磁共振成像 2012 年第 3 卷第 5 期 Chin J Magn Reson Imaging, 2012, Vol 3, No 5 lymph nodes determined by ROC curve analysis were showed mm 2 /s and

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矿楫颜
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1 3.0 T MR ADC 值与 T2 值定量测量在颈部淋巴瘤诊断价值的研究 * 基金项目 : 国家自然基金 ( 编号 : ); 上海市科委医学引导项目 ( 编号 : a0900); 仁济医院学科建设第四期 : 以分子生物学和影像为依据的非霍奇金淋巴瘤个性化循证诊断及治疗 ( 编号 :RJ ) 作者单位 : 上海交通大学医学院仁济医院放射科, 上海通讯作者 : 许建荣, xujianr@hotmail. com 收稿日期 : 接受日期 : 中图分类号 :R445.2;R 文献标识码 :A DOI: /j.issn 龚红霞, 路青, 朱炯, 等. 3.0 T MR ADC 值与 T2 值定量测量在颈部淋巴瘤诊断价值的研究. 磁共振成像, 2012, 3(5): [ 摘要 ] 目的比较 3.0 T MR ADC 值及 T2 值定量测量在颈部淋巴瘤诊断中的价值材料与方法对 24 例颈部淋巴瘤初发患者 ( 初发组 ) 及 24 例正常对照组进行 MRI 及 ADC 值和 T2 值的测量, 淋巴瘤病例在治疗 3 个月后作为治疗后组再次进行扫描及测量 ADC 值及 T2 值由 ADC 图和 T2 图直接获得用 LSD 检验进行组间两两比较结果在 DWI 上, 无论是淋巴瘤患者或正常志愿者, 淋巴结均呈高信号, 在 ADC 图上呈低信号在 T2 扫描序列, 在不同的 T2 回波时间, 淋巴结呈高信号,T2 图上淋巴结呈等信号 ADC 值和 T2 值在淋巴瘤初发组治疗后组及正常对照组之间分别为 (745.92±109.74) 10-6 mm 2 /s 和 (87.18±9.35) ms, ( ±276.59) 10-6 mm 2 /s 和 (93.30±11.21) ms,( ±82.08) 10-6 mm 2 / s 和 (96.44±4.40) ms; 除 T2 值在治疗后组与正常对照组间差异无统计学意义 (P >0.05), 其余两两比较, 差异均有统计学意义 (P<0.05) 根据 ROC 曲线, 区分淋巴瘤患者及正常对照的 ADC 值最佳诊断界值是 mm 2 /s, 此时敏感度为 100%, 特异度为 91.7% T2 值的最佳诊断界值 ms, 此时敏感度为 62.5%, 特异度为 91.7% 结论 3.0 T MR ADC 值和 T2 值定量测量是颈部淋巴瘤诊断的重要测量指标 ADC 值的诊断敏感度及特异度优于 T2 值 [ 关键词 ] 头颈部肿瘤 ; 淋巴瘤 ; 磁共振成像, 弥散 Quantitative measurement of ADC value and T2 value in diagnosis of cervical lymphoma at 3.0 T MRI GONG Hong-xia, LU Qing, ZHU Jiong, FAN Yu, XU Jian-rong * Department of Radiology, Renji Hospital, Shanghai Jiaotong University School of Medicine, Shanghai , China * Correspondence to: Xu JR, xujianr@hotmail.com Received 24 Apr 2012; Accepted 30 June 2012 Abstract Objective: This study was designed to compare the value of quantitative measurement of ADC value and T2 value in diagnosis of lymphoma at 3.0 T MRI. Materials and Methods: Twenty-four cervical lymphoma patients (incipient group) characterized by superficial lymph node enlargement and 24 healthy volunteers were studied. Twenty-four cervical lymphoma patients performed MRI examination and quantitative measurement again after 3 months normal treatment. Imaging were performed on a 3.0 T MR imaging system. The measurements of ADC value and T2 value were performed from trace ADC maps and T2 maps by placing regions of interest (ROI) over the cervical lymph nodes. Comparison between groups with LSD test. Results: Either lymphoma patients or normal control,all lymph nodes showed high intensity on DWI images and low intensity on ADC maps. On T2 value image the lymph nodes showed high intensity in all different TE value images, median intensity ont2 map. The ADC value and T2 value among incipient group, posttreatment group and normal control were (745.92±109.74) 10-6 mm 2 /s and (87.18±9.35) ms, ( ±276.59) 10-6 mm 2 /s and (93.30±11.21) ms, ( ±82.08) 10-6 mm 2 /s and (96.44±4.40) ms. There were significant statistical difference among all of them except for T2 value between posttreatment group and normal control. The optimal threshold ADC value and T2 value for differentiating normal and malignant cervical 367

2 磁共振成像 2012 年第 3 卷第 5 期 Chin J Magn Reson Imaging, 2012, Vol 3, No 5 lymph nodes determined by ROC curve analysis were showed mm 2 /s and ms. Applying this value resulted in a sensitivity of 100% and 62.5%, a specificity of 91.7% and 91.7%. Conclusion: The quantitative measurements of ADC value and T2 value at 3.0T MRI were important indicator in diagnosis of cervical lymphoma.the diagnostic sensitivity and specificity of ADC value was superior to T2 value. Key words Head and neck neoplasms; Lymphoma; Magnetic resonance imaging, Diffusion 淋巴瘤是血液系统较为常见的恶性肿瘤之一, 临床以无痛性淋巴结肿大最常见, 影像检查是淋巴瘤诊断的重要依据之一在全世界, 非霍奇金淋巴瘤 (Non-Hodgkin lymphoma, NHL) 的发病率在不断上升, 美国以每年 3% 递增 [1] 现代影像检查方法对淋巴结的良恶性鉴别仍然存在困难单光子发射计算机断层成像 (SPECT) 和正电子发射断层成像 (PET) 可以帮助区分淋巴结的良恶性 [2], 但是这些检查价格昂贵耗时长空间分辨率低用超微型顺磁性氧化铁 (USPIOs) 作为 MRI 对比剂有利于淋巴结的性质判定和分期 [3], 但除了上面所述缺点外还存在对比剂副作用的风险 [4] 磁共振扩散加权成像(diffusion- weighted MR imaging, DWI) 是目前惟一能观察活体水分子微观运动的成像方法, 它从分子水平反映了人体各组织水分子的功能变化, 可以检测出与组织含水量改变有关的形态学和生理学的早期改变 DWI 最早使用于中枢神经系统检查, 但越来越多的研 [5-6] 究开始关注颅外脏器的应用, 尤其是在肿瘤中的应用横向弛豫时间 T2 值对生物系统中氢质子的分子动力学以及氢质子的化学和物理环境非常敏感 [7] 有学者报道通过 T2WI 扫描进行精确的 T2 值测量可以发现肿瘤进展及治疗反应 [8] 本研究中笔者探索和比较 ADC 值和 T2 值定量测量对颈部淋巴瘤的诊断价值 1 材料与方法搜集仁济医院 2009 年 7 月至 2011 年 10 月间颈部淋巴瘤初发病例 24 例 ( 初发组 ), 所有患者均有单发或多发颈部淋巴结肿大其中男 15 例, 女 9 例年龄 22~79 岁, 平均 (51±16) 岁最终诊断通过淋巴结活检证实病变病理分型 : 弥漫大 B 细胞淋巴瘤 12 例, 外周 T 细胞淋巴瘤 6 例, 滤泡性淋巴瘤 3 例, 小淋巴细胞淋巴瘤 1 例, 套细胞淋巴瘤 1 例, 边缘 B 细胞 1 例收集正常对照 24 例 ( 正常对照组 ), 其中女 10 例, 男 14 例, 年龄 22~62 岁, 平均年龄 (48±13) 岁所有初发病例在治疗前进行 MR 扫描, 治疗后 3 个月 ( 治疗后 ) 再次进行 MR 扫描本组淋巴瘤病例使用环磷酰胺 + 多柔比星 + 长春新碱 + 泼尼松 (CHOP) 方案治疗 3 个月后临床评估淋巴瘤均缓解正常对照组也用相同方法进行 MR 扫描, 且对 MRI 检查知情同意, 并填写知情同意书使用 Philips Intera Archieve 3.0 T 双梯度超导型 MR 扫描仪 (Philips) 及配备的相应软件 DWI 扫描参数 :b=600 s/mm 2 :TR ms,te 48 ms, 层厚 4.0 mm, 层间距 0 mm,fov 325 mm 325 mm, 平面回波成像加速因子 EPI factor 为 35, 快速因子 Turbo factor 为 35, 信号平均次数 NSA 为 4, 矩阵 , 行预饱和反转恢复脂肪抑制 (SAT SPIR), 扫描时间 6min 52 s T2 值测量扫描参数 :TR 2600 ms,8 回波 (20~160ms, 间隔 20 ms), 层厚 5.0 mm, 层间距 0 mm,fov 250 mm 250 mm, 平面回波成像加速因子 (EPI factor) 为 1, 快速因子 (turbo factor) 为 8, 信号平均次数 NSA 为 1, 矩阵 , 扫描时间 10 min 37 s ADC 值及 T2 值测量在 Philips Intera Archieva 3.0 T 双梯度超导 MR 扫描仪主机上进行 ADC 值及 T2 值分别从 ADC 图及 T2 图上直接获得在淋巴瘤患者颈部多发肿大的淋巴结中选取 3 个病变最明显的淋巴结放置感兴趣区 (ROI), 获得 ADC 值和 T2 值, 每个 ROI 不小于 7 mm 7 mm 在放置 ROI 时应包括尽可能多的淋巴结皮质, 选择时尽量避免发生坏死和囊变的区域, 取 3 个淋巴结的平均值作为该淋巴瘤患者的 ADC 值和 T2 值治疗后淋巴瘤患者和正常志愿者淋巴结 ADC 值测量方法与淋巴瘤患者相似由于治疗后缓解期淋巴瘤患者和正常志愿者的淋巴结较小且较少, 所取 ROI 面积根据显示淋巴结的大小作相应调整, 确保所取的每个 ROI 都在淋巴结范围之内采用 SPSS 11.5 for windows 统计软件包进行统计分析, 用受试者工作特性曲线 (receiver operating characteristic, ROC) 来找出 ADC 值及 T2 值最佳诊断界值, 并根据 ROC 曲线下面积来判断诊断准确性用单因素方差分析进行淋巴瘤初发组治疗后组及正常对照组之间颈部相关测量指标的比较用 LSD 检验进行均数间两两比较 P<0.05 为有统计学意义 2 结果无论在 24 例颈部淋巴瘤患者还是正常志愿者, DWI 伪影均较小, 可进行 ADC 值的定量测量在 368

3 1A 1B 2A 2B 图 1 男,32 岁, 弥漫大 B 细胞淋巴瘤 (diffuse large B-cell lymphoma,dlbcl) 患者, 治疗前第 1 次 MRI 检查 A: 为 DWI, 示淋巴结呈明显高信号, 非常易于与周围组织识别 B 为 ADC 图, 淋巴结呈低信号图 2 图 A 和 B 为同一女性患者,68 岁, 滤泡 II 级 A:TE 为 ms 8 个不同回波时间的图像及计算机自动重建出的 T2 图 B: 为 T2 值的测量主要在 T2 图上放置 ROI 获得,T2 值为 ms Fig year-old patient with (diffuse large B-cell lymphoma DLBCL). A: DWI imaging before treatment shows high intensity of lympha nodes and easily distinguished from other tissues. B: The lymph nodes are low intensity on ADC map. Fig yearold patient with follicle lymphoma grade II. A: The dfferent images of TE=20 ms, 40 ms, 60 ms, 80 ms, 100 ms, 120 ms, 140 ms, 160 ms and T2 map. B: The T2 value on T2 map is ms. DWI 上, 无论是淋巴瘤患者或正常志愿者, 淋巴结均呈高信号, 在 ADC 图上淋巴结呈低信号 ( 图 1) 在 T2 扫描序列, 在不同的 T2 回波时间淋巴结呈高信号, 在 T2 图上淋巴结呈等信号 ( 图 2) 淋巴瘤初发组治疗后组及正常对照组 ADC 值及 T2 值见表 1 ADC 值和 T2 值在淋巴瘤初发组治疗后组及正常对照组三组间差异均存在统计学意义 (F 值分别为和 4.343,P 值分别为和 0.016) 各组间两两比较,ADC 值在淋巴瘤初发组与治疗后组正常对照组及治疗后组与正常对照组间差异均有统计学意义 (P 值均 <0.05);T2 值在淋巴瘤初发组与治疗后组正常对照组间差异均有统计学意义 (P 值均 <0.05), 在治疗后组与正常对照组间差异无统计学意义 (P>0.05) 本研究中, 淋巴瘤患者淋巴结 A D C 值和 T 2 值低于正常对照组, 根据 R O C 曲线, 选取敏感度 (sensitivity) 最高, 而特异度 (specificity) 最小的数值作为诊断界值 A D C 值的最佳诊断界值是 mm 2 /s, 此时敏感度为 100%, 特异度为 91.7%;ADC 值曲线下面积为 (P=0.009); 说明 ADC 值诊断淋巴瘤的准确度高, 且具有统计学意义 T2 值的最佳诊断界值为 ms 时, 敏感度为 62.5%, 特异度为 91.7%;T2 值曲线下面积为 (P=0.004); 说明 T2 的异常诊断淋巴瘤的准确度中等 ( 曲线下面积 0.7~0.9 为中等, 低于下限为差, 高于上限为高 ) ADC 值与 T2 值比较,ADC 值对淋巴瘤的准确性更高 ( 图 3) 3 讨论淋巴瘤是血液系统的一种恶性肿瘤, 以无痛性淋巴结肿大为特征影像检查是淋巴瘤诊断的重要依据之一过去淋巴瘤的诊断及随访主要依赖于 CT 检查, 但随着 MRI 普及, 尤其是 3.0 T MRI 的应用, MRI 越来越多的用于淋巴瘤的诊断及随访中淋巴结的大小形状等形态学的改变对区分正常淋巴结或是恶性淋巴结存在困难本研究中, 重点探索 MRI 定量测量在淋巴结病变鉴别中的作用 DWI 是目前少数能观察活体水分子微观运动的成像方法, 从分子水平反映了人体各组织水分子的功能变化, 可以检测出与组织含水量改变有关的形态学和生理学的早期改变越来越多的研究开始关注 DWI, 尤其是在肿瘤诊断中的应用 [9-11] 报道显示恶表 1 淋巴瘤初发组治疗后组及正常对照组 ADC 值及 T2 值统计结果 Tab. 1 The statistical result of ADC value and T2 value among incipient lymphoma patients,posttreatment patients and normal controls Group n ADC value ( 10-6 mm 2 /s) T2 value(ms) incipient ± ±9.35 posttreatment ± ±11.21 normal control ± ±4.40 F value P value

4 磁共振成像 2012 年第 3 卷第 5 期 Chin J Magn Reson Imaging, 2012, Vol 3, No 5 Sensitivity ADC T2 Reference Line Specificity (%) Reference Line 图 3 ADC 值与 T2 值 ROC 曲线 ADC 值曲线下面积大于 T2 值面积,ADC 值诊断准确性高于 T2 值 Fig. 3 The ROC curve of ADC value and T2 value. The area of ADC value under the curve is larger than T2 value. The diagnostic accuracy is higher in ADC value than T2 value. 性肿瘤由于细胞直径大密度高, 其 ADC 值较正常组织降低,ADC 值与肿瘤细胞的分布密度和组织结构有关 [12-14] ADC 值的降低反映了细胞密度高细胞增殖快以及组织中细胞的肿胀引起的水分子活动受限 [15] ADC 值的测量为淋巴瘤的诊断提供了量化的指标 ADC 值高低反映了淋巴瘤细胞在淋巴结内的分布和密度通过观察 ADC 值的变化, 可以间接反应肿瘤在体内的变化 ( 图 4) T2 弛豫是用于观察组织微结构和生理状况的 MRI 对比方法随着病灶内水分含量的变化,T2 值也会发生相应的变化有报道显示通过 T2WI 进行精确的 T2 值测量可以发现肿瘤进展及对治疗的反应 [11] 本研究中颈部 T2 值的扫描结果显示, 淋巴瘤初发组治疗后组和正常对照组间差异有统计学意 T2 ADC 3 义, 两两比较显示, 初发组与治疗后组初发组与正常对照组均间差异有统计学意义, 而治疗后组与正常对照组间则无统计学意义在一定的场强下, 人体各组织均有特定的 T1 T2 值范围, 不同病变组织或病变不同状态的 T1 T2 值也必然有一定的差异治疗前后淋巴结肿瘤细胞状态及周围环境的变化必然会导致组织内水分含量的变化, 如化疗引起肿瘤组织坏死, 那么这些变化在 T2 值上应该能显示出来 ADC 值及 T2 值都是能反应肿瘤微环境变化的有效 MRI 测量指标 ADC 值在淋巴瘤的生长过程中及治疗前后都会发生变化, 可以很好的反应肿瘤生长治疗的变化本组淋巴瘤初发组淋巴结的 ADC 值和 T2 值与正常对照组和治疗后组间存在着显著性差异, 初发淋巴瘤病例肿大淋巴结的 ADC 值明显低于正常对照及经过治疗后的缓解病例恶性肿瘤细胞繁殖旺盛细胞密度高, 细胞外容积减少, 同时细胞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也增强, 这些因素综合的作用阻止了恶性肿瘤内水分子的有效运动, 限制了其扩散, 导致 ADC 值降低而治疗后缓解病例和正常对照组淋巴结内细胞的不同及淋巴结内微环境的改变, 使其 ADC 值明显较初发病例增高 ; 正常淋巴结和病变淋巴结内水分含量的不同导致 T2 值的差异 ; 本组淋巴瘤初发病例淋巴结的 T2 值低于治疗后组和正常对照组可以看出 ADC 值和 T2 值测量的结果是直接反应肿瘤本身及其周围微环境的变化, 这 2 个指标哪个对淋巴瘤的诊断准确性更高? 这些测量指标的诊断界值到底是多少? 为了很好解决这些问题, 笔者采用 ROC 来评价其对淋巴瘤诊断的价值及进行诊断界值的确定在 ROC 曲线中, 笔者选取图像中最靠近左上角的点所对应的值作为诊断的界值, 这时诊断的敏 4A 4B 4C 4D 图 4 男,45 岁, 弥漫大 B 细胞淋巴瘤患者, A 和 B 为治疗前颈部 DWI 及 ADC 图,C 和 D 为同一患者经过 3 个月化疗后颈部 DWI 及 ADC 图, 治疗前 ADC 值为 mm 2 /s, 治疗后 ADC 值为 mm 2 /s Fig year-old DLBCL patient. A: DWI image shows high intensity of lymph nodes. B: The ADC value is mm 2 /s. After three months treatment. C: DWI image shows the lymph nodes size reduced. D: The ADC value is mm 2 /s. 370

5 感度和特异度最好根据 ROC 曲线,ADC 值的最佳诊断界值是 mm 2 /s, 此时敏感度为 100%, 特异度为 91.7% T2 值的最佳诊断界值为 ms, 此时敏感度为 62.5%, 特异度为 91.7% 同时根据 ROC 曲线也可以得到峰下面积, 曲线下面积越大, 诊断的准确度越高 ADC 值曲线下面积为 0.993,T2 值曲线下面积为 ADC 值曲线下面积大于 T2 值曲线下面积, 因此 ADC 值对淋巴瘤诊断的准确性更高总之,ADC 值及 T2 值都是用于淋巴瘤诊断的重要 MRI 测量指标, 能反应肿瘤微环境变化及细胞膜的完整性两者相比较,ADC 值的诊断敏感度及特异度优于 T2 值参考文献 [Refereences] [1] American Cancer Society. Cancer Facts & Figures Atlanta: American Cancer Society, 2006: 15. [2] Veit P, Ruehm S, Kuehl H, et al. Lymph node staging with dual-modality PET/CT: enhancing the diagnostic accuracy in oncology. Eur J Radiol, 2006, 583(3): [3] Mack MG, Balzer JO, Straub R, et al. Superparamagnetic iron oxide- enhanced MR imaging of head and neck lymph nodes. Radiology, 2002, 222(1): [4] Anzai Y, Piccoli CW, Outwater EK, et al. Evaluation of neck and body metastases to nodes with ferumoxtran 10- enhanced MR imaging: phase III safety and efficacy study. Radiology, 2003, 228(3): [5] Wang J, Takashima S, Takayama F, et al. Head and neck lesions:characterization with diffusion-weighted echoplanar MR imaging. Radiology, 2001, 220(3) : [6] Sumi M, Sakihama N, Sumi T, et al. Discrimination of metastatic cervical lymph nodes with diffusion-weighted MR imaging in patients with head and neck cancer. AJNR Am J Neuroradiol, 2003, 24(8): [7] Stanisz GJ, Odrobina EE, Pun J, et al. T1, T2 relaxation and magnetization transfer in tissue at 3T. Magn Reson Med, 2005, 54(5): [8] Gambarota G, Veltien A, van Laarhoven H, et al. Measurements of T1 and T2 relaxation times of colon cancer metastases in rat liver at 7 T. MAGMA, 2004, 17(3-6): [9] Perrone A, Guerrisi P, Izzo L,et al. Diffusion-weighted MRI in cervical lymph nodes: differentiation between benign and malignant lesions. Eur J Radiol, 2011, 77(2): [10] Koh DM, Scurr E, Collins DJ, et al. Colorectal hepatic metastases: quantitative measurements using single-shot echoplanar diffusion-weighted MR imaging. Eur Radiol, 2006, 16(9): [11] Kozlowski P, Chang SD, Jones EC, et al. Combined diffusion-weighted and dynamic contrast-enhanced MRI for prostate cancer diagnosis-correlation with biopsy and histopathology. J Magn Reson Imaging, 2006, 24(1): [12] Squillaci E, Manenti G, Cova M, et al. Correlation of diffusionweighted MR imaging with cellularity of renal tumours. Anticancer Res, 2004, 24(6): [13] Kim T, Murakami T, Takahashi S, et al. Diffusion-weighted single-shot echoplanar MR imaging for liver disease. AJR Am J Roentgenol, 1999, 173(2): [14] Issa B. In vivo measurement of the apparent diffusion coefficient in normal and malignant prostatic tissues using echo-planar imaging. J Magn Reson Imaging, 2002, 16(2): [15] Pickles MD, Gibbs P, Sreenivas M, et al. Diffusionweighted imaging of normal and malignant prostate tissue at 3.0 T. J Magn Reson Imaging, 2006, 23(2):

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5-25袁宏钧.indd 第 24 卷第 5 期 2015 年 5 月碘 131 doi:10.3978/j.issn.1005-6947.2015.05.005 http://dx.doi.org/10.3978/j.issn.1005-6947.2015.05.005 Chinese Journal of General Surgery, 2015, 24(5):643 647. Chinese Journal of