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摘要：孤立性肺结节的检出率逐年增高，CT对于部分结节的良恶性诊断具有局限性，且在复查过程中CT辐射剂量给患者带来一定的危害，MRI为孤立性肺结节的定性和复查提供了新的途径，本文就高场MRI在孤立性肺结节的应用作一综述。
关键词：高场MRI；体素内不相干运动理论模型；孤立性肺结节；肺癌
本文引用格式：袁龙琪,张凤翔,杨金花.高场MRI多序列在孤立性肺结节定性诊断中的可行性研究[J].世界最新医学信息文摘,2019,19(66):92-93.
Feasibility Study of High Field MRI Multiple Sequence in Qualitative Diagnosis of Solitary Pulmonary Nodules
YUAN Long-qi 1,ZHANG Feng-xiang 2,YANG Jin-hua 2
(1.Inner Mongolia Medical University,Hohhot Inner Mongolia;2.Ordos Central Hospital,Ordos Inner Mongolia)
ABSTRACT:The detection rate of solitary pulmonary nodules is increasing year by year.CT has limitations on the diagnosis of benign and malignant partial nodules.The CT radiation dose brings certain harm to patients during the review.MRI is a solitary pulmonary node.The qualitative and review of the section provides a new approach.This article reviews the application of high-field MRI in solitary pulmonary nodules.
KEY WORDS:High field MRI;Theoretical model of incoherent motion in voxels;Solitary pulmonary nodules;Lung cancer
0引言
近年来，随着医学影像技术的不断进步，孤立性肺结节的检出率大大提高，但其良恶性评估仍是近年来胸部影像学研究的热点及难点，如何准确定性诊断是影像和临床医生关注的焦点。对于生长速度慢、影像表现不典型的小结节，目前只能通过隔期复查进行追踪观察，这就使辐射剂量成为肺内小结节复查的主要矛盾，甚至射线暴露危险要大于检出结节的危险。磁共振具有安全性高、无辐射、无创，并能获取组织代谢或功能信息等优势，为肺结节定性及追踪复查提供新的途径。本文就高场MRI常规T2-FSE序列与IVIM序列在孤立性肺结节的诊断、复查等方面的可行性作一综述。
1孤立性肺结节
孤立性肺结节（solitary pulmonary nodule,SPN）指的是肺内单一的、不透明的、周围被含气肺组织所包绕的直径小于或等于3cm的致密影，同时不伴有阻塞性肺炎、肺不张、肺门增大或胸腔积液[1]。在已知的多项大型肺癌筛查试验中，孤立性肺结节的检出率已经升至8-51%，而恶性肺结节的比例为1.1-12%[2]。美国国家肺癌筛查试验（NLST）发现尽管肺结节筛查的阳性率为25%，但96%的肺结节为良性[3]。因此，为提高恶性肺结节患者的存活率，并最大限度地避免临床对良性病灶的过度干预，肺结节的早期筛检及定性诊断显得尤为重要。
我国孤立性肺结节以肉芽肿、肺癌、肺结核最为常见。但孤立性肺结节大多在体检时被发现，且临床症状不典型，给诊断造成了极大困扰[4]。在孤立性肺结节的诊断中，通常根据其放射学和形态学特征进行良性和恶性鉴别，从而为临床治疗提供依据，其中CT扫描是最为常用的鉴别诊断方式[5-6]。
对于孤立性肺结节的CT特征，我们常关注的有以下几点：（1）结节的整体特点，有结节的大小（直径）、位置、形态、边缘（分为毛刺征、分叶征）；（2）结节的内部结构（密度大小及是否均匀，有无钙化点、空泡征、支气管充气征等）；（3）结节与周围肺组织的关系（有无胸膜牵拉、血管集束征等）。但有研究表明，CT诊断孤立性肺结节仍存在一定的困难，且CT辐射剂量累计危害和辐射污染已被高度重视。因此，寻求一种安全有效的无创性检查方法、快速有效地诊断和鉴别诊断肺癌对于提高患者的预后具有重要的意义[7-8]。
2T2WI-FSE序列
快速自旋回波序列（FSE）序列，其优势就在于成像速度较SE序列快、运动伪影及磁敏感伪影少，空间分辨率高，图像质量好。T2WI-FSE序列为肺部磁共振扫描的基础序列。文献报道，利用半傅立叶单次激励快速自旋回波成像技术对胸部进行扫描，MＲI检查对3mm以下结节的灵敏度约为73%,3~5mm为86.3%,6~10mm可达96.7%，对>1cm的肺结节，灵敏度为100%[9]。此序列在肺部应用时需要增加抑制呼吸运动伪影的技术，如呼吸导航技术，这就会造成扫描时间的增加。Bruegel等[10]研究证实，在所有MRI屏气序列中，T2WI-FSE对肺结节的检出率最高（检出1~5mm结节的灵敏度为38.6%；>5~10mm结节的灵敏度为83%；>10mm结节的灵敏度为95.3%）。
自旋回波序列是采用在第一个激发脉冲中心到采样窗中心施加一个额外的180度脉冲重聚后得到的信号。它相比于梯度回波序列来说，由于180度重聚焦有效地消除了磁场不均匀性等偏共振影响，因此图像信号强度相比梯度回波序列信号来说要强[11]。
T2WI-FSE序列可以清晰地显示孤立性肺结节的位置和大小，通常把结节的大小作为良恶性判断的一句之一，郑九林等[12]报道，肺部影像报告和数据系统标准对孤立性肺结节的合理分类明显提升了肺肿瘤的阳性预测率。另外，T2WI-FSE序列对于孤立性肺结节的分叶、毛刺等征象显示较好。据文献报道，恶性孤立性肺结节毛刺征的出现率为71%，毛刺征的恶性指征较大，且以短毛刺为主[13]。分叶征，是指病灶边缘表现为凹凸不平的不规则状，袁鑫鑫等[13]和邓波等[14]报道，恶性孤立性肺结节中分叶征的出现率约为65%、87%。
3IVIM序列
3.1IVIM的成像原理
体素内不相干运动理论（intravoxel incoherent motion,IVIM）模型是一种通过分析多ｂ值DWI图像的信号衰减，能同时评估灌注和纯分子扩散运动的MRI成像技术[15]。早在1999年，Yamada等[16]报道显示，微循环灌注对扩散加权磁共振成像(diffusion weighted imaging，DWI)的数表观扩散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)存在干扰，所测ADC值大于真实的扩散系数。因此，Le Bihan[17]提出了基于双指数模型的体素内不相干运动扩散加权磁共振成像，IVIM通过多b值DWI拟合，可以量化体素内水分子的扩散运动和微循环灌注信息。
IVIM模型，是在对活体组织弥散研究优化后的处理模型，该假设指出，组织的弥散由两部分组成，一部分是分子的布朗运动，即细胞内弥散（慢速成分），代表了组织内弥散成分，另一部分为压力梯度所致血液流动的快速扩散成分，即细胞外弥散（快速成分），代表了组织的微循环灌注，其信号强度衰减符合以下方程式：
Sb/S0=(1-ƒ)·exp(-bD)+ƒ·exp[-b(D+D*)] 公式（1）b=γ²G²δ²（Δ-δ/3）
其中γ为旋磁比；G为梯度场强度；δ为梯度场持续时间；Δ为两个梯度场的间隔时间；Sb为相应b值(b≠O)的DWI信号强度；S0为b=0时的信号强度；ƒ为灌注分数，表示体素内微循环灌注相关扩散在DWI信号衰减中所占的比例，与毛细血管血容量相关；D*为假扩散系数（pseudo diffusion coefficient），代表体素内微循环灌注相关扩散运动，又称灌注相关扩散或快速的扩散运动成分，单位为mm2/s；D为纯扩散系数，代表体素内单纯的水分子扩散运动，或慢速的扩散运动成分，单位为mm2/s。
微循环对DWI信号衰减的影响取决于b值大小。b值越小，微循环灌注的比重越大，解剖结构显示越清楚；相反，b值越大，越能反映水分子扩散，但解剖结构显示越模糊[18]。此时，公式（1）可简化为：
Sb/S0=(1-ƒ)exp(-bD) 公式（2）通过多个b值DWI成像，并对不同b值及相应DWI数据进行双指数拟合，可分离单纯水分子扩散和微循环灌注效应，并得到3个参数D*、D和f值。
3.2IVIM在SPN诊断的应用
现已有不同系统器官病变IVIM模型的研究，如中枢系统[16]、乳腺[17]、肝脏[19]、前列腺[20]，但IVIM模型应用于肺部病变诊断不多。恶性病变组织由于其细胞核体积较大、细胞密度及核浆比值增大，故组织细胞外的间隙减小、水分子的扩散明显受到限制。既往学者对肝、肾、前列腺、结肠等恶性病变的研究发现，其DWI结果与肺结节类似：良性和恶性肺结节的ADC值分别为(1.819±0.409)×10-3mm2/s、(1.241±0.316)×10-3mm2/s，两者比较差异有统计学意义[21]。
在IVIM模型中，b值较低(通常<200s/mm)时DWI主要反映的是灌注情况，高b值以反映组织分子扩散为主。周舒畅等[22]在研究体素内不相干运动对良恶性肺结节鉴别诊断价值的试验中，以DWI单、双指数模型的综合标准表观系数、D、D*和f值为主要研究参数，结果显示良性肺结节的标准表观系数和D值显著高于恶性肺结节，而D*值明显低于恶性肺结节，f值差异无统计学意义；标准表观系数、D、D*的AUC值分别0.727、0.709和0.675，差异有统计学意义。
另外，有研究[23]结果显示，恶性结节ADC值和D值低于良性结节，分析其原因，可能是因为恶性结节中癌细胞增殖活跃，细胞体积大且排列紧密，水分子的扩散运动受限。Liu等[24]对不同等级的肺癌进行了DWI研究，结果显示ADC值与肺癌等级和肿瘤细胞密度呈负相关。恶性结节中细胞密度大，水分子扩散运动受限，ADC值和D值可以反映水分子的自由扩散程度，扩散越受限，ADC和D值则越低。在该研究中，f值在恶性结节中较高，原因可能是恶性结节细胞生长旺盛，肿瘤新生血管增多，微血管密度增加，f值主要反映组织血流灌注，血流灌注高的组织成分，其f值也会较高。Wang等[25]采用IVIM对肺癌和阻塞性肺实变进行鉴别，结果显示肺癌的ADC值的D值较高。
IVIM模型在小细胞肺癌（SCLC）与非小细胞肺癌NSCLC的鉴别诊断中也有重要意义。在Shen等[26]的研究中，共收集了202例小细胞肺癌（SCLC）及736例非小细胞肺癌（NSCLC）的患者，通过分析，SCLC的ADC值95%可信区间为（1.21-1.29）×10-3mm2/s，NSCLC的ADC值95%可信区间为（1.33-1.37）×10-3mm2/s，两者差异有统计学意义（P<0.05）；Liu等[27]研究发现，SCLC的ADC值较NSCLC的ADC明显减低，前者为(1.064±0.196)×10-3mm2/s，后者为(1.321±0.335)×10-3mm2/s，差异有统计学意义（P=0.007）。彭俊琴[28]等研究发现，SCLC的平均ADC值显著低于NSCLC，这与SCLC通常有相对较高的肿瘤细胞密度相关，即肿瘤细胞繁殖越旺盛、密度越高、生物膜结构对水分子弥散的限制作用越明显，ADC越低。因而，ADC值的差异或许反映了SCLC与NSCLC间病理学特征的差异。
4结论
CT一直是SPN的首选影像学检查，但随着人们防护意识的不断增强，CT的辐射使其使用受到一定的限制，除此之外，许多结节需要短期多次复查检测生长情况，大大增加了辐射剂量。磁共振成像技术作为一门新兴的影像诊断技术，是一种具有多参数的成像系统、软组织分辨率高、多方位扫描、无辐射及无需碘造影剂等优点。Tokuda等[29]认为，MRI更适合评估SPN的特性。高场MRI常规序列能够显示结节的大小，形态及周围情况，对结节的检出和追踪复查有较高意义，另外，IVIM模型的应用也给SPN良恶性的诊断提供了新思路，甚至在肺癌病理类型的判断中也有一定意义。总之，上述多篇文献说明高场MRI在孤立性肺结节诊断中有重要价值。
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