DWI對宮頸癌的診斷及與腫瘤細(xì)胞密度相關(guān)性的初步研究*

廣東省廣州市第一人民醫(yī)院放射科（廣東 廣州 510180）

莫 蕾 江新青 陳阿梅 紀(jì)昌煥

在女性惡性腫瘤中宮頸癌發(fā)病率居第二位，死亡率居首位。宮頸癌分期與治療方法及預(yù)后密切相關(guān)，目前臨床上宮頸癌分期主要依靠婦科檢查及影像學(xué)檢查，常規(guī)MRI雖已在此得到了良好應(yīng)用，但對早期宮頸癌的診斷、宮旁浸潤等方面有一定局限性。磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)自活體應(yīng)用以來，大大提高了病變檢出的敏感性，并可幫助判斷病變侵犯范圍[1]。本研究旨在通過對宮頸癌表觀擴(kuò)散系數(shù)(（apparent diffusion coefficient，ADC)值的定量分析，評估其與腫瘤病理分級及細(xì)胞密度的關(guān)系, 以探討DWI所反映出的宮頸癌特征及臨床應(yīng)用價值。

材料與方法

1.1 一般資料 本組35例宮頸癌患者，年齡32-73歲，平均52.5歲。MR檢查前均未接受任何治療。均經(jīng)手術(shù)或?qū)m頸活檢病理證實(shí)，其中鱗癌27例，腺癌8例。同時搜集正常宮頸15例作為對照組，年齡28~60歲，平均44歲，均經(jīng)宮頸涂片細(xì)胞學(xué)檢查病理證實(shí)，排除宮頸上皮病變及癌變。本研究獲得醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)及受檢者書面同意。

1.2 檢查方法 所有病例均行盆腔常規(guī)MRI及DWI檢查。采用Philips Achieva 1.5T超導(dǎo)型磁共振掃描儀，SENSE-BODY線圈。常規(guī)橫斷位T1WI、T2WI及T2WI脂肪抑制序列(SPAIR),矢狀位T2WI。DWI應(yīng)用SENSE技術(shù)和SPIR平面回波成像(EPI)序列，采用兩個擴(kuò)散梯度場(b=0、1000s/mm2)，TR 7000-8500ms，TE 60ms，矩陣128×128，加速因子2，TI(IR)為180ms，共50-60層，層厚4mm，層間距0mm，視野(FOV)350-400 mm，平面回波因子(EPI factor) 69，信號平均次數(shù)(NSA)4-6，采集時間3-6min。

1.3 圖像觀察及數(shù)據(jù)測量DWI直接得到DWI圖及用隨機(jī)軟件包后處理得出表觀擴(kuò)散系數(shù)(ADC)圖。對腫瘤感興趣區(qū)(regionof interest，ROI)選取病灶最大層面，面積約100-200mm2，盡量避開壞死區(qū)、血管和偽影，對正常宮頸ROI面積約50mm2，避開低信號宮頸纖維基質(zhì)，分別測量ADC值，觀察腫瘤實(shí)質(zhì)及正常宮頸在該技術(shù)上的信號特點(diǎn)與顯示率。最后將病理結(jié)果與影像學(xué)診斷相對比，以此來評判DWI診斷準(zhǔn)確率。

1.4 腫瘤細(xì)胞密度計數(shù) 對其中30例手術(shù)切除的腫瘤HE染色病理切片，在200倍光鏡下，每個腫瘤標(biāo)本任意選取5個視野，采集視野內(nèi)腫瘤細(xì)胞核總面積與統(tǒng)計場面積之比，以百分比表示，取平均值為腫瘤的細(xì)胞密度。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析采用SPSS13.0統(tǒng)計軟件包完成數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計分析檢驗(yàn)，檢驗(yàn)顯著性水準(zhǔn)α=0.05，P<0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。宮頸癌與正常宮頸內(nèi)帶、結(jié)合帶、外帶ADC值比較采用單因素方差分析，組與組之間兩兩比較采用LSD法（方差齊性）或Dunnett’T3法（方差不齊）。宮頸癌兩種病理類型間ADC值比較采用兩樣本t檢驗(yàn)。利用受試者工作特征曲線（receiver operator characteristic curve，ROC）分析確定宮頸癌ADC診斷閾值。采用雙變量相關(guān)分析宮頸癌ADC值與腫瘤病理級別及細(xì)胞密度的相關(guān)性。

結(jié) 果

2.1 正常宮頸和宮頸癌的ADC值比較 15例正常宮頸DWI圖表現(xiàn)為三層結(jié)構(gòu)，內(nèi)帶為高信號，結(jié)合帶為明顯低信號，外帶為稍高信號，ADC圖上正常宮頸ADC值高于宮頸癌(圖2-4）。DWI圖宮頸癌為明顯高信號，ADC圖上則顯示為低ADC值(圖5-7 )。由表1可知，b值取0、1000 s/mm2時，宮頸癌的ADC值均低于正常宮頸內(nèi)帶、結(jié)合帶及外帶，其差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(t=-0.621，t=-0.798，t=-0.890，P<0.05)；正常宮頸內(nèi)帶的ADC值最低，故用宮頸內(nèi)帶的ADC值來區(qū)別宮頸癌及正常宮頸；正常宮頸內(nèi)帶與結(jié)合帶、外帶間ADC值差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(t=-0.178，t=-0.262，P<0.05)，結(jié)合帶與外帶間ADC值差異無統(tǒng)計學(xué)意義(t=-0.083，P＞0. 05)。

2.2 宮頸癌不同病理類型間ADC值比較 表2可知b值取0、1000s/mm2時，宮頸鱗癌ADC值低于腺癌，其差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。

2.3 宮頸癌ADC值診斷閾值的選擇 診斷宮頸癌ADC值的受試者工作特性曲線（ROC）下面積為0.942（如圖1），以ADC值小于1.26×10-3mm2/s時診斷宮頸癌的特異度為93.33%，敏感度為94.29%，準(zhǔn)確率為94.00%。

表1 正常宮頸與宮頸癌的ADC值 (b=1000 s/mm2)

表2 宮頸鱗癌與腺癌ADC值比較 (b=1000 s/mm2)

表3 宮頸癌各病理級別的ADC值(b=1000 s/mm2)與細(xì)胞密度

圖2 為正常宮頸的T2WI圖，圖3 為同一人的DWI圖（b=1000s/mm2），宮頸內(nèi)帶為高信號，結(jié)合帶為明顯低信號，外帶為稍高信號，圖4為同一人的ADC圖，其ADC值高于宮頸癌。圖5 為宮頸鱗癌的T2WI圖，圖6為同一病例的DWI圖（b=1000s/mm2），腫瘤為明顯高信號，圖7 為同一病例的ADC圖，腫瘤顯示為低ADC值。

2.4 宮頸癌ADC值與腫瘤病理級別及細(xì)胞密度的相關(guān)性分析由表3可知宮頸癌惡性程度隨病理級別升高而增加，其腫瘤細(xì)胞密度亦增高。宮頸癌ADC值與腫瘤病理級別及細(xì)胞密度均呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)性有統(tǒng)計學(xué)意義(r=-0.697，P=0.000；r=-0.766，P=0.000)。

討 論

3.1 DWI檢查技術(shù)在宮頸癌的應(yīng)用 DWI是目前唯一能在活體觀察組織水分子微觀運(yùn)動的無創(chuàng)性影像學(xué)方法，細(xì)胞外水分子運(yùn)動和血流灌注的不同是引起宏觀擴(kuò)散狀態(tài)改變的主要原因，表觀擴(kuò)散系數(shù)（ADC）值是根據(jù)DWI圖上信號強(qiáng)度的變化計算得出，與細(xì)胞密度、核漿比、腫瘤的結(jié)構(gòu)、微環(huán)境的改變、組織的成分如水腫、壞死、纖維化等密切相關(guān)[2]，通常組織含水量豐富、微循環(huán)灌注水平高及細(xì)胞外間隙較寬者，擴(kuò)散受限程度較輕，ADC值較高。測量ADC值可以量化水分子擴(kuò)散的情況[3]，評價組織器官的功能和結(jié)構(gòu)變化，可檢測出與組織含水量變化相關(guān)的生理學(xué)早期改變，較常規(guī)MRI 更容易發(fā)現(xiàn)病變。隨著MRI技術(shù)的發(fā)展，DWI的應(yīng)用也從神經(jīng)系統(tǒng)向全身其他系統(tǒng)推廣[4]。

b值（擴(kuò)散敏感因子）是DWI檢查的重要參數(shù)之一，其選擇可以影響DWI圖像的質(zhì)量、掃描時間和ADC值測量。高b值能減低T2透射效應(yīng)影響，使ADC值更為準(zhǔn)確，但將降低圖像信噪比，DWI圖像質(zhì)量欠佳，并且增加掃描時間；低b值時DWI圖像質(zhì)量雖比較好，但難以去除T2透射效應(yīng)，受組織微循環(huán)影響大，致使ADC值準(zhǔn)確性較差。本研究應(yīng)用EPI序列及敏感編碼（SENSE）等超快速成像技術(shù)，使用單次激發(fā)EPI一次采集全部K空間數(shù)據(jù)，最大限度的減少運(yùn)動所造成的誤差，抑制或減弱運(yùn)動偽影，達(dá)到暫時“凍結(jié)”呼吸、心臟搏動等運(yùn)動，用高梯模式盡可能縮短TE，在自由呼吸下進(jìn)行采集高分辨率、高信噪比的圖像。SENSE能有效縮短EPI回波鏈長度，加快掃描的速度，降低大視野的圖像變形。為兼顧兩者及參考國內(nèi)外研究[5,6]，本研究b值取0、1000s/mm2，圖像清晰，病變顯示清楚，無明顯磁敏感偽影及變形，各ROI間ADC值的波動較小，此時ADC值的診斷價值較高。

3.2 DWI在宮頸癌診斷中的價值 本組15例正常宮頸在b值為0、1000s/mm2的DWI圖上表現(xiàn)為三層結(jié)構(gòu)，內(nèi)帶呈高信號，結(jié)合帶呈明顯低信號，外帶呈稍高信號，這與T2WI成像三層結(jié)構(gòu)一致。這可能由于宮頸內(nèi)帶粘膜上皮的分泌細(xì)胞數(shù)量較多，并且粘膜固有層較厚，血管豐富，并有大量分化較低的基質(zhì)細(xì)胞，因此細(xì)胞密度高，細(xì)胞基質(zhì)豐富，水分子自由活動受限，以致于宮頸內(nèi)帶DWI圖信號強(qiáng)度較高，而平均ADC值較低。測量正常宮頸三層結(jié)構(gòu)的ADC值，發(fā)現(xiàn)宮頸內(nèi)帶的ADC值低于結(jié)合帶和外帶，其差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，故在區(qū)別宮頸癌與正常宮頸ADC值的受試者工作特性曲線時，將正常宮頸內(nèi)帶的ADC值納入統(tǒng)計學(xué)分析。

惡性腫瘤如宮頸癌、原發(fā)性肝癌、轉(zhuǎn)移瘤等通常由干細(xì)胞繁殖旺盛，通常細(xì)胞直徑較大,細(xì)胞構(gòu)成比正常的組織密度高，細(xì)胞外容積減少，同時生物膜結(jié)構(gòu)對水分子擴(kuò)散的限制明顯，故在DWI圖像常呈現(xiàn)高信號，ADC值明顯低于良性病變及正常組織[7,8]，且宮頸鱗癌跟腺癌之間由于組織類型的不同可能在ADC值上存在差異[9]。本組病例b值為1000s/mm2的DWI圖均能清晰顯示宮頸癌病灶，腫瘤為明顯高信號，宮頸三層結(jié)構(gòu)受累情況顯示較清楚，同時也能很好地顯示周圍結(jié)構(gòu)及鄰近區(qū)域淋巴結(jié)/骨轉(zhuǎn)移。本研究結(jié)果顯示宮頸癌的ADC值明顯低于正常宮頸ADC值，宮頸鱗癌ADC值低于腺癌，其差異均有統(tǒng)計學(xué)意義，以ADC值小于1.26×10-3mm2/s時診斷宮頸癌的特異度96.67為%，敏感度為96.67%，準(zhǔn)確率為93.33%。因此，DWI能較準(zhǔn)確區(qū)分宮頸癌與正常宮頸組織結(jié)構(gòu)，對預(yù)測宮頸癌的病理類型亦有一定提示作用，常規(guī)MRI與DWI相結(jié)合，能大大提高判斷宮頸癌浸潤深度和宮旁侵犯范圍的準(zhǔn)確性。

3.3 宮頸癌ADC值與腫瘤病理級別及細(xì)胞密度的相關(guān)性 Kim等在動物實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)，腫瘤實(shí)性部分的ADC值與其細(xì)胞密度之間具有明顯相關(guān)性，腫瘤壞死區(qū)的ADC值與腫瘤實(shí)性部分ADC值之間具有顯著性差異，是由于腫瘤實(shí)性和壞死部分有不同的彌散障礙[10]。腫瘤實(shí)性部分細(xì)胞密度增加，細(xì)胞內(nèi)總含水量雖然也增加，但細(xì)胞內(nèi)彌散障礙也隨之加大，致使細(xì)胞內(nèi)水分子運(yùn)動受限，此外隨著腫瘤細(xì)胞密度增加，細(xì)胞外間隙縮小，細(xì)胞外水分子運(yùn)動亦受限，故腫瘤實(shí)性部分的ADC值減低；而腫瘤壞死區(qū)的細(xì)胞密度近似于零，故ADC值高于腫瘤實(shí)性部分[11,12]。宮頸癌惡性程度隨病理級別升高而增加，病理切片上分化較差的腫瘤細(xì)胞數(shù)目增多，細(xì)胞外間隙減小，細(xì)胞密度相應(yīng)增高。細(xì)胞密度如同腫瘤的血管化程度一樣，是腫瘤病理分級的重要判定標(biāo)準(zhǔn)之一，也是造成ADC值差異的主要病理基礎(chǔ)。本研究顯示宮頸癌ADC值與腫瘤病理級別及細(xì)胞密度均呈負(fù)相關(guān)且有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05），進(jìn)一步證實(shí)ADC值能夠很好地反映不同級別、不同性質(zhì)宮頸癌的腫瘤細(xì)胞密度，為評估腫瘤的惡性程度及預(yù)后提供參考。

3.4 本研究的局限性及展望本組病例數(shù)量較少，部分結(jié)果尚需大量病例進(jìn)一步論證。選取的組織標(biāo)本細(xì)胞密度計數(shù)視野未能與ADC值測量區(qū)完全一致，對兩者相關(guān)性分析有一定影響。組織內(nèi)水分子擴(kuò)散的影響因素較復(fù)雜，本研究僅從細(xì)胞密度差異這一角度初步探討宮頸癌ADC值與其細(xì)胞密度的相關(guān)性，其它方面因素對宮頸癌ADC值的影響尚需進(jìn)一步研究。另外，DWI在早期宮頸癌的診斷、淋巴結(jié)的定性等方面研究前景廣闊。

總之，DWI是一種很有價值的MR功能成像技術(shù)，可以在分子水平為宮頸癌的診斷提供全新的形態(tài)學(xué)以外的信息，是對常規(guī)MR的有益補(bǔ)充。

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