高分辨力DWI-RESOLVE序列在直腸癌術(shù)前T分期中的價值

馬曉璐， 沈浮， 王振， 陳玉坤， 陸建平， 王敏杰

高分辨力DWI-RESOLVE序列在直腸癌術(shù)前T分期中的價值

馬曉璐， 沈浮， 王振， 陳玉坤， 陸建平， 王敏杰

目的：探討高分辨力DWI-RESOLVE序列在直腸癌術(shù)前T分期中的價值。方法：回顧性分析經(jīng)術(shù)后病理證實的40例直腸腺癌患者的病例資料，按照病灶是否突破固有肌層分為未突破組(A組)和突破組(B組)，A組包括T1期和T2期，共17例，B組包括T3期和T4期，共23例。全部患者均行RESOLVE序列掃描(b值=0、1000 s/mm2)。兩位醫(yī)師獨立分析圖像并測量感興趣區(qū)的ADC值；采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(ICC)分析兩位醫(yī)師測量結(jié)果的一致性。根據(jù)病理結(jié)果描繪受試者工作特性(ROC)曲線，計算曲線下面積、最佳診斷閾值、敏感度和特異度。結(jié)果:A組的平均ADC值為(1.230±0.160)×10-3mm2/s(醫(yī)師1)和(1.200±0.166)×10-3mm2/s(醫(yī)師2)，高于B組的平均ADC值[(0.973±0.216)×10-3mm2/s(醫(yī)師1)和(0.948±0.181)×10-3mm2/s (醫(yī)師2)]，兩組間的ADC值差異有統(tǒng)計學(xué)意義(醫(yī)師1：t=4.129，P<0.001；醫(yī)師2：t=4.503，P<0.001)。兩位醫(yī)師ADC值測量結(jié)果的ICC為0.947。醫(yī)師1的曲線下面積為0.820(95% CI:0.666～0.923)，敏感度為60.87%，特異度為94.12%，診斷閾值為0.98×10-3mm2/s；醫(yī)師2的曲線下面積為0.855(95% CI:0.708～0.946)，敏感度為78.26%，特異度為76.47%，診斷閾值為1.07×10-3mm2/s。結(jié)論：高分辨力DWI-RESOLVE序列對于術(shù)前判斷直腸癌是否突破固有肌層(T2期和T3期的鑒別)具有較高的參考價值。

直腸腫瘤； 磁共振成像； 擴散加權(quán)成像； 表觀擴散系數(shù)； 腫瘤分期

直腸癌是常見的消化道惡性腫瘤之一，隨著我國人口的不斷老齡化和飲食結(jié)構(gòu)的逐漸西方化,其發(fā)病率及病死率明顯增加，嚴(yán)重威脅我國人民健康[1]。直腸癌的術(shù)前評估十分重要，腫瘤的精確分期可以提示患者治療后的局部復(fù)發(fā)和遠處轉(zhuǎn)移風(fēng)險，從而制定合理的治療方案，達到最佳的個體化治療策略。本研究應(yīng)用高分辨力DWI-讀出方向分段采樣平面回波成像 (readout segmentation of long variable echo-trains，RESOLVE)序列對直腸癌患者進行檢查，將得到的ADC參數(shù)值進行分析，并與術(shù)后病理結(jié)果進行對照分析，旨在探討DWI-RESOLVE序列對直腸癌術(shù)前診斷的價值。

材料與方法

1.病例資料

搜集本院2015年6月-2016年5月經(jīng)病理證實且行RESOLVE序列檢查的40例直腸癌患者，其中男20例，女20例，年齡35～68歲，平均(57±9)歲?；颊咭员阊?、排便習(xí)慣改變?yōu)橹饕R床癥狀就診，所有患者檢查前均未行放療或化療，均有術(shù)后詳細病理結(jié)果。以術(shù)后病理結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)，按照病灶是否突破固有肌層分為未突破組(A組)和突破組(B組)，A組包括T1期和T2期，共17例，B組包括T3期和T4期，共23例。所有患者檢查前均簽署了知情同意書。

2.檢查方法

MRI檢查均采用Siemens Skyra 3.0T磁共振掃描儀，腹部相控陣線圈。所有患者檢查前4 h禁食。掃描序列均包括常規(guī)直腸MRI序列及RESOLVE序列，常規(guī)MRI序列包括矢狀面T2WI脂肪抑制、橫軸面T1WI、高分辨力T2WI、冠狀面T2WI。RESOLVE序列掃描橫軸面，掃描層面與T2WI序列一致，掃描劃線標(biāo)準(zhǔn)為橫軸面垂直于病灶長軸。掃描參數(shù)：TR 5200 ms，TE 186 ms，TE 2144 ms，平均次數(shù)2，層厚5 mm，層間距0 mm，層數(shù)25，b值取0和1000 s/mm2，并行采集GRAPPA×2，讀出方向采樣分段數(shù)為3段， 視野280 mm×280 mm，矩陣170×170，采集時間為2 min 26 s。

3.圖像分析及數(shù)據(jù)測量

將RESOLVE序列得到的原始數(shù)據(jù)應(yīng)用后處理軟件(Body Diffusion Toolbox，Siemens)進行后處理，生成ADC圖。由2位高年資MR診斷醫(yī)師在不提供病理學(xué)結(jié)果的情況下采用盲法進行閱片，對照T2WI圖像觀察病灶的形態(tài)特征后，在ADC圖上選取腸壁結(jié)構(gòu)清晰、病灶實質(zhì)部分最大的層面手動勾畫感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，以包括層面內(nèi)腫瘤最大范圍為準(zhǔn)，同時避開壞死、囊變區(qū)，2位醫(yī)師分別測量3次并取平均值。

4.統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 16.0及MedCalc 15.2軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析。A、B兩組間ADC值的比較采用兩獨立樣本t檢驗，2位醫(yī)師的測量結(jié)果以病理結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)描繪受試者工作特性(receiver operating characteristic，ROC)曲線，計算ROC曲線下面積、最佳閾值及其相應(yīng)的敏感度、特異度。將2位醫(yī)師的測量結(jié)果進行組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intra-class correlation coefficient，ICC)檢驗。

結(jié) 果

1.直腸癌的RESOLVE表現(xiàn)

40例直腸癌均為單發(fā)病灶，其中26例表現(xiàn)為腫塊樣占位，10例表現(xiàn)為腸壁局部不規(guī)則增厚，4例表現(xiàn)為局部結(jié)節(jié)狀異常信號。所有病灶均表現(xiàn)為T1WI等低信號、T2WI等高信號，脂肪抑制序列等高信號。RESOLVE序列圖像及其生成的ADC圖顯示病灶邊緣清晰銳利，基本沒有形變和偽影，與T2WI高分辨力圖像形態(tài)高度匹配，表現(xiàn)為不同程度的信號增高影，與周邊結(jié)構(gòu)分界清楚(圖1)。

2.直腸癌ADC值分析

40例直腸癌術(shù)后病理結(jié)果為A組T1和T2期17例，B組T3和T4期23例。A組的平均ADC值為(1.230±0.160)×10-3mm2/s(醫(yī)師1)和(1.200±0.166)×10-3mm2/s(醫(yī)師2)，高于B組的平均ADC值[(0.973±0.216)×10-3mm2/s(醫(yī)師1)和(0.948±0.181)×10-3mm2/s(醫(yī)師2)]，兩組間的ADC值差異有統(tǒng)計學(xué)意義(醫(yī)師1：t=4.129，P<0.001；醫(yī)師2：t=4.503，P<0.001，表1)。

表1 兩位醫(yī)師測量的兩組間ADC值結(jié)果

ROC曲線分析結(jié)果顯示，醫(yī)師1的曲線下面積為0.820(95% CI：0.666～0.923)，敏感度為60.87%，特異度為94.12%，診斷閾值為0.98×10-3mm2/s；醫(yī)師2的曲線下面積為0.855(95% CI：0.708～0.946)，敏感度為78.26%，特異度為76.47%，診斷閾值為1.07×10-3mm2/s(表2，圖2)。

表2 ROC曲線分析結(jié)果

兩位醫(yī)師測量結(jié)果的ICC值為0.947，ICC值>0.75表明可信度非常好，因此可以認(rèn)為兩位醫(yī)師測量結(jié)果的一致性和穩(wěn)定性較高，具有較好的可重復(fù)性。

討 論

圖1 直腸中分化腺癌患者，男，58歲。a) 高分辨力軸面T2WI圖像示病灶位于腸壁，左側(cè)固有肌層局部連續(xù)性欠清，似結(jié)節(jié)狀突出及外周條索影(箭); b) RESOLVE序列圖像(b=1000 s/mm2)，顯示病灶形態(tài)與高分辨T2WI圖像相對應(yīng)，表現(xiàn)為信號增高影，邊界清晰(箭); c) ADC圖，可見病灶呈低信號，浸潤至肌層，但未突破固有肌層(箭)。 圖2 兩位醫(yī)師測量結(jié)果的ROC曲線圖。

圖3 a) 常規(guī)單次激發(fā)EPI序列填充K空間的示意圖； b) 相位方向EPI分段掃描序列(或稱隔行掃描)示意圖； c) 讀出方向分段掃描EPI序列示意圖，每一次激發(fā)，在相位編碼方向上采樣一個K空間子集的數(shù)據(jù)，這種方式會導(dǎo)致信號的混淆而很難通過2D非線性技術(shù)對相位間誤差的校正，然而讀出方向分段EPI掃描在每次激發(fā)后可以獲得所有的相位編碼線，因此不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)的混淆。

直腸癌的術(shù)前診斷十分重要，目前依靠傳統(tǒng)影像學(xué)方法一般僅能在形態(tài)學(xué)上對腫瘤進行術(shù)前評估，而磁共振DWI能通過ADC值定量反映組織中水分子的擴散特性，間接反映局部組織細胞密度、新生血管數(shù)目及其血管化程度、基質(zhì)含量、細胞膜完整性等組織病理生理狀態(tài)，已應(yīng)用于對直腸癌的診斷及新輔助放化療的療效監(jiān)測[2]。腫瘤組織核漿比增高，腫瘤細胞增多且排列緊密，細胞外間隙減小，水分子擴散受限，導(dǎo)致ADC值降低，即腫瘤惡性程度越高，腫瘤細胞增生越活躍，水分子受限越明顯，相應(yīng)的ADC值越低。

擴散成像的理想狀況是在滿足病變與周圍組織器官清晰分辨、識別的基礎(chǔ)上，獲得準(zhǔn)確反映組織擴散特性的擴散圖像，目前臨床上常規(guī)使用的是單次激發(fā)EPI序列，EPI序列成像速度快，可在可接受的時間范圍內(nèi)獲得多組掃描數(shù)據(jù)，并且對運動導(dǎo)致的相位誤差不敏感[3]，所以特別適用于常規(guī)擴散加權(quán)成像，然而單次激發(fā)EPI序列有以下不足：①磁敏感畸變偽影，相位誤差累積所致，導(dǎo)致圖像產(chǎn)生畸變；②T2*模糊效應(yīng)，數(shù)據(jù)采樣間隔所致，會導(dǎo)致點擴散函數(shù)變寬以及圖像重建模糊；③長TE時間，擴散梯度導(dǎo)致TE時間延長，最終導(dǎo)致信噪比的降低。

Porter等[4]首先提出了讀出方向分段EPI序列采樣的方式(圖3)，此序列包括一個用于采樣標(biāo)準(zhǔn)讀出分段EPI數(shù)據(jù)的成像回波和一個2D導(dǎo)航回波；在這個導(dǎo)航回波中，一個低分辨力的EPI讀出用于每一次激發(fā)時K空間中心區(qū)域的數(shù)據(jù)采樣，通過減少采樣時間來降低磁敏感偽影和T2*模糊效應(yīng)。隨后該序列又被改進以支持GRAPPA并行采集技術(shù)[5，6]，并且結(jié)合2D導(dǎo)航數(shù)據(jù)與讀出分段EPI采樣進行了優(yōu)化[7]，這種改進使讀出時間進一步縮短進而減少相應(yīng)的磁敏感偽影。最終的序列通過首字母縮寫命名為RESOLVE。

對于直腸癌的術(shù)前分期，T2期和T3期的分期錯誤是最為常見的。通常T3期提示較高的局部復(fù)發(fā)風(fēng)險，因此有關(guān)文獻大多強調(diào)T2期與T3期的鑒別[8]，兩者在MRI上最重要的鑒別標(biāo)準(zhǔn)是病灶是否突破肌層，直腸周圍脂肪是否受到侵犯，而腸周線狀或索條狀異常信號影并不能作為腫瘤腸外侵犯的依據(jù)，因為局部纖維化或炎癥也可有類似的MRI表現(xiàn)。目前對于直腸癌的T分期還是以高分辨力T2WI為主，但多數(shù)文獻認(rèn)為即使是高分辨力T2WI有時也很難區(qū)分真正的腫瘤浸潤與結(jié)締組織增生性反應(yīng)[9]，對T2期和早期T3期腫瘤常常很難鑒別。因此我們希望通過DWI來鑒別腫瘤浸潤和炎性反應(yīng)。

RESOLVE序列同時減少了磁敏感效應(yīng)導(dǎo)致的圖像畸變和T2*模糊效應(yīng)，縮短TE(信噪比高)，且采用并行采集技術(shù)和小視野進一步提高了圖像質(zhì)量，較常規(guī)單次激發(fā)EPI圖像邊緣清晰、銳利，病灶基本沒有形變。RESOLVE序列與高分辨力T2WI圖像病灶的形態(tài)高度吻合，更重要的是能清晰顯示出病灶擴散受限的邊界，這使得在測量ADC值時勾畫ROI更為準(zhǔn)確，因此利用RESOLVE序列判斷病灶的浸潤深度成為可能。

本研究根據(jù)直腸癌病灶是否突破固有肌層分為未突破和突破兩組，未突破組的ADC值明顯高于突破組，這是因為病灶突破固有肌層是病變發(fā)展、浸潤的結(jié)果，即突破組病灶的惡性程度高于未突破組，這與國內(nèi)外的很多研究結(jié)果一致[10-13]，病灶A(yù)DC值與直腸癌原位病灶的浸潤深度密切相關(guān)，隨著浸潤深度的增加，病灶的ADC值降低。本研究兩位醫(yī)師利用ADC值判斷直腸癌病灶是否突破固有肌層的ROC曲線下面積都較大，診斷閾值分別為0.98×10-3mm2/s和1.07×10-3mm2/s時，有較高的敏感度和特異度。敏感度較高意味著低估T分期的風(fēng)險降低，術(shù)前新輔助治療可降低復(fù)發(fā)及遠處轉(zhuǎn)移的可能性；特異度的提高意味著過度分期的可能性降低，避免了不必要的術(shù)前放化療，可提高手術(shù)治愈率，減輕患者負(fù)擔(dān)。

本研究還存在一些不足，納入的樣本量較小，統(tǒng)計分析所得的敏感度、特異度及診斷閾值尚不穩(wěn)定，不足以推廣，需要更大樣本量的研究才能獲得更為可靠的診斷效能數(shù)據(jù)以及可推廣的閾值。

綜上所述，RESOLVE序列是一種可獲得高質(zhì)量DWI圖像的成像技術(shù)，測得的ADC值能一定程度上定量反映組織結(jié)構(gòu)的功能信息，可作為直腸癌術(shù)前評估的有效補充手段。

[1] Chen W，Zheng R，Zeng H，et al.The incidence and mortality of major cancers in China，2012[J].Chin J Cancer，2016，35(1):73.

[2] Jung SH，Heo SH，Kim JW，et al．Predicting response to neoadjuvant chemoradiation therapy in locally advanced rectal cancer：diffusion-weighted 3 Tesla MR imaging[J]．J Magn Reson Imaging，2012，35(1):110-116.

[3] Miller KL，Pauly JM.Nonlinear phase correction for navigated diffusion imaging[J].Magn Reson Med，2003，50(2):343-353.

[4] Porter DA，Mueller E.Multi-shot diffusion-weighted EPI with readout mosaic segmentation and 2D navigator correction[C].Proceedings of the 12th Annual Meeting of ISMRM，Kyoto，Japan，2004:442.

[5] Porter DA，Heidemann R.Multi-shot，diffusion-weighted imaging at 3T using readout segmented EPI and GRAPPA[C].Proceedings of the 14th Annual Meeting of ISMRM，Seattle，USA，2006:1046.

[6] Porter DA，Heidemann RM.High resolution diffusion-weighted imaging using readout segmented echo-planar imaging，parallel imaging and a two-dimensional navigator-based reacquisition[J].Magn Reson Med，2009，62(2):468-475.

[7] Porter DA.2D-navigator-based re-acquisition for motion artefact suppression in multi-shot,diffusion-weighted imaging[C].Proceedings of the 14th Annual Meeting of ISMRM，Seattle，USA，2006:1047.

[8] Nougaret S，Reinhold C，Mikhael HW，et al.The use of MR imaging in treatment planning for patients with rectal carcinoma:have you checked the "DISTANCE"?[J].Radiology，2013，268(2):330-344.

[9] Beets-Tan RG，Beets GL，Vliegen RF，et al.Accuracy of magnetic resonance imaging in prediction of tumour-free resection margin in rectal cancer surgery[J].Lancet，2001，357(9255):497-504.

[10] Sun Y，Tong T，Cai S，et al．Apparent difusion coeficient (ADC) value：a potential imaging biomarker that reflects the biological features of rectal cancer[J]．PLoS One，2014，9(10):e109371.

[11] Boone D，Taylor SA，Halligan S．Diffusion weighted MRI:overview and implications for rectal cancer management[J]．Colorectal Dis，2013，15(6):655-661.

[12] 朱蘭，張歡，嚴(yán)福華，等.表觀擴散系數(shù)值在直腸癌術(shù)前分期中的應(yīng)用[J].中國醫(yī)學(xué)計算機成像雜志，2016，22(1):44-48.

[13] 朱蕓，張俊祥，魏巍.表觀擴散系數(shù)ADC值與直腸癌侵襲性的相關(guān)性分析[J].放射學(xué)實踐，2016，31(10):952-956.

ThevalueofhighresolutionDWI-RESOLVEsequenceinthepreoperativeTstagingofrectalcancer

MA Xiao-lu,SHEN Fu,WANG Zhen,et al.

Department of Radiology,Changhai Hospital,the Second Military Medical University,Shanghai 200433，China

Objective:To study the value of high resolution DWI-RESOLVE sequence in the T staging of rectal cancer before surgery.Methods:The clinical materials of 40 patients with primary rectal cancer proved by pathology after surgery were analyzed retrospectively.They were divided into Group A (with intact muscularis propria,stage T1,T2;n=17) and Group B (with muscularis propria invasion,stage T3,T4;n=23).All patients had MR DWI-RESOLVE (b=0,1000s/mm2) performed.Two experienced radiologists analyzed the acquired images independently,and the apparent diffusion coefficient (ADC) of region of interest was measured.Intra-class correlation coefficient (ICC) was used to analyze the coincidence of the results measured by the two readers.The receiver operating characteristic (ROC) was drawn according to the pathology results,and the area under the curve (AUC),the optimal diagnostic threshold,sensitivity,specificity were calculated.Results:The mean ADC value of Group A was (1.230±0.160)×10-3mm2/s (reader #1) and (1.200±0.166)×10-3mm2/s (reader #2),respectively,which was higher than that of Group B,(0.973±0.216) ×10-3mm2/s (reader #1) and (0.948±0.181)×10-3mm2/s (reader #2),respectively,with significant statistic difference (reader # 1:t=4.129，P<0.001；reader #2：t=4.503，P<0.001).The ICC between the two readers was 0.947.The AUC was 0.820 (95% CI:0.666～0.923),with the sensitivity and specificity as 60.87% and 94.12%,respectively and the diagnostic threshold as 0.98×10-3mm2/s for reader #1;the AUC was 0.855 (95% CI:0.708～0.946),with the sensitivity and specificity as 78.26% and 76.47%,respectively,and the diagnostic threshold as 1.07×10-3mm2/s for reader #2.Conclusions:High resolution DWI-RESOLVE sequence can improve the efficiency in the assessment of muscularis propria invasion (differentiation of T stage 2 from T3) of rectal cancer before surgery.

Rectal neoplasms; Magnetic resonance imaging; Diffusion-weighted imaging; Apparent diffusion coefficient； Neoplasm staging

R735.3； R445.2

A

1000-0313(2017)09-0947-04

2016-07-07

2017-03-19)

200433 上海，上海第二軍醫(yī)大學(xué)附屬長海醫(yī)院影像醫(yī)學(xué)科

馬曉璐(1983-)，女，上海人，技師 ，主要從事影像技術(shù)工作。

王敏杰，E-mail：cjr.wangminjie@vip.163.com

10.13609/j.cnki.1000-0313.2017.09.011