直腸癌DCE-MRI參數(shù)與病理分期的相關(guān)性研究

謝雨恩 廖錦元 王錚 李坤芳

在西方國家結(jié)直腸癌發(fā)病率和病死率均居惡性腫瘤第3位，其中直腸癌占30%［1］。近年來，我國結(jié)直腸癌的發(fā)病率也逐年增高，居我國惡性腫瘤發(fā)病率的第5位［2］，其中直腸癌約占70%［3］。直腸癌治療難度大，預(yù)后相對較差，且術(shù)后并發(fā)癥對患者生活質(zhì)量影響較大［4］。DCE-MRI檢查方法已廣泛應(yīng)用于臨床，具有無創(chuàng)、快捷和可重復(fù)性好，可反映腫瘤血供狀況及病灶微血管分布情況等優(yōu)勢［5］。有學(xué)者［6］進行結(jié)直腸癌大樣本病例分析得出，直腸癌預(yù)后與腫瘤TNM分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況、病理分級、淋巴和血管有無浸潤密切相關(guān)，其中TNM分期為最重要的影響因素［7］，與直腸癌發(fā)生、治療及預(yù)后密切相關(guān)。本研究分析68例直腸癌DCE-MRI參數(shù)與病理分期的相關(guān)性，探討DCE-MRI成像在直腸癌術(shù)前的臨床應(yīng)用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集本院2015年3月至2016年4月住院的直腸癌患者，納入標準：⑴MRI檢查前行直腸鏡檢查并經(jīng)活檢病理證實為直腸癌；⑵未經(jīng)放療、化療及盆腔手術(shù)治療者；⑶無對比劑過敏，術(shù)前于我院行常規(guī)MRI+高分辨率MRI及DCE-MRI檢查；⑷檢查后2周內(nèi)手術(shù)切除并經(jīng)術(shù)后病理證實為直腸癌。共68例符合條件入組，其中男性48例，女性20例，年齡27～79歲，平均年齡（56.2±11.6）歲。

1.2 設(shè)備及檢查方法

1.2.1 設(shè)備及檢查前準備 采用Siemens Magnetom Verio 3.0 T超導(dǎo)型磁共振掃描儀，檢查前所有患者簽署知情同意書，禁食12 h，排空腸內(nèi)容物。采用8通道體表相控陣列線圈及西門子工作站4D Tissue軟件；對比劑用順磁性對比劑釓Gd-DTPA，以1.5 mL/s流率經(jīng)肘或手背靜脈注入。

1.2.2 掃描參數(shù) 患者取仰臥位，掃描序列：矢狀位快速自旋回波（fast spin echo，F(xiàn)SE）序列、軸位T2WI序列及脂肪抑制掃描；斜橫斷位及矢狀位高分辨T1WI、T2WI（FOV160 mm）；軸位DWI；動態(tài)增強掃描采用軸位3D VIBE 序列，TR=4.0 ms，TE=1.4 ms，層厚=2.0 mm，間隔=0.2 mm，翻轉(zhuǎn)角=9°，F(xiàn)OV=317 cm×350 cm，矩陣=203×320。

1.2.3 圖像及數(shù)據(jù)處理 應(yīng)用Tissue 4D軟件參照高分辨T2WI圖像上腫瘤的位置及形態(tài)，選腫瘤最大徑線的連續(xù)層面，避開腫瘤壞死區(qū)、囊變區(qū)及病灶邊緣，在腫瘤實質(zhì)強化明顯區(qū)手動勾勒，ROI面積25～50 mm2，經(jīng)過圖像校準后由Intermedia動脈輸入函數(shù)（AIF）及Tofts雙室藥代動力學(xué)模型獲得偽彩圖，多點測量Ktrans值、Kep值、Ve值等，并取其平均值，生成時間-信號強度曲線（TIC），據(jù)其形態(tài)不同分為以下3個類型：Ⅰ型為平臺型，Ⅱ型為流出型，Ⅲ型為流入型［8］。常用的定量參數(shù)有以下方面：容量轉(zhuǎn)移常數(shù)（Ktrans），代表對比劑從血管分布到細胞外血管外間隙（EES）的速率（單位：min－1）；EES容積比（Ve），指單位容積組織內(nèi)EES的容積；速率常數(shù)（Kep），即對比劑從EES回流到血管的速率（單位：min－1）；三者之間的關(guān)系為 Kep=Ktrans/Ve［9］。

1.3 分組

以AJCC/UICC結(jié)直腸癌TNM分期系統(tǒng)（2010年第七版）作為病理標準：按T分期分為T1、T2、T3、T4期，因T1期只有1例，故分組為T1～2期27例，T3期29例，T4期12例；N分期分為N0期38例，N1期16例，N2期14例。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

應(yīng)用SPSS 17.0軟件對數(shù)據(jù)進行分析，計量資料用均數(shù)±標準差（±s）表示，不同病理分期組間Ktrans、Kep、Ve值的均數(shù)比較先采用Levene法進行方差齊性檢驗，若方差齊（P>0.05），則采用單因素方差分析進行組間比較，多重比較采用LSD檢驗；直腸癌病理分期與Ktrans、Kep、Ve值的相關(guān)性采用Spearman秩相關(guān)進行分析；確定部分指標診斷病理分期的臨界值采用ROC曲線進行分析。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 MRI表現(xiàn)

腫瘤位于直腸高位9例、中位9例、中高位23例、中低位18例、低位9例；Ⅰ型平臺型TIC為26.5%（18/68），Ⅱ型流出型TIC為63.2%（43/68），Ⅲ型流入型TIC為10.3%（7/68）。

2.2 DCE-MRI參數(shù)在直腸癌不同病理分期中的比較

直腸癌不同病理T分期中，腫瘤Ktrans值差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05），見表1；而不同病理N分期，腫瘤Ktrans、Kep 值、Ve值差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05），見表2。

表1 不同病理T分期各參數(shù)的比較（±s）

表1 不同病理T分期各參數(shù)的比較（±s）

指標 T1～2期（n=27）T3期（n=29）T4期（n=12） F P Ktrans（min-1）0.719±0.1310.874±0.232 0.978±0.2388.174 0.001 Kep（min-1） 1.337±0.390 1.369±0.468 1.505±0.433 0.635 0.533 Ve 0.631±0.092 0.678±0.115 0.675±0.101 1.567 0.216

表2 不同病理N分期各參數(shù)的比較（±s）

表2 不同病理N分期各參數(shù)的比較（±s）

指標 N0期（n＝38） N1期（n＝16） N2 期（n＝14） F P Ktrans（min－1）0.701±0.2170.812±0.1840.911±0.2551.3180.275 Kep（min－1） 1.382±0.407 1.304±0.402 1.462±0.542 0.494 0.613 Ve 0.648±0.090 0.679±0.124 0.684±0.127 0.505 0.606

2.3 Ktrans值判斷直腸癌早晚病理T分期的診斷效能

將病理T分期分為T1～2期（早期組）和T3～4期（晚期組），評估Ktrans的診斷效能。結(jié)果顯示，當Ktrans值等于0.869 min－1為診斷閾值時，AUC為0.722，此時鑒別診斷效能較低，靈敏度為59.0%，特異度為99.0%。ROC曲線見圖1。

圖1 Ktrans值判斷直腸癌病理早晚T分期的ROC曲線

2.4 直腸癌各指標相關(guān)性分析

Spearman相關(guān)分析結(jié)果顯示，直腸癌病理T分期與 Ktrans值呈正相關(guān)（r＝0.403，P＜0.01）；直腸癌病理 T分期與 Ve值亦呈正相關(guān)（r＝0.249，P＜0.05），見表 3。

表3 各指標Spearman相關(guān)檢驗結(jié)果

3 討論

3.1 DCE-MRI成像在直腸癌診斷中的應(yīng)用價值

DCE-MRI原理為對比劑隨時間推移從血管內(nèi)漏出至腫瘤血管外細胞外間隙，導(dǎo)致周圍組織T1值縮短，從而反映病變組織內(nèi)的血管密度；血管通透性和對比劑進入組織細胞外間隙的多少快慢，反映對比劑在血管內(nèi)外及細胞外液的動態(tài)交換過程。應(yīng)用Tofts等［10］的兩室模型（細胞外血管內(nèi)血漿容積與細胞外血管外間質(zhì)容積），可定量分析直腸癌病變的局部微循環(huán)情況。Ktrans值、Kep值、Ve值等參數(shù)不僅可反映病灶血供狀況及微血管分布情況［11］，還可在分子水平上對腫瘤血管進行評估，反映病變組織的生理性變化情況［12］。Yao等［13］通過研究定量參數(shù)與TNM分期、組織學(xué)分級、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、血管受侵及MVD的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)Ktrans值與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及TNM分期明顯相關(guān)，Kep值與TNM分期呈中度正相關(guān)。國內(nèi)學(xué)者研究亦表明，Ktrans值隨腫瘤病理Dukes分期增高而升高［14］。本研究結(jié)果與上述研究結(jié)果一致。

通過圖像采集和處理，可測繪出組織表示動態(tài)增強過程其信號隨時間增加而改變的曲線，即TIC。TIC體現(xiàn)了病灶區(qū)域血流狀況的特點和腫瘤病灶增強的完整過程。本研究顯示，直腸癌中三種類型TIC曲線中Ⅱ型流出型TIC占63.2%，占總數(shù)最大比例，與謝宗源等［14］研究結(jié)果一致。

3.2 直腸癌不同病理T分期、N分期與DCE-MRI參數(shù)比較及相關(guān)性

直腸癌TNM分期是判斷其預(yù)后的主要依據(jù)，是體現(xiàn)腫瘤進展程度最主要指標，亦是選擇正確治療決策的前提。關(guān)于DCE-MRI應(yīng)用相關(guān)研究結(jié)論各異。英國學(xué)者Chikui等［15］研究口腔鱗癌的DCE-MRI應(yīng)用，結(jié)果顯示原發(fā)腫瘤灌注參數(shù)（Ktrans值、Ve值及Kep值）均被證實與腫瘤臨床T分期呈負相關(guān)。而韓國學(xué)者Kim等［16］研究顯示直腸癌不同T分期和N分期Ktrans值、Ve值差異無統(tǒng)計學(xué)意義。造成這些結(jié)果差異的原因可能與掃描條件及數(shù)據(jù)采集方法有關(guān)，比如，在Chikui等得出負相關(guān)關(guān)系的研究中，病灶DCE-MRI參數(shù)采集時ROI均為勾畫腫瘤范圍區(qū)域，而Kim等研究及本研究均選取小類圓形的腫瘤強化最明顯的區(qū)域作為ROI。本研究得出，Ktrans值與病理T分期呈中等正相關(guān)，提示直腸癌Ktrans值越高，其病理T分期可能越晚。

淋巴轉(zhuǎn)移是直腸癌早期最主要的轉(zhuǎn)移方式，如何確定陽性淋巴結(jié)，診斷標準不一，研究的方式方法亦不同。Dworak等［17］研究發(fā)現(xiàn)正常淋巴結(jié)、反應(yīng)性淋巴結(jié)和轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)在大小上有很多重疊交叉。Brown等［18］認為淋巴結(jié)輪廓不規(guī)則和信號不均勻較淋巴結(jié)大小對判斷轉(zhuǎn)移更有價值。近幾年有文獻報道，惡性腫瘤N分期與腫瘤Ktrans及Kep值呈負相關(guān)［19］。而本研究得出，N0分期直腸癌原發(fā)灶的Ktrans值低于N1、N2期，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義，尚未能從腫瘤組織的灌注參數(shù)得到有意義的線索，有待今后進一步探索。

3.3 Ktrans值評估直腸癌病理分期的價值

目前研究認為，DCE-MRI定量參數(shù)中反映血管通透性最常用的參數(shù)是Ktrans［20］。本研究將直腸癌病理分期分為早期和晚期兩組，對Ktrans值進行ROC曲線分析。結(jié)果提示，Ktrans值≤0.869 min-1為早期，＞0.869 min-1為晚期，其診斷靈敏度（59.0%）較低，導(dǎo)致漏診率升高，但特異度（99.0%）較高，則可大大降低誤診率?？傊?，DCE-MRI定量參數(shù)與直腸癌分期存在一定相關(guān)性，直腸癌T分期越晚Ktrans值越高，或可為直腸癌術(shù)前診斷提供參考價值。但本研究不足之處在于直腸癌腫瘤形態(tài)常不規(guī)則，且大多為潰瘍性直腸癌，勾畫ROI不可避免出現(xiàn)測量誤差，同時病例數(shù)相對較少，有關(guān)結(jié)論有待擴大樣本量進一步研究。

［1］ Siegel R，Ward E，Brawley O，et al.Cancer statistics，2011：the impact of eliminating socioeconomic and racial disparities on premature cancer deaths［J］.CA Cancer J Clin，2011，61（4）：212-236.

［2］ Chen W，Zheng R，Baade PD，et al.Cancer statistics in China，2015［J］.CA Cancer J Clin，2016，66（2）：115-132.

［3］ Li M，Gu J.Changing patterns of colorectal cancer in China over a period of20 years［J］.World J Gastroenterol，2005，11（30）：4685-4688.

［4］ Zhan T，Gu J，Li M，et al.Intermediate-fraction neoadjuvant radiotherapy for rectal cancer［J］.Dis Colon Rectum，2013，56（4）：422-432.

［5］ Franiel T，Hamm B，Hricak H.Dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging and pharmacokinetic models in prostate cancer［J］.Eur Radiol，2011，21（3）：616-626.

［6］ 陳創(chuàng)奇，方樂堃，馬晉平，等.結(jié)直腸癌2042例臨床病理特點及預(yù)后回歸分析［J］.中華醫(yī)學(xué)雜志，2010，90（26）：1804-1807.

［7］ O'connell JB，Maggard MA，Ko CY.Colon cancer survival rates with the new American Joint Committee on Cancer sixth edition staging［J］.J Natl Cancer Inst，2004，96（19）：1420-1425.

［8］ Beets-Tan RG，Beets GL.Rectal cancer：how accurate can imaging predict the T stage and the circumferential resection margin［J］.Int J Colorectal Dis，2003，18（5）：385-391.

［9］ Yankeelov TE，Gore JC.Dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging in oncology：theory，data acquisition，analysis，and examples［J］.Curr Med Imaging Rev，2009，3（2）：91-107.

［10］Tofts PS，Brix G，Buckley DL，et al.Estimating kinetic parameters from dynamic contrast-enhanced T（1）-weighted MRI of a diffusable tracer：standardized quantities and symbols［J］.J Magn Reson Imaging，1999，10（3）：223-232.

［11］ Rosen MA，Schnall MD.Dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging for assessing tumor vascularity and vascular effects of targeted therapies in renal cell carcinoma［J］.Clin Cancer Res，2007，13（2 Pt 2）：770s-776s.

［12］ Türkbey B，Thomasson D，Pang Y，et al.The role of dynamic contrastenhanced MRI in cancer diagnosis and treatment［J］.Diagn Interv Radiol，2010，16（3）：186-192.

［13］ Yao WW，Zhang H，Ding B，et al.Rectal cancer：3D dynamic contrastenhanced MRI;correlation with microvascular density and clinicopathological features［J］.Radiol Med，2011，116（3）：366-374.

［14］謝宗源，徐香玖，黃剛，等.直腸癌DCE-MRI參數(shù)與病理特征的相關(guān)性研究［J］.磁共振成像，2015，6（4）：289-293.

［15］ Chikui T，Kitamoto E，Kami Y，et al.Dynamic contrast-enhanced MRI of oral squamous cell carcinoma：a preliminary study of the correlations between quantitative parameters and the clinical stage［J］.Br J Radiol，2015，88（1050）：20140814.

［16］ Kim YE，Lim JS，Choi J，et al.Perfusion parameters of dynamic con trast-enhanced magnetic resonance imaging in patients with rectal cancer：correlation with microvascular density and vascular endothelial growth factor expression［J］.Korean J Radiol，2013，14（6）：878-885.

［17］ Dworak O.Morphology of lymph nodes in the resected rectum of patients with rectal carcinoma［J］.Pathol Res Pract，1991，187（8）：1020-1024.

［18］ Brown G，Richards CJ，Bourne MW，et al.Morphologic predictors of lymph node status in rectal cancer with use of high-spatial-resolution MR imaging with histopathologic comparison［J］.Radiology，2003，227（2）：371-377.

［19］ Zheng D，Chen Y，Chen Y，et al.Dynamic contrast-enhanced MRI of nasopharyngeal carcinoma：a preliminary study of the correlations between quantitative parameters and clinical stage［J］.J Magn Reson Imaging，2014，39（4）：940-948.

［20］ Teifke A，Behr O，Schmidt M，et al.Dynamic MR imaging of breast lesions：correlation with microvessel distribution pattern and histologic characteristics of prognosis［J］.Radiology，2006，239（2）：351-360.