磁共振成像在胸腺疾病诊断中的应用
原文网址：https:///DOIx.php?id=10.13104/imri.2024.0029
作者：
Joo Hui Kim¹, Jae Ho Chung², Sung Ho Hwang¹
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韩国安岩，韩国大学安岩医院放射科
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韩国安岩，韩国大学安岩医院胸心血管外科
通信作者：
Sung Ho Hwang, MD, PhD
韩国大学安岩医院放射科
地址：韩国首尔城北区高麗大学路17街78号，邮编02843
摘要
胸腺增生、胸腺囊肿、胸腺瘤和胸腺癌等胸腺疾病是纵隔肿块的常见病因，具有多样的临床和影像学表现。磁共振成像（MRI）是评估胸腺病变的重要工具，因其具有卓越的软组织对比度，能够区分良性和恶性病变。胸腺MRI检查方案包括T1和T2加权成像、扩散加权MRI（DW-MRI）伴表观扩散系数（ADC）图，以及对比增强MRI（CE-MRI），每种序列都能为胸腺病变的组成和行为提供独特的诊断信息。然而，解读胸腺疾病的MRI结果可能面临挑战。含有出血或蛋白成分的胸腺囊肿可能因信号强度改变而 mimic 实性病变，需要DW-MRI和CE-MRI进行准确鉴别。直径小于1 cm的小胸腺病变易受信号失真和部分容积效应影响，使其检测和定性变得复杂。此外，呼吸和心脏运动伪影会降低图像质量并掩盖重要的诊断细节，尤其是邻近心脏和肺部的病变。尽管存在这些挑战，MRI仍是评估和管理胸腺疾病的关键影像手段，能够提供详细的组织特征信息。解读陷阱和技术局限性凸显了采用优化成像方案和专家分析以确保诊断准确性并指导适当临床决策的重要性。
关键词： 胸腺；纵隔囊肿；胸腺瘤；磁共振成像；诊断错误
引言
前纵隔位于胸腔前部，边界为胸骨、心包和膈肌[1,2]。它包含胸腺、脂肪、结缔组织和淋巴结等结构[1]。前纵隔肿块是常见的临床表现，胸腺病变是主要病因[2]。胸腺是位于前纵隔的免疫器官，在T细胞成熟中起关键作用[3]。胸腺疾病涵盖广泛的病种，从良性病变（如胸腺增生和囊肿）到恶性肿瘤（如胸腺癌）[3,4]。这些疾病在临床和影像学表现上差异很大，凸显了诊断累及胸腺的纵隔肿块的复杂性。
计算机断层扫描（CT）在胸腺疾病的初步评估中起关键作用，可提供有关病变大小、密度和对比增强特征的重要信息[5,6]。然而，CT在区分囊性病变与实性肿瘤方面存在局限性，且无法提供囊肿内部成分的详细信息。增强CT有助于区分胸腺囊肿与富血管实性肿瘤，但细微的增强模式可能使诊断复杂化。因此，可能需要MRI联合CT进行更准确的诊断[7]。MRI提供卓越的软组织对比度，特别适用于描绘囊性结构[8]。此外，对比增强MRI（CE-MRI）序列有助于更详细地评估实性病变，为区分良恶性过程提供关键信息[4]。因此，MRI已成为诊断和管理胸腺病变不可或缺的工具。
尽管具有优势，MRI在评估胸腺疾病时仍存在某些局限性[9]。胸腺的生理性改变，如青春期增大和年龄相关的脂肪替代，可导致MRI信号强度（SI）变化，使结果解读复杂化[10]。此外，小胸腺病变、复杂的内部结构和成像过程中的运动伪影可能干扰准确诊断[7]。这些因素需要对胸腺病变的MRI结果采取谨慎且熟知的方法进行解读。本综述全面概述了胸腺病变在MRI扫描上的信号强度特征，旨在通过阐明MRI检查方案和强调图像解读中的关键注意事项，提高使用MRI评估胸腺疾病的诊断准确性。
胸腺MRI检查方案
胸腺MRI需要结构化的检查方案，整合各种序列以优化胸腺病变的评估（表1）。每种MRI序列提供特定的诊断信息，实现对胸腺病变的详细评估。
表1. 胸腺MRI检查方案
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识别组织内的脂肪替代 |
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特征化细胞密集组织 鉴别良恶性病变 |
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评估肿瘤侵犯并识别坏死或囊性成分 |
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缩写说明：T1WI：T1加权成像；T2WI：T2加权成像；DW-MRI：扩散加权磁共振成像；ADC：表观扩散系数；CE-MRI：对比增强磁共振成像；GRE：梯度回波
T1加权MRI
T1加权成像（T1WI）是反映组织纵向弛豫时间的MRI序列[8]。组织的T1值代表质子向周围晶格释放能量的速度。该序列生成的图像中，脂肪呈高信号，含水组织呈低信号。T1WI序列提供极佳的解剖分辨率[11]。
快速T1WI配合同相和反相快速梯度回波成像，在区分正常胸腺和胸腺增生与胸腺肿瘤方面很有价值[12]。它对评估胸腺的脂肪替代特别有效，这是与衰老相关的生理过程[7,13]。这种鉴别依赖于反相图像上的抑制模式，由非肿瘤性胸腺组织内散在的微观脂肪引起[14]。MRI上正常胸腺的抑制通过化学位移比（CSR）量化，通常以肌肉为内对照，CSR值为0.5-0.6[12]。当通过感兴趣区测量信号强度时，使用反相（OP）和同相（IP）成像，CSR计算公式为：CSR = (胸腺SIOP/肌肉SIOP) / (胸腺SIIP/肌肉SIIP)（图1）。
图1
20岁女性正常胸腺。 横断面CT上，正常胸腺（箭）显示为前纵隔内倒置的三角形结构。T2加权MRI（T2WI）上，胸腺呈中等信号强度，高于骨骼肌但低于脑脊液。对比增强MRI（CE-MRI）显示胸腺组织均匀轻度强化。使用同相和反相T1加权序列进行化学位移成像，便于计算胸腺内的化学位移比（CSR）。本例CSR为0.5，提示正常胸腺内存在脂肪（箭）。
T2加权MRI
T2加权成像（T2WI）基于组织的横向弛豫时间[15]。组织的T2特征由质子去相位过程中的自旋速度决定。含液结构如囊肿因T2时间长而呈高信号，而实性组织T2时间短而呈相对低信号[15]。T2WI序列提供优越的软组织对比度，在区分囊性与实性胸腺病变以及识别肿瘤内坏死或炎症方面特别有效[15]。它还有助于评估胸腺肿块的异质性和确定水肿或其他富液成分的存在[16]。
包括胸腺囊肿在内的囊性病变在T2WI上因液体成分而呈高信号[10]。相比之下，胸腺瘤和胸腺癌等实性肿瘤根据病变内部成分呈中到高信号强度[7]。肿瘤内坏死区在T2WI上呈高信号，类似脑脊液。这一特征对评估胸腺病变的内部结构和识别恶性征象（如不规则信号模式和异质性）至关重要[17]。
扩散加权MRI
扩散加权MRI（DW-MRI）是采用对称双极梯度围绕180°重聚焦脉冲的T2加权自旋回波序列[18]。DWI生成表观扩散系数（ADC）图，反映不同b值（s/mm²）的敏感性，指示水分子的扩散程度[19]。在低b值（如0-50 s/mm²）时，所得图像类似常规T2加权图像，液体因信号强度高而呈亮信号，这主要受T2弛豫特性影响[20]。随着b值增加（如500-1000 s/mm²），扩散权重变得更加突出，导致信号丢失更明显，液体图像更暗[11]。
DW-MRI能够评估组织内水分子的扩散，而相应的ADC图可定量测量这种扩散。扩散受限（通常见于细胞密集组织）导致ADC值低，而自由扩散与高ADC值相关[18]。细胞密集的病变，如胸腺癌和浸润性胸腺瘤，常表现出扩散受限和低ADC值[10]。DWI与ADC图的整合有助于病变定性。例如，高b值DWI上呈低信号且ADC图呈高信号的病变很可能是囊肿[20]。相反，高b值DWI上仍呈高信号且ADC值低的病变更可能代表具有扩散受限的实性肿瘤[18]。
使用ADC图的定量评估为组织成分和细胞密度提供了有价值的见解。已提出特定的ADC阈值来区分纵隔肿瘤的不同成分。囊性病变通常表现出高ADC值（≥2.5 × 10⁻³ mm²/s），反映水分子的自由扩散[16]。相比之下，实性肿瘤成分通常表现为较低的ADC值（≤1.5 × 10⁻³ mm²/s），提示细胞密度增加和细胞外间隙减少。高度细胞性肿瘤，如高级别胸腺上皮肿瘤，表现出明显的扩散受限，ADC值通常≤1 × 10⁻³ mm²/s[18,20]。这些基于ADC的区别为肿瘤特征和诊断决策提供了关键信息。
对比增强MRI
对比增强MRI利用钆基对比剂放大组织信号差异，特别是通过增强T1加权图像来突出血流增加或血管通透性增高的区域[15]。它通过增强异常病变和血管结构的可视化来评估组织特征[15]。系统性方法包括比较增强前后图像以评估对比剂的动态摄取，有助于区分良恶性病变[21]。减影成像通过突出对比增强区域进一步优化评估，能够检测到标准增强后图像可能遗漏的细微异常[22]。对信号强度和强化模式的分析，以及对组织灌注期的理解，为病变的性质和血管分布提供了关键见解，从而提高了诊断准确性[21]。
胸腺疾病：病理、临床特征与MRI表现
前纵隔肿瘤涵盖广泛的病理类型，需要全面了解其MRI特征以进行准确的鉴别诊断（表2）。胸腺疾病占大多数病例，表现出广泛的病理谱，包括胸腺增生、胸腺囊肿、胸腺瘤和胸腺癌[4]。鉴于其多样性，在临床实践中识别每种胸腺病变的影像学特征并理解准确定性和诊断所需的适当MRI序列至关重要[23]。
表2. 前纵隔病变的MRI特征
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通过检测脂肪组织来区分胸腺增生 |
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无对比增强 MRI信号强度取决于液体内容 |
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在T2加权成像上可见周边低信号强度的包膜 |
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ADC值低 |
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在DWI上信号强度高 |
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ADC值低 逐渐增强模式 |
MRI：磁共振成像；ADC：表观扩散系数；DWI：扩散加权成像。
胸腺增生
胸腺增生是胸腺的增大，分为两种类型：真性增生（正常胸腺组织增加）和淋巴样增生（常伴重症肌无力等自身免疫疾病）[24]。临床上，胸腺增生通常无症状，可能在影像学检查中偶然发现；但在某些情况下，可伴自身免疫疾病[24]。治疗通常采用观察，对伴重症肌无力等疾病的患者可考虑胸腺切除术[25]。
MRI上，胸腺增生在T1和T2WI上均表现为均匀信号强度[25]。DW-MRI在区分胸腺增生与胸腺肿瘤方面很有用[18]。胸腺增生中水分子扩散相对不受限，表现为高ADC值，而肿瘤通常显示扩散受限和低ADC值[18]。CE-MRI上，胸腺增生表现为轻度均匀强化，无侵袭性表现或侵犯邻近结构，进一步区别于胸腺肿瘤[17]。
胸腺囊肿
胸腺囊肿是良性的含液囊性病变，可为先天性或获得性[4]。虽不常见，但常在影像学检查中偶然发现且通常无症状。无症状病例无需治疗；但如无法排除恶性，可考虑手术切除[6]。
胸腺囊肿通常表现为边界清晰的薄壁结构，内含均匀液体。MRI上，它们在T1WI呈低信号，T2WI呈高信号，这是其液体成分的特征[8]。DW-MRI和ADC图提供额外的诊断信息。胸腺囊肿DW-MRI无扩散受限，ADC值高，反映液体内水分子的自由扩散[10]。这有助于将良性囊肿与实性或恶性病变区分开。此外，CE-MRI证实无强化，将胸腺囊肿与新生物过程区分开[7]。常规MRI、DW-MRI、ADC图和CE-MRI的联合应用能够准确诊断胸腺囊肿（图2）。
图2
45岁男性胸腺囊肿。 前纵隔胸腺囊肿（箭）的磁共振成像（MRI）表现。增强前MRI（CE-MRI）可见升主动脉前方结节样病变。增强后MRI减影分析显示病变内部无强化证据。尽管囊壁有轻微强化，但均匀的壁厚度和缺乏结节成分支持单纯囊肿的诊断。T2加权成像（T2WI）上，病变显示类似脑脊液的高信号。扩散加权成像（DWI）上，胸腺病变在b值为0 s/mm²时表现出强信号强度（SI），类似T2WI。然而，在更高b值800 s/mm²时，病变信号强度显著下降。相应表观扩散系数（ADC）图上病变呈高信号。这些影像学特征提示囊性病变，术后证实为胸腺囊肿。
胸腺瘤
胸腺瘤是最常见的胸腺肿瘤，起源于胸腺上皮细胞[26]。这些肿瘤差异很大，从惰性到更具侵袭性的肿瘤不等[26]。手术切除仍是主要治疗手段，辅助放疗或化疗根据肿瘤分期和疾病范围决定[27]。
胸腺瘤MRI上通常表现为边界清晰的肿块，轮廓光滑或分叶状[27]。DW-MRI伴ADC图上，胸腺瘤因细胞密度增加常表现为扩散受限，ADC值低于胸腺增生和囊肿等良性病变（图3、4）。这些特征性MRI表现有助于区分胸腺瘤与良性胸腺病变[27]。CE-MRI对评估胸腺瘤也至关重要，这些病变通常显示不均匀强化模式，反映其多变的内部结构[27]。这种对比增强在晚期和浸润性胸腺瘤中尤为明显[26]。
图3
64岁女性胸腺瘤伴囊肿。 前纵隔胸腺瘤（箭）的磁共振成像（MRI）表现。增强前成像（CE-MRI）可见升主动脉左侧不规则肿块。增强后MRI减影分析显示轻度对比强化。T2加权成像（T2WI）上，胸腺病变显示中等信号强度（SI），低于脑脊液。扩散加权成像（DWI）上，胸腺病变在b值为0 s/mm²和800 s/mm²时均表现出强信号强度。相应表观扩散系数（ADC）图上病变呈低信号，提示高细胞密度。这些影像学特征提示实性肿瘤，术后证实为胸腺瘤。
图4
64岁女性胸腺瘤伴囊肿。 前纵隔胸腺瘤（箭）的磁共振成像（MRI）表现。增强前成像（CE-MRI）显示升主动脉左侧卵圆形肿块。增强后MRI减影分析显示轻度对比强化伴无强化区（箭头）。T2加权成像（T2WI）上，胸腺病变表现为不均匀信号强度（SI）。扩散加权成像（DWI）上，病变在b值为0 s/mm²时显示强信号强度。然而，在更高b值800 s/mm²时，局灶区域信号强度显著下降。相应表观扩散系数（ADC）图上，胸腺病变包含高ADC值（2.0 × 10⁻³ mm²/s）的囊性成分和低ADC值（1.5 × 10⁻³ mm²/s）的实性成分，提示肿瘤内细胞密度较低，术后证实为胸腺瘤伴囊肿。
胸腺癌
胸腺癌是一种罕见且高度恶性的胸腺上皮细胞肿瘤[21]。与胸腺瘤不同，其特征为更具浸润性的生长模式，常在晚期伴区域或远处转移[9]。治疗采用手术、放疗和化疗联合，但因肿瘤侵袭性强，预后仍差[9]。
MRI上，胸腺癌为不规则肿块，边界不清，常侵犯纵隔或胸膜等邻近结构[20]。DW-MRI在评估这些肿瘤中起重要作用，胸腺癌因细胞密度高、间质致密，通常表现为明显的扩散受限，ADC值非常低[20]。这一特征有助于区分胸腺癌与胸腺瘤或增生等侵袭性较低的病变[28]。CE-MRI对评估胸腺癌也至关重要，这些肿瘤常表现为明显、不规则和不均匀强化（图5）。CE-MRI上的这种对比增强模式反映了肿瘤的侵袭性，常表现为坏死、出血或囊性变区域[17]。此外，CE-MRI有助于评估胸腺癌晚期常见的淋巴结受累和远处转移[17]。
图5
51岁男性胸腺癌MRI。 前纵隔胸腺癌的磁共振成像（MRI）表现。增强前MRI（CE-MRI）显示升主动脉前方不规则肿块。增强后减影分析显示胸腺肿块内（箭）不均匀强信号强度（SI）。T2加权成像（T2WI）上，胸腺病变表现为不均匀信号强度。扩散加权成像（DWI）上，病变在b值为0 s/mm²和800 s/mm²时均显示强信号强度。相应表观扩散系数（ADC）图上病变呈低信号，提示高细胞密度。这些影像学特征提示富血管实性肿瘤，术后证实为胸腺癌。
胸腺MRI解读中的陷阱
由于几个可能掩盖或改变胸腺病变影像学特征的潜在陷阱，准确解读胸腺MRI结果可能具有挑战性（表3）。认识这些陷阱对避免误诊和确保适当管理至关重要。
表3. 胸腺MRI诊断陷阱
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扩散加权MRI（DW-MRI） |
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连续成像随访 |
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图像质量下降 |
呼吸门控 心电图门控 |
MRI：磁共振成像；CE-MRI：对比增强MRI；DW-MRI：扩散加权MRI；ECG：心电图。
复杂胸腺囊肿
尽管胸腺囊肿通常含单纯液体，但有些可能含有更复杂的内部成分，如出血或蛋白样物质[10]。出血或高蛋白含量的存在使复杂胸腺囊肿偏离单纯囊肿的典型影像学表现。复杂胸腺囊肿因其成分异质和影像学特征多变而构成重大诊断挑战[29]。出血性囊肿因正铁血红蛋白的存在可能在T1WI上呈高信号，而蛋白样物质可降低T2WI上预期的超强度，从而使诊断复杂化（图6）。
图6
49岁男性复杂胸腺囊肿MRI。 前纵隔胸腺囊肿（箭）的磁共振成像（MRI）表现。增强前MRI（CE-MRI）显示心脏前方大病灶。增强后减影分析显示无强化证据。T2加权成像（T2WI）上，胸腺病变表现为不均匀强信号强度（SI）伴低信号区（箭头）。扩散加权成像（DWI）上，病变在b值为0 s/mm²时显示强信号强度，类似T2WI。然而，在更高b值800 s/mm²时，病变信号强度显著下降。相应表观扩散系数（ADC）图上病变呈高信号。这些影像学特征与囊性病变一致，术后证实为伴有出血的胸腺囊肿。
CE-MRI和DW-MRI对解决这些模糊情况至关重要。即使有复杂成分，胸腺囊肿通常也无明显增强后强化。CE-MRI的减影成像（增强后图像减去增强前图像）可用于突出强化的细微差异，改善复杂囊肿与实性肿块的鉴别[10]。此外，DW-MRI可根据扩散模式区分囊肿与实性肿瘤。囊肿表现为自由扩散和高ADC值，而实性肿瘤显示扩散受限和低ADC值[16]。
小胸腺病变
小胸腺病变，尤其直径<1 cm者，由于信号失真和部分容积效应，准确评估困难，可能导致误读甚至漏诊[10]。部分容积平均发生于病变与周围组织信号混合时，可能掩盖或改变病变外观。较小病变也更容易受噪声和图像伪影影响，进一步复杂化准确特征描述[10]。评估信号改变小、边界不清的区域时应谨慎。
高分辨率MRI有助于准确评估小病变。为获得最佳图像质量，推荐使用1-2 mm的薄层厚度以减少部分容积效应[30]。视野（FOV）应根据感兴趣区域定制，较小FOV可在保留周围解剖覆盖的同时提高胸腺病变靶向成像的分辨率。为维持足够的信噪比（SNR），需调整回波时间（TE）和重复时间（TR）以平衡信号强度和图像对比度[30]。此外，短τ反转恢复或Dixon等脂肪抑制技术可增强胸腺囊肿评估中的组织对比度[31]。
运动伪影
MRI采集过程中的呼吸和心脏运动可能产生伪影，扭曲胸腺病变的外观，使准确评估复杂化。胸腺邻近心脏和肺部，易受呼吸和心脏搏动产生的运动伪影影响[32]。这些伪影常表现为鬼影或模糊，可能掩盖病变边界、模拟病变或扭曲病变的大小、形状和内部成分。在评估对邻近纵隔结构的潜在侵犯时，这一挑战尤为显著[10]。
可采用多种策略来最小化运动伪影。屏气序列和呼吸门控技术可减少呼吸运动的影响[10]。心电图门控也可减轻心脏搏动引起的伪影（图7）。平面回波成像或并行成像等快速成像技术也有助于缩短采集时间，限制运动影响[8]。
图7
60岁男性胸腺囊肿MRI。 前纵隔胸腺囊肿（箭）的磁共振成像（MRI）表现。T2加权成像（T2WI）上，病变显示强信号强度（SI）。增强前MRI（CE-MRI）显示心脏前方大病灶。增强后减影分析显示无强化证据。舒张期和收缩期采集的心电图门控电影图像显示心包脂肪（箭头）将胸腺囊肿与心脏分开。
结论
MRI是诊断胸腺疾病的关键影像手段，提供卓越的组织特征信息。其先进功能对区分多样的胸腺病种特别有益。然而，MRI固有的局限性，包括解读挑战和对伪影的敏感性，凸显了仔细评估和专家分析以确保准确诊断的必要性。