2014年05月21日

扩散加权成像对良恶性淋巴结鉴别的研究进展

  淋巴结转移与否是影响癌症病人预后的重要因素,也是病人选择手术方案及辅助治疗方案的重要依据。评估淋巴结状态最准确的方法是组织病理学检查,然而无论是淋巴结清扫还是穿刺活检,均为有创性方法,会造成一系列并发症。

  淋巴结有可能存在跳跃式转移,这类病人会因活检阴性而被错误分期,不能接受恰当的治疗,并且增加了复发的风险。还有研究表明,1~2枚淋巴结阳性但未行清扫的病人,5年率与清扫者相比并无显著差异。因此,发现淋巴结并精确到数目将会使病人得到更佳的治疗方案。

  如何能在术前无创性地对淋巴结状态做出准确的评价、选择合适的治疗方案并减少并发症,成为肿瘤诊疗的一项重要研究课题。MRI可以从形态学及功能学等方面无创性地评估淋巴结状态,而且已经越来越多地应用于癌症病人的评估,其中扩散加权成像(DWI)相较于其他方法具有诸多优点,本文就良恶性淋巴结鉴别的DWI研究进展予以综述。

  MRI软组织分辨力高,但是正常、炎性和转移性淋巴结在常规MRI上信号强度常有重叠,因而依据信号强度判断淋巴结良恶性并不准确。因此,临床上常常利用形态学指标评价淋巴结良恶性,包括淋巴结的大小、形状、边界、淋巴结门情况、中心坏死与否等,其中以淋巴结短径是否≥1 cm为最主要的鉴别依据,通常认为淋巴结短径≥1 cm为恶性。然而,在Obwegeser等的研究中,71例乳腺癌病人共检出1249个腋窝淋巴结,其中短径5~9mm的淋巴结中恶性占17.3%,并且短径<5mm的淋巴结中仍有9.6%为恶性。

  同样的,在Luo等的研究中,短径<1 cm的53枚淋巴结中29枚(45.28%)为转移性淋巴结,因此以淋巴结短径是否≥1 cm评估淋巴结状态的准确度较低。淋巴结肿大除了由肿瘤转移所致,也可能由炎性反应性增生造成,而正常大小的淋巴结也可能已经存在肿瘤微浸润,故单纯依靠淋巴结的大小作为判定标准,对于诊断乳腺癌腋窝淋巴结良恶性,其度和度均不高。甚至有研究者认为,大小不能作为淋巴结转移与否的诊断标准,良恶性淋巴结的短径不具有统计学差异。

  目前常规MRI在术前判断淋巴结状态可靠性较低,如何提高鉴别淋巴结良恶性的度和度一直是医学影像学领域亟待解决的问题。为此,国内外研究者着力于探索淋巴结成像的新技术和找寻良恶性淋巴结鉴别的新方法。目前研究较多的有DWI、超小型超顺磁性氧化铁(ultrasmallsuperparamagneticironoxide,USPIO)增强MRI、动态增强(DCE)MRI和氢质子波谱成像(1H-MRS)。相较于其他功能成像,DWI具有检查时间短、无需对比剂等优点。

  大多数研究者认为转移性腋窝淋巴结的表观扩散系数(ADC)值显著低于非转移性淋巴结。Razek等通过对乳腺癌腋窝淋巴结的DWI研究发现,当扩散因子(b值)为1000s/mm2时,转移性淋巴结ADC值[(1.08±0.21)×103mm2/s]明显低于非转移性淋巴结[(1.58±0.14)×103mm2/s]。当ADC值以1.3×103mm2/s为截断值时,判断淋巴结良恶性的准确度达95.6%,度为93%,度为100%。Yamaguchi等的研究也得出相似的结论,腋窝转移性淋巴结ADC值[(0.746±0.09)×103mm2/s]明显低于反应增生性淋巴结[(1.033±0.26)×103mm2/s],以0.852×103mm2/s为ADC值阈值,良恶性淋巴结诊断的度和度分别为85%和81%。

  Cho等对直肠癌淋巴结良恶性进行研究,结果显示恶性淋巴结ADC值低于良性淋巴结[(0.9±0.15)×103mm2/s:(1.1±0.22)×103mm2/s,P0.0001],曲线/s为截断值时,准确度达到72%,度为78%,度为67%。Barchetti等对头颈部鳞癌病人颈部淋巴结鉴别的研究发现,转移性淋巴结ADC值为0.903×103mm2/s[范围为(0.400~0.996)×103mm2/s],良性淋巴结ADC值为1.650×103mm2/s[范围为(0.945~2.370)×103mm2/s],DWI鉴别良恶性淋巴结的度及度分别为97%和93%。目前对鉴别淋巴结良恶性的ADC值仍存在争议。有少数研究者在乳腺癌、口腔鳞癌及头颈部鳞癌的良恶性淋巴结鉴别研究中得出了与大多数研究者相反的结论。Kamitani等认为转移性淋巴结的ADC值[(1.08±0.18)×10

  mm2/s]低于非转移性淋巴结[(1.22±0.22)×103mm2/s],但其差异无统计学意义(P=0.06)。Schipper等的研究也得出了与Nakai等相似的结论,他们的研究中2位观察者均认为良恶性淋巴结的ADC值差异无统计学意义(P=0.219及0.590)。Rahbar等的研究发现乳腺癌腋窝良恶性淋巴结的ADC值[分别为(1.03±0.2)×103mm2/s和(1.01±0.2)×103mm2/s]均小于正常淋巴结[(1.12±0.2)×103mm2/s],但良性和恶性淋巴结间的差异并无统计学意义(P=0.62)。传统DWI检查所测得ADC值包含水扩散及微循环灌注两部分,低b值时信号主要反映毛细血管灌注,而高b值时信号主要反映组织扩散,b值选择不一致是各项研究结果出现分歧的主要原因。另外,Martincich等研究发现不同生物学特性的乳腺癌ADC值差异很大,Iima等发现低级别和中高级别导管原位癌的ADC值不同,而Luo等研究表明转移性淋巴结的ADC值与原发肿瘤的ADC值显著相关。因此,有研究者将ADC值鉴别良恶性淋巴结的不一致结论归咎为肿瘤生物学活性及分化阶段的不同,寻求利用比值或差值进行校正后再分析,得到了肯定的效果。

  在Luo等的研究中,将淋巴结的ADC值除以乳腺病变的ADC值作为ADC比值,结果显示转移性淋巴结的ADC值和ADC比值均显著低于良性淋巴结[(0.787±0.145)×10

  mm2/s∶(1.043±0.258)×103mm2/s,P0.05;(0.986±0.17)∶(1.375±0.417),P0.05],受试者操作特征(ROC)曲线分析表明ADC比值的曲线3mm2/s为截断值时,ADC比值的度、度和准确度分别为84.44%、88.2%和86.08%,均高于以0.889×103mm2/s为截断值时ADC值的度、度和准确度(82.22%、82.35%、82.28%)。在Iima等的研究中,将病患侧淋巴结的ADC值减去正常侧淋巴结的ADC值,得到ADC差值用于鉴别腋窝良恶性淋巴结,结果表明两者ADC值无显著差异,但是转移性淋巴结的ADC差值(转移侧腋窝-非转移侧腋窝)低于非转移性淋巴结(肿瘤侧腋窝-非肿瘤侧腋窝),其差异有统计学意义[(-0.457±0.186)×10

  DWI新模型在淋巴结良恶性鉴别中的应用关于DWI对淋巴结状态评估的研究以往均采用单一b值,组织内信号衰减呈单指数模型,即在符合高斯分布的理论前提下计算ADC值大小。

  然而,活体状态物组织结构复杂,水运动受细胞内和细胞间结构、细胞膜渗透性,及游离、结合水的理化特性的影响而表现多样,因此水扩散并不符合高斯分布,完全的水布朗运动在复杂的人体组织中是不存在的,肿瘤组织的DWI信号衰减并不符合单指数曲线,因而基于水非高斯扩散的数学模型不断被研究开发,以便提供更直观、更准确的信息,包括双指数模型、拉伸指数模型、扩散峰度模型等。

  ,IVIM)的双指数模型由LeBihan等提出,除了考虑组织内水扩散外,还兼顾了微循环毛细血管灌注的影响,将组织内水扩散与微循环灌注效应分开,得到纯扩散系数(D)、灌注相关扩散系数(D*)和灌注分数(f)3个参数,更实地反映病变的生物学特性。目前,应用IVIMDWI鉴别淋巴结良恶性的研究国内外较少,在直肠癌淋巴结良恶性评估的研究中,Yu等认为转移性淋巴结的D、D*值低于非转移性淋巴结,2组间f值没有显著差异。而Qiu等的研究结果与Yu等不尽相同,他们认为转移性淋巴结的D、f、ADC值均高于正常淋巴结,D*值低于正常淋巴结。

  Liang等对头颈部鳞癌病人的淋巴结鉴别的研究结果表明,恶性淋巴结的D和f值显著低于良性淋巴结,而D*值显著高于良性淋巴结。Wu等研究发现,宫颈癌转移性淋巴结的D值高于非转移性淋巴结,f值低于非转移性淋巴结,而D*值在两组间差异无统计学意义。Qi等对纵隔良恶性淋巴结鉴别进行了研究,结果显示恶性淋巴结的D和f值显著低于良性淋巴结,但D*值差异无统计学意义。

  Rong等在胰腺癌转移性与非转移性淋巴结鉴别的研究中发现,转移性淋巴结的D、D*和f值均低于非转移性淋巴结。Zhu等的鉴别乳腺癌腋窝淋巴结良恶性的动物实验研究结果显示,转移性淋巴结的D值低于非转移性淋巴结,而D*值高于非转移性淋巴结,f值在2组间差异无统计学意义。

  综上,研究者们关于IVIMDWI各参数在淋巴结良恶性鉴别中价值的观点并不一致,造成D值结果分歧的主要原因是淋巴结转移程度不同以及伴发坏死及炎症与否,两者均可对测量结果造成影响。文献报道不同肿瘤淋巴结转移的DCE-MRI研究表明,转移性淋巴结的灌注特征与原发肿瘤相关,这是造成不同肿瘤研究中D*值不同的原因。据Hauser等报道,f值受多种因素影响,除了最主要的血容量外,还与血流量和病灶的T2信号有关。另外,不同的MR设备和后处理软件,以及IVIM扫描时不同的b值分布范围等都会影响IVIM参数的测量。

  拉伸指数模型由Bennett等提出,可以同时提供组织异质性和扩散方面的信息,同时生成扩散分布系数(distributed

  coefficient,DDC)与体素内水扩散异质性指数(α),DDC描述体素内ADC值连续分布情况,α反映扩散信号相对于单指数信号衰减过程的偏离行为。Wu等研究报道,转移性淋巴结相较于非转移性淋巴结具有较低的DDC[(0.89±0.32)×103mm2/s∶(0.91±0.42)×103mm2/s],但其差异无统计学意义(P=0.742),以及较低的α[(0.74±0.10)∶(0.69±0.09)],其差异有统计学意义(P=0.005)。与双指数模型相比,拉伸指数模型不需要人为地假设体素内存在快速和慢速两种扩散成分,而且拟合稳定性更高,因此有研究者认为拉伸指数模型比单指数或双指数模型有更好的可靠性和可重复性。拉伸指数模型DWI成为鉴别淋巴结良恶性的一种颇具前景的新方法,目前文献中仅此一篇相关报道,其价值有待于进一步验证。

  2),拟合更复杂的非高斯分布模型,表现为更高的峰度和更长的尾巴。峰度(K)用来评价水扩散位移分布偏离高斯函数的程度,反映病变组织的复杂程度。扩散系数(D)代表非高斯分布校正过的ADC值。DKI能够更准确地量化水真实扩散偏离高斯扩散位移的大小及其扩散受限程度,从而更真实地反映病变组织的性质。目前,仅见一篇关于DKI在淋巴结鉴别应用的文献报道。Yu等将这项新技术应用于直肠癌淋巴结转移的诊断中,结果表明转移性淋巴结的D及ADC值高于非转移性淋巴结,K值低于非转移性淋巴结,ROC曲线分析显示D值诊断效能最高(曲线

  为截断值时,度和度分别为96.97%和41.82%。更多的DKI鉴别淋巴结性质的研究有待进一步开展。4.小结

  尽管组织病理学检查仍然是判定淋巴结良恶性的金标准,但是随着影像技术的不断发展,多种新的数学模型DWI逐步应用于临床,这将有助于提高鉴别淋巴结良恶性的度和度,从而尽可能地减少有创性检查,提高病人的质量。现有的淋巴结非高斯模型DWI参数特性还有待于大样本的研究和验证,在b值选择、数据测量可重复性等方面还需进一步完善,与单指数模型的传统DWI相比,非高斯模型采用了更为准确的数学算法,研究前景将会更加广阔。另外,在以往的研究中,兴趣区勾画的常常是避开坏死、淋巴结门脂肪等的整个淋巴结,进而计算平均ADC

  值,然而转移性淋巴结存在异质性。换言之,瘤巢分布不均,并且周围常常伴有正常或反应性增生的淋巴组织,因此平均值会影响诊断准确性,近年来兴起的基于大数据的影像组学或可进行精准评估,其未来发展令人期待。

  叶兆祥.扩散加权成像对良恶性淋巴结鉴别的研究进展[J].国际医学放射学,2018(05):580-584.