表观扩散系数联合病灶脊髓信号强度比值诊断原发性肺癌的临床价值

史志勇，栗亚苗，陈晓丹

河南省中医院（河南中医药大学第二附属医院）核医学科，郑州450002

中国原发性肺癌的发病率、病死率均居于恶性肿瘤前列，因早期病情隐匿，大多数患者确诊时已处于中晚期，预后差。研究显示，延长原发性肺癌患者生存期的关键在于早期发现、诊断及治疗。目前，临床主要采用CT鉴别肺部肿块的良恶性，具有扫描时间短、分辨率高的优势，能明显分辨出病灶的形态、大小及结构；但病灶的形态特征易受医师主观因素的影响，存在一定的漏诊率及误诊率，而且CT辐射性较大，对人体有害。近年来，随着计算机及影像学的快速发展，MRI及弥散加权成像（diffusion weightedi maging，DWI）技术成为临床研究的热点。表观扩散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）值是DWI常用的定量指标，其对肿瘤的诊断原理是根据水分子弥散受限程度来判断的，而病灶脊髓信号强度比值（lesion-to-spinal cord ratio，LSR）也是临床鉴别良恶性病灶的一个重要指标，主要通过对比病灶与脊髓信号强度的不同来进行鉴别。有研究显示，DWI参数ADC、LSR在鉴别乳腺、盆腔部、中枢神经系统、骨骼等部位肿瘤良恶性方面具有较高的价值，但是关于DWI应用于原发性肺癌诊断的报道尚少见。因此，本研究对ADC联合LSR诊断原发性肺癌的价值进行探讨，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集2017年12月至2019年12月河南省中医院（河南中医药大学第二附属医院）收治的疑似原发性肺癌患者的临床资料。纳入标准：临床资料齐全（包括患者基本资料、影像学检查结果、手术病理结果、穿刺活检结果、随访资料等）；行MRI常规平扫及DWI检查，且MRI检查前未行手术、放化疗等治疗。排除标准：DWI图像质量差，有明显伪影，干扰医师分析。根据纳入与排除标准，共纳入80例疑似原发性肺癌患者，其中原发性肺癌46例（恶性组），肺部良性肿块34例（良性组）。恶性组中，男25例，女21例；年龄38～75岁，平均（59.12±4.75）岁；肿块直径1.6～4.0 cm，平均（2.56±0.45）cm；鳞状细胞癌17例，小细胞癌14例，腺癌15例；临床分期：Ⅰ期8例，Ⅱ期17例，Ⅲ期18例，Ⅳ期3例；手术病理证实29例，组织活检证实17例。良性组中，男20例，女 14例；年龄35～70岁，平均（53.29±4.61）岁；肿块直径1.0～3.7 cm，平均（2.41±0.42）cm；慢性肉芽肿11例，肺结核9例，Wenger肉芽肿4例，肺脓肿7例，硬化性血管瘤3例；手术病理证实7例，组织活检证实16例，随访证实11例。

1.2 检查方法

①使用GE Optima MR360 1.5T扫描仪对患者进行MRI常规平扫检查。患者取仰卧位，采用8通道体线圈从胸廓入口至肺下界逐步扫描。嘱患者在正常呼吸的基础上收紧腹带，前胸与线圈紧密贴合，减少呼吸运动导致的图像伪影。常规平扫序列中T2加权成像（T2-weighted imaging，T2WI）横轴位：重复时间（repetition time，TR）=1500 ms，回波时间（echo time，TE）=80 ms；频率衰减反转恢复序列（spectral attenuated inversion recovery，SPAIR）冠状位及横轴位：TR=3400 ms，TE=90 ms；视野（field of view，FOV）为320 mm×320 mm，层间距1 mm，层厚5 mm，矩阵128×256，扫描时间为163 s。②DWI序列：单次激发自旋回波-回波平面序列（single shot spin echo-echo plane sequence，SS-SEEPI）。设定参数：TR=1000 ms，TE=60 ms，翻转角90°，FOV、层间距、层厚及矩阵等设置与常规平扫序列相同，b值分别取0或800 s/mm，扫描时间为150 s。

1.3 图像处理

将获得的扫描图像数据上传至计算机后自动生成DWI图像和ADC参数图，由同一组两名经验丰富的医师进行阅片，意见不一致时，经商讨后确定。DWI信号强度评价方法：选取同一层面的脊髓作为参考，根据LSR对肿块情况进行评分。勾画感兴趣区（region of interest，ROI）并测量 ADC值、病灶及脊髓SI值，连续测量3次，取平均值，选取ROI时需避开有明显囊变、出血、坏死或钙化的位置。LSR=信号强度（signa intensity，SI）/SI。将ADC、LSR纳入Logistic回归模型建立联合诊断新指标，以手术病理或组织活检结果为金标准。

1.4 统计学方法

2 结果

2.1 ADC值、LSR的比较

恶性组的ADC值明显低于良性组，而LSR则明显高于良性组，差异均有统计学意义（

P

＜0.01）。（表 1）

表1 两组患者ADC值、LSR的比较（± s）

2.2 ADC值、LSR及两者联合对原发性肺癌的诊断价值

ROC曲线分析结果显示，联合诊断指标AUC为0.971，高于LSR值AUC（

Z

=3.468，

P

＜0.05），但与ADC值AUC比较差异无统计学意义（

P

＞0.05）。ADC值最佳截断值为1.70×10mm/s，LSR的最佳截断值为0.94。（表2、图1）

图1 ADC值、LSR及两者联合诊断原发性肺癌的ROC曲线

表2 ADC值、LSR及两者联合对原发性肺癌的诊断价值

3 讨论

DWI主要利用组织内水分子布朗运动反映组织的生理病理状态，属于一种无创检测方法，多用于肿瘤的良恶性鉴别。研究显示，DWI图像的质量及参数稳定性与运动形式（包括体位移动、呼吸、心脏跳动）、b值的选择、扫描设备及成像方法有关，并指出ROI的选择对DWI也有一定的影响。DWI诊断鉴别的相关参数包括ADC值、SI、LSR、纯扩散系数D值、灌注分数f值等，其中，以ADC值、SI、LSR的应用最为广泛。有研究选择某一SI级数作为肺部肿块良恶性的鉴别阈值，其特异度、灵敏度可达到61.58%、88.92%。但关于ADC值与LSR对肺部肿块良恶性的诊断效能存在一定的争议。Henz等研究显示，LSR诊断效能高于ADC值，而解礼冰等的研究发现，ADC值对原发性肺癌的诊断效能优于LSR，而两者联合诊断的效能与ADC比较，差异无统计学意义（P＞0.05），这可能与ROI、b值的选择有关。

本研究发现，恶性组的ADC值低于良性组，而LRS则高于良性组，差异均有统计学意义。既往研究显示，肿瘤组织内水分子运动受限体现在两方面：一方面，肿瘤细胞由于增殖不受限，大量细胞紧密排列，导致细胞外空间缩小，细胞外质子运动幅度受限；另一方面，异常增大的细胞核、细胞质的减少、细胞器的增多使细胞内的质子活动能力受限。肿瘤分化程度不同，则细胞增殖能力、排列方式、细胞核质比等都不同，因此，组织内分子运动特征存在差异。研究发现，原发性肺癌的ADC值较低，肺部良性肿块的ADC值相对较高。有研究显示，大部分原发性肺癌的DWI图像均呈等信号或高信号，而良性肿块则表现为低信号，与本研究结果一致。b值对ADC值的影响较大，且目前还无最佳b值的定义，一些学者认为b=500 s/mm时，DWI的图像质量最佳，可真实反映组织内水分子的扩散情况，b值在1400～1500 s/mm时，DWI鉴定胰腺癌、乳腺癌的效能最好，但b值过高会引起图像质量降低，理论上，b值越小，DWI图像的清晰度越高，但其他因素如T透射效应、灌注对ADC值造成较大的影响，不能真实地反映组织内水分子的扩散情况；随着b值增大，虽然减少了其他因素对ADC值的影响，但图像的信噪比（signal noise ratio，SNR）及对比SNR会降低，导致图像质量差，干扰医师对病灶的识别，因此临床一般建议b值取500～1000 s/mm为获得最佳图像质量的取值范围。本研究的b值取值0及800 s/mm，兼顾了两个的影响，可靠性高。

本研究通过绘制ROC曲线发现，ADC值对原发性肺癌的诊断AUC为0.954，最佳截断值取1.70×10mm/s；LSR值的AUC为0.826，最佳截断值取0.94；两者联合诊断的AUC为0.971，灵敏度、特异度分别为0.913、0.971。进一步比较显示，两者联合诊断原发性肺癌的AUC明显高于LSR，但ADC值与二者联合诊断原发性肺癌的AUC比较，差异不明显。这与Satoh等的研究结果存在一些差异，研究发现，LSR对肺恶性结节的诊断效能优于ADC值，可能与病理类型有关。近年来，随着DWI研究的深入，双指数DWI受到临床的关注。临床可通过测量多个b值序列，并进行曲线拟合，获得纯扩散系数D值、灌注分数f值，避免血液循环灌注对DWI的影响，更能反映病理组织的真实状态。不管是双指数模型DWI，还是单指数模型DWI，在诊断肺部肿块方面，均具有较高的诊断价值。

综上所述，ADC值联合LSR能提高DWI对原发性肺癌的鉴别诊断价值，在实际的临床应用中，应合理选择ROI和b值，以提高ADC值的真实性。由于本研究纳入的一些肺部良性肿块病例是根据随访得到的，并非均经病理检测证实的，可能会对本研究结果产生一定的影响，而且病例数较少，需要更多、更深入的研究进一步证实。