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b值的选择对DWI定量测量鉴别甲状腺结节良恶性的影响

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b值的选择对DWI定量测量鉴别甲状腺结节良恶性的影响 · 796· 头颈部放射学 床放射学杂志2011年第30卷第 6期 b值的选择对 DWI定量测量鉴别甲状腺结节良恶性的影响 司 斌 ,赵婷婷,刘红娟一 ,毛翠萍,王 渊,张 明 【摘要】 目的 评价不同扩散敏感因子(b值)的扩散加权成像(DWI)对甲状腺结节定量测量诊断价值的影响。 资料与方法 37例甲状腺结节患者 ,共 55处结节,均采用 1.5 T MR行 DWI,b值分别取 150 s/lnln 、300 S/IIlnl 、 400 s/ram。 、500 s/mm 。依据术后病理结果将结节分...
b值的选择对DWI定量测量鉴别甲状腺结节良恶性的影响
· 796· 头颈部放射学 床放射学杂志2011年第30卷第 6期 b值的选择对 DWI定量测量鉴别甲状腺结节良恶性的影响 司 斌 ,赵婷婷,刘红娟一 ,毛翠萍,王 渊,张 明 【摘要】 目的 评价不同扩散敏感因子(b值)的扩散加权成像(DWI)对甲状腺结节定量测量诊断价值的影响。 资料与方法 37例甲状腺结节患者 ,共 55处结节,均采用 1.5 T MR行 DWI,b值分别取 150 s/lnln 、300 S/IIlnl 、 400 s/ram。 、500 s/mm 。依据术后病理结果将结节分为良性和恶性组,比较同一 b值时不同甲状腺结节之间以及 同一结节使用不同 b值时平均观扩散系数(ADC)值的差异。绘制甲状腺 良、恶性结节鉴别的受试者工作特征 (ROC)曲线,比较不同b值时ROC曲线下面积(Az),确定诊断阈值,评价筛检效能。 结果 55处结节,18处为恶 性,37处为良性。(1)良、恶性结节的平均 ADC值在不同b值时差异均有显著性统计学意义,恶性组平均 ADC值 均显著低于良性组[b值取 150 s/mm 、300 s/ram 、400 s/ram 、500 s/toni 时,恶性组的平均 ADC值分别为(1.691 ±0.36)x 10 mm /s、(1.577±0.276)×10一 mm /s、(1.450±0.268)×10 nlnl /s、(1.271±0.313)x 10 mm /s,良性组的平均 ADC值分别为 (2.586±0.489)x 10 mm /s、(2.51±0.488)x 10 mm /s、(2.261 0.503)x 10。IBm /S、(2.183±0.454)x 10 mm /s,t值分别为6.885、7.519、6.39、7.658,P值均 =0.000】。良、 恶性结节的平均 ADC值在不同b值时不同,均随b值的增大而减小(良、恶性组的F值分别为5.910和6.225,P值 均 <0.05)。(2)绘制不同 b值的 ROC曲线,计算 Az。当b值取 150 s/mm 、300 s/nun 、400 S//Innl 、500 S//IllIll 时, Az分别为0.940、0.965、0.926、0.947。其中b值取300 s/mm 时ROC曲线 Az最大,表明该b值可获得最高的准确 性。(3)依据 ROC曲线选取良、恶性病变鉴别诊断阈值,b值取 300 s/nlln 时阈值为 1.904 x10 nnn /s,敏感性、 特异性、准确性、阳性预测值及阴性预测值分别为88.9%、97.3%、95%、94%及95%。 结论 b值取 150 s/mm 、 300 s/mm 、400 s/ram 、500 s/mm 的ADC值均可用于甲状腺结节良、恶性的鉴别,其中b值取300 s/mm 时诊断效 能最佳。 【关键词】 甲状腺结节 磁共振成像 扩散加权成像 扩散敏感因子 Various b Values in Differential Diagnosis of Benign and Malignant Thyroid Nodules:Using Quantitative Diffusion Weighted Imaging YAN Bin,ZHA0 Tingting,LIU Hongjuan,et a1. Department of Imaging,The 1 st Affiliated Hospital of Xi’an Jiaotong University, Medical College,Xi’an,Shanxi Province 710061,P.R.China 【Abstract】 Objective To evaluate the various b values of diffusion weighted imaging(DWI)in differential diagnosis ot benign and malignant thyroid nodules.Materials and Methods Thirty—seven patients(55 thyroid nodules)underwent 1.5 Tesla(T)MR scanning including DWI scan using b-values of 150,300,400,500 s/mm2.All cases were divided into benign and malignant group according to the postoperative pathology.The nlean ADC with the same b valtie between benign and malignant nodules were compared,and the mean ADC with the various b values for same nodules were compared as wel1.ROC curves were drawn to compare area under the ROC with different b value and to determine the diagnostic thresh— old,then the test power were evaluated. Results Eighteen of the 55 thyroid nodules were malignant and 37 were benign. (1)There was significant difference in mean ADC value of benign and malignant thyroid nodules between different h values (1 50 s/nlm ,300 s/ram ,400 s/ram ,500 s/mm ).The mean ADC values in malignant group has significantly lower than that in benign group.The mean ADC values with different b values(1 50 s/ram ,300 s/nlln ,400 s/ram ,500 s/ 本课为西安交通大学医学院光华创新基金资助项目(编号:0203 1 27) 作者单位:710061西安交通大学医学院第一附属医院影像科(闫 斌、赵婷婷、毛翠 、王 渊、张 明);中心 ICU(刘红娟); 硕十研究 生; 通讯作者 临床放射学杂志 2011年第3O卷第 6期 ·797· mm )in malignant group were(1.691±0.36)x 10一’mm /s,(1.577±0.276)x 10一 mm /s,(1.450±0.268)x 10一 mm /s,(1.271±0.313)x 10 mm /s respectively and that in benign group were(2.586±0.489)x 10 mm /s, (2.51±0.488)x 10 mm /s,(2.261±0.503)x 10一’mm /s,(2.183±0.454)x 10一 mm。/s,respectively.There were different mean ADC values with different b values in benign and malignant groups.The b values increased along with the decreased of mean ADC values,F values of benign and malignant groups were 5.910 and 6.225,P<0.05.(2)The a卜 ea under the ROC curves with different b values were 0.940,0.965,0.926,0.947 respectively.Therefore,it was indica— ted that the highest diagnostic accuracy can be obtained with b value of 300 s/mm2 due to the largest area.(3)When the b value was selected as 300 s/ram2,the diagnostic threshold was 1.904 x 10 mill /S according to the ROC CHIVe.The sensitivity,specificity,accuracy,positive predictive value and negative predictive value were 88.9% ,97.3% ,95% ,94% , 95% respectively. Conclusion Each mean ADC value obtained with b value of 150 s/ram ,300 s/ram ,400 s/mm , 500 s/mm respectively can be used to distinguish benign and malignant thyroid nodules,in which b with 300 s/mm2 was optimal for the differentiation diagnosis. 【Key words】 Thyroid nodules Magnetic resonance imaging Diffusion weighted imaging b value 甲状腺结节病变常见,甲状腺癌的术前误诊率 达 40% ~70%_l J,术前对甲状腺结节良、恶性的判 断,对治疗方式的选择有重要指导意义。目前,对甲 状腺病变的术前评估主要有 B超、CT、超声引导下 细针穿刺、甲状腺核素扫描。超声检查对甲状腺结 节的发现非常敏感,但 目前还没有单独应用超声对 甲状腺良、恶性病变进行鉴别的可靠诊断 。 CT易发现甲状腺癌内钙化,增强扫描可明确病灶边 缘,但对于伴有甲状腺功能亢进的患者注射大量碘 对比剂会加重其症状;此外,cT的诊断价值主要在 于明确病变的范围和判断恶性肿瘤有无局部淋巴结 转移及术后复查,而不能可靠地鉴别甲状腺结节的 性质。细针穿刺受限于取材组织数量、操作者的经 验,术前无法诊断及可疑性诊断较多 J。核素检查 不可避免的会接受放射性损害,且并非所有功能性 结节均为良性,冷结节中大约只有 20%为恶性 J。 MR扩散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI) 可检测活体状态下组织内水分子微观扩散运动,通 过测定组织扩散系数来推测病变性质。笔者采用 MR DWI对甲状腺结节患者进行研究,探讨不同扩 散敏感因子(b值)的平均表观扩散系数(apparent diffusion coefficient,ADC)值对 甲状腺结节 良、恶性 的鉴别诊断价值,并筛选最佳的甲状腺检查 b值。 1 资料与方法 1.1 临床资料 搜集我院2009年4月至 2010年 6月经门诊收 治的甲状腺结节首诊患者 37例(共 55处结节),结 节短径均 >1 cm,行 MR DWI前未接受过细针穿刺 检查,且于检查后2周内接受手术治疗。37例中男 5例,女32例,年龄 18~68岁,平均43岁。所有病 灶均经手术病理证实,其中恶性 18处(甲状腺乳头 状癌 13例 16处,髓样癌 1例 1处,未分化癌 1例 1 处),良性 37处(结节性甲状腺肿 18例 32处,甲状 腺腺瘤 1例 1处,桥本氏甲状腺炎 3例 4处)。 1.2 方法 采用 1.5 T超导 MR扫描机 (Philips,Gyroscan NT Release 6,Netherlands),表面线圈,患者取仰卧 位颈部垫高,双肩尽量下垂,避免肩部对扫描的影 响。先行常规 MR平扫,轴位 T,WI/SE:TR 550 ms, TE 20 ms,视野(FOV)220 mm x220 mm,矩阵256 x 256,层厚 4 mm,间距 l mm,信号平均次数(NSA)2 次,层 数 12~15层;轴位 T WI/快速 自旋 回波 (TSE):TR 3500 ms,TE 120 ms,FOV 220 mm x 220 mm;矢状位 T,WI/TSE:TR 3500 ms,TE 120 ms,FOV 275 mm×275 mlTl,矩阵256 x256,层厚 4 mm,间距 1 mnl,NSA 2次,层数 10~12层。然后行甲状腺单 次激发 自旋回波 回波平 面成像 (SS SE—EPI):TR 3000 ms,TE 83 ms,FOV 160 mm×160 mm,矩阵128 x 128,层厚 4 mm,间距 1 BITI,NSA 6次,层数 12— 15层,b值 0 s/ram 、150 s/rllm 、300 s/mm 、400 s/ mm 、500 s/ram 。最后 ,行 MR脂肪抑制增强扫描, T WI/SE频率敏感脂肪抑制 (SPIR)轴位:TR 500 ms,TE 13 ms;FOV 220 mm x 220 mm,矩阵 256× 256,层厚4 mm,间距 1 mm,NSA 2次,层数 12~15 层。对比剂使用钆双胺(欧乃影),剂量 0.1 retool/ kg体重,经肘静脉注射,注射流率 2.5 ml/s,延迟 10 rain后扫描。所有对象采集轴位图像均保持层面与 层数一致。 甲状腺 MR 影像 在 Easy Vision Workstation (Philips,Netherlands)诊断工作站应用后处理软件 进行 ADC图重建。全部甲状腺 MR图像由两位专 · 798· 门从事甲状腺影像诊断的医师盲法阅片。感兴趣区 (region of interest,ROI)的选择(图 1)依据常规 MR 及增强扫描,避开钙化、出血、囊变、坏死,取病灶实 性部分最多处,取 3处测量平均值,ROI大小 40~ 103个像素。 1.3 统计学处理 采用 SPSS 15.0软件,首先对选取不同b值的 良、恶性结节组的ADC值进行正态分布及方差齐性 检验。、对良、恶性结节组的ADC值行两独立样本的 t检验,检验水准 =0.05,如存在显著性差异则选 用单因素方差分析,分别对选取不同b值的良、恶性 结节组的ADC值进行不同组间比较。计算不同阈 值时诊断恶性结节的敏感性和特异性,并分别绘制 各 b值条件下的受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线,比较 各组 曲线下 面积 (Az)。依据 ROC曲线获得敏感性及特异性均高的 点作为鉴别阈值,小于此点的结节被诊断为恶性,评 价此时的敏感性、特异性、准确性、阳性预测值、阴性 预测值。 2 结果 所有 DWI和 ADC图均未见明显的磁敏感伪影 和化学位移伪影,在 DWI像上显示了所有病灶(图 2~5)。 2.1 甲状腺 良、恶性结节在不同 b值时的平均 ADC值比较(表 1) 表 1 甲状腺良恶性结节在不同 b值时的平均ADC值比较 (x±s,×10 mm /s) 2.2 甲状腺良、恶性结节组间在不同b值时的平均 ADC值比较 单向方差分析平均 ADC值在 b值取 150 s/ mm 、300 s/mm 、400 s/ram 、500 s/ram 时的差异均 临床放射学杂志2011年第 3O卷第6期 有统计学意义(良、恶性组的 F值分别为 5.910及 6.225,P值均 <0.05),提示同一种病变平均 ADC 值随b值的增大而降低。 绘制 ROC曲线,计算 Az(图 6~9);Az分析 (Azl50、Az300、Az400、Az500),P值均 =0.000。 2.3 各 b值时甲状腺恶性结节 ADC阈值的确定 依据 ROC曲线,取敏感性及特异性均高的点作 为诊断阈值 ,小于该阈值点作为恶性的诊断标准。 以术后病理诊断作为金标准,取这些设定值确定恶 性的敏感性、特异性、准确性、阳性预测值和阴性预 测值,显示 b为300 s/ram 时,敏感性、特异性、准确 性、阳性预测值和阴性预测值均最高(表2)。 3 讨论 目前,DWI在超急性脑梗死的判断中的作用已 得到充分肯定,在头颈部肿瘤、涎腺肿瘤及颈部淋巴 结病 的 良、恶性 评估 方 面 国 内外 已有 系列研 究 5 。但将DWI用于甲状腺结节良、恶性鉴别的 文献鲜有报道,且合适的 b值尚无定论。 3.1 ROI的选取 MR DWI解剖细节显示差,易致图像变形,尤其 是在运用高 b值的情况下,故应选择合适的方法确 保 ROI位于结节的实性部分。以往研究是通过 MR 平扫及 B超来除外囊变、出血、钙化 l4,“j,但许多 甲状腺结节囊变区含有大量甲状腺球蛋白,故 T,wI 呈等/高信号,T WI呈高信号_】 ,与结节的实性部 分无法区分;此外,MR对钙化不敏感,出血在 MR 上的信号变化多样;而超声很难与 MR图像做到一 一 对应,故这些方法都存在一定的局限性。本研究 首次应用常规 MR平扫结合增强扫描来选取结节的 实性部分,且DWI、常规 MR平扫及脂肪抑制增强扫 描在层面选择及层数上均保持一致;此外,参照 Nicoletti等 的方法,确保 ROI的选取成分为结节 的实性部分。为避免病灶过小影响 ADC值的精确 测量,故本研究排除了短径 <1 cm的结节。 3.2 甲状腺 DWI良、恶性结节鉴别最佳 b值的确 立 表2 设定 ADC阈值后不同b值的甲状腺恶性结节诊断指标 · 800· 散系数 。笔者曾尝试 b值选择 800 s/mm。,发现 图像 SNR很差,难以观察,故最终将最大 b值确定 为500 s/mm 。目前一些甲状腺病变的 MR DWI研 究选择的 b值也大多在 500 s/mm 以下 川 ,本研 究与之相符。 本研究显示,b值取 150 s/mm 、300 s/mm 、 400 s/mm 、500 s/mm 均对甲状腺结节的检出具有 较高敏感性,并可获得较高的图像 SNR,病灶显示 较理想。不同b值下甲状腺良、恶性结节的 ADC值 差异均具有显著统计学意义,表明 b值 150 s/mm 、 300 s/ram 、400 s/mm 、500 s/mm 的 MR扩散对甲 状腺结节良、恶性鉴别都是可取的。笔者绘制不同 b值的 ROC曲线发现,各组 b值的 ROC Az差异均 具有显著统计学意义,提示各组 b值对鉴别甲状腺 结节良、恶性差异均具有统计学意义;各组b值 Az 均 >0.9,证明该方法具有较高的鉴别诊断价值。进 一 步比较不同b值 ROC Az,b为300 s/mm 时,ROC Az最大,说明使用该 b值时的鉴别诊断效果最佳。 文献报道,甲状腺癌血供低于良性结节 ¨,即低 b 值时恶性病变受血流灌注影响程度要低于良性病 变,灌注因素使得两者 ADC值差异拉大,从而造成 在低b值时鉴别诊断能力高于高b值的现象。 3.3 ADC值在甲状腺结节良、恶性鉴别诊断中的 作用 基于恶性肿瘤细胞增殖迅速、细胞核体积增大、 细胞密度增高、细胞外间隙缩小,同时生物膜的限制 和大分子物质如蛋白质对水分子的吸附作用增强, 这些因素综合作用,限制了恶性肿瘤水分子的扩散 运动,导致其 ADC值减低 ” 。甲状腺的恶性肿 瘤中绝大多数为甲状腺癌 ,癌组织多具有细胞增 殖活跃 、肿瘤细胞密度高、细胞外间隙较小等特点; 而大多数甲状腺良性病变在组织学上可见较完整的 滤泡结构,细胞增殖低下、肿瘤细胞密度低、细胞外 间隙较大 ”J,故甲状腺癌弥散受限更明显,ADC 值低于良性病变。本研究 b值取 150 s/ram 、300 s/ mm 、400 s/mm 、500 s/mm 时,甲状腺癌组的平均 ADC值均低于良性结节组,与文献报道一致 川 。 在各b值的ROC曲线上选取敏感性及特异性均高 的点作为鉴别阈值,b为300 s/mm 时,选择 1.904 ×10 mm /s作为诊断阈值可获得最高的敏感性、 特异性、准确性、阳性预测值及阴性预测值(分别为 88.9%、97.3%、95%、94%及95%)。可见MR DWI 在甲状腺良、恶性结节的鉴别诊断中具有一定的应 用价值 临床放射学杂志2011年第30卷第 6期 2 3 4 5 6 7 8 9 ¨ 【二
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