PET/CT-MRI三模式在直腸癌局部分期中的應(yīng)用

高晶晶 李紹東 李江山 陳高紅 徐 凱

PET/CT-MRI三模式在直腸癌局部分期中的應(yīng)用

高晶晶 李紹東 李江山 陳高紅 徐 凱

目的：探討PET/CT-MRI三模式在直腸癌局部分期中的診斷效能，比較PET/MRI融合與盆腔MRI、PET/CT在盆腔局部分期中的準(zhǔn)確性。方法：回顧性分析35例直腸癌患者術(shù)前PET/CT與盆腔MRI圖像，并進(jìn)行PET與MRI圖像的融合，比較PET/MRI融合圖像、盆腔MRI、PET/CT在直腸癌局部分期的診斷價(jià)值。結(jié)果：35例直腸癌患者，病理及隨訪結(jié)果為T1期2例，T2期5例，T3期25例，T4期3例。在T分期方面，PET/MRI融合評價(jià)直腸癌術(shù)前盆腔局部T分期的準(zhǔn)確率為85.7%（30/35），與病理及隨訪結(jié)果一致性較好（Kappa值為0.708）；PET/CT評價(jià)直腸癌術(shù)前盆腔局部T分期的準(zhǔn)確率為65.7%（23/35），與病理及隨訪結(jié)果一致性一般(Kappa值為0.432)。在N分期方面，PET/MRI融合、盆腔MRI的準(zhǔn)確率均為65.7% (23/35)，與病理及隨訪結(jié)果一致性較差(Kappa值分別為0.320、0.380)。結(jié)論：PET/MRI融合圖像結(jié)合PET/CT與盆腔MRI兩者的優(yōu)勢，在直腸癌局部分期具有重要的診斷價(jià)值，在T分期中比PET/CT具有優(yōu)勢，在N分期中與盆腔MRI價(jià)值相當(dāng)。

正電子發(fā)射斷層顯像，磁共振成像融合；正電子發(fā)射斷層顯像，計(jì)算機(jī)體層成像；磁共振成像；直腸癌；分期

Chin Comput Med Imag，2017，23：185-190

Department of Radiology, Affliated Hospital of Xuzhou Medical University

Address: 99 Huaihai West Rd., Xuzhou 221002, P.R.C .

Address Correspondence to LI Shao-dong (E-mail: LSDD6911@163.com)腔轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)方面的準(zhǔn)確度在50%～70%[2]。正電子發(fā)射斷層顯像/計(jì)算機(jī)體層成像(positron emission tomography/ computed tomography， PET/CT)通過將PET與高分辨率的CT圖像融合起來彌補(bǔ)了PET低分辨率的缺陷，廣泛應(yīng)用于各種腫瘤的檢測及全身狀況的評估。但全身低劑量CT掃描降低了空間分辨率，PET/MRI成了研究人員們致力于開發(fā)的理想影像工具。目前全身的PET/MRI檢查仍處于臨床應(yīng)用的初期，一些研究發(fā)現(xiàn)PET/MRI在腫瘤的檢測及分期中表現(xiàn)出良好的診斷效能，甚至優(yōu)于PET/ CT[3-5]。本研究主要探討PET/CT-MRI在直腸癌局部分期中的診斷價(jià)值，比較PET/MRI融合、盆腔MRI與PET/CT在直腸癌局部分期中的準(zhǔn)確性。

方 法

1.患者資料

連續(xù)收集2014年4月至2016年2月經(jīng)活檢病理確診的直腸腺癌患者42例，其中7例未能入組：1例因體內(nèi)金屬置入物不能行磁共振檢查，2例因體弱不能耐受磁共振檢查，4例因PET/CT檢查前進(jìn)行放化療治療。最終入組35例患者，其中男性25例，女性10例，年齡范圍為28～72歲(中位年齡64歲)。患者均知情同意。所有患者術(shù)前均行PET/CT（Discovery PET/CT 690）及盆腔MRI檢查（3.0T Discovery MR 750W），即PET/CT-MRI檢查以評估分期，且檢查前未進(jìn)行放化療及手術(shù)治療。

2.影像檢查方法及掃描參數(shù)

18F-FDG PET/CT掃描 ： 患者禁食6 h以上，測量空腹血糖＜8.1mmol/L，靜脈注射18F-FDG（標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量3.7～4.44MBq/kg）后靜臥60min進(jìn)行PET/CT掃描。掃描前囑患者排空膀胱。掃描范圍為：頭頂至大腿中部。掃描參數(shù)：CT電壓120 kV，電流120 mA，掃描層厚3.75mm，層間距3.27mm，重建算法為FBP（濾波反投影法）。PET掃描層厚3.3mm，層間距3.27mm，采集時(shí)間為3min/床位，床位數(shù)根據(jù)病人身高而定，約6～7個(gè)，掃描完成后用CT數(shù)據(jù)對PET數(shù)據(jù)進(jìn)行非均勻衰減校正。

利用轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，在患者不改變體位的前提下，在PET/CT檢查完成后進(jìn)行MRI成像。3.0 T MRI盆腔檢查，采用體部8通道相控陣線圈。掃描范圍包括兩側(cè)髂前上棘到恥骨聯(lián)合。

T1WI序列掃描采用肝臟容積快速三維成像序列 (liver acquisition with volume acceleration，LAVA)：TR 5.0 ms，TE 1.8 ms， 層厚6.6 mm，層間距0，F(xiàn)OV 38cm，矩陣128×128。

Ax T2 Propeller：TR5000～ 8000ms，TE 60～90ms， 層厚6.6mm，層間距0，F(xiàn)OV 38cm，矩陣128×128。

Sag T2 FSE：TR 3000ms，TE 90ms， 層厚4mm，F(xiàn)OV 38cm，矩陣128×128。低位直腸癌加掃Cor T2 FSE。

Ax fs DWI序 列：TR 6200ms，TE 66ms，b=0，1000s/mm2，層厚5.0mm，層間距2mm，視野380mm×380mm，矩陣128×128。

3.圖像處理及分析

PET、MRI圖像的融合 ，18F-FDG PET/CT與MR圖像配準(zhǔn)：利用AW4.6工作站（GE Healthcare）顯示PET/CT的圖像融合，然后將CT和MRI圖像進(jìn)行配準(zhǔn)后對PET圖像和MRI圖像進(jìn)行軸位（T1WI、T2WI）及失狀位（或冠狀位）融合和顯示。

4.圖像分析

由兩位放射科高年資醫(yī)師采用雙盲法讀片分析MRI、PET/CT及PET/MRI融合三組圖像，閱片人意見不統(tǒng)一時(shí)經(jīng)討論達(dá)成一致，最終兩人達(dá)成一致的意見作為診斷結(jié)果。MRI圖像上淋巴結(jié)短徑超過5mm，形態(tài)不規(guī)則而且DWI序列呈高信號被診斷為轉(zhuǎn)移，PET圖像上淋巴結(jié)只要出現(xiàn)FDG的異常濃聚均考慮為轉(zhuǎn)移灶。PET/MR融合圖像T分期以MRI圖像為準(zhǔn)，N分期以PET圖像為準(zhǔn)。確診依據(jù)為手術(shù)病理結(jié)果、CT與MRI等影像學(xué)結(jié)果及臨床資料。直腸癌的局部TN分期標(biāo)準(zhǔn)按照2009年美國癌癥學(xué)會(huì)(AJCC)修訂的第七版結(jié)直腸癌TNM分期系統(tǒng)。

5.統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

應(yīng)用SPSS 16.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。盆腔MRI、PET/CT及PET/MRI融合圖像三組檢查術(shù)前分期結(jié)果與病理及隨訪結(jié)果的一致性采用Kappa檢驗(yàn)。K值大于0.7，兩者一致性較好；K值介于0.4～0.7，兩者一致性一般；K值小于0.4，兩者一致性較差。

結(jié) 果

圖1 男性，51歲，直腸腺癌（T1N0；中分化）。A.CT示直腸下段管壁增厚，浸潤深度顯示不清。B. PET/CT顯示病灶FDG攝取明顯增高。C. T2WI、D.T1WI 、E. Cor T2WI顯示病變局限于黏膜下，直腸肌層信號清晰，邊界清晰。F.Cor PET/MRI 融合圖。

圖2 男性，64歲，直腸腺癌（T3N0；低分化）。A. CT示直腸上段管壁增厚，病灶周圍脂肪間隙模糊，PET/CT上FDG攝取明顯增加（B圖）。C、D.T2WI、T1WI示病灶浸透直腸全層，局部管壁肌層低信號中斷。E.DWI（b=1000s/mm2）序列示盆腔內(nèi)增大淋巴結(jié)，彌散受限。F. PET/MRI融合示FDG攝取增高，診斷為陽性淋巴結(jié)，但病理結(jié)果為陰性。

表1 PET/CT評價(jià)直腸癌術(shù)前盆腔局部TN分期與病理及隨訪結(jié)果對照

表2 盆腔MRI評價(jià)直腸癌術(shù)前盆腔局部TN分期與病理及隨訪結(jié)果對照

表3 PET/MRI融合評價(jià)直腸癌術(shù)前盆腔局部TN分期與病理及隨訪結(jié)果對照

盆腔MRI、PET/CT及PET/MRI融合圖像三組檢查對直腸癌術(shù)前盆腔局部TN分期與病理及隨訪結(jié)果對照見表1～4 。35例直腸癌患者，T1期2例，T2期5例，T3期25例，T4期3例。以病理及隨訪結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)，PET/CT評價(jià)直腸癌術(shù)前盆腔局部T分期中，1例T1期高估為T2（圖1），1例T2期腫瘤被高估為T3期，10例T3期腫瘤被低估為T2期，總的T分期準(zhǔn)確率為65.7%（23/35），Kappa值為0.432；N分期準(zhǔn)確率為65.7% (23/35)，Kappa值為0.320。盆腔MRI T分期總的準(zhǔn)確率為85.7%（30/35），Kappa值為0.708；N分期準(zhǔn)確率為65.7% (23/35)，Kappa值為0.380（圖2）。PET/MRI融合評價(jià)直腸癌術(shù)前盆腔局部T分期中，1例T1期高估為T2，1例T2期腫瘤被高估為T3期，T3期過低分期為T2 3例，T分期總的準(zhǔn)確率為85.7%（30/35），Kappa值為0.708；N分期準(zhǔn)確率為65.7% (23/35)，Kappa值為0.320。

表4 盆腔MRI、PET/CT及PET/MRI融合圖像三組分期診斷的準(zhǔn)確率(%)

討 論

直腸癌是我國最常見的惡性腫瘤之一，近年來其發(fā)病率和死亡率均呈上升趨勢，目前發(fā)病率已居惡性腫瘤第4位[6]，嚴(yán)重威脅患者的健康和生命。直腸癌術(shù)前分期對手術(shù)方式的選擇和治療方案的制訂具有重要作用，因此影像學(xué)檢查在直腸癌術(shù)前分期中占據(jù)重要的地位。PET/MRI融合圖像將PET圖像與盆腔MRI融合，將PET/CT、MRI檢查技術(shù)的優(yōu)勢結(jié)合起來，在直腸癌局部TN分期中表現(xiàn)出較高的準(zhǔn)確率。PET/MRI融合圖像在直腸癌T分期中的準(zhǔn)確率為85.7%(30/35)，高于PET/CT的65.7% (23/35)，與病理及隨訪結(jié)果一致性較好（Kappa＝0.708）。PET/MRI融合在淋巴結(jié)評估中，診斷主要依據(jù)PET提供的代謝信息，其診斷的準(zhǔn)確率為65.7% (23/35)，與盆腔MRI診斷的準(zhǔn)確率相當(dāng)。

PET/CT在優(yōu)越的解剖結(jié)構(gòu)顯示的基礎(chǔ)上還能反映病變的代謝情況，在直腸癌治療前腫瘤評估以及治療后的療效評估中具有重要的意義[7-8]。PET/ CT主要依靠CT提供解剖信息，但由于PET/CT掃描范圍大，為減低患者的輻射劑量，采用低劑量CT掃描（電壓120kV，電流120mA），因此降低了CT的空間分辨率。本研究中PET/CT 1例T1期高估為T2期，1例T2期腫瘤被高估為T3期，10例T3期腫瘤被低估為T2期，總的T分期準(zhǔn)確率為65.7%（23/35），與病理及隨訪結(jié)果一致性一般（Kappa=0.432）。正常直腸腸壁在CT上可分為三層結(jié)構(gòu)，黏膜層、黏膜下層、漿肌層，周圍脂肪間隙形態(tài)、密度、腸壁外緣的光滑程度及直腸壁的厚度可以作為進(jìn)行術(shù)前T分期的有效依據(jù)。鑒別T1-2和T3期的關(guān)鍵是看腸管周圍脂肪間隙是否清晰，鑒別T3和T4期的關(guān)鍵是看腸管與周圍臟器間隙是否消失。本研究中1例T1期腫瘤被高估，1例T2期腫瘤被高估為T3期，主要因?yàn)镃T上肌層與黏膜下層、漿膜面分界不清；10例T3期腫瘤被低估原因可能與腫瘤周圍的反應(yīng)性增生造成腫瘤外侵的假象有關(guān)。脂肪層內(nèi)出現(xiàn)條索狀、網(wǎng)格狀軟組織影可能僅僅是纖維變性引起的，炎性反應(yīng)在直腸癌腫瘤外緣區(qū)域發(fā)生率是25%，占有一定的比例，炎性反應(yīng)在PET上也表現(xiàn)出FDG攝取增高[9]。因此CT鑒別T1-2、T3期腫瘤仍有一定的局限性。

PET/MRI融合圖像主要依靠MRI提供解剖信息，MRI具有優(yōu)良的軟組織分辨率、多平面成像，在直腸癌術(shù)前分期診斷中有其獨(dú)特優(yōu)勢，不僅可清晰顯示直腸黏膜層、肌層結(jié)構(gòu)，而且對腫瘤部位、大小、形態(tài)、與周圍組織器官的關(guān)系等均可有效顯示，多個(gè)平面成像可以多角度顯示病變及病變與周圍臟器的關(guān)系。通常腫瘤在T2WI上表現(xiàn)出低信號影特點(diǎn)，同時(shí)MRI上表現(xiàn)出直腸外壁不平整，形態(tài)不規(guī)則或直腸周邊脂肪信號不均時(shí)，提示漿膜層侵犯。本研究中，與術(shù)后病理及隨訪結(jié)果T分期結(jié)果比較，MRI對直腸癌術(shù)前T分期診斷總的準(zhǔn)確率高達(dá)85.7% (30/35)，一致性較好（Kappa=0.708）。其中T1、T2期過高分期各1例，這可能與病變部位(直腸生理彎曲處)、掃描操作(未與病變腸管垂直平掃)等有關(guān)。T3期過低分期為T2期3例，可能由于空間分辨率不足，誤將癌腫浸潤的肌層判斷為完整肌層[10]。PET/MRI融合圖像是利用計(jì)算機(jī)軟件將PET圖像和盆腔MRI圖像經(jīng)手動(dòng)融合而成，只能針對盆腔局部TN分期進(jìn)行討論，無法評估患者的全身轉(zhuǎn)移情況。Paspulati等[11]對12例直腸癌患者進(jìn)行一體化的PET /CT與一體化的PET/MRI檢查，結(jié)果顯示PET/MRI在T分期中具有絕對的優(yōu)勢，在全身的N分期與M分期中與PET/CT價(jià)值相當(dāng)。

N分期主要指直腸周圍脂肪組織內(nèi)的淋巴結(jié)。對于直腸癌局部的N分期，PET/MRI融合診斷主要依據(jù)PET提供的代謝信息，其診斷的準(zhǔn)確率為65.7%(23/35)，與盆腔MRI診斷的準(zhǔn)確率相同，與病理及隨訪結(jié)果一致性較差（Kappa=0.320）。本研究中PET/CT對可疑淋巴結(jié)的判斷主要依靠視覺診斷，未進(jìn)行SUV及淋巴結(jié)直徑大小的測量。葛繼元等[12]的研究中以淋巴結(jié)SUVmax≥1.0、1.5、2.0、2.5作為診斷標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，診斷結(jié)直腸癌術(shù)前N分期的準(zhǔn)確性分別為62.5%、63.8%、52.5%、53.8%。Kim等[13]的研究顯示，PET/CT診斷直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的準(zhǔn)確度為70%，與本研究結(jié)果類似。本研究中有5例誤診為轉(zhuǎn)移，直腸癌病灶周圍的淋巴結(jié)常因炎癥而表現(xiàn)為高代謝，容易導(dǎo)致假陽性結(jié)果。MRI診斷淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移主要依據(jù)大小，結(jié)合淋巴結(jié)的形態(tài)、信號及DWI序列上水分子彌散情況。本研究采用淋巴結(jié)短徑大于5mm作為判斷MRI淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的臨界值。有研究表明79.5%的微轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)及59.8%的轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)直徑均小于5mm，但是大于5mm的淋巴結(jié)的陽性率還是高于2～5mm淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移陽性率[14]。

此研究尚存在一定的局限性。PET/MRI融合圖像由PET/CT的PET圖像和單獨(dú)的盆腔MRI圖像手工融合，存在一定的誤差，而且患者檢查時(shí)間較長，可能存在運(yùn)動(dòng)偽影。本研究只對直腸癌盆腔局部TN分期進(jìn)行討論，無法對PET/MRI融合圖像在腫瘤遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的診斷價(jià)值方面進(jìn)行探討。另外對于轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)不能做到病理與影像表現(xiàn)的一一對應(yīng)。

綜上所述，PET/MRI融合圖像在直腸癌局部分期具有重要的診斷價(jià)值，在T分期中具有獨(dú)特的優(yōu)勢，在N分期中與PET/CT價(jià)值相當(dāng)。

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Tri-modality PET/CT-MR Imaging in the Local Staging of Rectal Cancer

GAO Jing-jing, LI Shao-dong, LI Jiang-shan, CHEN Gao-hong, XU Kai

Purpose:To study the diagnostic value of tri-modality PET/CT-MR imaging in the preoperative staging of rectal cancer and to compare the accuracy of fused PET/MRI, pelvic MRI and PET/CT.Methods:Preoperative PET/CT imaging and MRI data of 35 patients with pathologically confirmed rectal cancer were retrospectively analyzed. PET imaging and MRI imaging were fused, and then the accuracy of fused PET/MRI, pelvic MRI and PET/CT in the local staging of the pelvic cavity was compared.Results:Thirty-fve patients were with rectal cancer. Pathological and follow-up examination proved T1 stage in two cases, T2 stage in fve cases, T3 stage in 25 cases, and T4 stage in 3 cases. The overall accuracy rates of the fused PET/MRI in the T stage of rectal cancer was 85.7% (30/35). There was a good consistency between fused PET/MRI assessment and pathological fndings (kappa=0.708). The accuracy rate of PET/CT assessment for preoperative T staging was 65.7% (23/35), showing a consistency with the pathological result (kappa=0.432). Fused PET/MRI and pelvic MRI had equivalent value of 65.7% (23/35) in N stage (kappa=0.320, 0.380).Conclusion:Fused PET/MRI was superior to PET/CT in preoperative T staging of rectal cancer and had equivalent value with pelvic MRI in N staging. .

Fused PET/MRI; PET/CT; MRI; Rectal cancer; Staging

R445.6

A

1006-5741（2017）-02-0185-06

徐州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院影像科

通信地址：徐州市淮海西路99號， 徐州 221002

李紹東（電子郵箱：LSDD6911@163.com）

2016.06.18;修回時(shí)間：2016.11.17)

直腸癌在我國惡性腫瘤中的發(fā)病率和病死率占第4位，發(fā)病率和病死率均呈上升趨勢[1]。術(shù)前的影像診斷對于直腸癌的臨床分期尤為重要。CT軟組織分辨率低，在腫瘤的局部分期方面診斷價(jià)值有限。MRI檢查能夠準(zhǔn)確判斷腫瘤與直腸系膜筋膜，以及周圍組織及器官的相互關(guān)系，但文獻(xiàn)報(bào)道其在診斷盆

中國醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)成像雜志，2017，23：185-190