刘尧 李伟雄 赵妍

甲状腺肿瘤是临床上常见的内分泌腺肿瘤，约5%为恶性。良性甲状腺结节无症状者大多仅需定期随访复查，而临床怀疑恶性的结节或结节进行性增大、有压迫症状的患者应考虑手术治疗。因此，术前正确鉴别甲状腺结节良恶性尤为重要。目前磁共振扩散加权成像（diffusion-weighted imaging，DWI）在甲状腺疾病诊治中的应用逐渐增多［1～3］，但 DWI主要反映体素内水分子的运动变化，而生物活体内除了组织内水分子的扩散外，毛细血管网排列杂乱无章，微循环内的血液亦在做无规律的运动，传统的表观扩散系数值（apparent diffusion coefficient，ADC）不足以全面反映组织的水分子运动状况。Le等［4］1986年首次提出体素内不相干运动扩散加权成像（intravoxel incoherent motion diffusion-weighted imaging，IVIM-DWI），该技术建立在DWI技术的基础上，可更精确地分析体素内水分子扩散情况，是一种可同时反映水分子扩散与微循环灌注情况的MRI技术。本研究探讨IVIMDWI在甲状腺结节良恶性鉴别中的应用，并评价其诊断效能。

1 材料与方法

1.1 研究对象

2015年4月至2016年1月广西医科大学第一附属医院共收治疑似甲状腺结节患者60例，均行MR检查，其中未获病理诊断11例，MR图像不清晰1例，其余48例患者（共75个结节）均获得清晰MR图像，并经手术病理（47例）或穿刺活检证实（1例）而纳入本研究，其中男性12例，女性36例；年龄15～72岁，中位年龄45.5岁。良性结节56个（良性组），其中甲状腺腺瘤3个，结节性甲状腺肿45个，腺瘤样结节1个，结节性甲状腺肿伴腺瘤样增生3个，结节性甲状腺肿伴局部乳头状增生1个，结节性甲状腺肿伴腺瘤结节形成2个，桥本氏甲状腺炎伴结节性甲状腺肿1个；恶性结节19个（恶性组），其中乳头状癌17个，滤泡癌1个，肉瘤样癌（未分化癌）1个。

1.2 设备及检查方法

MRI图像均采用GE 750 3.0T MR，采用8通道头颈联合线圈，患者取仰卧位，头先进，嘱患者平静呼吸，尽量避免吞咽动作。48例患者均行MR常规检查和多b值DWI序列扫描。

1.2.1 MR常规检查 ⑴平扫。冠状位采用T1 FSE序列（TR=316 ms，TE=Minimum ms）、T2 Ideal序列（TR=2 000 ms，TE=68 ms）；矢状位采用 T2 FSE 序列（TR=3 000 ms，TE=Minimum ms）；横断位采用 T1 FSE 序列（TR=457 ms，TE=Min Full ms）、T2 Ideal序列（TR=3 000 ms，TE=Minimum ms）；层厚：4 mm，层间距：2 mm，视野（FOV）：28 cm×28 cm，矩阵：288×288，激励次数（NEX）：2。⑵增强扫描。冠状位、矢状位、横断位采用T1 Ideal序列（TR=500 ms，TE=Min Full ms）；层厚：4 mm，层间距：2 mm，FOV：28 cm×28 cm，矩阵：288×224，NEX：3。对比剂采用钆喷酸葡胺注射液，经静脉快速推注对比剂后立即行MRI扫描。

1.2.2 多b值DWI序列扫描 采用小视野扫描。b值：30 s/mm2、50 s/mm2、80 s/mm2、100 s/mm2、150 s/mm2、200 s/mm2、400 s/mm2、600 s/mm2、800 s/mm2；NEX：4、4、2、2、2、2、4、4、6；TR=3 000 ms，TE=Minimum ms，FOV：16 cm×4.8 cm，重建矩阵：128×32，层厚：3 mm，层间隔：0.3 mm。

1.3 图像处理

将DWI原始图像导入AW4.6工作站，应用Functool-MADC软件包拟合相应的ADC图，观察病变在DWI图像和相应ADC伪彩图上的位置，参照MRI常规平扫加增强图像，在甲状腺结节上设置感兴趣区（ROI），尽量避开病灶内坏死、囊变区域。

1.3.1 单指数模型 标准表观扩散系数（Standard apparent diffusion coefficient，Standard ADC）是通过单指数模型对10个b值的DWI图像进行处理得出，与传统DWI的ADC值相对应。单指数模型应用公式：Sb=S0·exp（-b·D）。其中 Sb：某 b 值（b≠0）时的信号强度；S0：b=0时的信号强度；b：扩散权重系数，受扩散敏感梯度场及作用时间影响；D：扩散系数值。

1.3.2 双指数模型 通过双指数模型IVIM对10个b值的DWI图像进行处理得出假扩散系数（Slow apparent diffusion coefficient，Slow ADC）、真假扩散系数（Fast apparent diffusion coefficient，Fast ADC）、灌注分数（Fraction of fast ADC，f）。IVIM 双指数模型应用公式：Sb/S0=（1-f）·exp（-b·D）+f·exp［（-b·（D+D*）］。其中S为体素内的信号强度；f代表体素内微循环灌注相关扩散效应占总体扩散效应的容积率，以百分数（%）表示；D*为Fast ADC，代表体素内微循环灌注相关扩散效应，单位为 mm2/s；D为Slow ADC，代表体素内单纯的分子扩散效应，单位为mm2/s。多b值双指数模型将水分子的扩散和血流灌注分离，相对单指数模型，更接近生物实际的ADC。

1.4 统计学处理

应用SPSS 19.0统计分析软件对数据进行处理及分析。计量资料采用均数±标准差（±s）表示，两两比较采用两独立样本均数t检验。采用Medcalc15.2.2软件绘制受试者工作特征曲线（ROC），通过ROC曲线评价各参数鉴别甲状腺良恶性结节的效能并确定其最佳临界值，ROC曲线下面积的比较采用Z检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组单、双指数模型多b值DWI参数的比较

两组单指数模型参数Standard ADC值和双指数模型参数Slow ADC值比较，差异均有统计学意义（P＜0.01），双指数模型参数Fast ADC值和f值差异均无统计学意义（P＞0.05），见表1。说明Standard ADC值、Slow ADC值对鉴别诊断甲状腺良恶性结节有一定价值。

表1 两组单、双指数模型多b值DWI参数的比较（±s）

表1 两组单、双指数模型多b值DWI参数的比较（±s）

Standard ADC、Slow ADC、Fast ADC 单位为×10-3mm2/s；f值单位为%。

组别 n Standard ADC Slow ADC Fast ADC f值良性组 56 1.90±0.45 1.63±0.06 153.44±104.58 20.95±9.04恶性组 19 1.15±0.21 0.96±0.23 172.25±106.97 22.94±8.60 t 9.885 8.674 0.674 0.837 P ＜0.01 ＜0.01 0.503 0.405

2.2 Standard ADC和Slow ADC的诊断效能

绘制上述有统计学意义的单指数模型参数Standard ADC和双指数模型参数Slow ADC的ROC曲线。Standard ADC和Slow ADC鉴别良恶性甲状腺结节的最佳诊断阈值分别为1.3×10-3mm2/s和1.05×10-3mm2/s，敏感度分别为89.47%和89.47%，特异度分别为100%和96.43%。Standard ADC ROC曲线下面积为0.961，大于Slow ADC的0.936，但差异无统计学意义（Z=1.530，P=0.126）。见图 1、图 2。

图1 单指数模型参数Standard ADC的ROC曲线

图2 双指数模型参数Slow ADC的ROC曲线

3 讨论

DWI技术目前已经广泛应用于临床，尤其应用于脑梗死急性期和全身多部位肿瘤。DWI显示病变的理论基础为病理情况下，组织结构发生改变，例如细胞密度、细胞内核浆比及细胞内外的大分子分布发生变化等，致使其中水分子的弥散状况发生改变，从而形成DWI上信号异常，通过计算ADC值，可提供病变微环境的信息。然而大多组织的DWI衰减信号还受血流灌注影响，血流灌注被认为是伪扩散过程，代表了体素内血管中水分子的宏观运动。而IVIM双指数模型的出现，为单独测量组织的单纯扩散参数和灌注相关参数提供了可能。IVIM双指数模型技术应用多b值DWI扫描，不仅具有传统DWI的优势，而且后处理可得到Slow ADC、Fast ADC、f值等多个技术参数。目前关于IVIM的相关研究主要集中于头颅［5］、肝脏［6］、肾脏［7］、前列腺［8］、乳腺［9］等部位。在DWI图像中，b值越高，对水分子扩散运动越敏感，越能体现良恶性肿瘤的差异，但随着b值的增高，组织信号衰减越明显，图像越容易变形，信噪比越低，所以本研究b值最高采用800 s/mm2。有研究报道甲状腺位于气管两侧，易受呼吸运动和磁敏感伪影影响，常规DWI解剖细节显示不清，图像易变形、失真，但小视野IVIM扫描可减少伪影，提高图像质量［10，11］，因此本研究采用小视野IVIM扫描。

高 b值（b值＞200 s/mm2）时，DWI双指数模型中的水分子扩散成分对MR信号衰减较敏感。而良恶性肿瘤最显著的差异在于异常增殖的细胞，恶性肿瘤细胞生长旺盛，核浆比和细胞密度较高，细胞外容积减少，细胞膜和大分子物质如蛋白质对水分子的吸附作用增强，肿瘤内水分子有效运动受限。本研究高b值采用400 s/mm2、600 s/mm2、800 s/mm2，结果显示，甲状腺良性结节组的Slow ADC值明显高于恶性结节组，传统单指数模型参数Standard ADC在两组中亦有显著性差异。进一步绘制Standard ADC和Slow ADC的ROC曲线，发现Standard ADC较Slow ADC的敏感度和特异度更高、ROC曲线下面积更大，但无显著性差异，与相世峰等［12］在宫颈癌中的研究结果相似。一般而言，肿瘤所处的人体微环境改变可导致相应部位水分子扩散受限，同时血流灌注亦有所改变。传统单指数模型DWI的参数Standard ADC反映的扩散受限是由水分子扩散受限及血流灌注两部分组成，而Slow ADC代表纯的水分子扩散运动，排除了血流灌注的影响，因此认为其反映的信息更真实和更具有临床意义。

在低b值（b值≤200 s/mm2）时，DWI双指数模型中的组织血流灌注成分对MR信号衰减较为敏感。本研究中，低 b 值采用 30 s/mm2、50s/mm2、80s/mm2、100 s/mm2、150 s/mm2、200 s/mm2，结果发现，甲状腺良恶性结节组的Fast ADC均明显高于相应的Slow ADC，再次印证了上述理论。通常恶性肿瘤细胞增殖活跃，血供较良性肿瘤丰富，Fast ADC、f值与病变组织血流灌注密切相关，Fast ADC、f值越大，代表病变组织的血流灌注越丰富。本研究中，恶性组Fast ADC、f值均高于良性组，但未达到统计学意义，可能与两组病变的病理类型和病变的血供不同，以及Fast ADC、f值变异度高有关［13］。此外，本研究Fast ADC值大于其他研究结果［14，15］，笔者认为可能与甲状腺血供丰富有关，但有关方面有待进一步研究证实。

目前，有关IVIM与甲状腺良恶性结节鉴别的研究较少，本研究通过分析多b值DWI序列扫描中单指数模型与双指数模型各参数的差异，发现DWI单指数模型参数Standard ADC及双指数模型参数Slow ADC在鉴别诊断甲状腺良恶性结节中有较高的敏感度和特异度，可在鉴别诊断甲状腺良恶性结节中提供重要的诊断依据。但本研究收集的病例数较少，且良性病变以结节性甲状腺肿为主，恶性病变绝大多数为乳头状癌，种类较少，可能对结果产生一定影响，因此本研究结论有待进一步证实。

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