3.0T MR擴散加權成像在宮頸癌診斷中的應用價值

山東省濰坊市中醫(yī)院影像科(山東 濰坊 261041)

杜漢旺 牛慶亮 武希慶 姜小梅 朱亞寧 田培剛

3.0T MR擴散加權成像在宮頸癌診斷中的應用價值

山東省濰坊市中醫(yī)院影像科(山東 濰坊 261041)

杜漢旺 牛慶亮 武希慶 姜小梅 朱亞寧 田培剛

目的探討正常宮頸、宮頸癌DWI的表現(xiàn)特征和表觀擴散系數(shù)(ADC)值，評估DWI在宮頸癌診斷中的應用價值。方法對44例宮頸癌患者術前行常規(guī)MRI、增強及擴散加權成像，測量宮頸癌癌灶ADC值，并以20例成年健康女性志愿者宮頸擴散加權成像做為對照組，測量正常宮頸三層結構的彌散信號強度，分別計算ADC值，并與宮頸癌組進行比較；繪制ROC曲線，尋找鑒別宮頸癌和正常宮頸的最佳ADC值截斷點。結果正常子宮頸三層結構的彌散圖像信號強度有顯著性差異，內(nèi)膜信號最高，肌層次之，結合帶最低，兩兩比較，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)；正常宮頸各層ADC值：肌層(1.911±0.305)×10-3mm2/s＞內(nèi)膜(1.590±0.311)×10-3mm2/s＞結合帶(1.361±0.203)×10-3mm2/s，兩兩比較，有顯著性差異(P＜0.05)。宮頸癌ADC值為(0.924±0.110)×10-3mm2/s，低于正常宮頸內(nèi)膜、結合帶、肌層ADC值(t值分別為-7.438，-7.140，-11.221，P=0.000)。以1.120×10-3mm2/s為最佳截斷點，鑒別宮頸癌與正常宮頸內(nèi)膜，敏感性和特異性分別為100%和95.5%。結論宮頸癌與正常子宮頸三層結構DWI和ADC值存在差異，擴散加權成像有助于鑒別正常宮頸和宮頸癌組織。

磁共振成像；擴散加權成像；表觀擴散系數(shù)；宮頸癌

宮頸癌(cervical carcinoma)是婦科最常見惡性腫瘤之一，近20年來，其發(fā)病率有增高趨勢[1-2]。磁共振成像技術因其有較高的軟組織分辨力已成為術前評價宮頸癌腫瘤大小、浸潤深度和術前分期最有價值的影像學方法。隨著磁共振成像技術的發(fā)展，尤其自旋平面回波成像技術(spin echo-echo planar imaging,SE-EPI)及多線圈并行采集技術的應用，體部擴散加權成像(diffusion weighted imaging, DWI)應用日益廣泛，并且可以通過測量ADC(Apparent Diffusion Coefficient)值定量的區(qū)分良、惡性病變。然而，利用3.0T MRI對正常子宮頸和宮頸癌進行彌散加權成像的研究少有報道。本研究比較分析宮頸癌與正常宮頸各層結構的DWI特點和ADC值，以評估DWI對宮頸癌的診斷價值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料宮頸癌組：搜集2011年9月～2014年9月來我院就診的宮頸癌患者48例，其中Ⅰa期4例，因病灶較小或MRI不能發(fā)現(xiàn)而未納入本組研究病例，其余44例作為研究對象，年齡24～75歲，平均年齡為52.8歲，所有患者均經(jīng)手術或?qū)m頸活檢證實為宮頸癌。臨床表現(xiàn)為間斷性陰道流血16例，接觸性出血13例，經(jīng)期延長伴性交出血12例，陰道分泌物異常增多3例。所有患者于術前行盆腔磁共振常規(guī)檢查、DWI及增強掃描。對照組：選取同期內(nèi)20例健康成年女性志愿者行盆腔常規(guī)MRI和DWI檢查，年齡18～68歲，平均年齡約51.2歲。

1.2 MRI檢查方法使用GE 3.0T磁共振掃描儀(Signa HDxt 3.0T)，采用8通道HD Cardiac相控陣表面線圈。DWI成像使用單次激發(fā)平面回波成像序列，并行采集空間敏感度編碼技術(array spatial sensitivity encoding technique，ASSET)，通常采用軸位掃描。成像參數(shù)：TR/TE 5000ms/65ms，層厚5mm，間隔1mm，F(xiàn)OV 36×28cm，矩陣128×128，NEX：6，彌散敏感梯度取b=800s/mm2，彌散方向ALL。T1WI，T2WI，T2WI壓脂，DWI層面位置相同。無須呼吸門控技術，腹帶加壓減少呼吸偽影，局部勻場。

1.3 MRI圖像觀察與分析利用ADW4.6工作站中的Functool軟件制作ADC圖。對照組：以橫斷面為測定平面，選取在T2WI及b=0圖像上清晰可辨子宮頸三層結構的層面，以b=0圖像為背景，判斷無圖像變形后，劃定橢圓形感興趣區(qū)(region of interest, ROI)，分別測量內(nèi)膜層、結合帶、肌層的DWI圖像信號強度值和ADC值(b= 800s/mm2)，測量3次取其平均值。宮頸癌組：根據(jù)病灶大小選定最大徑線層面或多個層面測量，圓形或卵圓形ROI置于病灶范圍內(nèi)，避開出血或信號不均勻區(qū)，測量3次取其平均值。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析所有統(tǒng)計數(shù)據(jù)采用SPSS19.0統(tǒng)計軟件包進行分析，P＜0.05認為有統(tǒng)計學意義。用單因素方差分析(ANOVA)、獨立樣本t檢驗對宮頸癌和正常宮頸3層結構的彌散信號強度值及ADC值進行比較。用受試者特征曲線(ROC)分析ADC值診斷宮頸癌的最佳截斷點。

2 結 果

2.1 正常宮頸和宮頸癌的DWI表現(xiàn)20例正常宮頸內(nèi)膜、結合帶、肌層在DWI圖像上全部可以肉眼清晰分辨(圖1-4)，彌散信號強度值分別為(268.000± 32.901)、(148.461±45.051)、(193.846±41.910)，經(jīng)單因素方差分析，三者信號強度具有顯著性差異(F=29.169，P=0.000)，進一步多重比較(LSD)，內(nèi)膜彌散信號強度值高于肌層和結合帶，結合帶信號強度最低，兩兩比較，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)(表1)。宮頸癌DWI均表現(xiàn)為明顯高信號，與正常宮頸存在顯著信號差異，在低信號的背景襯托下，腫塊的輪廓、形態(tài)、范圍顯示清晰(圖5-8)。

2.2 正常子宮頸各層ADC值正常宮頸內(nèi)膜、結合帶、肌層ADC值分別為(1.590±0.311)× 10-3mm2/s、(1.361±0.203)× 10-3mm2/s、(1.911±0.305)× 10-3mm2/s，三者ADC值具有顯著性差異(F=12.849，P=0.000)，進一步多重比較，肌層ADC值最高，內(nèi)膜次之，結合帶最低，兩兩比較，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)(表1)。

表1 正常宮頸三層結構DWI信號強度、ADC值多重比較（LSD）

2.3 宮頸癌與正常子宮頸各層ADC值比較44例宮頸癌ADC值為(0.924±0.110)×10-3mm2/s，顯著低于正常宮頸內(nèi)膜、結合帶、肌層的ADC值，差異均有統(tǒng)計學意義(表2)。繪制宮頸癌與正常宮頸內(nèi)膜ROC曲線，曲線下面積(area under the curve, AUC) 為0.995(P＜0.001)，以1.120× 10-3mm2/s為臨界值，其敏感性和特異性分別為100%和95.5%。

表2 宮頸癌與正常宮頸三層結構ADC值（×10-3mm2/s）比較

3 討 論

3.1 宮頸DWI成像技術擴散加權成像通常是在自旋回波序列180°脈沖的前后對稱施加一對大小和位置相同的彌散敏感梯度脈沖，獲得彌散圖像，通過檢測水分子的橫向運動情況，從而用于反映組織的結構特征信息。在此基礎上得到的ADC圖能夠定量的，且更客觀的分析、評價組織的彌散特征。b值越高，T2透射效應(T2 shine-through effect)越小，但隨著b值升高，組織的信號強度降低，圖像信噪比下降。b值越高，ADC值越低，產(chǎn)生的ADC圖對盆腔解剖及病灶的顯示更清晰[3]。Hoogendam等[4]應用3.0T MR進行宮頸彌散加權成像，結果顯示，不同的b值宮頸癌ADC值均有顯著降低，ADC值對于鑒別良惡性宮頸組織均具有較高的準確性，且準確性沒有因為b值不同而產(chǎn)生差異。Kuang[5]等研究發(fā)現(xiàn)，不同的b值(600和1000s/mm2)并沒有影響宮頸癌與正常宮頸組織的鑒別診斷和對其準確性的評估。但有研究顯示，隨著b值增大，檢出宮頸癌的敏感度和特異性經(jīng)歷了一個從低到高、再從高到低的過程，當b=800，1000時有較高的敏感度和特異性。也有研究認為b值大于500s/mm2對于ADC值準確評價女性盆腔組織是必要的[6]。為了提高信噪比，降低背景噪聲，我們使用b值=800s/mm2，同時，在彌散成像中應用ASSET技術和增加激勵次數(shù)，以保障圖像的質(zhì)量。目前3.0T MR成像儀已廣泛應用于體部成像，高場強可以提供更高的信噪比，對于彌散加權成像等MR功能成像更有優(yōu)勢，DWI及ADC圖的圖像質(zhì)量有很大提高，ADC值的測量更加準確。但3.0T MR的體部彌散加權成像也存在一定缺點，如磁敏感效應進一步增加，可能加重含氣較多部位的圖像變形。

圖1-4 39歲，正常宮頸。 圖1 軸位T2WI壓脂序列由內(nèi)向外顯示內(nèi)膜、結合帶、肌層三層結構。圖2 DWI圖（b=800）可清晰分辨三層結構，信號強度：內(nèi)膜＞肌層＞結合帶。圖3-4 ADC圖及偽彩圖可清晰分辨三層結構，ADC值：肌層2.04×10-3mm2/s＞內(nèi)膜1.50×10-3mm2/s＞結合帶1.28×10-3mm2/ s。圖5-8 75歲，宮頸癌患者。圖5-6 軸、矢狀位T2WI壓脂序列 可見宮頸分葉狀腫塊突向陰道(陰道內(nèi)放置紗布塞)；圖7 DWI（b=800）腫塊呈明顯高信號，清晰顯示腫瘤大小、輪廓、邊界；圖8 ADC圖 腫塊彌散受限，呈顯著低信號，ADC值為1.01×10-3mm2/s 。

3.2 正常子宮頸各層結構DWI特點及ADC值正常子宮頸三層結構彌散情況存在差異，認識正常結構的彌散信號及ADC值特點是進一步研究的基礎。任瑩等[7]用1.5T MRI研究發(fā)現(xiàn)，有73%的正常受檢者(11/15例)在DWI圖像中可以分清宮頸的3層結構，結合帶ADC值低于內(nèi)膜層和肌層，而肌層與內(nèi)膜層之間ADC值無統(tǒng)計學差異。本研究在3.0T MR DWI圖像上顯示內(nèi)膜層信號強度＞肌層＞結合帶，三者之間差異有顯著統(tǒng)計學意義，結合帶信號低于內(nèi)側的內(nèi)膜層和外側的肌層，據(jù)此對照組20例均可肉眼分辨宮頸的3層結構。ADC圖像上，多數(shù)(15/20例)可清晰分辨3層結構，顯示欠清者，對比同層面T2WI和DWI圖像(b=0，800s/mm2)。研究所見結合帶的實際ADC值與理論ADC值呈相反的情況，即結合帶ADC值及DWI信號均低于內(nèi)膜、肌層，結合帶的組織學特點可能是決定性因素，組織學已經(jīng)證實結合帶由致密的平滑肌纖維組成，較內(nèi)膜層和肌層對自由水運動的限制更加顯著。這些特點不僅縮短T2弛豫時間使結合帶T2WI呈線條樣低信號帶，且限制擴散運動使結合帶DWI表現(xiàn)為低信號影。

有研究[8]顯示生理周期影響宮頸內(nèi)膜層及結合帶的ADC值，這可能與雌激素水平有關。本研究不足之處在于，對照組例數(shù)較少，納入對照組時未考慮生理周期、絕經(jīng)因素、口服激素等對ADC值的影響；宮頸管內(nèi)的少量黏液成分可能影響宮頸內(nèi)膜DWI信號強度和ADC值測量的精確性。

3.3 宮頸癌DWI特征及ADC值宮頸癌DWI呈現(xiàn)明顯高信號腫塊，與正常宮頸存在顯著信號差異，在低信號的背景襯托下，腫塊的輪廓、形態(tài)、范圍顯示清晰，DWI顯示腫瘤邊界優(yōu)于常規(guī)T2WI和增強圖像，癌灶ADC值明顯低于正常宮頸各層結構，這與相關文獻報道一致[9-12]，證明了宮頸癌病灶內(nèi)水分子的擴散運動顯著低于正常宮頸結構。多種因素影響生物組織的ADC值，細胞密度與ADC值之間的相關性尤其受到關注。研究[13-14]顯示，惡性腫瘤ADC值降低與細胞密度的增加密切相關，宮頸癌ADC值與細胞密度呈負相關性。惡性腫瘤細胞密度增加導致細胞間隙減少、組織間液壓力升高，同時細胞內(nèi)結構改變、機械屏障增加，致使水分子活動明顯受限，出現(xiàn)DWI信號升高，ADC值降低。

以往研究多將宮頸癌ADC值與癌灶周圍相對正常宮頸ADC值或與對照組宮頸全層ADC值進行比較，事實上，宮頸三層結構ADC值是有差異的，本組病例也證實了這一點，且瘤周組織ADC值可能會受腫瘤組織本身的影響。本研究顯示腫瘤組織的ADC值[(0.924± 0.110)×10-3mm2/s]顯著低于正常宮頸各層組織(P＜0.01)。DWI圖像上癌灶的高信號與結合帶的低信號形成鮮明對比，易于鑒別，無需通過測量ADC值鑒別。而有時癌灶與內(nèi)膜、肌層的較高信號鑒別困難，這時，測量ADC值尤為重要，我們選擇性分析(因為正常宮頸內(nèi)膜組織ADC值小于肌層)正常宮頸內(nèi)膜組織和宮頸癌的ADC值，以1.120×10-3mm2/s為兩者臨界值，其敏感度和特異度分別為100%和95.5%。因此，測量ADC值是鑒別正常宮頸和癌組織的重要方法。通過對ADC值的測量，可以定量的評價宮頸癌組織，將宮頸癌與正常宮頸相區(qū)別，為宮頸癌診斷提供具有臨床意義的量化指標。文獻報道[15]，采用經(jīng)陰道線圈，早期(Ⅰa和Ⅰb1期)宮頸癌ADC值顯著低于鄰近正常宮頸上皮，DWI結合T2WI可提高早期癌的檢出，尤其適用于宮頸活檢術后肉芽組織形成等原因使常規(guī)MRI診斷困難的患者。

綜上，正常子宮頸三層結構彌散信號強度存在較明顯差異，DWI在宮頸癌的診斷中能夠提供更多的信息，更有助于病灶的檢出，ADC值測量能夠協(xié)助鑒別正常宮頸和宮頸癌病灶。

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(本文編輯:郭吉敏)

The Application of Diffusion-weighted Imaging at 3.0T MR in Cervical Cancer

DU Han-wang, NIU Qing-liang, WU Xi-qing, et al．, Medical Imaging Center, Weifang TCM Hospital, Weifang 261041, Shandong Province, China

ObjectiveTo compare the difference of ADC values between cervical cancer and normal cervical tissue, and to evaluate the value of DWI in diagnosis of cervical cancer．Methods44 patients with cervical cancer and 20 adult female healthy volunteers were included in this study． MRI examinations were performed preoperatively at a GE 3．0T MR scanner． ADC values of different zones of the normal cervical tissue, as well as diffusion signal intensity in DWI, were compared． The ADC values of tumor were compared with those of the normal cervical tissue．ROC were drawn to analyze the criteria value of ADC, and the sensitivity and specificity were calculated．ResultsThe ADC values of cervical endometrium, conjunctive zone and muscular layer were (1．590±0．311)×10-3mm2/s,(1．361±0．203)×10-3mm2/s and (1．911±0．305)×10-3mm2/s respectively, there were significant differences statistically between the three pairwise(P＜0．05)． The diffusion signal intensity in DWI of cervical endometrium, conjunctive zone and muscular layer was (268．000±32．901), (148．461±45．051) and (193．846±41．910) respectively, there were significant differences between the three pairwise(P＜0．05)． Cervical cancer lesion demonstrated obviously hyperintensity on DWI images． The mean ADC value of tumor (0．924±0．110)×10-3mm2/s was statistically lower than that of endometrium, conjunctive zone and muscular layer (P＜0．05)． A cut-off value of 1．120×10-3mm2/s were used for diagnosis of cervical cancer with a sensitivity of 100%, specificity of 95．5%．ConclusionBoth the MR diffusion signal intensity and the ADC values of the normal cervix and tumor were different． MR diffusion weighted imaging may be a useful tool for diagnosis and differential diagnosis of cervical cancer．

Magnetic Resonance Imaging; DWI; Apparent Diffusion Coefficient; Cervical Cancer

R711.74

A

10.3969/j.issn.1672-5131.2017.01.030

2016-12-05

牛慶亮