MRI在甲状腺肿瘤中的应用进展
2025-02-19 来源:国际医学放射学杂志

作者:陈静,李冲冲,朱来敏,周哲,济宁医学院附属医院医学影像科

 

近年来,甲状腺恶性肿瘤的发病率逐年上升。早期判断甲状腺肿瘤良恶性、有无淋巴结转移以及周围结构的侵袭程度尤为重要。超声(US)是诊断甲状腺肿瘤常用的成像工具,但其评估依赖于操作人员的主观性,且对咽后、胸骨后和纵隔区域转移淋巴结评估能力有限。

 

MRI 无电离辐射,且具有较高的软组织分辨力,能对解剖细节进行多平面、多序列评估,已逐渐应用于甲状腺肿瘤的诊断中,并显示出较好的诊断效果。随着专用甲状腺MR 线圈、基于并行发射平台选择性激发成像技术(zoomed imaging with parallel transmission technique, ZOOMit)以及压缩感知等多种成像技术的发展,甲状腺MRI影像质量得以大幅提高,为甲状腺肿瘤的定量、定性诊断提供了新的影像学思路和方向。

 

本文就各种MRI 技术在甲状腺肿瘤的诊断、侵袭性预测、淋巴结转移评估以及偶发甲状腺瘤检出中的应用及其价值进行综述,以期为临床治疗方案制定提供精准的影像学依据。

 

1. MRI 在甲状腺肿瘤良恶性鉴别中的应用

 

1.1 常规MRI

 

MRI 作为鉴别肿瘤良恶性常用的影像学手段,对病人临床诊疗方案制定及预后具有重要意义。在常规MRI 中,甲状腺良性肿瘤形状多为圆形或椭圆形,边缘清晰、有完整包膜,T1WI 多为等或稍低信号,T2WI 多为不均匀高信号;甲状腺恶性肿瘤形状多为不规则或分叶状,病灶边缘模糊,多与邻近甲状腺实质分界不清,当甲状腺肿瘤周围假包膜不完整、边缘轮廓线不连续时,则肿瘤恶性概率更高。

 

1.2 扩散加权成像(DWI)

 

DWI 能够反映水分子在组织中的随机布朗运动特性,常用参数表观扩散系数(ADC)值来描述组织中水分子的扩散速度。有研究发现甲状腺恶性肿瘤的ADC 值明显低于良性肿瘤,Kong 等在一项纳入了100 例甲状腺肿瘤的研究中也得出了相同结论。这可能是由于恶性肿瘤细胞密度较高、间隙较小,从而限制了水分子的扩散运动,使ADC 值减低。

 

然而,由于传统DWI 的磁化伪影较重,信噪比低,且易受病人呼吸、吞咽影响造成影像的运动伪影,在甲状腺等小器官病变鉴别诊断中未能取得理想效果。ZOOMit-DWI 通过采用靶向小视野选择性激发感兴趣区对甲状腺等小器官进行成像,可有效提升甲状腺MRI 的影像分辨力和信噪比,影像质量优于传统DWI。该技术提供的扩散受限信息可为甲状腺等小器官病变的诊断提供关键、可靠的影像学依据。

 

1.3 动态增强MRI(DCE-MRI)

 

DCE-MRI 是一种无创检测和评估组织灌注及毛细血管通透性的MRI 方法。何品等研究发现甲状腺良性肿瘤的时间-信号强度曲线(time-signal intensity curves, TIC)多为Ⅲ型,而恶性肿瘤以Ⅱ、Ⅲ型为主。良恶性肿瘤之间的TIC 虽有差异,但在实际工作中往往会因为存在部分重叠而难以精确区分,这可能与甲状腺恶性肿瘤亚型、增殖活性及血管密度的不同有关。

 

DCE-MRI 定量参数可以定量评价组织灌注与组织内血管内皮的完整性。有研究者发现甲状腺恶性肿瘤的容量转移常数(Ktrans) 和初始曲线下面积(iAUC)值显著低于良性肿瘤,并且两者的数值随着肿瘤恶性程度的增加而逐渐降低。但目前的DCEMRI检查一般采用3D 容积内插梯度回波序列,扫描时间长且易受运动伪影干扰,而压缩感知容积扫描(compressed sensing volumetric interpolated breath hold examination, CS-VIBE)可通过直接采集压缩后的影像,在不降低影像质量的同时大大缩短扫描时间。

 

陈娇等采用CS-VIBE 技术的DCE-MRI 对甲状腺肿瘤良恶性进行鉴别,发现恶性肿瘤的Ktrans、速率常数(kep)及iAUC 值均高于良性肿瘤。综上所述,DCE-MRI 在甲状腺肿瘤的良恶性鉴别诊断中具有一定的临床价值,然而仍需更多研究病例证实。

 

1.4 体素内不相干运动成像(intravoxel incoherent motion, IVIM)

 

IVIM 可分别反映组织真实水分子扩散和微循环灌注双重信息。Tan 等研究发现甲状腺良性肿瘤的真扩散系数(D)及伪扩散系数(D*)的平均值较高,而恶性肿瘤微血管体积分数(f)的平均值较高,其中f 值在鉴别肿瘤良恶性方面表现最佳(AUC=0.841)。

 

与上述结果不同的是,Song 等研究发现甲状腺恶性肿瘤的f 值低于良性肿瘤,且D值鉴别效能最佳(AUC=0.939)。分析其原因可能是由于IVIM 参数的计算准确度受到b 值选择的影响,如何选择合适的b 值还需进一步深入研究。

 

1.5 扩散峰度成像(diffusion kurtosis imaging, DKI)

 

与常规单指数DWI 相比,DKI 通过量化分析组织内的非高斯扩散运动,可提供更真实的组织微观信息。有研究者发现甲状腺恶性肿瘤的平均扩散参数(mean diffusivity, MD)值显著低于良性肿瘤,且MD 值越低肿瘤的恶性可能性越大。Jiang 等对比DKI 和IVIM 发现甲状腺恶性肿瘤的平均峰度(mean kurtosis, MK)值显著升高,MD 和D 值显著降低,三者鉴别甲状腺肿瘤良恶性的AUC 值均高于0.9。

 

综上,DKI 所提供的定量信息对甲状腺肿瘤良恶性鉴别具有一定的指导意义,然而目前甲状腺肿瘤的DKI 模型仍只处于初步研究阶段,其临床应用价值仍需要大量临床数据进一步评估。

 

1.6 其他功能

 

MRI 酰胺质子转移加权(amideproton transfer weighted, APTw)成像作为一种新型成像技术,可反映组织内移动蛋白、多肽等大分子的浓度。Li等通过研究发现甲状腺良性肿瘤的APTw值高于恶性肿瘤,且APTw 值比ADC 值的诊断特异性更高,其原因可能与甲状腺良性肿瘤血供丰富,含有大量游离性蛋白有关。

 

除了组织学和细胞学改变外,甲状腺良恶性肿瘤在细胞水平上的代谢过程也被证实存在差异。MR 波谱成像通过追踪细胞水平上的代谢过程来量化甲状腺肿瘤的恶性程度,其在甲状腺肿瘤良恶性鉴别诊断中具有较高的特异性和阳性预测值。目前针对甲状腺APTw和MR波谱成像的研究尚处于起步阶段,研究的样本量偏少,今后要进一步探索来验证其临床价值。

 

1.7 MRI 影像组学

 

影像组学能够从医学图像中提取大量组学特征从而构建组学模型,可无创评估肿瘤功能及生物学行为。王庆军等采用高b 值(b=2 000 s/mm2)DWI 影像建立影像组学模型对结节型桥本甲状腺炎与甲状腺乳头状癌(papillary thyroid carcinoma, PTC)进行鉴别,结果显示线性模判别分析模型对两者的鉴别诊断效果最佳。

 

王庆军等在后续研究中对上述2 种病变进行多序列(T1WI、T2WI、DWI 及增强T1WI)影像组学特征提取,并基于影像组学特征和机器学习建立了6 种分类诊断模型,结果显示支持向量机和逻辑回归模型对两者鉴别诊断效能最佳,AUC 值均为0.97,且准确度均接近90%。综上,MRI 影像组学在甲状腺肿瘤良恶性鉴别中具有较好的临床应用潜力。

 

2. MRI 在甲状腺癌侵袭性预测中的作用

 

2.1 常规MRI

 

当明确肿瘤为恶性时,术前评估肿瘤的侵袭性对确定临床治疗方案尤为重要。MRI 能清晰显示甲状腺肿瘤病变的部位、累及范围及与周围组织的关系。有研究表明MRI 在评估广泛的甲状腺外侵袭方面比US 具有更高的敏感性、特异性和阳性预测值。

 

2.2 DWI

 

ADC 值是评估甲状腺癌侵袭性的有效工具,对预测甲状腺周围侵袭有一定价值。侵袭性PTC 往往具有更明显的结缔组织增生反应和更高的细胞密度,从而使得水分子扩散运动受限,导致ADC 值减低。

 

Hu 等将238 例PTC 病人分为无甲状腺周围侵袭、甲状腺周围轻度侵袭和甲状腺周围广泛侵袭共3 组,在不同b 值(300、500、800 s/mm2)下分别评估相应ADC 值,发现有甲状腺周围侵袭的ADC300、ADC500 和ADC800 值均显著低于无甲状腺周围侵袭的病人,并且ADC500的AUC值高于ADC300和ADC800(分别为0.905、0.607、0.770)。

 

2.3 其他功能MRI

 

Paudyal 等应用DCE-MRI评估PTC 的侵袭性,发现存在甲状腺周围侵袭的PTC 的血管外细胞外容积分数(ve)及Ktrans值明显高于无侵袭特征的PTC。有研究者通过多b 值DWI扫描证实具有侵袭特征的甲状腺癌的ADC 和D 值显著低于无侵袭特征的甲状腺癌,f 值显著高于无侵袭特征的甲状腺癌,两者间扩散峰度系数和D*值无显著差异。目前功能MRI 对于甲状腺癌侵袭性预测的相关研究较少,并且样本量较小,研究结果的可靠性仍需大量研究数据进一步验证。

 

2.4 MRI 影像组学

 

Wang 等对120 例PTC 病人行T2WI、DWI 和增强T1WI 扫描,采用多种特征提取算法分别建模,发现最小绝对值收敛和选择算子(LASSO)算法与梯度决策树算法联合模型预测甲状腺周围侵袭的效能最高,AUC=0.915。Dai 等采用基于稀疏表示方法建模,发现在基于增强T1WI、T2WI 及DWI 的预测模型中,DWI 模型的预测效能最高,AUC 值为0.861,三者联合模型可进一步提高诊断效能,AUC 值为0.906。

 

综上,MRI 影像组学能够显著提高甲状腺影像标准化和实验可重复性,有助于评估甲状腺恶性肿瘤的侵袭性,在未来甲状腺研究中有较大的潜力。

 

3. MRI 在甲状腺癌颈部淋巴结转移评估中的应用

 

有无颈部淋巴结转移是决定甲状腺癌手术方式和评估远期预后的重要因素,因此准确判断淋巴结转移对临床诊治具有重要意义。不同病理类型的甲状腺癌,其转移淋巴结MRI 影像表现也各不相同。乳头状转移淋巴结多为囊性,在T2WI 上为高信号,而髓样癌转移淋巴结多为实性成分。有研究表明增强MRI 影像中甲状腺肿瘤边缘模糊和甲状腺轮廓外突是甲状腺癌伴有颈部淋巴结转移的重要特征。

 

一项回顾性研究表明,淋巴结T1WI 高信号、最小径>10 mm 及伴有甲状腺癌灶的中央坏死、囊变可高度提示转移性淋巴结。该研究还进一步证实了MRI 对颈部V 区转移性淋巴结具有较高的特异度(91.0%)和阴性预测价值,其诊断颈部Ⅱ区转移性淋巴结的敏感度高达94.0%。

 

Zhang 等研究结果显示,伴有淋巴结转移的甲状腺癌的ADC 值低于无淋巴结转移的甲状腺癌,甲状腺癌的ADC 值越低,其伴发颈部淋巴结转移的风险越大。在一项MRI 和US 对比研究中,Iqbal 等发现MRI 在预测甲状腺癌颈部淋巴结转移中具有更高的敏感度、特异度及阳性预测值。

 

为了评估影像组学在预测颈部淋巴结转移中的效能,Hu 等在129 例甲状腺癌的T2WI、DWI 及增强T1WI 影像中提取了395 个影像组学特征,分别构建了基于3 种单一影像的组学模型以及三者联合模型,结果显示这4 种模型对于甲状腺癌颈部淋巴结转移均具有较高的预测效能,AUC 值分别为0.819、0.826、0.808、0.835,其中联合模型诊断效能最高。

 

目前,MRI 用于预测甲状腺癌颈部淋巴结转移的国内外研究尚少,且研究的样本量也较少,故结果的可靠性及稳定性均不高。未来需进一步扩大研究样本量,采用MRI 多序列联合预测甲状腺癌颈部淋巴结转移将是研究重点。

 

4. MRI 在甲状腺偶发瘤检测中的应用

 

甲状腺偶发瘤通常指直径<1 cm 的甲状腺结节,是颈椎MRI中最常见的非脊柱病变之一。Ozdemir等回顾性评估了512 例颈椎MRI 并将最大直径≥5 mm 的甲状腺结节纳入分析,结果显示颈椎MRI 中甲状腺偶发瘤的检出率高达49.6%。

 

另一项回顾性研究显示,在纳入的3 299 例接受DCEMRI检查的甲状腺肿瘤病人中,通过分析其影像,共检测出152 例病人的167 例甲状腺偶发瘤,检测到甲状腺偶发瘤的发生率为4.6%。

 

综上,MRI 由于具有较高的软组织分辨力,可有效提高MRI 检查中甲状腺偶发瘤的检出率。目前,甲状腺偶发瘤的检出率随着各种成像技术的发展而逐步增加,但目前相关研究尚少,数据可靠性不高,未来还需大量的数据支持来验证其临床价值。

 

5.小结与展望

 

准确的肿瘤风险分层、侵袭性预测、淋巴结转移评估以及偶发甲状腺瘤检出等是甲状腺肿瘤治疗决策的基石。近年来,多种MRI 技术在甲状腺肿瘤中有了广泛应用,MRI 的多参数、多序列、多平面成像的特点为甲状腺MRI 临床应用奠定了基础。

 

甲状腺专用表面线圈、小视野成像以及压缩感知等技术的发展,也使得甲状腺MRI 影像质量、影像标准化及数据的可重复性得以极大提升。目前,针对甲状腺肿瘤MRI 的相关研究较少,且多集中于对甲状腺肿瘤良恶性的鉴别,多数研究样本量偏少,数据可靠性不高。

 

未来应将研究重心放在甲状腺癌颈部淋巴结转移预测、肿瘤周围侵袭评估及甲状腺癌远期预后判断等方面,期望通过多种优势互补的MRI序列联合,为甲状腺肿瘤临床诊治提供可靠的影像学依据,推进个体化医学的发展。

 

来源:陈静,李冲冲,朱来敏等.MRI在甲状腺肿瘤中的应用进展[J].国际医学放射学杂志,2024,47(01):43-47.


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