微坏死，勾画病灶ROI时难以去除，使其初始T1值较高。既往研究[11-12]发现，小细胞肺癌初始T1值显著高于非小细胞肺癌，其Ki-67表达也更高；肾癌及肝癌相关研究[13-14]也表明高度恶性肿瘤具有更高的初始T1值。另有研究[2-3]指出，T1 mapping可评估肺功能，提示其为富有前景的胸部MR扫描技术。本研究中，肺癌病灶的初始T1值与Ki-67表达相关系数虽低于其与ADC，但为肺癌临床病理学评估提供了新的思路。

本研究发现肺癌初始T1值与ADC呈中度负相关，与既往研究[11-12]一致，可能小细胞肺癌及低分化肺癌恶性程度高，伴随更多缺血、微坏死和细胞外基质，故其ADC较低而T1值较高[11,13]。

总之，B1场校正T1 mapping测量肺癌T1值的可重复性良好，所获肺癌T1值与其ADC及Ki-67表达均呈中度相关；B1场校正T1 mapping有望成为临床提供评价肺癌Ki-67表达的影像学新手段。本研究的主要局限性：①单中心研究，样本量小，且剔除了最大径<1.0 cm病灶及磨玻璃结节等，结果可能存在偏倚；②手动方法于病灶最大层面勾画ROI，难以避免误差；有待积累病例、采用计算机半自动识别及直方图分析深入观察。