DCe-MRI定量分析在软组织肿瘤的应用价值初步研究

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目的:  探讨动态增强MRI(dynamic contrast-enhanced MRI,DCE-MRI)定量分析在软组织肿瘤中应用的可行性及其应用价值。  方法:  一、病例资料:  收集2015年6月至2016年2月我院行DCE-MRI检查的软组织肿瘤患者14例,男7例,女7例,平均年龄53.2岁。所有病例均经手术病理证实,病理结果分别为脂肪肉瘤2例、恶性神经鞘瘤2例、上皮样肉瘤1例,脂肪瘤3例、神经鞘瘤1例、淋巴管瘤4例、腱鞘巨细胞瘤1例。  二、MRI扫描技术:  所有病例均用Siemens3.0 T MR仪行常规MR增强扫描及动态增强MR扫描。其中先行常规MR平扫,然后用快速三维容积内插屏气检查(three-dimensionalvolumetric interpolated breathhold examination,3D-VIBE)序列行多小翻转角T1WI扫描,翻转角分别取5°、8°、10°、15°、20°,各翻转角序列各扫描一期,共5期,再用3D-VIBE序列行动态增强MR扫描,其中在对比剂注入前先扫描5期,第6期用高压注射器团注造影剂(Gd-DTPA0.1 mmol/kg,2ml/s;20ml生理盐水冲管,2ml/s),造影剂注入的同时继续行动态增强扫描,每期8s,总共扫描40期,最后行常规MR T1WI增强扫描。  三、DCE-MRI后处理:  多翻转角数据及动态增强数据均传输到血流动力学软件Omni Kinetics(GE healthcare)进行图像后处理。导入DCE-MRI全部图像数据后,先在软组织肿瘤肿瘤供血血管或邻近大血管内勾画感兴趣区(region of interest,ROI),获得个体动脉输入函数(individual arterial input function,Ind-AIF),并在Ind-AIF下测量与Extended Toffs(ET)及Extended Toffs Linear(ETL)两种血流动力学模型拟合计算的定量参数值,包括容积转移常数(volume transfer constant,Ktrans)、血管外细胞外间隙容积分数(volume of extravascular extracellular space per unit volume of tissue,Ve)及血管外细胞外间隙与血浆间速率常数(flux rate constant between extravascularextracellular space and plasma,Kep),并采集相应参数伪彩图;再测量人群人均动脉输入函数(population average arterial input function,Avg-AIF)下软组织肿瘤DCE-MRI数据与ET及ETL模型拟合计算的定量参数Ktrans、Ve及Kep,并采集相应参数伪彩图;最后以肿瘤邻近肌肉为参照物得到的函数测量软组织肿瘤DCE-MRI数据与Reference Region(RR)模型拟合计算的定量参数Ktras值,并采集相应参数伪彩图。  四、观察指标:  (一)软组织肿瘤的定量参数:  1、容积转移常数(Ktrans);  2、血管外细胞外间隙容积分数(Ve);  3、血管外细胞外间隙与血浆间速率常数(Kep)。  (二)用于鉴别软组织肿瘤良恶性的定量参数阈值:  1、Ktrans阈值;  2、Ve阈值。  (三)软组织肿瘤Ktrans、Ve及Kep伪彩图特点。  五、统计学方法:全部数据应用SPSS17.0统计学软件分析,α=0.05。  (一)软组织肿瘤Ktras、Ve及Kep在ET模型和ETL模型下Avg-AIF与Ind-AIF间的比较采用配对设计资料符号秩和检验;  (二)软组织肿瘤Ktrans在Avg-AIF和Ind-AIF下ET、ETL及RR三种模型间的比较采用随机化区组设计资料的Friedmen秩和检验;  (三)软组织肿瘤在ETL模型下以Avg-AIF为动脉输入函数测得的Ktrans值及Ve值在良性组与恶性组间的比较采用两独立样本t检验,其余定量参数间比较采用两独立样本的Wilcoxon秩和检验;  (四)鉴别软组织肿瘤良、恶性有意义的Ktrans阈值、Ve阈值及相应敏感度、特异度采用采用受试者工作特征曲线(receiver operator characteristic curve,ROC)进行统计学分析。  结果:  一、软组织肿瘤Ktrans、Ve及Kep在ETL模型和ET模型下Avg-AIF与Ind-AIF间的比较  在ETL模型下以Avg-AIF为动脉输入函数测得的Ktrans、Ve及Kep值与以Ind-AIF为动脉输入函数测得Ktrans、Ve及Kep值间差异无显著性(P=0.791;P=0.791;P=0.424)。在ET模型下以Avg-AIF为动脉输入函数测得的Ktrans值与以Ind-AIF为动脉输入函数测得的Krans值间差异无显著性(P=0.180)。  二、软组织肿瘤Ktrans在Avg-AIF和Ind-AIF下ET、ETL及RR三种模型间的的比较  以Avg-AIF为动脉输入函数时,在ET、ETL及RR三种模型下测得的Ktrans值间差异无显著性(P=0.145);以Ind-AIF为动脉输入函数时,在ET、ETL及RR三种模型下测得的Ktrans值间差异有显著性(P=0.002)。  三、软组织肿瘤Ktrans、Ve及Kep在良性组与恶性组间的比较  在ETL模型下以Avg-AIF为动脉输入函数测得的Ktrans值及Ve值、ET模型下以Avg-AIF为动脉输入函数测得的Ktrans值在良性软组织肿瘤与恶性软组织肿瘤间差别有显著性(P=0.006; P=0.020;P=0.009),其鉴别良性软组织肿瘤与恶性软组织肿瘤的ROC曲线下面积分别为0.956、0.889及0.933时,鉴别诊断阈值分别为0.009、0.036及0.016,以此阈值对良、恶性软组织肿瘤进行鉴别诊断的敏感度分别为100%、100%及100%,特异度分别为78%、44%及78%。  在ETL模型下以Avg-AIF为动脉输入函数测得的Kep值、在ETL模型下以Ind-AIF为动脉输入函数测得的Ktrans值、Ve值及Kep值、在ET模型下以Ind-AIF为动脉输入函数测得的Ktrans值及RR模型下测得的Ktrans值在良性软组织肿瘤与恶性软组织肿瘤间差别均无显著性(P>0.05)。  四、软组织肿瘤Ktrans、Ve及Kep伪彩图特点  5例恶性软组织肿瘤DCE-MRI常规影像上主要呈明显不均匀强化,其Ktrans、 Ve及Kep伪彩图主要呈红色、蓝色及黄色混杂色彩影像,其中DCE-MRI图像上明显强化区对应伪彩图区域呈红色,不强化区呈蓝色,低强化区呈不同程度黄色改变;9例良性软组织肿瘤DCE-MRI常规影像上主要呈轻度强化或不强化,其Ktrans、Ve及Kep伪彩图主要呈蓝色及黄色影像,其中DCE-MRI轻度强化区呈黄色,不强化区呈蓝色改变。  结论:  首次将DCE-MRI定量分析技术用于软组织肿瘤的研究,初步得到以下结论:  一、Avg-AIF与Ind-AIF均可作为软组织肿瘤DCE-MRI定量分析的动脉输入函数;  二、DCE-MRI定量分析用于软组织肿瘤良、恶性鉴别时,选用ETL模型的诊断效能最高;  三、在ETL模型下以Avg-AIF为动脉输入函数测得的Ktrans、Ve及在ET模型下以Avg-AIF为动脉输入函数测得的Ktrans有助于软组织肿瘤良、恶性的鉴别,即当软组织肿瘤在ETL模型下以Avg-AIF为动脉输入函数测得的Ktrans值大于0.009min-1、Ve值大于0.036min-1,或在ET模型下以Avg-AIF为动脉输入函数测得的Ktrans值大于0.016min-1时,考虑是恶性软组织肿瘤。  四、Ktrans、Ve及Kep的伪彩图通过色彩可直观显示软组织肿瘤不同区域的血供情况,其中红色代表血供丰富区域,蓝色代表血供差或无血供区域,黄色代表血供介于红色与蓝色之间的区域。
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