基于DKI序列的類PET成像在多發(fā)性骨髓瘤診斷中的ROC分析

房加高　劉波　陳麗娟　徐怡　時寅　徐磊　鄒月芬

[摘要] 目的 使用彌散峰度成像（DKI，diffusion kurtosis imaging）序列做全身類PET（positron emission computed tomography）掃描，將其應用于多發(fā)性骨髓瘤（MM，multiple myeloma）的診斷，分析基于DKI序列的類PET技術在多發(fā)性骨髓瘤診斷中的的可行性。 方法 方便收集南京醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院在2015年11月—2017年12月發(fā)現的疑似多發(fā)性骨髓瘤患者56例，后經病理資料證實為44例為MM陽性，12例為MM陰性。將44例陽性患者作為實驗組，12例陰性患者為對照組，對其做磁共振全身DKI掃描并基于DKI序列生成類PET圖，對56例樣本使用盲法診斷，病理結果為金標準做ROC曲線分析。 結果 對DKI診斷結果做ROC曲線分析表明，DKI對骨髓瘤檢出的敏感性為90.9%，特異性為30%，ROC曲線線面積為85.3。 結論 基于DKI序列的類PET技術敏感性好，特異性稍差，可應用在多發(fā)性骨髓瘤病灶的檢出診斷中。

[關鍵詞] 全身DKI掃描;類PET技術;多發(fā)性骨髓瘤;ROC分析

[中圖分類號] R445.2;R733.3 ? ? ? ? ?[文獻標識碼] A ? ? ? ? ?[文章編號] 1674-0742（2019）02（a）-0178-04

[Abstract] Objective To use the diffusion kurtosis imaging （DKI） sequence for whole body PET （positron emission computed tomography） scan， which is applied to the diagnosis of multiple myeloma （MM， multiple myeloma）， based on DKI sequence feasibility of PET-like techniques in the diagnosis of multiple myeloma. Methods A total of 56 patients with suspected multiple myeloma who were convenient selected in the First Affiliated Hospital of Nanjing Medical University from November 2015 to December 2017 were enrolled. The pathological data confirmed that 44 were MM positive and 12 were MM negative. 44 positive patients were used as experimental group， and 12 negative patients were used as control group. Magnetic resonance whole body DKI scan was performed and PET-like images were generated based on DKI sequence. 56 samples were blindly diagnosed， and pathological results were gold standard ROC curve analysis. Results The ROC curve analysis of the DKI diagnosis showed that the sensitivity of DKI to myeloma was 90.9%， the specificity was 30%， and the ROC curve line area was 85.3. Conclusion The PET-based technique based on DKI sequence has good sensitivity and poor specificity， and can be applied to the detection of multiple myeloma lesions.

[Key words] Whole body DKI scan; PET-like technique; Multiple myeloma; ROC analysis

DKI序列是最近才興起的一種新序列，但目前僅被應用于單一部位，基于DKI序列能否應用于大范圍的全身掃描，并保證對病灶的檢出效率，這是該文的研究重點。多發(fā)性骨髓瘤（Multiple Myeloma）是漿細胞的惡性腫瘤，骨髓瘤細胞在骨髓內克隆性增值引起溶骨性骨骼破壞，是一種累及全身的多發(fā)性血液疾病[1]。由于磁共振檢查沒有射線損傷，對骨髓瘤病灶較敏感的優(yōu)點，2015年國際骨髓瘤專家組推薦磁共振成像作為多發(fā)性骨髓瘤患者（含冒煙型MM）首選的影像學檢查[2]，適用于全身MRI的檢查即類PET技術。常規(guī)類PET技術是基于擴散加權成像序列所生成的，而該研究采用新興的DKI序列作為類PET技術的基礎掃描序列是首創(chuàng)的，研究尚不深入，因而該文僅使用ROC法做可行性分析。

1 ?資料與方法

1.1 ?一般資料

方便收集南京醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院發(fā)現的疑似多發(fā)性骨髓瘤患者56例，男齡34～71歲，平均年齡58歲，男性29例，女性27例。主要臨床癥狀為骨痛，腰背痛，貧血乏力。經病理資料診斷44例為MM陽性，12例為MM陰性。將44例MM陽性患者作為實驗組，12例MM陰性為對照組，所有病例均行基于DKI序列的全身類PET掃描。

1.2 ?檢查方法

采用德國西門子公司生產的Viro 3.0T超導磁共振掃描儀，患者體位采用頭先進，仰臥位，頭頸部采用用頭頸聯(lián)合線圈覆蓋，雙側上肢置于身體兩側，胸腹盆及股骨上段采用兩組體表相控陣線圈包裹，線圈之間略有重合，以保證線圈之間無縫銜接。掃描時使用TIM技術分5段分別掃描，掃描范圍包含頭顱，胸腹部和盆腔所有軀干骨，上肢及股骨上段。每段DKI序列掃描軸位，大FOV掃描，掃描參數如下，TR為9 600 ms，TE為104 ms，采集次數為2，矩陣為258×344，FOV=450×398，層厚為5 mm，層間距0 mm， 彌散設置采用3 d-trace，平面回波成像，采用3個b值成像，分別為50 s/mm2，700 s/mm2和1 400 s/mm2 。掃描后使用后處理3D功能將DKI序列拼接為全身圖像，即為基于DKI序列的全身類PET圖。

1.3 ?圖像分析及診斷

所有患者的圖像（包括實驗組及對照組）傳輸到后處理系統(tǒng)進行盲法閱片，由兩名具備肌骨系統(tǒng)診斷經驗的放射科主任醫(yī)師執(zhí)行，如果出現診斷意見相悖，則邀請第三位上級主任醫(yī)師加入，進行協(xié)商判斷，直到診斷意見達成一致。醫(yī)師閱片所依據的MM磁共振圖像不但包括全身DKI圖像，還包括DKI不同b值的分段圖像，綜合所有DKI 生成的圖像進行診斷。正常骨髓在DKI序列上為均勻一致低信號，而骨髓瘤病灶表現為點狀，塊狀高信號。進行灰度翻轉后，則骨髓瘤病灶與正常骨髓對比更明顯，表現為灰色背景下的灶狀低密度信號。見圖1。

1.4 ?統(tǒng)計方法

使用SPSS 19.0統(tǒng)計學軟件對數據進行分析，統(tǒng)計分析DKI序列診斷MM的敏感性，特異性，并繪制ROC曲線，計算ROC曲線下的面積。

2 ?結果

對DKI圖像進行分析表明，經病理證實的44例骨髓瘤病使用DKI診斷正確40例，4例未在發(fā)現異常。經病理證實為非骨髓瘤病例12例，使用DKI診斷正確4例，8例未作出正確診斷，結果見表1。

對DKI診斷結果做ROC曲線分析表明，DKI對骨髓瘤檢出的敏感性為90.9%，特異性為30%，ROC曲線線面積為85.3。ROC曲線見圖2。

3 ?討論

多發(fā)性骨髓瘤是常見的血液系統(tǒng)惡性腫瘤，骨髓瘤細胞的惡性增殖可引起全身骨骼溶骨性破壞，這也是MM最突出的臨床突出特點，初診患者通常是由于骨痛而就診[3]。MM的確診以病理組織學檢查結合血清中異常代謝物的含量來診斷。其中骨髓瘤腫瘤負荷對骨髓瘤的臨床分期，治療方案的制定，以及后期療效的評估上有重要意義[4]。對多發(fā)骨髓瘤腫瘤負荷的評估常常借助于影像學檢查，目前最先進的是全身MRI檢查。 全身磁共振成像是多發(fā)骨髓瘤診斷與鑒別診斷，腫瘤負荷與療效評估的重要手段。

全身磁共振成像通過多組線圈分段掃描，然后使用后處理功能中的拼接選項將頭顱，胸腹盆各段拼接為全身圖像[5]。全身圖像生成前掃描序列稱為基礎序列，在該研究中首次將DKI序列作為全身磁共振成像的基礎序列，主要是應用DKI序列相對于常規(guī)序列對腫瘤細胞敏感性高的特點。陳麗華等[6]的研究表明DKI在診斷前列腺腫瘤ROC下面積為0.90，較DWI高。俞順等[7]在關于腮腺腫瘤的鑒別診斷中的研究表明DKI診斷腮腺淋巴瘤的敏感度和特異度分別為71.43%，95.78%。這些研究均說明DKI序列在作為基礎序列來診斷和鑒別診斷腫瘤細胞具有很大的優(yōu)勢。DKI序列是一種基于水分子擴散運動的功能成像序列，DKI模型是Jensen等人在2005年首次提出。常規(guī)單e指數模型假設水分子擴散是不受阻礙的自由運動，水分子在隨機運動的情況下其擴散運動位移滿足高斯分布（Gaussiandistribution，即正態(tài)分布）。而對于真實的生物組織，水分子的擴散是在細胞間隙，細胞內運動，其運動必然不是自由運動，也因此真實的水分子擴散的運動位移是非高斯分布的。水分子擴散受周圍環(huán)境的限制程度越大，體素內組織成分越混雜，則擴散運動的非高斯性越顯著[8]。

DKI的應用是從神經研究開始[9]，用于腦部膠質瘤的鑒別診斷和腫瘤分級上。譚朝元等[10]做了關于腦膠質瘤與單純腦腫瘤的鑒別診斷中的價值，發(fā)現MK值在診斷瘤周組織與膠質瘤上的敏感性最高，ROC曲線下面積最大，為0.865。隨后DKI的研究逐漸擴展到人體各部位。但目前基本局限于單一部位的研究，即DKI的成像是使用小FOV來實現的。那么能否將DKI用于大FOV的成像，應用在多發(fā)骨髓瘤的病灶檢出和負荷評估中，我們認為是可行的。

該研究結果顯示，在對多發(fā)骨髓瘤的定性診斷中，44例病理陽性患者在DKI序列上有40例發(fā)現骨髓瘤病灶，敏感性為90.9%，在敏感性上表現較好。相比較于DWI序列，這一表現已經非常好，均比CT的敏感性高。王攀峰等[11]關于DWI對骨髓瘤的檢出敏感性性為95%，DKI序列與DWI序列均明顯好于CT檢查（CT對骨髓瘤的檢出敏感性為76%）。這與其它功能成像序列所得到的敏感性數據相當，說明對于臨床疑是骨髓瘤患者，檢出率非常高。但是其特異性只有30%，表現較差，這表明如果僅僅依靠DKI進行診斷，有部分非骨髓瘤病人被誤診。在該研究中，被誤診的病例主要是淀粉樣變性，巨球蛋白血癥和漿細胞白血病的患者。原因在于這些病變也會造成病灶細胞水分子擴散性受到局限，細胞內分子結構變的復雜，從而導致非高斯運動加劇。如童永秀等[12]在觀察髓外漿細胞瘤的磁共振表現時就發(fā)現漿細胞瘤在功能成像上表現為水分子擴散受限。這與骨髓瘤病灶在DKI序列上的表現相類似，因而容易造成誤診。但是這并不影響DKI在多發(fā)骨髓瘤診斷中的價值，因為臨床中對MM的確診仍然是以血液檢測和細胞學檢查為金標準，磁共振檢查只是一種輔助手段。其對于MM最大的作用還是在于對骨髓瘤病灶負荷的評估。所以，在臨床上可以忽視DKI對MM表現較差的特異性，而重點應用DKI對骨髓瘤病灶的顯示非常敏感的特性。

該研究表明DKI序列可以應用在大FOV的全身磁共振成像中，但是在掃描過程中DKI序列存在著部分局限性，比如，DKI 成像對b值設置較大，間接造成信噪比的減低，容易出現點狀偽影。另外DKI的參數值不是特別穩(wěn)定，因檢測目的不同有很大變化，這些要求在設置DKI序列時要格外謹慎[13]。在胸腹部，采取了呼吸門控技術，但是由于峰度擴散成像本身對運動偽影較敏感，呼吸偽影運動仍較重，如何避免胸腹呼吸偽影的影響是將來大FOV峰度成像的參數需要改進的方向。

綜上所述，基于DKI序列的理論基礎，DKI序列的大FOV的掃描是可行的，在對多發(fā)骨髓瘤診斷中的敏感性表現非常好。以DKI序列為基礎序列的類PET技術完全可以應用在臨床中，做為骨髓瘤病灶負荷評估的重要的輔助方法。

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（收稿日期：2018-11-08）