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磁共振成像联合扩散加权成像对乳腺病变的诊断价值

2024-04-08 10 上传者：管理员

摘要：目的探究MRI增强前T1 mapping成像联合扩散加权成像在乳腺病变应用中的诊断价值。方法前瞻性连续搜集44例女性乳腺病变患者的MRI图像，由两名影像科医师独立勾画每个病灶的感兴趣区并测量T1值和表观扩散系数(ADC)值。使用组内相关系数评估观察者间的一致性，分别评估并比较T1值、ADC值和T1+ADC值对于乳腺病变良恶性鉴别的诊断效能，计算受试者工作特征曲线下面积(AUC)、特异度、敏感度。使用Spearman分析T1值与乳腺癌病理特征的相关性。结果 44例患者共50个病灶(17个良性病灶，33个恶性病灶)。良性组和恶性组之间的ADC值和T1值差异具有统计学意义(P<0.001),T1+ADC值具有最优的鉴别诊断效能，AUC为0.989。T1值与腋窝淋巴结转移状态呈负相关且差异存在统计学意义(r=-0.472,P<0.01)。结论增强前T1 mapping成像有潜力鉴别乳腺良恶性病变，T1值联合ADC值能进一步提高诊断准确性。

关键词：
BC
T1 mapping
乳腺病变
扩散加权成像
磁共振成像
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乳腺癌(breast cancer, BC)是威胁全球女性健康的重大问题，据估计，2020年新发病例达230万例，超过肺癌成为全球最为常见的恶性肿瘤[1]。同时，乳腺癌患者的死亡率相当高，在所有癌症中位列第五[2]。MRI是无创性评估乳腺病变的最优方法，其优势在于无辐射且能提供良好的软组织对比[3]。目前临床上常用动态对比增强MRI(dynamic contrast-enhanced MRI,DCE-MRI)对乳腺病变进行定性，然而其在鉴别良、恶性病变时存在假阳性，同时具有对比剂过敏反应的风险[4]。

表1 磁共振成像采集参数

T1 mapping成像是一种高度敏感和定量的MRI测量技术，它可作为内源性生物标志物，无需对比剂，根据组织特异性捕捉组织的纵向弛豫时间[5]。近年来，T1 mapping成像已被应用于鉴别肿瘤、分级以及复发。有研究表明T1 mapping成像可作为术前预测肝细胞癌病理分级的检查手段[6],还可用于区分直肠腺癌病理学类型及分级[7]。磁共振扩散加权成像(diffusion weighted image, DWI)通过测量水分子扩散限制对肿瘤特征具有敏感的特异性，而表观扩散系数(apparent diffusion coefficient, ADC)则可用于量化扩散限制的变化，并与疾病预后因素相关[8]。制定乳腺病变患者个体化治疗计划的关键在于准确鉴别肿瘤的良恶性，同时深入了解其独特的病理类型和分化程度。本研究旨在通过T1 mapping成像测量乳腺病变的T1值，对比并结合DWI的ADC值，以评估T1 mapping成像在鉴别乳腺良、恶性病变中的应用价值。同时，还将评估T1值与乳腺癌的组织学分级、淋巴结转移状态、雌激素受体(estrogen receptor, ER)、孕激素受体(progesterone receptor, PR)、人表皮生长因子受体2(human epidermal receptor 2,HER2)和细胞增殖相关抗原(Ki67)状态之间的相关性，为乳腺病变的临床评估提供额外的参考价值。

1、资料与方法

1.1 临床资料

本研究获得北大深圳医院伦理委员会批准，每位受检者均签署知情同意书。搜集我院2022年6月至12月间56例乳腺病变患者纳入本研究，根据纳排标准，最终纳入44例患者共50个病灶。纳入标准：(1)临床信息完整；(2)无MRI检查禁忌症；(3)乳腺X线和(或)超声诊断BI-Rads分级为4a～5类的病例；(4)MRI检查前无穿刺和手术史，未行化疗或放疗；(5)MRI检查后2周内具有活检或手术病理及免疫组织化学结果。排除标准：(1)MRI检查依从性差或图像质量差的病例；(2)MRI检查后无活检或手术病理；(3)无免疫组织化学结果。

1.2 MRI扫描方法

采用3.0 T超导型MRI扫描仪(Ingenia CX,飞利浦医疗)及16通道乳腺专用线圈进行扫描。患者采用俯卧位，双乳自然垂悬在线圈中央。扫描序列包括常规T2WI、T1WI、T1 mapping成像序列、DWI和DCE序列。增强前T1 mapping成像是采用改良的Look-Locker反转恢复(MOLLI)序列进行扫描，所有图像在数据采集后整合成数据集，随即生成T1伪彩图；每个像素的信号强度即为T1值[9]。DWI轴位采用3个b值(0、50和800 s/mm2)的EPI单次激发序列，ADC图随DWI自动生成。DCE图像采用3D脂肪抑制e-thrive序列获取。扫描参数详见表1。

1.3 图像与数据分析

所有数据均使用IntelliSpace Portal(飞利浦医疗)工作站进行分析。由两位分别具有5年和25年乳腺影像诊断经验的影像科医师在未获取病理结果和临床信息的情况下，以随机顺序独立测量每个病灶的T1值和ADC值。首先，在T1 mapping成像生成的图像上，结合DWI和DCE序列图像作为参考，通过手动勾画乳腺病变的感兴趣区域(ROI)。其次，在ROI的选择过程中，将其定位于病变的实质部分，并选取病变横径最大的层面进行勾画，同时避免包括无强化区域，如囊变、出血和坏死区域，以获取病变的T1值。此外，相同的ROI会被复制到相应的ADC图像中，以获取ADC值。为确保数据的一致性并减少由于ROI位置选择偏见而引起的测量误差，所有数据均进行3次测量，并对参数进行了平均。

1.4 组织病理学分析

所有乳腺病变均经过活检或手术获得最终病理结果。对于恶性肿瘤患者，病理评估包括组织病理学分级、使用免疫组织化学定量分析ER、PR、HER2以及Ki67,并评估腋窝淋巴结的转移状态。根据组织病理学分级标准，Ⅰ级乳腺癌表示分化良好的肿瘤，而Ⅱ级和Ⅲ级则分别代表中度和分化较差的肿瘤。ER和PR阳性定义为10倍镜下视野阳性细胞核≥1%,反之为阴性[10]。HER2表达评分为0和+时为阴性、+++时为阳性，++时需进一步行荧光原位杂交技术检测，若基因扩增则代表HER2表达为阳性，反之为阴性[11]。Ki67高表达和低表达的分界阈值设置为14%。

1.5 统计学分析

使用SPSS 19.0和MedCalc 15.0进行统计分析。采用组内相关系数(ICC)评估观察者间的可靠性。使用Kolmogorov-Smirnov检验确定数据正态性。数据以均值±标准差表示。使用独立样本t检验和Mann-Whitney U检验比较良性和恶性病变的T1值和ADC值，以及良性和恶性组之间病变特征的差异，P<0.05为差异有统计学意义。绘制ROC曲线并计算曲线下面积(AUC)。基于最大Youden指数，评估T1和ADC值在区分乳腺肿瘤良恶性病变中的诊断效能。乳腺癌的病理特征与T1值的相关性采用Spearman相关性分析方法，P<0.05为差异具有统计学意义。

表2 患者特征概况

2、结果

2.1 临床病理资料

根据纳入和排除标准，44例患者共50个病灶被纳入研究。所有病灶被分为两组：良性组(17个，包括9个纤维腺瘤，1个少年纤维腺瘤，3个腺病，1个导管内乳头瘤，1个良性叶状瘤和2个混合有腺病的纤维腺瘤)和恶性组(33个，包括26个浸润性乳腺癌，6个导管原位癌和1个黏液癌)。患者特征、乳腺癌的临床和病理数据总结见表2和表3。

表3 乳腺癌临床和病理参数对比

2.2 一致性检验

两位观察者之间在T1值和ADC值上测量存在高度一致性，ICC分别为0.929和0.965(表4)。因此，最终评估指数是通过取两位影像科医师对参数测量的平均值计算得出。

2.3 良、恶性病变组间T1值与ADC值的比较

恶性组的T1值显著高于良性组(1817.08±126.64和1429.31±167.66,P<0.001)。恶性组的ADC值低于良性组(1.05±0.27和1.67±0.33,P<0.001),详见表5和图1。恶性组和良性组的典型图像分别见图2、3。

2.4 ROC曲线分析结果

分析T1值、ADC值、T1值联合ADC值的ROC曲线下面积，结果显示，T1值联合ADC值的AUC为0.989、敏感度为88.24、特异度为96.97,提示T1值联合ADC值的诊断效能最高(P<0.05);此外，T1值和ADC值分别以1535.92和1.26作为理想的诊断阈值，详见表6、图4所示。

2.5 相关性分析

结果显示：T1值与ER(r=-0.223,P=0.213)、PR(r=0.05,P=0.782)、HER2(r=0.039,P=0.829)、组织学分级(r=0.1789,P=0.3530)、Ki67(r=-0.310,P=0.079)和病灶的大小均无相关性。但是，T1值与腋窝淋巴结的转移状态有相关性(r=-0.4722,P<0.05)。

3、讨论

本研究通过T1 mapping成像测量乳腺病变的T1值，对比并结合DWI的ADC值，初步探讨其在鉴别乳腺良、恶性病变中的诊断价值；同时，还对T1值与乳腺癌病理免疫组织化学表达及腋窝淋巴结转移的相关性进行了深入分析。研究结果表明，T1值和ADC值均具备鉴别乳腺病变良恶性的能力，且T1值联合ADC值在诊断准确性上优于单独使用这2个参数。相较于DWI序列和DCE序列，T1 mapping成像具有扫描时间短、无需注射对比剂的优势。这不仅能够减少患者的不适感，还有助于规避潜在的对比剂过敏反应，从而提高患者检查的成功率、降低不良反应发生的风险，并且节约检查费用。综上，T1值是一种较为可靠的、可用于鉴别乳腺病变良恶性无创的检测指标。

表4 T1值和ADC值的组内相关系数

表5 良性病灶和恶性病灶的组间对比

表6 T1值和ADC值的诊断效能

图1A、B T1值、ADC值在乳腺良恶性病灶之间的箱式图

图2A～C 60岁女性浸润性乳腺癌患者的MRI图像。

图3A～C 43岁女性乳腺纤维腺瘤患者的MRI图像。

图4 T1值、ADC值和二者联合在鉴别乳腺良恶性病灶的ROC曲线

本研究结果表明，乳腺恶性病变的T1值显著高于良性病变，这一现象主要受到组织固有特性的影响。在固定的主磁场强度条件下，T1弛豫时间主要受到大分子浓度、水合状态以及组织水含量的影响。当乳腺癌组织经历细胞坏死后，与细胞坏死相关的大分子会释放到细胞周围空间，这使得乳腺癌组织比非癌组织含有更多的细胞外大分子，从而进一步延长了T1弛豫时间，这可能是乳腺恶性病变与良性病变相比，T1值升高的原因。此外，相关研究[12]证实T1 mapping能更有效地辨别特定组织。本研究的结果与Meng等[13]的研究结果一致，然而Merchant等[14]的研究发现良性病变的T1值高于恶性病变，与本研究结果相悖。导致研究结果不一致的原因之一是女性月经周期中激素水平的变化可能对T1值的测量产生影响，此外，不同的病理类型和检查设备(品牌、磁场强度)也可能导致结果出现差异。

ADC值是DWI评估的主要定量参数，目前是唯一一种被公认能够无创性地识别活体组织中水分子扩散迁移情况的检查技术。乳腺癌恶性病变区域的细胞紧密排列，细胞间隙较小，核与细胞质的比例较高，水分子的运输受到限制，因此表现为ADC值的下降[15]。在当前研究及许多既往研究[16,17,18]中，恶性乳腺病变的ADC值明显低于良性病变。本研究中，利用ADC值区分恶性和良性病变的AUC为0.970,敏感度和特异度分别达到93.94%和100%。然而，单纯使用ADC值对病变的良恶性鉴别存在假阴性，如黏液性乳腺癌可能会因极高的ADC值而被误认为是良性病变[19]。在肿瘤细胞的增殖过程中，过度分泌的黏液在肿瘤实质中占据了超过50%的比例，这是黏液性癌的重要标志。而过量的黏液会导致肿瘤实质的弛豫时间延长，表现为高T1值。这与本研究结果表明的恶性肿瘤的T1值高相符合。因此，ADC值与T1值的联合使用更能有效提高诊断准确性。

淋巴结转移在制定乳腺癌患者的治疗方案和对患者的预后进行预测时具有重要作用。有研究表明，ADC值具有预测多种类型癌症淋巴结转移的能力，同时能够在包括头颈部、盆腔等多系统病变中鉴别良性与癌性淋巴结[20,21,22,23,24,25]。本研究创新性地将T1值应用于预测乳腺癌淋巴结转移的定量测量方法，研究结果表明，在恶性病例组中，T1值与淋巴结转移状态呈现负相关，并具有统计学意义。较低的T1值与较低的水含量、较高的可溶性蛋白水平和较高的增殖活性相关[26],此外，恶性乳腺上皮细胞产生的淋巴结转移往往具有较高的细胞密度和较少的坏死现象，这些因素可能共同导致了T1值与淋巴结转移状态的负相关关系。因此，未来研究需进一步扩大样本量，以增强本研究发现的鲁棒性。

在乳腺癌的病理报告中，免疫组织化学相关指标(ER、PR、HER2和Ki67)被用于确认乳腺癌的分子类型，为制定个体化治疗方案提供了重要的参考依据。本研究初步探究了乳腺癌的T1值与这些指标之间的关联。然而，研究结果并未显示出乳腺癌的T1值与这些指标之间存在有意义的关系。这可能是由于本研究样本量不足，无法发现它们之间的潜在关联。

本研究存在一些局限性：本研究采用前瞻性的研究方法，因此样本量较小，良性病变的样本不足，且病理类型相对单一。这种样本选择偏倚可能对研究结果产生影响，未来将扩大样本量，丰富病理类型，以提高研究的鲁棒性和泛化能力。其次，对T1值的评估可能受到肿瘤内组织异质性的影响。即使在勾画ROI时规避了坏死区域，ROI中仍不可避免纳入了部分坏死区域，这些区域可能会对病变的T1值计算产生影响。另外，不同研究对于月经周期影响弛豫时间的结果尚存在争议[27,28,29]。然而，本研究并未在纳入和排除标准中考虑月经周期。最后，仅依赖单个切面的数值可能不足以充分反映整个病变的特征。本研究仅评估了每个病变最大截面部分的T1值，可能无法充分捕捉病变的整体异质性。在未来的研究中，解决这些缺陷将有助于获取更全面和可靠的乳腺肿瘤诊断结果。

综上所述，本研究结果表明T1 mapping成像具备鉴别乳腺病变良恶性的潜力，通过联合T1值与ADC值的应用能够进一步提升诊断的准确性。因此，在进行常规乳腺MRI对比增强扫描之前，引入T1 mapping成像对乳腺病变的定性诊断可作为一个有益的补充。然而，这些发现还需通过未来更大规模的前瞻性实验进行验证。

参考文献:

[6]成戈,董妍,余雪燕,等.Gd-EOB-DTPA 增强 MRI T1 mapping 鉴别不同分化程度肝细胞癌的价值[J].临床放射学杂志,2021,40:717-722.

[8]刘碧英,张小镇,何岩燕,等.DCE-MRI定量分析多b值DWI联合应用对卵巢交界性､恶性肿瘤的鉴别价值及与Ki-67的相关性研究[J].临床放射学杂志,2021,40:757-762.

[11]郑蕊,谢瑜,薛珂,等.合成MRI定量参数与乳腺浸润性导管癌分子分型及细胞增殖活性关系研究[J].中国肿瘤临床,2023,50:728-732.

基金资助:国家高性能医疗器械创新中心开放基金资助项目(编号:NMED2021MS-01-001);北京大学深圳医院临床研究面上项目基金(编号:LCYJ2021005);

文章来源:连纯,庄璐璐,葛秀云,等.磁共振T1 mapping成像联合扩散加权成像对乳腺病变的诊断价值[J].临床放射学杂志,2024,43(04):532-537.