扩散加权成像在鉴别低、高风险胸腺瘤和胸腺囊肿中的应用

杨晶，高艳*，李琼阁，单艺，赵澄，卢洁

1.首都医科大学宣武医院放射与核医学科，北京 100053；2.磁共振成像脑信息学北京市重点实验室，北京 100053；*通信作者 高艳 wsggy518@sina.com

胸腺囊肿和胸腺瘤均是位于前纵隔的胸腺肿物，当胸腺囊肿合并出血感染时，其CT值升高，难以与胸腺瘤鉴别。传统MRI能够很好地观察纵隔的解剖细节（位置、边缘和轮廓等），其中化学位移成像可以区分胸腺增生和正常胸腺，及其他位于前纵隔且轮廓较明显的软组织肿物[1]。近年来扩散加权成像（DWI）越来越多地应用于胸腺肿物的观察[2-7]，可通过比较不同b值图像信号强度高低和表观扩散系数（ADC）值的大小，对纵隔肿物的良恶性进行区分[8-10]。WHO将胸腺瘤分为A、AB、B1、B2、B3和C型，C型即胸腺癌。临床上将A、AB、B1和无侵袭性表现的B2型胸归为低风险胸腺瘤，有侵袭性表现的B2和B3型归为高风险胸腺瘤，而目前DWI研究多将胸腺瘤归入纵隔恶性肿瘤，从而降低区分良、恶性肿瘤的阈值[11]。DWI的参数较多，且多数研究未采用最优扫描参数。本研究采用3个b值，探讨在高磁场强度下，优化扫描参数后的DWI对于低、高风险胸腺瘤和胸腺囊肿的区分能力，并与传统MRI图像比较，为临床制订治疗方案提供可靠的诊断意见。

1 资料与方法

1.1 研究对象 前瞻性收集2017年1月—2020年1月首都医科大学宣武医院42例胸腺肿物的影像资料，男30例，女12例，年龄35～72岁，平均（53.60±10.26）岁，患者均通过CT检查初步确定为胸腺肿物占位，3 d内进行胸部MRI。手术切除后经病理证实为胸腺瘤34例[B3型5例，有侵袭性（纵隔胸膜和心外膜转移）表现的B2型3例，A、AB、B1和无侵袭性表现B2型26例]，胸腺囊肿8例。本研究经本院伦理委员会批准，患者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 胸部MRI和强化CT间隔1 d。采用3.0T（TRIO；Siemens）MRI扫描仪。T2加权成像采用快速自旋回波序列，抑脂，TR 4 460 ms，TE 89 ms，两期屏气扫描，轴位。T1成像采用3D DIXON双回波化学位移成像，TR 5.47 ms，TE 2.45 ms，FOV 380 mm×285 mm，屏气扫描方式，轴位。DWI采用单激发自旋回波平面回波采集方式，TR 1 000 ms，TE 62 ms，FOV 400 mm×300 mm，采集带宽度为2 790 Hz/pixel，浅呼吸不屏气，b值选用0、150和900 mm2/s，噪声指数15，轴位成像，范围从胸廓入口到膈肌。层厚、层间距均为5 mm。

1.3 图像重建 选取3个b值的DWI图像，分别重建ADCb0-900和ADCb150-900图像，计算公式如下：

ADCb0-900=[ln（SIb0/SIb900）]/（b900-b0）

ADCb150-900=[ln（SIb150/SIb900）]/（b900-b150）

其中，ln为自然对数，SIb0为b=0 mm2/s时DWI图像上的信号强度，SIb150为b=150 mm2/s时DWI图像上的信号强度，SIb900为b=900 mm2/s时DWI图像上的信号强度。

1.4 图像评价 MRI图像的调阅、判读和测量均由2位有10年胸部诊断经验的副主任医师在Siemens Leonardo工作站进行。首先在未知病理、CT检查结果和ADC值的情况下，测量T2抑脂轴位图像上胸腺占位组织的最大直径，参考T2抑脂和T1正反相位轴位图像，对占位组织的位置（前纵隔、前中纵隔），边缘（光整、不规则）和坏死（可见、不可见）情况进行主观评价，测量T1正反向相位图像上占位的信号强度，计算占位的信号强度指数（signal intensity index，SII）[12]，计算公式如下：

SII=[（tSIin-tSIop）/（tSIin）]×100%

其中，tSIin为占位组织在正向位信号的强度，tSIop为占位组织在反向位信号的强度。

对42例患者T2抑脂、T1正反相位图像和3个b值的DWI图像占位组织特点进行观察和评价，主观评价意见不一致时由2位医师讨论达成一致。

再测量所有占位组织在ADCb0-900和ADCb150-900图像上的ADC值。感兴趣区选取占位组织最长直径所在层面，选取范围避开实性肿物囊性改变的坏死、炎症、钙化以及囊性肿物外侧包膜的钙化[13]，并保证所有占位的感兴趣区在2个不同b值的ADC图像上位于同层面、同位置和同大小，感兴趣区内取平均值。计算ADC减低率，并计算42例患者胸腺占位ADCb0-900、ADCb150-900和ADC减低率的平均值和标准差。ADC减低率=（ADCb0-900-ADCb150-900）/ADCb0-900。

1.5 统计学分析 采用SPSS 20.0软件。2名医师测量数据的一致性采用组内相关系数（ICC）分析。最大直径平均值、低、高风险胸腺瘤和胸腺囊肿T1正反相位图像的SII值以M（Qr）表示，组间比较采用Kruskal-WallisH检验。对占位组织（位置、边缘和坏死）情况的主观评价采用Fisher精确检验。ADCb0-900、ADCb150-900和ADC减低率以±s表示，低、高风险胸腺瘤和胸腺囊肿比较采用ANOVA 检验，两两比较采用Bonferroni检验，并进行受试者工作特征（ROC）曲线分析。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 传统MRI评价结果 2名医师测得直径和SII值均具有一致性，ICC分别为0.987（95%CI0.970～0.994）、0.857（95%CI0.801～0.938）。采用2名医师所测直径和SII值的平均值进行统计学分析。

2.1.1 传统图像主观评价结果 根据病理结果将42例胸腺肿物分成3组：低风险胸腺瘤26例，高风险胸腺瘤8例（B2型3例、B3型5例），胸腺囊肿8例。3组在传统T2抑脂图像上的形态特点见表1。

表1 胸腺囊肿与低、高风险胸腺瘤在传统MRI上的形态特点比较

低、高风险胸腺瘤和胸腺囊肿在T2抑脂图像上均为高信号（图1）。三者在T1正向位图像上均为低到中等的信号强度，其中低、高风险胸腺瘤在T1反向位图像上均有部分信号缺失，胸腺囊肿受出血、炎症和蛋白质渗出影响，信号缺失程度不等（图2），三者间信号缺失程度肉眼难以比较。

图1 低、高风险胸腺瘤和胸腺囊肿T2抑脂轴位图像。A.男，63岁，低风险胸腺瘤。肿物为不均匀高信号（箭）；B.男，58岁，高风险胸腺瘤。肿物为不均匀中等偏高信号（箭）；C.男，54岁，胸腺囊肿。肿物为高信号（箭）

图2 低、高风险胸腺瘤和胸腺囊肿T1正（A～C）、反（D～F）相位图像。A、D.男，63岁，低风险胸腺瘤，占位信号明显缺失（箭）；B、E.男，58岁，高风险胸腺瘤，占位信号明显缺失（箭）；C、F.男，54岁，胸腺囊肿，占位信号部分缺失（箭）

2.1.2 传统图像T1正反相位SII值分析 低、高风险胸腺瘤和胸腺囊肿在T1正反相位图像上占位组织的SII值分别为3.15（-19.26，19.03）%、6.33（-12.94，18.57）%和-6.9（-63.61，69.57）%，差异无统计学意义（H=0.89，P=0.643）。

2.2 3个b值的DWI图像信号特点 低、高风险胸腺瘤和胸腺囊肿在b=0 mm2/s上均为高信号，在b=150 mm2/s上可见不同程度信号减低，胸腺囊肿信号减低程度大于低风险胸腺瘤，更大于高风险胸腺瘤；在b=900 mm2/s上低、高风险胸腺瘤和胸腺囊肿信号强度进一步减低，胸腺囊肿信号未可见，低风险胸腺瘤信号略可见，高风险胸腺瘤信号部分可见，见图3。

图3 低、高风险胸腺瘤和胸腺囊肿的不同b值DWI图像信号衰减变化。A～C.男，63岁，低风险胸腺瘤（箭），b=0 mm2/s为高信号，随着b值升高，信号强度逐渐减低，b=900 mm2/s信号略可见；D～F.男，58岁，高风险胸腺瘤（箭），b=0 mm2/s为高信号，随着b值升高，信号强度轻度减低，b=900 mm2/s信号可见；G～I.男，54岁，胸腺囊肿（箭），b=0 mm2/s为高信号，随着b值升高，信号强度明显减低，b=900 mm2/s信号未可见；A、D、G为b=0 mm2/s；B、E、H为b=150 mm2/s；C、F、I为b=900 mm2/s

2.3 ADC 值分析 2 名医师测得的ADCb0-900和ADCb150-900数据具有一致性，ICC分别为0.856（95%CI0.798～0.912）、0.931（95%CI0.889～0.964）。采用两者所测数据的平均值进行分析。

2.3.1 ADC平均值 低、高风险胸腺瘤和胸腺囊肿的ADCb0-900、ADCb150-900、ADC值减低率见表2。3组ADCb0-900和ADCb150-900比较，差异有统计学意义（P均＜0.001），3组中ADCb150-900均较ADCb0-900减低，但3组ADC值减低率比较，差异无统计学意义（P=0.492）。

表2 胸腺囊肿、低、高风险胸腺瘤的ADCb0-900和ADCb150-900和ADC值减低率比较

2.3.2 ADC值ROC曲线效能 低、高风险胸腺瘤的ADCb0-900和ADCb150-900的ROC 曲线分析见表3。ADCb150-900比ADCb0-900的Cutoff值更低，AUC更大，特异度和准确度更高。低风险胸腺瘤和胸腺囊肿的ADCb0-900和ADCb150-900的ROC曲线分析见表4，ADCb150-900比ADCb0-900的Cutoff值更低，两者AUC、敏感度、特异度和准确度相同。

表3 低、高风险胸腺瘤的ADCb0-900和ADCb150-900ROC曲线分析

表4 低风险胸腺瘤和胸腺囊肿的ADCb0-900和ADCb150-900ROC曲线分析

3 讨论

3.1 传统MRI鉴别胸腺肿物的局限性 本研究发现通过传统MRI图像较难鉴别低、高风险胸腺瘤和胸腺囊肿。SⅡ值在低、高风险胸腺瘤和胸腺囊肿间无差异，因胸腺囊肿几乎不含脂肪成分，理论上胸腺瘤在正反相位上的SⅡ值应明显大于胸腺囊肿，但临床上胸腺囊肿多合并出血、炎症和蛋白液渗出，造成其SII值变化差异很大。该结果与Calandriello等[14]的研究一致。

3.2 DWI参数优化的意义 本研究胸部DWI采用3个b值，TE采用最短的62 ms，优化了扫描参数。胸部DWI参数较多，临床并无统一标准。有体膜研究[15]发现当其他条件相同时，TE 92 ms比52 ms可使ADC值被低估多达29%，选择最短TE可避免低估ADC值；胸部组织T2值均较低，最短TE值才能更多地显示胸部组织特点，本研究采用3T MRI最短TE值（62 ms），低于之前3T胸部MRI研究（86～96 ms）[16]。成像参数中的b值控制着图像对扩散的敏感性，有研究[17-18]证实b＜200 s/mm2时更多表现为灌注信息，当b＞200 s/mm2时表现为扩散信息。临床研究多采用双b值，但有研究证实扩散信息是多指数衰减[18]，至少采用3个b值才能去除组织血管的灌注信息，从而反映真实扩散信息，而最高b值采用800～1 000 s/mm2时，才能获得高质量的扩散成像图像。当b＞1 000 s/mm2时会明显延长TE，严重降低图像信噪比，影响图像质量，不适用于临床[19]。

3.3 低、高风险胸腺瘤分组的意义 有研究[16]把不同级别胸腺瘤全部划分为恶性肿物，其恶性肿物ADCb150-800值为1.24×10-3mm2/s，本研究发现低风险胸腺瘤ADCb150-900值为1.59×10-3mm2/s，高风险胸腺瘤的ADCb150-900值为0.82×10-3mm2/s，表明将高风险胸腺瘤划分为恶性肿物的研究方式会降低恶性肿物的ADC值，而将低风险胸腺瘤划分为恶性肿物的方式会提高恶性肿物的ADC值，提示将低、高风险胸腺瘤分组研究的必要性。

3.4 ADCb150-900鉴别诊断优势 本研究发现ADCb0-900和ADCb150-900鉴别低、高风险胸腺瘤和胸腺囊肿的差异有统计学意义。ADCb150-900比ADCb0-900在鉴别低、高风险胸腺瘤时准确度和特异度更高。本研究中有1例高风险胸腺瘤患者的ADCb0-900=2.26×10-3mm2/s，高于低、高风险胸腺瘤的Cutoff值1.345×10-3mm2/s，但是其ADCb150-900=1.04×10-3mm2/s低于低、高风险胸腺瘤的Cutoff值1.06×10-3mm2/s，ADC减低率为53.98%，其病理为B3型胸腺瘤，进一步证实ADCb150-900比ADCb0-900能更好地去除高风险肿瘤的灌注信息，显示扩散信息，鉴别低、高风险胸腺瘤。既往研究[20]发现鉴别良、恶性胸部占位时，ADCb150-800比ADCb0-800降低，并且恶性组比良性组降低更多（22.39%比5.3%）；本研究中ADC减低率在低、高风险胸腺瘤和胸腺囊肿间无差异，可能是由于本文采用3.0T磁场，比1.5T有更强的射频强度，磁场更均匀，造成扩散数据误差较小。

3.5 本研究的局限性 高风险胸腺瘤和胸腺囊肿的病例数明显少于低风险胸腺瘤，主要由于临床中恶性胸腺瘤和胸腺囊肿患者较少，未来会收集更多的相关病例，做出更有价值的研究。

总之，相比传统MRI，优化扫描参数后的DWI可为临床低、高风险胸腺瘤和胸腺囊肿的鉴别诊断提供更明确的依据。