本文選題：乳腺腫瘤 + 磁共振成像�。� 參考：《山東大學》2014年博士論文

【摘要】：第一部分CDT-VIBE序列在乳腺動態(tài)增強MRI中的臨床適用性研究 目的 評價結(jié)合卷褶控制更快加速并行成像(controlled aliasing in parallel imaging results in higher acceleration, CAIPIRINHA)、水脂分離(Dixon)及時間分辨交叉隨機軌跡成像(time-resolved imaging with interleaved stochastic trajectories, TWIST)三種技術(shù)的容積內(nèi)插體部檢查(volume-interpolated body examination, VIBE)(CDT-VIBE)序列在應用于乳腺病變動態(tài)增強MRI時的圖像質(zhì)量及病灶形態(tài)學特點描述能力。 材料與方法 1、體模成像：使用3.0TMR掃描儀(MAGNETOM Skyra, Siemens Healthcare Sector, Erlangen, Germany),4通道乳腺線圈,對兩個球形體模(內(nèi)部填充二甲基硅樹脂)進行16期CDT-VIBE序列和15期GRE序列(無脂肪抑制)掃描,CDT-VIBE序列并行采集加速因子(acceleration factor, FA)為CAIPIRINHA4,TWISTA、B值均為20%,時間分辨率12s。GRE序列基本掃描參數(shù)與CDT-VIBE序列一致,使用一般性自動校準部分并行采集技術(shù)(generalized auto-calibrated partially parallel acquisitions, GRAPPA), FA設為2,時間分辨率68s。 2、乳腺動態(tài)增強MRI：58名乳腺疾病患者應用CDT-VIBE序列進行乳腺動態(tài)增強MRI。采用3.0TMR掃描儀(MAGNETOM Skyra, Siemens Healthcare Sector, Erlangen, Germany),4通道乳腺專用線圈,平掃序列包括橫軸位快速自旋回波(fastspin echo, FSE) T1WI、脂肪抑制T2WI和矢狀位脂肪抑制FSE T2WI。動態(tài)增強使用與體模成像相同的CDT-VIBE序列,共掃描40期,結(jié)束后立即掃描單期常規(guī)GRE序列,除帶有脂肪抑制之外,其余掃描參數(shù)均與體模成像序列一致。掃描野均完整覆蓋雙側(cè)乳腺。 3、數(shù)據(jù)處理與測量：所有測量均直接在工作站完成,不使用額外后處理軟件。在近中心10層體模圖像上分別測量15期CDT-VIBE旨像(從第2期開始)和常規(guī)GRE圖像左、右兩側(cè)體模信號強度及其標準差(standard deviation, SD),計算圖像信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)在患者圖像上測量病灶的信號強度(SIlesion)和正常組織的信號強度(SIparenchyma),計算病灶/正常組織信號強度比。由兩名經(jīng)系統(tǒng)培訓的低年資磁共振診斷醫(yī)師使用5分法對最后1期CDT-VIBE水像和常規(guī)GRE圖像的并行采集技術(shù)(parallel acquisition technique,PAT)偽影、邊緣銳利度、病灶顯著程度、內(nèi)部結(jié)構(gòu)清晰度和總體圖像質(zhì)量進行評分。由另外兩位工作5年以上MR醫(yī)師以美國放射學會乳腺影像報告數(shù)據(jù)系統(tǒng)(Breast Imaging Reporting and Data System,BI-RADS)詞典為標準,獨立對最后1期CDT-VIBE水像中病灶的形態(tài)學特點進行描述。1個月之后,兩位觀察者再次獨立地對GRE圖像中的病灶進行形態(tài)學描述。 4、統(tǒng)計分析 采用單樣本K-S擬合優(yōu)度檢驗對SNR和病灶/正常組織信號比進行正態(tài)性檢驗,若符合正態(tài)分布,則使用獨立樣本t檢驗比較SNR在CDT-VIBE與常規(guī)GRE圖像之間的差異是否具有統(tǒng)計學意義,使用配對樣本t檢驗比較病灶/正常組織信號強度比在兩組圖像之間的差異是否具有統(tǒng)計學意義。若資料不滿足正態(tài)分布則使用非參數(shù)檢驗。使用Wilcoxon符號秩和檢驗分析兩組圖像質(zhì)量評分是否存在顯著性差異。計算觀察者內(nèi)對病灶形態(tài)學描述的一致性百分比,對觀察者之間在CDT-VIBE圖像上進行的病灶形態(tài)學描述進行Kappa值一致性評價(二次加權(quán))。數(shù)據(jù)處理分析使用Medcalc (12.5.7)軟件完成。P0.05作為差異具有統(tǒng)計學意義的標準。 結(jié)果 1、SNR.左側(cè)體模CDT-VIBE圖像和常規(guī)GRE圖像的SNR的平均值±SD為74.00±0.901和76.02±0.689,右側(cè)體模各值分別為55.71±±0.891和55.79±±0.603,兩組圖像上SNR的差異無統(tǒng)計學顯著性(左：P=0.229；右：P=0.653)。同序列左右兩側(cè)SNR差異考慮并非來自于掃描序列,因此不對其進行比較。 2、病灶/正常組織信號強度比：CDT-VIBE圖像與常規(guī)GRE圖像的病灶/正常組織信號強度比的平均值±SD分別為2.222±0.607、2.248±0.540,兩組圖像之間的差異無統(tǒng)計學意義(P=0.548)。 3、圖像質(zhì)量評分：CDT-VIBE圖像所顯示的病灶邊緣銳利度、病灶顯著程度的評分與傳統(tǒng)GRE序列之間無顯著差別(P=0.782,0.491),但存在較明顯的PAT偽影(P0.001)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)模糊(P0.001), CDT-VIBE總體圖像質(zhì)量評分低于傳統(tǒng)GRE圖像(P=0.046)。 4、形態(tài)學描述能力評價：兩位觀察者描述病灶類型和NMLE分布類型的觀察者內(nèi)一致性百分比均達100%,對NMLE內(nèi)部強化方式的描述一致性最低,但百分比仍為80%,其它各項均在90%以上。在CDT-VIBE圖像上,觀察者之間一致性的加權(quán)Kappa值以病灶類型、腫塊形態(tài)和NMLE分布類型為最高(Kappa=1.000),雖然NMLE內(nèi)部強化形式一致性最低,但Kappa值為0.745,觀察者之間仍達到了較高的一致性。 結(jié)論 盡管存在較明顯的PAT偽影及結(jié)構(gòu)模糊問題, CDT-VIBE序列確實能夠在顯著縮短采集時間的同時保留足夠的形態(tài)學信息,使觀察者在CDT-VIBE圖像和常規(guī)GRE圖像上進行的病灶形態(tài)學描述取得了較高一致性。因此,CDT-VIBE序列是一種適用于臨床乳腺動態(tài)增強MRI的高時間分辨率序列,尤其在對掃描時間參數(shù)有較高要求的藥代動力學定量分析方面具有一定應用前景。 第二部分時間分辨率對乳腺良惡性病變藥代動力學定量分析結(jié)果的影響 目的 探討時間分辨率對乳腺良惡性病變藥代動力學定量分析結(jié)果及其診斷能力的影響。 材料與方法 1、研究對象：53名乳腺疾病患者進行CDT-VIBE乳腺動態(tài)增強MRI,所有病灶均經(jīng)穿刺活檢或手術(shù)病理證實。 2、乳腺動態(tài)增強MRI：同第一部分。 3、不同時間分辨率模擬方法：以心臟及大動脈首次出現(xiàn)對比劑充填的某期圖像作為增強后第1期,選擇所有原始序列(包括增強前序列)組成時間分辨率12s的動態(tài)序列,選擇增強前序列及增強后第1、3、5、7、9……期序列組成時間分辨率近似24s的動態(tài)序列,選擇增強前序列及增強后第1、4、7、10、13……期序列組成時間分辨率近似36s的動態(tài)序列,選擇增強前序列及增強后第1、5、9、13、17……期序列組成時間分辨率近似48s的動態(tài)序列,選擇增強前序列及增強后第1、6、11、16、21……期序列組成時間分辨率近似60s的動態(tài)序列。 4、藥代動力學定量分析：T1map及不同時間分辨率的動態(tài)序列上傳至工作站,使用定量分析專用后處理軟件Tissue4D,參照Tofts二室模型及軟件提供的中速人群平均動脈輸入函數(shù)進行定量分析,得到相應的定量參數(shù),包括Ktrans (對比劑從血管內(nèi)到血管外細胞外間隙[extravascular-extracellular space, EES]的轉(zhuǎn)移速率,即容量轉(zhuǎn)移常數(shù),min-1), kep (對比劑重新回到EES的速率常數(shù),min-1),ve(EES容積分數(shù)),iAUC(注射對比劑后60秒內(nèi)對比劑濃度-時間曲線下面積)。 5、統(tǒng)計分析：所有病灶按病理結(jié)果歸入良性組和惡性組。采用單樣本K-S檢驗對變量進行正態(tài)性檢驗,若符合正態(tài)分布,則對不同時間分辨率條件下的定量參數(shù)進行配對t檢驗。若資料不滿足正態(tài)分布則使用非參數(shù)檢驗。以病理結(jié)果良惡性為金標準進行ROC分析,比較不同時間分辨率定量參數(shù)的曲線下面積(area under curve, AUC)是否存在顯著差異,判斷時間分辨率對定量參數(shù)診斷能力的影響。多次兩兩比較的P值進行Bonferroni校正。數(shù)據(jù)處理使用Medcalc(12.5.7)軟件包進行。P0.05作為差異具有統(tǒng)計學意義標準。 結(jié)果 1、病理結(jié)果：53例患者共55個病灶,其中良性組25例26個病灶,包括纖維腺瘤14個、纖維囊性變7個、導管內(nèi)乳頭狀瘤4個,漿細胞性乳腺炎1個。惡性組28例29個病灶,包括浸潤性導管癌18個、導管內(nèi)癌(伴或不伴微浸潤)11個。 2、時間分辨率對良惡性病變定量參數(shù)的影響： 2.1Ktrans:良性病變：12s、24s及36s動態(tài)序列計算得到Ktrans平均值較穩(wěn)定(0.147min-1、0.147min-1、0.148min-1),在48s及60s動態(tài)序列明顯升高(0.164min-1、0.170min-1)；各時間分辨率Ktrans之間的差異無統(tǒng)計學意義(校正P0.05)。惡性病變：12s與24s動態(tài)序列計算得到的Ktrans平均值比較相近(0.373min-1、0.364min-1),在36s、48s及60s動態(tài)序列時明顯降低(0.315min-1、0.295min-1、0.259min-1); Ktrans值在12s、24s與36s、48s、60s之間的差異均具有統(tǒng)計學意義(校正P均0.01),在36s與60s之間的差異具有統(tǒng)計學意義(校正P=0.024)。 2.2kep:良性病變：由12s、24s及36s動態(tài)序列計算得到kep平均值相對穩(wěn)定(0.321min-1、0.328min-1、0.336min-1),在48s及60s動態(tài)序列明顯升高(0.382min-1、0.433min-1); kep在12s、24s、36s與60s之間和12s、36s與48s之間的差異具有統(tǒng)計學意義(校正P0.05)。惡性病變：12s動態(tài)序列的kep平均值為0.929min-1,從24s開始呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(0.811min-1,0.769min-1、0.651min-1、0.581min"1)；各時間分辨率kep之間均具有顯著差異(校正P0.05)。 2.3ve:良惡性病變ve平均值的變化趨勢非常相似,且變化幅度較小。ve平均值在12s與24s之間小幅上升(良性：0.452、0.468,惡性：0.436、0.468),其后三個值略低(良性：0.435、0.415、0.427,惡性：0.418、0.421、0.424)。良性病變各ve值之間的差別均無統(tǒng)計學意義(校正P0.05),惡性病變12s與24s以及24s與36s、48s、60s之間的差別具有統(tǒng)計學意義(校正P0.05)。 2.4iAUC:12s與24s動態(tài)序列的iAUC值較為接近(良性：9.192、9.254,惡性：20.221、19.832),從36s至60s iAUC值出現(xiàn)了明顯、持續(xù)的降低(良性8.709、8.402、7.388,惡性：16.258、14.329、12.850)。良性病變,12s、24s、36s、48s與60s iAUC值之間的差異具有統(tǒng)計學意義(校正P0.05),惡性病變,除12s與24s iAUC值之間無明顯差異之外(校正P=0.394),其余時間分辨率iAUC之間的差異均具有統(tǒng)計學意義(校正P0.001)。 3、ROC分析：隨時間分辨率降低,Ktrans的AUC值從0.887(12s)降低至0.754(60s),12s與60s的AUC值之間的差異具有統(tǒng)計學意義(校正P=0.048)。12s、24s、36s kep的AUC值分別為0.939、0.924、0.915,隨時間分辨率的下降,AUC值在48s時降低至0.847,60s時降低至0.749,kep12s、24s、36s與60s的AUC值之間的差異具有統(tǒng)計學意義(校正P0.05)。iAUC在12s和24s的AUC值較為接近,分別為0.860和0.877,其后三個值略低,分別為0.838、0.836、0.839。ve的AUC值范圍在0.511與0.598之間,明顯低于其它三個定量參數(shù)。iAUC和ve各時間分辨率的AUC值之間的差異無統(tǒng)計學意義(P均0.05)。 結(jié)論 動態(tài)增強序列時間分辨率是影響定量分析結(jié)果的重要因素之一,高時間分辨率動態(tài)序列能更好地反映定量參數(shù)Ktrans、kep及iAUC在乳腺良惡性病變之間的差異,而隨時間分辨率降低,這種差異逐漸縮小,定量參數(shù)診斷能力也隨之下降。時間分辨率在24s以上時獲得的定量分析結(jié)果及其診斷能力可能不會存在明顯差異,因此可將其作為定量分析乳腺動態(tài)增強時間分辨率的最低標準。 第三部分動態(tài)增強掃描時長對乳腺良惡性病變藥代動力學定量分析結(jié)果的影響 目的 探討動態(tài)增強掃描時長對乳腺良惡性病變藥代動力學定量分析結(jié)果及其診斷能力的影響。 材料與方法 1、研究對象：同第二部分。 2、乳腺動態(tài)增強MRI:同第一部分。 3、數(shù)據(jù)預處理：增強前序列包含1個35s的全K空間填充序列和3--4個12s動態(tài)序列,掃描時間長度1min11s～1min23s。注射對比劑之后,以心臟及大動脈首次出現(xiàn)對比劑充填的某期圖像作為增強后第1期,將增強前所有序列分別與增強后第1-5期、1-10期、1-15期、1-20期、1-25期、1-30期、1-35期組成增強后掃描時長為1min-7min的7組動態(tài)序列。 4、定量分析：T1map及不同掃描時長的動態(tài)序列上傳至工作站,使用定量分析專用后處理軟件Tissue4D進行分析。數(shù)據(jù)處理方法和定量參數(shù)與第二部分相同,最終得到7組掃描時長不同的定量參數(shù)。 5、統(tǒng)計分析：所有病灶按病理結(jié)果歸入良性組和惡性組。采用單樣本K-S擬合優(yōu)度檢驗對各定量參數(shù)進行正態(tài)性檢驗,若符合正態(tài)分布,則對不同掃描時長的各定量參數(shù)進行配對t檢驗。若資料不滿足正態(tài)分布則使用非參數(shù)檢驗。以病理結(jié)果良惡性為金標準進行ROC分析,比較各掃描時長定量參數(shù)曲線下面積(area under curve, AUC)是否存在顯著差異,判斷動態(tài)掃描時長對定量參數(shù)診斷能力的影響。多次兩兩比較的P值進行Bonferroni校正。數(shù)據(jù)處理使用Medcalc(12.5.7)軟件包進行。P0.05作為差異具有統(tǒng)計學意義標準。 結(jié)果 1、病理結(jié)果：同第二部分。 2、動態(tài)增強掃描時長對良惡性病變定量參數(shù)的影響： 2.1Ktrans：良惡性病變Ktrans平均值隨不同掃描時長的變化表現(xiàn)為：1minKtrans值(良性：0.149min-1,惡性0.383min-1)明顯高于2min Ktrans值(0.126min·1,0.276min-1),而2-7min呈平緩的上升趨勢(7min:0.147min-1,0.313min-1)。良性病變1min與2min、3min Ktrans值之間的差異具有統(tǒng)計學顯著性(校正P0.001、校正P=0.020),而惡性病變只有2min與3min、4min的Ktrans值之間和5min、6min、7min的Ktrans值之間的差異無統(tǒng)計學顯著性(P0.05),其余掃描時長Ktrans值之間的差異均具有統(tǒng)計學意義(校正P0.05)。 2.2kep：良惡性病變kep平均值的變化趨勢與Ktrans類似,1min kep值(良性：0.769、惡性1.255)明顯高于2min(0.399min-1,0.699min-1)和3min(0.328min"1,0.644min-1),3-7min呈平緩的上升趨勢(7min:0.363min-1,0.747min-1)良性病變,1min kep與其它各掃描時長的kep之間的差異均具有統(tǒng)計學意義(校正P0.001),2min與3min kep之間的差異具有統(tǒng)計學意義(校正P=0.03)；惡性病變,除了2min與4min～7min各掃描時長、3min與4min和6min與7mmin的kep之間的差異無統(tǒng)計學顯著性(校正P0.05),其余掃描時長kep值之間的差異均具有統(tǒng)計學意義(校正P0.05)。 2.3ve：良惡性病變ve平均值的變化趨勢與前兩者相反,從1min(良性：0.226,惡性0.352)至4min(0.466,0.480),良惡性病變的ve值明顯升高,而隨掃描時間的繼續(xù)延長逐漸降低(7min:0.459,0.445),且良惡性病變之間的差異也減小至消失。良性病變lmin與其它各掃描時長ve值之間的差異具有統(tǒng)計學意義(校正P0.001),2min與4min、5min、7min ve值差異具有統(tǒng)計學意義(校正P0.05)；惡性病變,1min與其它各掃描時長,2min和3min、4min,4min、5min與6min、7min ve值之間的差異均具有統(tǒng)計學意義(校正P0.001)。 2.4iAUC：良惡性病變的iAUC平均值均具有良好的穩(wěn)定性。各iAUC值之間的差異均無統(tǒng)計學意義(P0.05)。 3、ROC分析：1min掃描時長條件下得到的Ktrans具有最高的AUC值(0.932),繼續(xù)延長掃描時長使AUC值呈下降趨勢,7min時降至0.885。延長掃描時間有助于提高kep的AUC值,從1min到5mmin,kep的AUC值從0.824增加至0.913,但6min和7min的AUC值也出現(xiàn)了下降(0.893、0.888)。ve最高的AUC值(0.703)同樣出現(xiàn)在1min掃描時間,隨后隨著掃描時間的延長AUC值迅速下降至0.6以下。iAUC的1min-5min的AUC值在0.88左右,6min和7mminAUC值略低,分別為0.868、0.865。Ktrans、kep、ve和iAUC各掃描時長的AUC值之間的差異無統(tǒng)計學意義(P0.054、P0.109、P0.054、P0.102)。 結(jié)論 動態(tài)增強掃描時長是定量分析結(jié)果的重要影響因素之一,對比劑注射后2min內(nèi)采集的動態(tài)數(shù)據(jù)對乳腺良性病變定量參數(shù)計算起決定性作用,而在惡性病變,除了對比劑注射后1min～2min的流入數(shù)據(jù)之外,與返流相對應的3min～6min采集數(shù)據(jù)對各定量參數(shù)計算也會產(chǎn)生顯著影響。但掃描時長對定量參數(shù)診斷能力影響并不顯著,因此在臨床應用中不需要使用過長的掃描時間。為保證足夠的采集數(shù)據(jù)和參數(shù)穩(wěn)定性,動態(tài)增強掃描時長5min可能為較合理的選擇,進一步延長掃描時間并未對參數(shù)計算產(chǎn)生積極的影響。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：R655.8;R445.2

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本文編號：1883843