功能性磁共振成像在唾液腺肿瘤中的研究进展

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查看577 | 回复0 | 2020-3-4 09:28:33 | 显示全部楼层 |阅读模式
       唾液腺肿瘤发病率约占头颈部肿瘤发病率的3%~5%,治疗手段一般以手术为主,术前对唾液腺肿瘤的定性诊断将直接影响手术方式的选择、治疗方案的调整以及远期预后的判断。目前唾液腺肿瘤的术前定性诊断主要依赖于细针穿刺细胞学(fine needle aspiration cytology,FNAC),但是当获取的样本量过少或者病灶位置过深时,穿刺的结果往往不明确。
       除此之外,FNAC属于有创性检查,且对于恶性肿瘤,FNAC检查有可能导致局部包膜的破坏及局部转移。MRI检查已广泛地应用于唾液腺肿瘤的术前诊断,常规MRI对唾液腺肿瘤的诊断存在诊断效能不高、可参考信息少等局限性。因此,如何准确、无创地诊断及评估唾液腺肿瘤是目前研究的热点。
       MRI的重要组成部分——功能性磁共振成像(functional magnetic resonance,fMRI)技术可以深入微观的细胞分子水平,获取丰富信息,fMRI还可以对感兴趣区域进行动态的定量或半定量分析,为临床提供更全面、细致的疾病特征。在唾液腺肿瘤的相关研究中,所涉及的fMRI成像技术主要有:动态对比增强扫描(dynamic contrast-enhanced scanning,DCE)、扩散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)、磁敏感加权成像(susceptibility weighted imaging,SWI)、扩散峰度成像(diffusion kurtosis imaging,DKI)、体素内不相干运动(intravoxel incoherent motion,IVIM)、氢质子磁共振波谱成像(hydrogen proton magnetic resonance spectroscopy,1H-MRS)等。
       目前,fMRI对唾液腺肿瘤的研究逐步增多,但是fMRI的种类繁多,各项技术所侧重的方面不同,各家的研究结果也存在差异。因此,本文将fMRI在唾液腺肿瘤中的研究现状及研究进展予以系统性综述,以期为该项技术的推广应用提供更完善的依据。
1.fMRI在唾液腺肿瘤中的应用
1.1动态增强扫描
       动态增强磁共振成像(dynamic contrast-enhanced Magnetic resonance imaging,DCE-MRI)是近年来应用较为成熟的fMRI技术。它的机制主要是:顺磁性对比剂缩短组织T1值,导致灌注组织信号增高,再根据动态扫描所获得的时间-信号数据对病灶进行定量或半定量分析,其在肿瘤的诊断、分级、疗效评估及预后判断等方面获得了诸多成果。
       Yabuuchi等评估了DCE-MRI对唾液腺肿瘤的诊断价值,并将动态增强曲线(time intensity curve,TIC)分成四型:A型,达峰时间(Tpeak)超过120s;B型,达峰时间(Tpeak)≤120s,廓清率(WR)≥30%;C型,达峰时间(Tpeak)≤120s,廓清率(WR)<30%;D型,TIC平坦型。其研究结果得出:当Tpeak取120s、WR取30%作为阈值时,能有效地鉴别唾液腺良恶性肿瘤,并获得较高的诊断效能(特异性91%,敏感性91%);与此同时,肿瘤的TIC曲线为C型曲线时,高度提示恶性;Hisatomi等的研究也印证了以上观点。
       郑 少燕等对上述研究进一步补充,其研究发现炎性病灶及良性肿瘤伴发感染可以导致TIC曲线表现为C型,在临床工作中应加以区分。此外,有研究提示腺泡细胞癌的TIC与Warthin瘤有类似的快速增强和较高廓清率。目前DCE-MRI技术在唾液腺的应用较多,但是仍然存在一定局限性。首先,有研究指出钆增强对比剂可能会引发肾源性系统性纤维化以及对比剂在脑实质内聚积;其次,腮腺恶性肿瘤的TIC曲线与部分良性肿瘤的曲线类型存在重叠,造成了一定的假阳性率。
1.2扩散加权成像
       DWI技术是检测活体组织水分子扩散运动的一种无创方法,可以反映出水分子运动状态,判断活体组织水分子的扩散情况;其还可以通过表观扩散系数(apparent diffusion coefficient,ADC)对水分子的整体扩散速度和范围进行定量分析。组织的细胞密度大,核质比高,细胞间质少,水分子扩散受限,DWI信号高,ADC值小;反之,DWI信号低,ADC值大。
       Eida等的研究指出,高ADC区域在恶性肿瘤中较少出现,因此,高ADC区域的存在可能是区分良恶性肿瘤的标准。另一方面,虽然大多数恶性唾液腺肿瘤具备较低的ADC区域,然而Warthin瘤也存在极低的ADC区域,所以使用低ADC区域对唾液腺肿瘤进行分类的效果不理想。Habermann等研究发现多形性腺瘤、Warthin瘤和恶性肿瘤中的部分病理类型组间ADC值有差异。Matsushima等及左志超等的研究结果显示ADC值不能鉴别腮腺肿瘤的良恶性,与上述研究结果不一致,其原因可能是由于Warthin瘤与腮腺恶性肿瘤ADC值重叠范围较大,当纳入Warthin瘤病例数较多时,造成ADC值区分腮腺良恶性病变的能力较差。
       以上研究亦指出:ADC值在区分腮腺多形性腺瘤与其他病变时,具有很大的优势,然而,单凭ADC值进行腮腺良恶性病变鉴别诊断时,其诊断效能较低,仍有待联合其他检查进行提升。
1.3磁敏感加权成像
       SWI技术利用组织间不同的磁敏感强度产生图像对比,在梯度回波(T2*WI)序列,脱氧血红蛋白可产生磁敏感去相位。快速去相位之后信号的丢失,可以提高组织对比度,使得静脉及脱氧血红蛋白区显示清晰,有利于提高静脉血流及脱氧血红蛋白富集小病灶的检出率。张卫等较早使用SWI对腮腺病变进行研究,其研究结果显示良性病变的静脉分布以周边为主,恶性病变以中央为主(敏感性83.3%,特异性89.7%)。良性病变内的最大静脉直径明显小于恶性病变,当以最大静脉直径(dv-max)=1.75mm为阈值时,敏感性和特异性分别为83.3%、96.6%。
       良性病变的磁敏感信号强度(intra tumoral susceptibility signal intensity,ITSS)分级以0、1级为主,而恶性病变以2、3级多见(敏感性83.3%,特异性86.2%)。腮腺恶性肿瘤较良性肿瘤而言,多呈浸润性生长,包埋周围血管;且血供较丰富、血流灌注大,而且新生血管缺乏对应的神经末梢,管壁紧张性欠佳,因此恶性肿瘤中的静脉多呈中心分布且静脉管径普遍大于良性肿瘤。
       此外,ITSS可以以MinIP图直观反映出肿瘤中的静脉血管和小出血灶,恶性肿瘤与良性肿瘤相比,其新生血管多,且新生的脉管系统发育不完善,可能引起血管内血液瘀滞,恶性肿瘤耗氧量大,血管内去氧血红蛋白增多;同时生长过快,易出现局部缺血、坏死,导致其ITSS分级高于良性肿瘤。翻阅文献,SWI技术尚未在腮腺中得到广泛应用研究,因此SWI的诊断效能及应用前景仍需进一步研究证实。
1.4扩散峰度成像
       生物组织成分复杂,导致水分子在组织结构中的扩散位移呈现非高斯分布。Jensen等首先提出DKI技术,DKI以表观扩散和表观峰度双指数方式来描述扩散信号的衰减。DKI通过扩散峰度系数[平均扩散峰度(Kmean)、轴向峰度(Krad)、径向峰度(Kax)]评估生物组织中水分子扩散峰度超额量,以此反映组织微观结构的改变。其在中枢神经系统中的应用和研究较为成熟,但是在唾液腺疾病中尚未见有较广泛的研究报道。
       俞顺等研究结果显示:以DKI的扩散峰度系数Kmean、Krad、Kax对腮腺良恶性病变进行鉴别诊断,其结果不具有统计学差异;将Warthin瘤从良性组排除后,良恶性病变Kmean、Krad、Kax值的差异具有统计学意义。其可能的原因为Warthin瘤和恶性肿瘤的组织学结构均较为复杂、紧密,微血管丰富,因此扩散峰度系数Kmean、Krad、Kax均较高,导致良恶性病变的扩散峰度系数间差异减小。
       随后,俞顺等进一步研究显示:腮腺多形性腺瘤,Warthin瘤,恶性肿瘤,其他良性肿瘤DKI组间比较具有统计学差异,其中腮腺Warthin瘤扩散峰度系数最高。DKI作为一项较新的磁共振成像技术,可以在病灶内获得更多的信息,这些信息联合常规磁共振序列及其他功能成像,将为唾液腺疾病的鉴别诊断提供一定的帮助。
1.5体素内不相干运动
       IVIM是在DWI基础上建立起来的,其最早由Le等提出。IVIM技术使用多组b值进行扫描,其结果基于双指数模型函数进行计算,最后可以得到反映水分子扩散的真性扩散D值,反映微血管灌注的伪扩散D*值以及灌注分数f值。该技术近年来已经较多地应用在胰腺癌、前列腺癌、乳腺癌、肾癌等多种肿瘤中。在唾液腺肿瘤的研究中,Sumi等的研究指出,多形性腺瘤D值最大,恶性肿瘤次之,Warthin瘤D值最小。
       Warthin瘤的D*值在三类肿瘤中最大;Warthin肿瘤的f值明显大于多形性腺瘤,但是良恶性肿瘤之间的f值不具有统计学差异。既往研究可以与上述结论相互印证,Warthin瘤的组织由大量密集的小淋巴细胞组成,细胞间质较小,极大地限制了水分子的扩散,因此导致D值明显偏低。
       Yabuuchi等的研究指出Warthin瘤内含有丰富的毛细血管网,其灌注呈现出快速强化快速廓清的形式,该表现证实了Warthin瘤D*值与组织微血管灌注呈正相关。Lewin等也指出f值理论上应随着组织微循环灌注的增加而增加。因此,IVIM利用不同参数在鉴别唾液腺肿瘤方面具有一定的价值,但是IVIM扫描时间长,图像分辨率差,后处理程序复杂等技术瓶颈亟待解决。相信未来磁共振技术、后处理能力的完善将推动IVIM技术不断向前发展。
1.6氢质子磁共振波谱成像
       氢质子在不同化合物中进动不同,导致所收集到的磁共振信号不同。氢质子磁共振波谱成像(1H-MRS)便是利用该原理对生物体感兴趣区内代谢物的含量进行检测。这些代谢物含量的变化则可以提示局部组织所产生的病理改变。King等研究指出,在回波时间为136ms时,Warthin瘤、多形性腺瘤、嗜酸细胞瘤的胆碱/肌酸(Cho/Cr)范围在2.44~8.20之内,而恶性肿瘤的Cho/Cr比率范围为1.19~2.28。该研究中使用Cho/Cr=2.4作为阈值鉴别良恶性肿瘤时,其特异性、敏感性均为100%。
       Maheshwari等的研究结果也表明在头颈部肿瘤中良性肿瘤Cho/Cr值更高。但是在鉴别Warthin瘤和多形性腺瘤时,这两种良性肿瘤之间Cho/Cr比率存在重叠,当使用Cho/Cr=4.5作为阈值对两种良性肿瘤进行鉴别时,敏感性和特异性分别为71.4%、84.3%。氢质子波谱成像的信噪比低,扫描时间长,细胞代谢探测敏感性欠佳等不足仍需逐步完善。
       相信磁共振成像技术和后处理技术的发展,可以将潜力巨大的波谱成像技术更快、更好的应用于临床。
2.fMRI联合应用
       为了实现不同技术间的优势互补,取得较高的诊断效能,以及最佳经济效益学配比。Yabuuchi等使用DCEMRI和DWI对腮腺肿瘤进行良恶性鉴别诊断时发现:当腮腺肿瘤TIC曲线表现为B、C型时,使用ADC阈值对其进行诊断矫正,可以获得更高的敏感性(86%)和特异性(97%)。韦光亮等研究发现,ADC值取1.02×10-3mm2/s、超声阻力指数(resistance index,RI)取0.68为诊断阈值时,可以实现对腮腺恶性肿瘤、Warthin瘤、多形性腺瘤的鉴别并取得较高的诊断效能。
       左志超联合应用DWI和SWI对腮腺病变进行诊断,其研究指出:取TISS和ADC对腮腺恶性肿瘤进行联合诊断时可以获得更高的敏感性(70.0%)和特异性(96.2%)。王斌等联合DWI和1H-MRS对唾液腺肿瘤诊断发现,多形性腺瘤与恶性肿瘤ADC值存在显著差异,Warthin瘤与恶性肿瘤ADC值差异没有统计学意义。与此同时Warthin瘤和恶性肿瘤的Cho/Cr比值具有显著差异,籍此可以实现恶性肿瘤、Warthin瘤、多形性腺瘤的鉴别。
3.总结与展望
       功能性磁共振成像技术相比于传统的磁共振成像,在分析唾液腺肿瘤细微结构,组织成分,组织代谢物,局部血流动力学,血管数量等方面已经显示出了较高的应用价值。为临床精准化、个性化诊疗方案的制定提供了一定的帮助。目前功能性磁共振成像的研究尚存在一些不足:例如,临床缺乏规范与标准化的成像方案,且功能磁共振本身存在扫描时间长,易出现伪影,图像分辨率差等技术缺陷。随着磁共振设备不断改进,相关算法不断完善,后处理功能日益强大,有希望逐步克服功能性磁共振成像的不足,使得功能性磁共振成像能为临床诊断提供更大的帮助。
       来源:陆一昕,赖少侣,罗宁斌,李印.功能性磁共振成像在唾液腺肿瘤中的研究进展[J].临床放射学杂志,2019,38(10):1999-2002.

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