擴散加權(quán)磁共振成像及表觀擴散系數(shù)在肺癌組織學(xué)診斷中的作用

趙希彤，么金龍

（中國醫(yī)科大學(xué)1.附屬第四醫(yī)院胸外科；2.第93期臨床醫(yī)學(xué)系，沈陽 110032）

擴散加權(quán)磁共振成像及表觀擴散系數(shù)在肺癌組織學(xué)診斷中的作用

趙希彤1，么金龍2

（中國醫(yī)科大學(xué)1.附屬第四醫(yī)院胸外科；2.第93期臨床醫(yī)學(xué)系，沈陽 110032）

目的探討擴散加權(quán)磁共振成像（DWI）在肺癌診斷中的作用，并通過表觀擴散系數(shù)（ADC）來探索肺癌的組織學(xué)特征。方法 對32名肺癌患者施行DWI檢查，計算出ADC值。采用圖像處理軟件WinRoof得出腫瘤細(xì)胞密度及腫瘤細(xì)胞數(shù)，通過數(shù)據(jù)分析ADC與肺癌病理型、腫瘤細(xì)胞密度等之間的關(guān)系。結(jié)果 肺腺癌和鱗狀細(xì)胞癌的ADC值分別為（1.325±0.200）×10-3mm2/sec和（1.102±0.231）×10-3mm2/sec。腺癌ADC值明顯高于鱗狀細(xì)胞癌（P＜0.05）。腺癌和鱗狀細(xì)胞癌的腫瘤細(xì)胞密度分別為（0.354±0.066）和（0.609±0.113），腺癌腫瘤細(xì)胞密度明顯低于鱗狀細(xì)胞癌（P＜0.0001）。腺癌和鱗狀細(xì)胞癌的腫瘤細(xì)胞數(shù)分別為（795.0±254.1）和（989.3±337.5），鱗狀細(xì)胞癌腫瘤細(xì)胞數(shù)似乎高于腺癌，但無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。ADC值與腫瘤細(xì)胞密度之間有明顯負(fù)相關(guān)（相關(guān)系數(shù)r=0.568），但未發(fā)現(xiàn)與腫瘤細(xì)胞數(shù)有相關(guān)。肺癌有無壞死，其ADC值有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。結(jié)論ADC是評價肺癌組織類型的有效方法，并且可以很大程度代表腫瘤細(xì)胞密度。

肺癌；擴散加權(quán)磁共振成像；表觀擴散系數(shù)；腫瘤細(xì)胞密度

肺癌是最常見的惡性腫瘤之一，且死亡率很高。隨著影像學(xué)診斷技術(shù)的發(fā)展，肺癌診斷率明顯提高，但肺癌仍然是低診斷率的癌癥之一。對于非小細(xì)胞肺癌，即使在IA期也有近20%的患者已有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移［1］。最近，肺癌的擴散加權(quán)磁共振成像（diffusion-weighted magnetic resonance imaging，DWI）已經(jīng)在臨床上應(yīng)用，提高了肺癌的診斷率［2，3］。

DWI主要利用了生物組織中的水質(zhì)子的無規(guī)則運動，即所謂的布朗運動［4］。通過使用擴散敏感序列，這種運動會引起質(zhì)子自旋的位相彌散，從而導(dǎo)致信號衰減［5］。這種信號衰減可以通過計算表觀擴散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）來量化。ADC很大程度上取決于水的微環(huán)境下的擴散屏障的存在，即細(xì)胞膜和大分子［6］，并且在固體組織中受細(xì)胞核-漿比和細(xì)胞密度的影響［3］。它是評價不同組織擴散特征的定量指標(biāo)，并能鑒別腫瘤組織型和區(qū)分腫瘤病理分期［7］。

本研究的目的就是通過DWI計算ADC值，來探明肺癌的相關(guān)組織學(xué)特征。

1 材料與方法

1.1 病人

2009年4 月至2010年2月，32名病理證實為肺癌的患者行DWI檢查?；颊咂骄挲g69歲（54～80歲）。其中腺癌22例，鱗狀細(xì)胞癌10例。手術(shù)前均未發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移，且均施行根治切除。

1.2 磁共振成像

圖像均來自于一臺1.5T超導(dǎo)磁掃描（Magnetom Avanto；Siemens，Erlangen，Germany）。常規(guī)磁共振（magnetic resonance imaging，MRI）和 DWI均通過同樣程序得到。全部MRI圖像由一個有20年工作經(jīng)驗，完全不了解患者臨床數(shù)據(jù)的放射科醫(yī)師分析。DWI數(shù)據(jù)通過病變ADC值進行半定量評價。在每一張單獨的ADC圖上，腫瘤被盡可能大的標(biāo)識圈畫出來，并得出其ADC值，此即感興趣區(qū)域（regions of interest，ROIs）。測量重復(fù)3次，得出其平均ADC值。

1.3 組織學(xué)因子的分析

應(yīng)用圖像分析軟件 WinROOF（ver6.1，Mitani Corporation，Tokyo，Japan），得出全部 32例肺癌患者腫瘤細(xì)胞密度和腫瘤細(xì)胞數(shù)。病理標(biāo)本切片HE染色，光學(xué)顯微鏡200倍分析。每張切片由隨機選取5個視野。同一視野中腫瘤細(xì)胞核所占區(qū)域面積與該視野標(biāo)本全體的面積的比值被計算出來，每張切片5個視野的比值的平均值即被看作腫瘤細(xì)胞密度，同時計算腫瘤細(xì)胞數(shù)。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

統(tǒng)計學(xué)分析采用軟件StatView（ver5.0，SAS Institute Inc.，Cary，NC，USA）。通過計算 Spearman 等級相關(guān)系數(shù)來評估ADC與腫瘤細(xì)胞密度及腫瘤細(xì)胞數(shù)之間的相關(guān)性。全部數(shù)據(jù)以±s表示。P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

肺癌的平均ADC值如下：腺癌（1.325±0.200）×10-3mm2/sec，鱗狀細(xì)胞癌（1.102±0.231）×10-3mm2/sec。腺癌的ADC值明顯高于鱗狀細(xì)胞癌（P＜0.05）。肺癌腫瘤細(xì)胞密度如下：腺癌（0.354±0.066），鱗狀細(xì)胞癌（0.609±0.113）。腺癌腫瘤細(xì)胞密度明顯低于鱗狀細(xì)胞癌（P＜0.0001）。腫瘤細(xì)胞數(shù)如下：腺癌（795.0±254.1），鱗狀細(xì)胞癌（989.3±337.5），鱗狀細(xì)胞癌的腫瘤細(xì)胞數(shù)高于腺癌，但無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）（表 1）。

表1腺癌與鱗狀細(xì)胞癌的A D C值、腫瘤細(xì)胞密度和腫瘤細(xì)胞數(shù)T a b.1A D C，t u mo r c e l l u l a r i t y a n d t h e n u mb e r o f t u mo r c e l l s b e t w e e n a d e n o c a r c i n o ma a n d s q u a mo u s c e l l c a r c i n o ma ADC（10－3mm2/sec） Densensity of cell Number of caucinoma cell Adrencarcinoma 1.325±0.200 0.354±0.066 795.0±254.1Squamous cell carcinoma 1.102±0.231 0.609±0.113 989.3±337.5Pvalue ＜0.05 ＜0.0001 0.08

在ADC值與腫瘤細(xì)胞密度之間發(fā)現(xiàn)有明顯負(fù)相關(guān)（相關(guān)系數(shù)r=0.568，圖1），在ADC與腫瘤細(xì)胞數(shù)及切除腫瘤直徑之間未發(fā)現(xiàn)明顯相關(guān)。

在32例肺癌中，有9例伴有壞死。伴有壞死的肺癌，其ADC明顯低于不伴有壞死的肺癌（P＜0.05）。

3 討論

DWI最大優(yōu)點是該技術(shù)可以將惡性病變顯示為具有高對比度的高信號；同時它可以提供一個量化的生理參數(shù)ADC值，不同的細(xì)胞結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出不同的ADC值，同樣ADC值又可以判定組織類型和組織特征。

腫瘤細(xì)胞密度是腫瘤組織中一個給定區(qū)域的腫瘤細(xì)胞數(shù)，它是影響腫瘤中微觀水?dāng)U散的重要因素，因為在組織中一個給定區(qū)域，它決定了細(xì)胞外到細(xì)胞內(nèi)空間的比率。研究顯示，細(xì)胞內(nèi)外水分子的擴散速度是不同的，在細(xì)胞內(nèi)，由于膜組織的存在，擴散速度相對慢［8］。因此，作為組織擴散特征量化表達的ADC，就與細(xì)胞內(nèi)外成分的比例密切相關(guān)，細(xì)胞密度越高，細(xì)胞外空間密度越低，從而限制了水的擴散。反之，細(xì)胞密度低的區(qū)域水分子的擴散相對較快。文獻報道，相對于高分級膠質(zhì)瘤，低分級膠質(zhì)瘤傾向表現(xiàn)更高的ADC。ADC與腫瘤細(xì)胞密度的關(guān)系在乳腺癌，子宮頸癌，前列腺癌中進行了相關(guān)研究［7，9，10］，結(jié)果均顯示 ADC 與腫瘤細(xì)胞密度呈負(fù)相關(guān)，本研究結(jié)果表明ADC與肺癌腫瘤細(xì)胞密度之間亦存在負(fù)相關(guān)，但本研究未發(fā)現(xiàn)ADC和腫瘤細(xì)胞數(shù)之間具有相關(guān)性，ADC是否與惡性腫瘤均具有負(fù)相關(guān)性，仍需更深入更廣泛的研究。

在本研究中，我們發(fā)現(xiàn)鱗狀細(xì)胞癌的腫瘤細(xì)胞密度明顯高于腺癌，而且細(xì)胞數(shù)亦有高于腺癌的趨勢，但尚無統(tǒng)計學(xué)意義，可能與樣本含量的多少有一定的關(guān)系。而腺癌的ADC值則明顯高于鱗狀細(xì)胞癌，從組織學(xué)上看，腺癌典型的生長方式為代替生長，圓柱形腫瘤細(xì)胞沿著已經(jīng)存在的肺泡壁生長，底層結(jié)構(gòu)基本保存，而鱗狀細(xì)胞癌則表現(xiàn)為大的團塊狀生長方式，因此，腺癌的腫瘤細(xì)胞密度應(yīng)該低于鱗狀細(xì)胞癌，而ADC值應(yīng)該高于鱗狀細(xì)胞癌。這提示ADC的測量具有潛在的能力，可以鑒別肺癌的組織類型。

肺癌的ADC值不僅受腫瘤細(xì)胞密度影響，還受其他因素影響，我們的研究結(jié)果顯示，伴有壞死的的肺癌，其ADC值明顯低于不伴有壞死的肺癌。目前認(rèn)為在具有密集擴散障礙的腫瘤組織中，ADC應(yīng)該低于那些具有較少擴散障礙的組織，如壞死［18］，這表明伴有壞死的惡性腫瘤其ADC值應(yīng)該高于不伴有壞死的惡性腫瘤，在我們的研究中，伴有壞死的病例幾乎都是鱗狀細(xì)胞癌，而鱗狀細(xì)胞癌本身具有低ADC值，這在一定程度上抵消了壞死對ADC的影響。因此我們推測，肺癌的病理類型和細(xì)胞密度對ADC的影響要大于壞死對其的影響，然而，為了澄清影響肺癌ADC值的因素，還需要進一步的研究。

總之，對于描述肺癌特征，ADC是一個重要的參數(shù)，相對于腺癌，鱗狀細(xì)胞癌更傾向于擁有較低的ADC值，這在某種程度上提供了一種可以鑒別肺癌病理類型的方法，盡管目前看來依靠ADC值來精確估計病理類型還有些困難。我們的結(jié)果還提示ADC值與腫瘤細(xì)胞密度之間存在負(fù)相關(guān)，這也暗示肺癌ADC的測量可以代表腫瘤細(xì)胞的密度。盡管目前DWI及ADC剛剛開始應(yīng)用于肺癌的臨床診斷，但作為診斷肺癌的輔助手段之一，其對于肺癌的病理類型、分期、預(yù)后等的評估具有很大的潛力。

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（編輯孫憲民，英文編輯劉寶林）

The Role of Diffusion-weighted Magnetic Resonance Imaging and Apparent Diffusion Coefficient on Histologic Diagnosis of Lung Cancer

ZHAO Xi-tong1，YAO Jin-long2
（1.Department of Thoracis Surgery，The Forth Affiliated Hospital，China Medical University，Shenyang 110032，China；2.The 93th Class，F(xiàn)aculty of Clinical Medicine，China Medical University，Shenyang 110001，China）

ObjectiveTo determine the role of diffusion-weighted magnetic resonance imaging （DWI）of lung cancer and investigate the tissue characterization by using apparent diffusion coefficient（ADC）.MethodsDWI was undergone in thirty-two patients with lung cancer and ADC value was calculated.Tumor cellularity and the number of tumor cells in the field were obtained by using software WinROOF.The correlation between ADC value and pathology or tumor cellularity was analyzed.ResultsADC value for lung cancer was 1.325±0.200×10-3mm2/sec and 1.102±0.231×10-3mm2/sec for adenocarcinoma and squamous cell carcinoma，respectively.ADC of adenocarcinoma was significantly higher than that of squamous cell carcinoma（P ＜ 0.05）.Tumor cellularity was 0.354±0.066and 0.609±0.113for adenocarcinoma and squamous cell carcinoma，respectively.Tumor cellularity of adenocarcinoma was significantly lower than that of squamous cell carcinoma （P ＜0.0001）.The number of tumor cells was 795.0±254.1and 989.3±337.5for adenocarcinoma and squamous cell carcinoma，respectively.The number of tumor cells of squamous cell carcinoma seemed to be higher than that of adenocarcinoma，but there was no statistic significant difference（P=0.08）.There was an inverse significant correlation between ADC value and tumor cellularity（the correlation coefficient（r）=0.568），but no significant correlation between ADC value and the number of tumor cells was found.There was a significant difference in ADC value between the tumor with and without necrosis （P ＜ 0.05）.ConclusionADC was a useful method to indicate the histologic type of lung cancer and could be possiblely represent tumor cellularity.

lung cancer；diffusion-weighted magnetic resonance imaging；apparent diffusion coefficient；tumor cellularity

R816.41，R734.2

A

0258-4646（2011）05-0449-03

doiCNKI：21-1227/R.20110523.1814.014

http：//www.cnki.net/kcms/detail/21.1227.R.20110523.1814.014.html

趙希彤（1977-），男，醫(yī)師，碩士.E-mail：xitong-z@kanazawa-med.ac.

2011-01-14

網(wǎng)絡(luò)出版時間：2011-05-1815：25