宮頸癌擴(kuò)散加權(quán)成像表觀擴(kuò)散系數(shù)與磁共振動(dòng)態(tài)增強(qiáng)定量參數(shù)的臨床價(jià)值

何永紅，林祺，詹澤娟，阮聰華，湯瑯瑯，陳金銀，鄧燕芳，黃珍歡

宮頸癌擴(kuò)散加權(quán)成像表觀擴(kuò)散系數(shù)與磁共振動(dòng)態(tài)增強(qiáng)定量參數(shù)的臨床價(jià)值

何永紅，林祺*，詹澤娟，阮聰華，湯瑯瑯，陳金銀，鄧燕芳，黃珍歡

何永紅, 林祺, 詹澤娟, 等. 宮頸癌擴(kuò)散加權(quán)成像表觀擴(kuò)散系數(shù)與磁共振動(dòng)態(tài)增強(qiáng)定量參數(shù)的臨床價(jià)值. 磁共振成像, 2016, 7(12): 926-931.

目的探討磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)值和MR動(dòng)態(tài)增強(qiáng)定量參數(shù)聯(lián)合應(yīng)用在宮頸癌診斷中的臨床價(jià)值。材料與方法對(duì)100例宮頸癌患者和20例健康志愿者行常規(guī)MRI、擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)和MR動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描。(1)測(cè)量ADC值：在DWI b=800 s/mm2上獲取ADC圖，對(duì)病灶低信號(hào)內(nèi)取3個(gè)感興趣區(qū)點(diǎn)位ADC值平均值，即ADCmean。(2)將采集到的動(dòng)態(tài)增強(qiáng)圖像輸入后處理工作站，通過血液雙室模型(Tofts模型)軟件，得出血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)：Ktrans、Kep和Ve。獨(dú)立樣本比較t檢驗(yàn)，比較采用直線回歸分析，繪制ROC曲線分析Ktrans、Kep和ADCmean聯(lián)合應(yīng)用對(duì)宮頸癌的診斷效能。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)果宮頸癌組ADCmean、Ktrans、Kep、Ve均值分別為：(0.8600±0.1608)×10-3mm2/s、(2.6650±1.4750)/min、(4.0369±2.1073)/min、0.4875±0.2336；健康組ADCmean、Ktrans、Kep、Ve均值分別為：(1.3495±0.1543)×10-3mm2/s、(0.9086±0.4922)/min、(1.3689±0.5214)/min、0.4204±0.2771。直線回歸分析：ADCmean與Ktrans、ADCmean與Kep、Ktrans與Kep間的P值均＜0.05，有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；Ve各P值＞0.05，無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。ROC曲線進(jìn)一步分析ADCmean和Ktrans、Kep聯(lián)合應(yīng)用診斷宮頸癌效能，當(dāng)閾值為-0.6時(shí)，ADCmean、Ktrans和Kep敏感度和特異度分別為：98%和100%，98%和75%，100%和90%。結(jié)論宮頸癌的ADCmean和動(dòng)態(tài)增強(qiáng)定量參數(shù)Ktrans、Kep能作為癌腫影像學(xué)診斷可靠標(biāo)記物，聯(lián)合應(yīng)用可以提高正確診斷率。

子宮頸腫瘤；擴(kuò)散加權(quán)成像；表觀擴(kuò)散系數(shù)；動(dòng)態(tài)增強(qiáng)；定量分析

宮頸癌是最常見的一種婦科惡性腫瘤，人乳頭瘤病毒感染，多個(gè)性伴侶、吸煙、性生活過早、性傳播和免疫抑制等因素均可能導(dǎo)致宮頸癌的發(fā)生。宮頸癌如何早期診斷和全面精準(zhǔn)診斷成為臨床醫(yī)學(xué)研究熱點(diǎn)[1]。目前，宮頸癌MRI檢查逐漸從單純解剖形態(tài)學(xué)成像向多模態(tài)定量精準(zhǔn)功能成像過渡?；趯m頸癌屬細(xì)胞繁殖旺盛和高度血管依賴性腫瘤，本研究通過對(duì)宮頸癌行表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)和MR動(dòng)態(tài)增強(qiáng)定量參數(shù)進(jìn)行評(píng)估，旨在探討上述相關(guān)參數(shù)在宮頸癌診斷中的臨床價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

收集2014年6月至2015年12月來我院行MRI檢查并經(jīng)病理確診為宮頸癌(均為鱗狀細(xì)胞癌)的患者100例和20例健康志愿者相關(guān)資料。其中宮頸癌患者年齡介于26～88歲，就診前均未進(jìn)行任何腫瘤相關(guān)治療。健康志愿者年齡介于30～45歲。本研究已獲得機(jī)構(gòu)倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)，所有受檢者在接受檢查前均簽署了知情同意書。

1.2 檢查方法

采用GE公司 1.5 T Signa HDi MR掃描儀和體線圈掃描。檢查前患者適當(dāng)充盈膀胱，并向患者詳細(xì)介紹檢查過程及可能出現(xiàn)的不適情況，避免患者因緊張產(chǎn)生體位變化引起的圖像偽影。掃描序列包括常規(guī)MR橫斷面T1WI、T2WI及T2WI壓脂像，其中T2WI包括常規(guī)FOV(28 cm×28 cm)及小FOV(10 cm×16 cm)，矢狀面和冠狀面T2WI；后行平面回波-擴(kuò)散加權(quán)成像序列(EPI-DWI)，b值分別取0、800 s/mm2；最后行MR動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描，先采用FA序列行蒙片掃描，再行動(dòng)態(tài)增強(qiáng)MRI(dynamic contrast enhanced MRI，DCE-MRI)，先掃描10個(gè)時(shí)相，立即團(tuán)注對(duì)比劑，同時(shí)連續(xù)掃描26個(gè)時(shí)相。

1.3 圖像處理

(1)ADC值測(cè)量：把b值為800 s/mm2擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)序列上的圖像輸入GE后處理工作站后利用Functool軟件進(jìn)行處理，從而得到ADC圖。對(duì)宮頸癌腫組ADC圖上最大層面病灶低信號(hào)區(qū)和健康組宮頸隨意3處測(cè)量ADC值，隨后取3次測(cè)量的平均值；宮頸癌腫選取面積約25 mm2；健康組選取面積須大于10 mm2。(2)將采集到的動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描圖像輸入后處理工作站，通過血液雙室模型(Tofts模型)軟件，選取宮頸癌組病灶強(qiáng)化顯著區(qū)和健康組宮頸壁為感興趣區(qū)，癌腫組感興趣區(qū)選擇病灶最大層面且強(qiáng)化最顯著區(qū)域，盡量避開液化、壞死區(qū)，作時(shí)間-信號(hào)曲線，并對(duì)曲線進(jìn)行分析計(jì)算，由軟件直接得出血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)：Ktrans[對(duì)比劑從血管內(nèi)擴(kuò)散到血管外細(xì)胞外間隙過程(extravascular extracellular space，EES)]：轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)；Kep(對(duì)比劑從EES返回血管內(nèi)的過程)：速率常數(shù)；Ve(對(duì)比劑在EES占有的百分比)：容積分?jǐn)?shù)。健康組感興趣區(qū)的選取必須避開低信號(hào)的宮頸纖維基質(zhì)和高信號(hào)的表面黏液。所有圖像由3名放射科主治(有10年以上工作經(jīng)驗(yàn))醫(yī)師盲法閱片診斷，部分意見不一致時(shí)討論達(dá)成一致。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析。對(duì)宮頸癌組與健康組的各參數(shù)分析采用獨(dú)立樣本比較t檢驗(yàn)；宮頸癌組和健康組ADCmean與Ktrans、Kep、Ve的比較采用直線回歸分析；以ADCmean與Ktrans、Kep、Ve診斷宮頸癌的敏感性和特異性為研究對(duì)象，繪制ROC曲線來確定單獨(dú)使用對(duì)宮頸癌的診斷效能。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 宮頸癌組與健康組ADCmean與Ktrans、Kep、Ve兩樣本比較(表1)

2.2 宮頸癌組ADC圖和ADCmean、Ktrans、Kep值(圖1)

2.3 健康組ADC圖和ADCmean、Ktrans、Kep、Ve值(圖2)

2.4 宮頸癌組和健康組ADCmean與Ktrans、Kep、Ve的比較

宮頸癌組和健康組ADCmean與Ktrans、Kep、Ve的比較采用直線回歸分析，結(jié)果見表2。

2.5 ADCmean與Ktrans、Kep、Ve診斷宮頸癌敏感性和特異性的受試者工作特征曲線(receiver operating characteristic curve，ROC曲線)分析

ADCmean與Ktrans、Kep、Ve診斷宮頸癌敏感性和特異性的ROC曲線分析，計(jì)算線下面積見圖3。當(dāng)閾值為-0.6時(shí)，ADCmean、Ktrans和Kep敏感度和特異度分別為：98%和100%，98%和75%，100%和90%。

3 討論

3.1 定量MR動(dòng)態(tài)增強(qiáng)評(píng)估宮頸癌的組織學(xué)基礎(chǔ)及其價(jià)值

傳統(tǒng)宮頸癌MRI檢查是通過動(dòng)態(tài)增強(qiáng)的定性分析和半定量分析的時(shí)間信號(hào)曲線來間接判斷病變性質(zhì)。如定性分析是根據(jù)曲線的類型判斷對(duì)比劑進(jìn)入感興趣組織和病變組織的流入速度及廓清時(shí)間；而半定量分析是根據(jù)曲線計(jì)算出正常組織或病變區(qū)的半定量參數(shù)，如初始強(qiáng)化時(shí)間、初始上升斜率、最大強(qiáng)化率、達(dá)峰時(shí)間、平均通過時(shí)間等，不采用任何藥代動(dòng)力學(xué)模型。由于半定量分析掃描時(shí)間分辨率低，因此不能準(zhǔn)確反映MRI對(duì)比劑引起的組織病理生理變化。目前定量分析是子宮附件中比較成熟和重要的檢查方法，不僅可以了解病變的形態(tài)特征及侵犯范圍，而且還能通過獲取動(dòng)脈輸入函數(shù)(arterial input function，AIF)，應(yīng)用不同的藥代動(dòng)力學(xué)血液雙室模型揭示病灶的血流動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)，反映組織血流灌注和微血管通透性的絕對(duì)值，如血管中的小分子對(duì)比劑以濃度Cp(對(duì)比劑在正常血管中的濃度隨時(shí)間變化曲線)流入成像體素，并且以速度Ktrans向EES滲透；同時(shí)EES內(nèi)的小分子對(duì)比劑也會(huì)以速度Kep被血管收集并流出體素，并由公式計(jì)算出Ve值，即Ve＝Ktrans/Kep[2-5]。由于計(jì)算時(shí)納入AIF和組織中對(duì)比劑濃度因素，因此反映的血流灌注及微血管滲透性更準(zhǔn)確，更利于提高對(duì)腫瘤的早期診斷和鑒別診斷的準(zhǔn)確性，還可以通過定量分析平臺(tái)聯(lián)合多中心對(duì)某種疾病開展大數(shù)據(jù)臨床對(duì)照研究[6]。

腫瘤新生微血管特點(diǎn)：(1)基底膜不完整，內(nèi)皮細(xì)胞間隙增寬，裂隙性血管網(wǎng)尚無舒縮功能，導(dǎo)致腫瘤微血管通透性增加；(2)腫瘤血管數(shù)量巨大，微循環(huán)血容量增強(qiáng)，流速加快。由于宮頸癌符合上述腫瘤微循環(huán)病理生理狀態(tài)，因此腫瘤區(qū)域內(nèi)的微循環(huán)灌注相關(guān)參數(shù)，如Ktrans(Ktrans與血流速度、血管通透性、血管床面積等因素有關(guān))、Kep(代表組織中對(duì)比劑靜脈洗脫的速度，是反映腫瘤血管通透性和腫瘤血管密度最有效的指標(biāo))較正常組織高，可直接反映微循環(huán)在空間和時(shí)間上的不均衡。而且腫瘤組織分化程度越差，組織細(xì)胞的異型性越大，細(xì)胞增殖就越快，新生微血管越多，組織灌注及毛細(xì)血管通透性則升高，Ktrans和Kep值越大[7]。朱志軍等[8]通過動(dòng)態(tài)增強(qiáng)MRI微血管通透性參數(shù)與II期宮頸癌復(fù)發(fā)的相關(guān)性研究顯示：復(fù)發(fā)宮頸癌的Ktrans顯著升高，有較高的診斷效能。本研究采用血液雙室模型，Ktrans檢測(cè)結(jié)果：病例組均值要高于正常組，差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=10.023，P＜0.001)；Kep檢測(cè)結(jié)果：病例組均值要高于正常組，差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=11.501，P＜0.001)。定量MRI動(dòng)態(tài)增強(qiáng)在一定程度上可以提高傳統(tǒng)MRI對(duì)宮頸癌檢出敏感度。

表1宮頸癌組與健康組ADCmean與Ktrans、Kep、Ve比較(t檢驗(yàn))Tab. 1Comparison ADCmeanwith Ktrans, Kep, Veof the tumor group and the healthy group (t test)

表2宮頸癌組和健康組ADCmean、Ktrans、Kep、Ve的比較Tab. 2Comparison ADCmeanwith Ktrans, Kep, Veof the tumor group and the healthy group

3.2 ADC評(píng)估宮頸癌組織學(xué)基礎(chǔ)及其價(jià)值

圖155歲，宮頸癌。A：ADC圖，ADCmean＝0.608×10-3mm2/s；B：Ktrans圖，Ktrans＝(2.33±7.68)/min；C：Kep圖，Kep＝(3.29±7.13)/min；D：Ve圖，Ve＝0.71±0.01圖233歲，健康志愿者。A：ADC圖，ADCmean＝1.5×10-3mm2/s；B：Ktrans圖，Ktrans＝(0.5414±0.9378)/min；C：Kep圖，Kep＝(1.1300±7.3300)/min；D：Ve圖，Ve＝0.4791±0.1279Fig. 1Fifty-five years old, cervix cancer. A: ADCmean＝0.608×10-3mm2/s; B: Ktrans＝(2.33±7.68)/min; C: Kep＝(3.29±7.13)/min; D: Ve＝0.71±0.01.Fig. 2Thirty-three years old, healthy volunteers. A: ADCmean＝1.5×10-3mm2/s; B: Ktrans＝(0.5414±0.9378)/min; C: Kep＝(1.1300±7.3300)/min; D: Ve＝0.4791±0.1279.

圖3ADCmean與Ktrans、Kep、Ve診斷宮頸癌敏感性和特異性的ROC曲線分析Fig. 3ROC curve analysis of ADCmeanand Ktrans, Kep, Vefor sensitivity and specificity of cervical cancer.

DWI是目前唯一一種反映活體組織中水分子微觀運(yùn)動(dòng)的成像方法，而測(cè)量得到的ADC值能定量反映水分子的擴(kuò)散特性，其大小取決于成像物質(zhì)及其分子的空間分布。ADC值減低，則說明細(xì)胞外水?dāng)U散受限明顯。由于宮頸癌腫瘤細(xì)胞繁殖旺盛，瘤細(xì)胞分布密集，細(xì)胞核大，胞漿少，核漿比值增大，細(xì)胞外容積減小，導(dǎo)致水分子運(yùn)動(dòng)受限，DWI呈較高信號(hào)，ADC圖上呈低信號(hào)，ADC值減小。由于高b值能夠提高病變組織與周圍正常組織之間的信號(hào)差異，因此在圖像后處理中宜選用較高b值的ADC值，從而提高病變檢出的敏感度和特異度。本組研究采用b值分別為0、800 s/mm2，在b值為800 s/mm2上通過后處理軟件獲取ADC圖，測(cè)出ADC值，采用這兩組b值既能提高DWI敏感性，又能有效克服灌注和T2穿透效應(yīng)的影響，又使得被測(cè)組織的ADC值更接近組織真實(shí)的擴(kuò)散系數(shù)D值，更具有精確性[9-10]。本研究ADC值檢測(cè)宮頸癌組ADCmean最高為1.09× 10-3mm2/s，最低為0.581×10-3mm2/s，總均值為(0.8575±0.1619)×10-3mm2/s；健康組ADCmean最高為(1.89×10-3) mm2/s，最低為(1.10×10-3) mm2/s，總均值為(1.3515±0.1580)×10-3mm2/s。宮頸癌組與健康組ADCmeant=-12.503，P＜0.001。有學(xué)者[11-12]對(duì)宮頸腺癌和宮頸鱗癌病灶測(cè)的ADCmean值進(jìn)行組織學(xué)分類比較研究，結(jié)果腺癌與鱗癌ADCmean值有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.005)。

3.3 ADCmean和Ktrans、Kep聯(lián)合應(yīng)用的診斷效能

傳統(tǒng)腫瘤形態(tài)學(xué)成像具有很大的局限性，無法準(zhǔn)確判斷早期腫瘤是否存在，治療中出現(xiàn)的未知活性腫塊和測(cè)量的重復(fù)性差。在宮頸癌MRI分期及隨訪指南中，除常規(guī)MRI外，權(quán)威機(jī)構(gòu)推薦使用擴(kuò)散加權(quán)成像和動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描[13]。在宮頸癌影像診斷中ADC值應(yīng)用價(jià)值得到肯定，而ADC值聯(lián)合定量動(dòng)態(tài)增強(qiáng)參數(shù)卻少見報(bào)道。本研究宮頸癌組和健康組ADCmean和Ktrans、Kep的直線回歸分析，ADCmean與Ktrans比較，F(xiàn)＝11.593，P=0.001；ADCmean與Kep比較，F(xiàn)＝9.807，P=0.002；Ktrans與Kep比較，F(xiàn)＝152.727，P=0.000；上述分析均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，顯示ADCmean和Ktrans、Kep聯(lián)合應(yīng)用對(duì)宮頸癌影像學(xué)診斷有較強(qiáng)相關(guān)性。ROC曲線進(jìn)一步分析ADCmean和Ktrans、Kep聯(lián)合應(yīng)用診斷宮頸癌效能，當(dāng)閾值假設(shè)為-0.6時(shí)，ADCmean、Ktrans和Kep敏感度和特異度分別為：98%和100%，98%和75%，100%和90%，表明聯(lián)合應(yīng)用要優(yōu)于單獨(dú)使用，兩種技術(shù)可以發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，提高腫瘤的診斷準(zhǔn)確率。

3.4 本研究的局限性和展望

第一，本研究缺乏手術(shù)后大切片的病理標(biāo)本，多數(shù)病例由穿刺活檢的病理結(jié)果與手術(shù)后大切片的病理結(jié)果難以一致和全面；第二，本研究?jī)H對(duì)宮頸鱗癌探討，尚未對(duì)不同病理類型癌腫(如腺癌)進(jìn)行研究；第三，尚未對(duì)放化治療后患者的預(yù)后進(jìn)行系統(tǒng)追蹤和觀察；第四，定量MRI動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描受到諸多因素影響(包括個(gè)體血流、對(duì)比劑和注射方案選擇、T1計(jì)算、AIF、不同模型、不同組織臟器、機(jī)型不一和參數(shù)變化等)，因此多中心研究受到限制，數(shù)據(jù)采集和診斷標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一。另外本研究為回顧性研究，其結(jié)論具有一定的偏倚。本研究將進(jìn)一步改善成像環(huán)節(jié)中存在的不足，并進(jìn)行系統(tǒng)的臨床研究以及開展多中心研究，使定量磁共振動(dòng)態(tài)增強(qiáng)成像技術(shù)真正成為臨床腫瘤學(xué)穩(wěn)定、可靠的評(píng)估方法。

總之，通過本研究大樣本數(shù)據(jù)顯示，ADCmean和Ktrans、Kep等參數(shù)可作為宮頸癌影像學(xué)診斷可靠標(biāo)記物，聯(lián)合應(yīng)用能夠相互補(bǔ)充，提高宮頸癌正確診斷率。MRI功能成像中生物定量標(biāo)記在腫瘤影像學(xué)診斷中具有重要臨床實(shí)用價(jià)值。

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Clinical value of diffusion weighted imaging apparent diffusion coefficient and quantitative parameters of MR dynamic enhancement of cervical cancer

HE Yong-hong, LIN Qi*, ZHAN Ze-juan, RUAN Cong-hua, TANG Lang-lang, CHEN Jin-yin, DENG Yan-fang, HUNG Zhen-huan
Department of Radiology, the First Hospital of Longyan of Fujian Medical University, Longyan 364000, China

Objective:To investigate the clinical significance of diffusion-weighted imaging apparent diffusion coefficient (ADC) values and MR dynamic contrastenhanced quantitative parameters in cervical cancer.Materials and Methods:One hundred patients with cervical cancer and 20 healthy volunteers were performed by diffusion-weighted (with b-value of 0 s/mm2and 800 s/mm2) and dynamic contrastenhanced MRI scanning. (1) Measuring the ADC values: ADC map was obtained when b-value was 800 s/mm2. When three interesting points were measured in the lesions, ADCmeanwas served as the average value. (2) Inputting the dynamic enhanced data to the workstation: Homodynamic parameters, such as Ktrans, Kepand Ve, were obtained by the dynamic model (Tofts model) software. The comparison of the independent samples was accomplished by the t-test. Using linear regression analysis and drawing ROC curve, the effectiveness which commixed by Ktrans, Kepand ADCmeanto the diagnosis of cervical cancer can be analyzed. The significant threshold was set as P＜0.05.Results:The ADCmeanand mean values of cervical cancer group Ktrans, Kepand Vewere respectively(0.8600±0.1608)×10-3mm2/s, (2.6650±1.4750)/min, (4.0369±2.1073)/min and 0.4875±0.2336; But those in healthy group were (1.3495±0.1543)×10-3mm2/s, (0.9086±0.4922)/min, (1.3689±0.5214)/min and 0.4204±0.2771. The linear regression analysis showed that P value between ADCmeanand Ktrans(or ADCmeanand Kepor Ktransand Kep) was less than 0.05, which was significant statistically; That VeP value is greater than 0.05, which was no significant statistically. Furthermore the ROC curve was utilized to analyze the effectiveness of cervical cancer which commixed by Ktrans, Kepand ADCmean. When the threshold value was 0.6, the sensitivity and specific degrees of ADCmean, Ktransand Kepwere 98% and 100%, 98% and 75%, 100% and 90%, respectively.Conclusion:ADCmeanand dynamic enhanced quantitative parameters (Ktransand Kep) could be treated as the reliable markers for diagnosis of cervical cancer in the MR imaging. The combinational applications could improve the diagnostic rate．

Uterine cervical neoplasms; Diffusion-weighted imaging; Apparent diffusion coefficient; Dynamic enhancement; Quantitative analysis

Lin Q, E-mail: 2624403530@qq.com

Received 22 Jul 2016, Accepted 25 Sep 2016

福建醫(yī)科大學(xué)附屬龍巖第一醫(yī)院放射科，龍巖 364000

林祺，E-mail：2624403530@qq.com

2016-07-22

接受日期：2016-09-25

R445.2；R737.33

A

10.12015/issn.1674-8034.2016.12.007*