譚 慧 TAN Hui陳 軍 CHEN Jun許啟仲 XU Qizhong張 亮 ZHANG Liang陸 婧 LU Jing

?

體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)在甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)中的診斷價(jià)值

譚 慧 TAN Hui
陳 軍 CHEN Jun
許啟仲 XU Qizhong
張 亮 ZHANG Liang
陸 婧 LU Jing

Department of Radiology, Renmin Hospital of Wuhan University, Wuhan 430060, China

Address Correspondence to： CHEN Jun E-mail： whuchenjun@163.com

中國(guó)醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志

2016年 第24卷 第3期：166-169，174

ChineseJournal of Medical Imaging 2016 Volume 24 （3）： 166-169, 174

【摘要】目的 甲狀腺結(jié)節(jié)良惡性診斷至關(guān)重要，本研究擬探討體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)（IVIM）在甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)中的診斷價(jià)值。資料與方法 經(jīng)手術(shù)病理確診的45例甲狀腺結(jié)節(jié)患者共56個(gè)結(jié)節(jié)，術(shù)前均行常規(guī)MRI檢查和IVIM序列掃描。比較甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)表觀擴(kuò)散系數(shù)（ADC標(biāo)準(zhǔn)）、慢速ADC（ADC慢速）、快速ADC（ADC快速）、快速ADC分?jǐn)?shù)值（F快速）；采用受試者操作特征（ROC）曲線確定診斷閾值，評(píng)估上述參數(shù)對(duì)甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)的診斷效能。結(jié)果 甲狀腺惡性結(jié)節(jié)組ADC標(biāo)準(zhǔn)、ADC慢速、ADC快速值低于良性結(jié)節(jié)組，而F快速值高于良性結(jié)節(jié)組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=3.928、3.827、4.569、5.309，P＜0.001）；甲狀腺惡性結(jié)節(jié)組F快速的ROC曲線下面積最大，為0.841，診斷閾值為32.04%，其敏感度、特異度、準(zhǔn)確度分別為93.8%、70.0%和76.7%。結(jié)論 IVIM序列各參數(shù)鑒別甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)有一定的價(jià)值，其中F快速值對(duì)甲狀腺惡性結(jié)節(jié)的診斷效能最大。

【關(guān)鍵詞】甲狀腺結(jié)節(jié)；甲狀腺腫瘤；磁共振成像，彌散；擴(kuò)散加權(quán)成像；表觀擴(kuò)散系數(shù)；體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)；病理學(xué)，外科；診斷，鑒別

甲狀腺結(jié)節(jié)是最常見的一種甲狀腺疾病，發(fā)病率高達(dá)40%，其中惡性結(jié)節(jié)占5%～10%［1-2］。甲狀腺腫瘤的發(fā)病率呈逐年上升趨勢(shì)，甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)手術(shù)方案的選擇和預(yù)后不同，因此對(duì)良惡性結(jié)節(jié)的鑒別至關(guān)重要。超聲檢查是目前篩查甲狀腺疾病的首選方法，但由于對(duì)甲狀腺結(jié)節(jié)的評(píng)判缺乏規(guī)范化及標(biāo)準(zhǔn)化，影響了超聲的術(shù)前診斷符合率［3］。擴(kuò)散加權(quán)成像（DWI）通過觀察活體組織水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，并測(cè)量表觀擴(kuò)散系數(shù)（ADC）值對(duì)其進(jìn)行定量化監(jiān)測(cè)，在甲狀腺結(jié)節(jié)的鑒別診斷中具有重要作用。由于絕大多數(shù)研究使用的是單指數(shù)模型，忽略了微循環(huán)灌注對(duì)信號(hào)衰減的影響。Le Bihan等［4］提出的體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)（intravoxel incoherent motion，IVIM）模型可以分別提取組織內(nèi)水分子真實(shí)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和微循環(huán)灌注信息，揭示疾病的病理生理學(xué)改變，從而為疾病的診斷提供更多依據(jù)。近年IVIM在顱腦及體部良惡性腫瘤中的研究逐漸增多，并具有一定的應(yīng)用價(jià)值［5-7］，而運(yùn)用IVIM序列參數(shù)值鑒別甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)的研究鮮有報(bào)道。因此，本研究運(yùn)用IVIM雙指數(shù)模型對(duì)甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)進(jìn)行初步研究，探討IVIM在甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)中的診斷價(jià)值及應(yīng)用前景。

1　資料與方法

1.1 研究對(duì)象 選擇2014年10月—2015年5月武漢大學(xué)人民醫(yī)院收治的經(jīng)手術(shù)病理證實(shí)的45例甲狀腺結(jié)節(jié)患者共56個(gè)結(jié)節(jié)，其中良性結(jié)節(jié)40個(gè)，惡性結(jié)節(jié)16個(gè)。45例患者中，男8例，女37例；年齡18～66歲，平均（44.62±10.03）歲。甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)患者性別、年齡比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見表1。結(jié)節(jié)直徑過小會(huì)影響ADC值測(cè)量的準(zhǔn)確性，故本研究剔除直徑＜8 mm的病灶。本研究經(jīng)醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有患者均簽署知情同意書。

表1 甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)患者一般資料比較

1.2 儀器與方法 所有患者術(shù)前均行頸部常規(guī)MRI掃描及IVIM序列掃描。采用GE Discovery 750 Plus 3.0T MR掃描儀，頭頸聯(lián)合線圈?；颊呷⊙雠P位，平靜呼吸避免吞咽動(dòng)作。常規(guī)序列包括軸位T1WI、脂肪抑制T2WI、冠狀位脂肪抑制T2WI，掃描參數(shù)：TR 2400 ms TE 73 ms，采集矩陣256×256，視野24 cm×24 cm，層厚4 mm，層間隔1 mm，激勵(lì)次數(shù)1。掃描范圍自甲狀軟骨上緣至第7頸椎椎體水平，視具體病變情況酌情擴(kuò)大掃描范圍。

IVIM成像采用單次激發(fā)自旋回波EPI序列，b值取0、30、50、80、100、200、400、600、800、1000 s/mm2掃描參數(shù)：TR 2000 ms，TE 55 ms，采集矩陣96×96視野24 cm×24 cm，層厚4 mm，層間隔1 mm，為了獲得較好的圖像信噪比，激勵(lì)次數(shù)分別為4、4、2 2、2、4、6、6、8，掃描時(shí)間為7 min 56 s。

1.3 圖像后處理 由2名主治醫(yī)師以上職稱的影像診斷醫(yī)師共同閱片，將IVIM掃描完成所得序列傳至AW 4.5工作站及Functool軟件處理，得到標(biāo)準(zhǔn)ADC （ADC標(biāo)準(zhǔn)）、慢速ADC（ADC慢速）、快速ADC（ADC快速）快速ADC分?jǐn)?shù)值（F快速）的偽彩圖像。感興趣區(qū)（ROI的選擇結(jié)合常規(guī)平掃及DWI，選取病灶顯示最大層面將ROI置于病灶實(shí)質(zhì)處，避開出血、壞死、囊變、鈣化區(qū)。為避免誤差，所有ROI選取由同一醫(yī)師操作測(cè)量面積為20～50 mm2，測(cè)量3次取平均值。測(cè)量并記錄ADC標(biāo)準(zhǔn)、ADC慢速、ADC快速、F快速值，觀察各參數(shù)偽彩圖顏色差別。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 21.0軟件，甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)組間ADC標(biāo)準(zhǔn)、ADC慢速、ADC快速、F快速值比較采用成組資料t檢驗(yàn)。以病理診斷結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)，ADC慢速ADC快速、F快速與ADC標(biāo)準(zhǔn)值間的相關(guān)性采用Pearson相關(guān)分析。繪制受試者操作特征（ROC）曲線，獲得最佳診斷閾值，并通過曲線下面積比較各參數(shù)值的診斷效能，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2　結(jié)果

2.1 常規(guī)MRI表現(xiàn) 常規(guī)MRI圖像清晰顯示56個(gè)病灶病灶大小0.8～6.3 cm，平均（2.43±1.11）cm。56個(gè)甲狀腺結(jié)節(jié)的常規(guī)MRI表現(xiàn)見表2，所有良惡性結(jié)節(jié)DWI均呈稍高、高信號(hào)（圖1、2C）。

2.2 IVIM序列表現(xiàn) 甲狀腺惡性結(jié)節(jié)組ADC標(biāo)準(zhǔn)ADC慢速、ADC快速值低于良性結(jié)節(jié)組，而F快速值高于良性結(jié)節(jié)組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見表3 IVIM序列各參數(shù)偽彩圖上，紅色代表參數(shù)值較高，藍(lán)色代表參數(shù)值較低，兩組間存在色差（圖1、2D～G）。

圖1 女，48歲，結(jié)節(jié)性甲狀腺腫。IVIM序列示甲狀腺結(jié)節(jié)（箭），ROI選取避開出血灶（箭頭，A、B）；DWI呈稍高信號(hào)（C）；D～G 為ADC標(biāo)準(zhǔn)、ADC慢速、ADC快速、F快速偽彩圖；病理鏡下可見大小不等的濾泡狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)充滿膠質(zhì)（HE，×100，H）

圖2 男，37歲，甲狀腺乳頭狀癌。箭示病灶，ROI選取避開微鈣化灶（箭頭，A、B），DWI呈高信號(hào)（C），D～G為ADC標(biāo)準(zhǔn)、ADC慢速、ADC快速、F快速偽彩圖；病理鏡下可見癌細(xì)胞呈乳頭狀排列，細(xì)胞核緊密（HE，×100，H）

表2 56個(gè)甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)的常規(guī)MRI表現(xiàn)（例）

ADC慢速與ADC標(biāo)準(zhǔn)值間無相關(guān)性（r=0.59，P＞0.05），ADC快速與ADC標(biāo)準(zhǔn)值間無相關(guān)性（r=0.033，P＞0.05），F(xiàn)快速與ADC標(biāo)準(zhǔn)值呈負(fù)相關(guān)（r=-0.329，P＜0.05）；ADC標(biāo)準(zhǔn)、ADC慢速、ADC快速、F快速診斷甲狀腺惡性結(jié)節(jié)的曲線下面積分別為0.216、0.205、0.150、0.841（圖3）。F快速診斷閾值為32.04%，其敏感度、特異度、準(zhǔn)確度分別為93.8%、70.0%、76.7%。

3　討論

DWI通過測(cè)量組織內(nèi)水分子在擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)過程中的局部受限程度和方向，從而間接反映病變組織內(nèi)微觀結(jié)構(gòu)的變化和特點(diǎn)。b值選擇不同，所測(cè)得ADC值及反映組織內(nèi)的信息也不同，低b值（b≤200 s/mm2）受血流灌注的影響大，高b值（b＞200 s/mm2）主要反映水分子擴(kuò)散情況，但b值過高會(huì)降低圖像信噪比，影響病灶檢出。因此，通過多個(gè)b值的組合，可以同時(shí)了解組織內(nèi)微循環(huán)灌注和水分子擴(kuò)散情況，進(jìn)而提供更加詳細(xì)的病灶信息。2008年，Le Bihan［8］提出的IVIM，采用多個(gè)b值，根據(jù)雙指數(shù)衰減模型即可分別計(jì)算反映組織擴(kuò)散和微循環(huán)灌注效應(yīng)的參數(shù)。

表3 甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)IVIM序列參數(shù)比較

圖3 甲狀腺惡性結(jié)節(jié)IVIM序列各參數(shù)值的ROC曲線

其中S（b）為相應(yīng)b值的DWI信號(hào)強(qiáng)度，S（0）為b=0時(shí)的DWI信號(hào)強(qiáng)度，ADC快速為微循環(huán)灌注相關(guān)系數(shù)，ADC慢速為組織內(nèi)水分子純擴(kuò)散系數(shù)，F(xiàn)快速為微循環(huán)灌注在DWI信號(hào)衰減中所占的比重［9-10］。依據(jù)該模型可以定量化其中的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)成分和血流灌注成分。

甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)在組織結(jié)構(gòu)和血流灌注上的差異導(dǎo)致MRI圖像信號(hào)和IVIM序列各參數(shù)值有所不同。本研究顯示，甲狀腺惡性結(jié)節(jié)ADC標(biāo)準(zhǔn)和ADC慢速明顯低于良性結(jié)節(jié)，這與前列腺癌、乳腺癌和腦膠質(zhì)瘤等其他部位惡性腫瘤結(jié)果一致［11-13］，其原因可能與腫瘤細(xì)胞密度增高、細(xì)胞外間隙明顯減少、癌組織內(nèi)自由水減少等原因?qū)е滤肿訑U(kuò)散受限密切相關(guān)。同時(shí)本研究16個(gè)惡性結(jié)節(jié)中，13個(gè)是乳頭狀癌，病理結(jié)果發(fā)現(xiàn)乳頭中心存在纖維血管間質(zhì)，間質(zhì)內(nèi)常見同心圓狀鈣化小體，微鈣化灶存在也與擴(kuò)散受限密切相關(guān)［14］。

F快速、ADC快速分別反映毛細(xì)血管的血容量和微血管的平均血流速度［8］。Bourillon等［15］運(yùn)用MRI增強(qiáng)及IVIM技術(shù)對(duì)骨髓瘤的研究發(fā)現(xiàn)，病灶區(qū)F快速與組織強(qiáng)化率具有較好的一致性，并與病灶供血程度密切相關(guān)，反映組織微觀血流灌注情況。本研究中甲狀腺惡性結(jié)節(jié)組ADC快速較良性結(jié)節(jié)組低、F快速明顯高于良性結(jié)節(jié)組，可能是因?yàn)榧谞钕侔﹥?nèi)大量新生血管生成但新生血管的管徑較小，毛細(xì)血管流量減慢甚至停滯流動(dòng)緩慢的血管通常表現(xiàn)出擴(kuò)散效應(yīng)而非灌注，導(dǎo)致甲狀腺惡性結(jié)節(jié)組ADC快速減小。金蓉等［16］研究顯示甲狀腺癌的微血管密度顯著高于甲狀腺腺瘤，但其內(nèi)血管走行紆曲，血流緩慢。既往對(duì)膠質(zhì)瘤、前列腺癌［5,11］的研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)快速值隨著腫瘤惡性程度升高而增加，F(xiàn)快速與惡性腫瘤的病理分級(jí)呈正相關(guān)（P＜0.01）此外，本研究結(jié)果顯示，F(xiàn)快速對(duì)甲狀腺惡性結(jié)節(jié)診斷效能最大，曲線下面積為0.841，敏感度和特異度分別為93.8%、70.0%，是鑒別甲狀腺惡性結(jié)節(jié)最有效的指標(biāo)，其診斷閾值為32.04%。

本研究存在一定的局限性：①樣本量較小，惡性結(jié)節(jié)組以甲狀腺乳頭狀癌居多，其他類型亞組數(shù)量較少；②由于較小的結(jié)節(jié)容易受部分容積效應(yīng)干擾，影響ADC值的精確測(cè)量，故本研究剔除直徑＜8 mm的結(jié)節(jié)；③病變ROI為人工手動(dòng)勾畫，可能存在測(cè)量誤差；另外，本研究?jī)H結(jié)合平掃進(jìn)行分析，后期可結(jié)合灌注加權(quán)成像、動(dòng)態(tài)增強(qiáng)與IVIM各參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析。

總之，IVIM技術(shù)可以無創(chuàng)、有效地觀察甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)組織內(nèi)水分子擴(kuò)散和灌注情況，F(xiàn)快速是鑒別甲狀腺惡性結(jié)節(jié)最有效的指標(biāo)，未來需要更多研究進(jìn)一步探索IVIM成像的臨床應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

［1］ Bomeli SR, Lebeau SO, Ferris RL. Evaluation of a thyroid nodule. Otolaryngol Clin North Am, 2010, 43（2）： 229-238.

［2］ Sharen G, Zhang B, Zhao R, et al. Retrospective epidemiologica study of thyroid nodules by ultrasound in asymptomati

subjects. Chin Med J （Engl）, 2014, 127（9）： 1661-1665.

［3］ 候雪琴, 范雪, 楊凌菲, 等. 甲狀腺影像報(bào)告和數(shù)據(jù)系統(tǒng)分類診斷甲狀腺結(jié)節(jié)良惡性的準(zhǔn)確性. 中國(guó)醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志, 2015, 23（7）： 489-493.

［4］ Le Bihan D, Breton E, Lallemand D, et al. MR imaging of intravoxel incoherent motions： application to diffusion and perfusion in neurologic disorders. Radiology, 1986, 161（2）：401-407.

［5］ Hu YC, Yan LF, Wu L, et al. Intravoxel incoherent motion diffusion-weighted MR imaging of gliomas： efficacy in preoperative grading. Sci Rep, 2014, 4： 7208.

［6］ Xiao YP, Pan JJ, Chen YB, et al. Intravoxel incoherent motionmagnetic resonance imaging as an early predictor of treatment response to neoadjuvant chemotherapy in locoregionally advanced nasopharyngeal carcinoma. Medicine （Baltimore）, 2015, 94（24）： e973.

［7］ Cercueil JP, Petit JM, Nougaret S, et al. Intravoxel incoherent motion diffusion-weighted imaging in the liver： comparison of mono-, bi- and tri-exponential modelling at 3.0-T. Eur Radiol, 2015, 25（6）： 1541-1550.

［8］ Le Bihan D. Intravoxel incoherent motion perfusion MR imaging：a wake-up call. Radiology, 2008, 249（3）： 748-752.

［9］ Tamura T, Usui S, Murakami S, et al. Comparisons of multi b-value DWI signal analysis with pathological specimen of breast cancer. Magn Reson Med, 2012, 68（3）： 890-897.

［10］ Chandarana H, Lee VS, Hecht E, et al. Comparison of biexponential and monoexponential model of diffusion weighted imaging in evaluation of renal lesions： preliminary experience. Invest Radiol, 2011, 46（5）： 285-291.

［11］ Zhang YD, Wang Q, Wu CJ, et al. The histogram analysis of diffusion-weighted intravoxel incoherent motion （IVIM）imaging for differentiating the gleason grade of prostate cancer. Eur Radiol, 2015, 25（4）： 994-1004.

［12］ Iima M, Yano K, Kataoka M, et al. Quantitative non-Gaussian diffusion and intravoxel incoherent motion magnetic resonance imaging： differentiation of malignant and benign breast lesions. Invest Radiol, 2015, 50（4）： 205-211.

［13］ Lin Y, Li J, Zhang Z, et al. Comparison of intravoxel incoherent motion diffusion-weighted MR imaging and arterial spin labeling MR imaging in gliomas. Biomed Res Int, 2015, 2015： 235-245.

［14］ Aoyagi T, Shuto K, Okazumi S, et al. Apparent diffusion coefficient correlation with oesophageal tumour stroma and angiogenesis. Eur Radiol, 2012, 22（6）： 1172-1177.

［15］ Bourillon C, Rahmouni A, Lin C, et al. Intravoxel incoherent motion diffusion-weighted imaging of multiple myeloma lesions： correlation with whole-body dynamic contrast agentenhanced MR imaging. Radiology, 2015, 277（3）： 773-783.

［16］ 金蓉, 李彥敏, 王眾. 甲狀腺腫瘤的彩色血管能量成像與病理微血管密度的對(duì)比研究. 中國(guó)臨床醫(yī)學(xué)影像雜志, 2006, 17（6）： 315-317.

（本文編輯張春輝）

作者單位武漢大學(xué)人民醫(yī)院放射科 湖北武漢430060

Doi：10.3969/j.issn.1005-5185.2016.03.002

通訊作者陳 軍

中圖分類號(hào)

R736.1；R730.42

收稿日期：2015-09-07修回日期：2015-11-11

Differentiation of Benign and Malignant Thyroid Nodules Using Intravoxel Incoherent Motion

【Abstract】Purpose The preoperative diagnosis of thyroid nodules is critical for guiding therapeutic strategies, this study is to preliminary investigate the application value of intravoxel incoherent motion （IVIM） in the differential diagnosis of benign and malignant thyroid nodules.Materials and Methods Forty-five patients with fifty-six thyroid nodules underwent routine MRI sequences and IVIM sequence before operation. The standard ADC （ADCstandard）, slow ADC （ADCslow）, fast ADC （ADCfast） and fraction of fast ADC （Ffast） value of benign and malignant thyroid nodules were compared. Diagnostic threshold and efficacy for the differentiation of benign and malignant thyroid nodules of these parameters were evaluated by using receiver operating characteristic （ROC） curve.Results The ADCstandard, ADCslowand ADCfastof malignant thyroid nodule group were lower than those of benign nodule group, while Ffastvalue was higher than that of the benign nodule group, and the differences were all statistically significant （t=3.928, 3.827, 4.569 and 5.309, P＜0.001）； the area under the curve of Ffastwas the maximum, which was 0.841, the diagnostic threshold was 32.04%, the sensitivity, specificity and accuracy was 93.8%, 70.0% and 76.7%, respectively.Conclusion The parameters of IVIM were valuable for differentiating benign and malignant thyroid nodules, and the most valuable parameter for differentiating malignant thyroid nodules was Ffast.

【Key words】Thyroid nodule； Thyroid neoplasms； Diffusion magnetic resonance imaging；Diffusion weighted imaging； Apparent diffusion coefficient； Intravoxel incoherent motion；Pathology, surgical； Diagnosis, differential