MRI平掃聯(lián)合增強(qiáng)掃描在直腸癌腫瘤分期中的價(jià)值比較△

萬麗娟,張紅梅,張翀達(dá),孟閆凱,葉楓,劉媛,趙心明,周純武

國家癌癥中心/國家腫瘤臨床醫(yī)學(xué)研究中心/中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院腫瘤醫(yī)院影像診斷科,北京1000210

準(zhǔn)確的直腸癌治療前分期是選擇合適的治療 方案、實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)治療及改善患者預(yù)后的前提[1-2].根據(jù)第7版美國癌癥聯(lián)合委員會(huì)(American Joint Committee on Cancer,AJCC)指南[3]以及中國結(jié)直腸癌診療規(guī)范[4]的建議,T1期、T2期的直腸癌患者可直接選擇手術(shù)治療,而對(duì)于T3、T4期的患者或合并淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的患者,術(shù)前放化療有利于改善患者的預(yù)后與生存質(zhì)量.磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)是直腸癌TNM分期的主要影像學(xué)檢查方法,T2加權(quán)成像(T2 weighted imaging,T2WI)是最常用的檢查序列,有文獻(xiàn)報(bào)道,其診斷直腸癌T分期的準(zhǔn)確率約59%～95%,診斷N分期的準(zhǔn)確率約43%～85%[1,5-8],由于部分腫瘤周圍存在炎性纖維反應(yīng),單純利用T2WI進(jìn)行腫瘤分期會(huì)造成不同程度的誤判,尤其是對(duì)于T2期與T3期的鑒別.為了提高診斷直腸癌腫瘤分期的準(zhǔn)確性,功能性MRI逐漸應(yīng)用于臨床,其中,彌散加權(quán)成像(diffusion-weighted imaging,DWI)可以較好地鑒別腫瘤組織與周圍炎性纖維反應(yīng),是腫瘤分期的重要輔助序列[6-7];動(dòng)態(tài)增強(qiáng)(dynamic contrast-enhanced,DCE)序列可以用于直腸癌放化療后的療效評(píng)價(jià),但對(duì)于腫瘤分期的診斷價(jià)值尚有爭(zhēng)議.基于以上原因,本研究擬將95例直腸癌患者的術(shù)前磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)資料分為T2WI+DWI、DCE和T2WI+DWI+DCE三組,分別對(duì)直腸癌患者的術(shù)前T分期進(jìn)行評(píng)價(jià),并將MRI診斷結(jié)果與病理學(xué)診斷結(jié)果進(jìn)行對(duì)照,從而評(píng)價(jià)T2WI+DWI、DCE和T2WI+DWI+DCE在直腸癌腫瘤分期中的診斷價(jià)值,現(xiàn)報(bào)道如下.

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2014年2月至2016年1月于中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院腫瘤醫(yī)院收集的直腸癌患者的臨床資料.納入標(biāo)準(zhǔn):①均經(jīng)腸鏡及病理學(xué)檢查證實(shí)為直腸癌;②直接行直腸癌手術(shù)切除;③術(shù)前接受直腸MRI檢查;④臨床資料完整.研究共包括120例直腸癌患者,全部患者均直接行直腸癌手術(shù)切除治療,其中,25例直腸癌患者因未行增強(qiáng)MRI檢查而被刪除,最終共有95例患者入組.其中,男64例,女31例;年齡為17～83歲,平均年齡為(57.7±11.2)歲.腫瘤部位:直腸上段9例,直腸中段33例,直腸下段53例.MRI檢查距手術(shù)時(shí)間為1～16天,平均天數(shù)為(6.2±4.7)天.手術(shù)方式:患者行直腸低位前切除術(shù)(Dixon術(shù))44例,腹會(huì)陰聯(lián)合直腸癌根治術(shù)(Miles術(shù))47例,經(jīng)肛門直腸腫瘤切除術(shù)3例,直腸切除乙狀結(jié)腸造口術(shù)(Hartman術(shù))1例.腫瘤病理:非黏液性腺癌92例(高分化9例,中分化72例,低分化11例),黏液腺癌3例.

1.2 檢查方法

1.2.1 檢查前準(zhǔn)備 設(shè)備選擇3.0T GE Signa EXCITE磁共振檢查儀,掃描線圈選擇八通道專用線圈.檢查前2～3 h用開塞露行腸道清潔準(zhǔn)備,檢查前30 min肌肉注射山莨菪堿10 mg以緩解腸道蠕動(dòng)(有禁忌證如顱內(nèi)高壓、嚴(yán)重心臟病、青光眼以及前列腺增生者除外).患者仰臥于檢查床,根據(jù)腸鏡提示腫瘤位置的高低不同經(jīng)肛門向腸腔注入超聲耦合劑約100～150 ml.

1.2.2 檢查序列與參數(shù) 采用快速恢復(fù)FSE序列行橫斷位T1WI、T2WI、DWI及矢狀位T2WI,腫瘤位于直腸下段者加掃冠狀位T2WI.其中,橫斷位T2WI垂直于腫瘤長(zhǎng)軸,掃描參數(shù):TR/TE,4500～5000/95～105,矩陣256X320;FOV為160 mmX160 mm,回波鏈21,激勵(lì)次數(shù)4次,層厚3 mm,間隔0.3 mm.DWI序列采用自由呼吸,應(yīng)用單次激發(fā)回波平面成像技術(shù)行橫斷位掃描,掃描參數(shù):TR 5000,TE最小值,FOV 300 mmX300 mm,矩陣128X128,激勵(lì)次數(shù)4～8次,層厚4 mm,層間距1 mm.擴(kuò)散敏感因子b值取0、1000 s/mm2,同時(shí)聯(lián)合并行采集空間靈敏度編碼技術(shù),R值為2.平掃結(jié)束后行DCE掃描,應(yīng)用橫斷位3D肝臟容積加速采集成像(liver acquisition with volume acceleration-extended volume,LAVA-XV),TR 3.7,TE 1.1,FOV 300 mmX 300 mm,矩陣288X192,層厚4 mm,無間距掃描.經(jīng)肘靜脈以2 ml/s的速率團(tuán)注0.1 mmol/kg的增強(qiáng)掃描對(duì)比劑,增強(qiáng)掃描對(duì)比劑使用釓噴酸葡胺注射液(Gadolinium dtpa,Gd-DTPA),再以相同的速率注射20 ml生理鹽水沖管.增強(qiáng)掃描先掃蒙片,隨后注射對(duì)比劑,注射15 s后開始掃描,掃描9期,每期掃描時(shí)間為15 s.延遲掃描行矢狀面和冠狀面掃描.

1.2.3 圖像評(píng)價(jià) 腫瘤TN分期依據(jù)第7版AJCC指南[3]進(jìn)行,由兩位多年從事腹部MRI診斷的影像科醫(yī)師在不知任何患者信息的前提下共同協(xié)商進(jìn)行,意見不一致時(shí)第3位醫(yī)師參與.將MRI檢查序列分為T2WI+DWI、DCE及T2WI+DWI+DCE三組,分別對(duì)95例直腸癌患者的T分期進(jìn)行獨(dú)立評(píng)價(jià).直腸癌在T2WI序列表現(xiàn)為相對(duì)正常腸壁的低信號(hào),DWI序列表現(xiàn)為相對(duì)正常腸壁的高信號(hào),DCE序列表現(xiàn)為早期明顯強(qiáng)化,延遲期強(qiáng)化減低.本研究圖像評(píng)價(jià):T2WI+DWI組以T2WI為基礎(chǔ),DWI圖像輔助進(jìn)行評(píng)價(jià);DCE組以顯示最佳期橫斷面結(jié)合矢狀面、冠狀面進(jìn)行評(píng)價(jià);在序列T2WI+DWI+DCE組,當(dāng)不同序列顯示的腫瘤侵犯范圍不一致時(shí),以顯示腫瘤邊緣最佳的序列為主要依據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià).T1期:腫瘤信號(hào)局限于黏膜或黏膜下層;T2期:腫瘤侵犯固有肌層,但固有肌層外緣仍完整;T3期:腫瘤穿透固有肌層達(dá)漿膜下層(腹膜反折以上)或無腹膜覆蓋的直腸旁組織(腹膜反折以下);T4:腫瘤穿透腹膜臟層(T4a)或直接侵犯器官或結(jié)構(gòu)(T4b).因本研究中T4期的病例相對(duì)較少,因此,將T4a與T4b合并為T4期進(jìn)行統(tǒng)一評(píng)價(jià).

考慮到單獨(dú)DCE序列對(duì)于部分淋巴結(jié)與血管斷面難以辨別,需要T2WI或DWI序列輔助識(shí)別;另一方面,目前,大部分研究認(rèn)為DWI有利于發(fā)現(xiàn)系膜淋巴結(jié),但對(duì)于定性診斷無明確價(jià)值[6-7,9],因此,本研究?jī)H應(yīng)用T2WI+DWI+DCE序列對(duì)淋巴結(jié)分期進(jìn)行評(píng)價(jià),而未對(duì)三組進(jìn)行獨(dú)立評(píng)價(jià).3例患者行經(jīng)肛門直腸腫瘤切除術(shù),因未獲得淋巴結(jié)分期的病理結(jié)果,因此在該部分研究中未入組,僅對(duì)其余92例患者進(jìn)行MRI淋巴結(jié)分期評(píng)價(jià),以與病理結(jié)果進(jìn)行對(duì)照.結(jié)合文獻(xiàn),將T2WI上表現(xiàn)為邊界不清或內(nèi)部信號(hào)不均勻,或DCE序列表現(xiàn)為不均勻強(qiáng)化的淋巴結(jié)定義為轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)[8-11].因已有大量文獻(xiàn)證實(shí)淋巴結(jié)大小對(duì)于診斷淋巴結(jié)性質(zhì)有較高的假陰性率與假陽性率[6-10],因此,本研究未將淋巴結(jié)大小納入診斷標(biāo)準(zhǔn).

1.3 觀察指標(biāo)

靈敏度=篩檢試驗(yàn)正確診斷陽性例數(shù)/金標(biāo)準(zhǔn)確診陽性例數(shù)X100%,特異度=篩檢試驗(yàn)正確診斷陰性例數(shù)/金標(biāo)準(zhǔn)確診陰性例數(shù)X100%,準(zhǔn)確度=(篩檢試驗(yàn)正確診斷陽性例數(shù)+篩檢試驗(yàn)正確診斷陰性例數(shù))/總例數(shù)X100%.陽性預(yù)測(cè)值=篩檢試驗(yàn)正確診斷陽性例數(shù)/篩檢試驗(yàn)陽性總例數(shù)X100%,陰性預(yù)測(cè)值=篩檢試驗(yàn)正確診斷陰性例數(shù)/篩檢試驗(yàn)陰性總例數(shù)X100%.

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 20.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,計(jì)數(shù)資料以例和率(%)表示,組間比較采用χ2檢驗(yàn).采用Kappa一致性檢驗(yàn)對(duì)三組序列檢查結(jié)果的差異性和一致性進(jìn)行檢驗(yàn),Kappa值≥0.75認(rèn)為一致性良好,0.75>Kappa≥0.4認(rèn)為一致性一般,Kappa<0.4認(rèn)為一致性較差.

2 結(jié)果

2.1 T分期

通過 T2WI+DWI、DCE 及 T2WI+DWI+DCE三組序列對(duì)腫瘤T分期的診斷結(jié)果(表1)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),T2WI+DWI、DCE及T2WI+DWI+DCE對(duì)直腸癌T分期的診斷總準(zhǔn)確度分別為91.6%(87/95)、76.8%(73/95)及88.4%(84/95).T2WI+DWI序列將4例(40.0%)pT1期病變高估為T2,將3例(15.0%)pT2期病變高估為T3期,將1例(1.7%)pT3期病變高估為T4期;DCE序列將5例(50.0%)pT1期病變高估為T2期,將12例(60.0%)pT2期病變高估為 T3期,將 5例(8.5%)pT3期病變低估為 T2期(4例)或高估為T4期(1例);T2W+DWI+DCE序列將2例(20.0%)T1期病變高估為T2期,將7例(35.0%)T2期病變高估為T3期,將2例(3.4%)pT3期病變分別低估為T2期(1例)或高估為T4期(1例)(圖1).

表1 三組序列對(duì)直腸癌 T分期診斷結(jié)果與病理學(xué)結(jié)果的對(duì)照

根據(jù)三組序列對(duì)直腸癌T分期診斷結(jié)果與病理結(jié)果的對(duì)照(表1),得出三組序列的靈敏度、特異度、陽性預(yù)測(cè)值、陰性預(yù)測(cè)值及診斷準(zhǔn)確度(表2).從表中可以看出,DCE序列診斷T2期的靈敏度、T3期特異度均低于T2WI+DWI序列(40.0%vs85.0%,66.7%vs91.7%),差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);T2WI+DWI+DCE序列診斷T2期的特異度與T3期的靈敏度也均低于T2WI+DWI序列(65.0%vs85.0%,80.6%vs91.7%),但差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05).Kappa一致性檢驗(yàn)結(jié)果顯示,T2WI+DWI、DCE和T2WI+DWI+DCE三組序列的 Kappa值分別為 0.845、0.555、0.783,T2WI+DWI序列與T2WI+DWI+DCE序列的診斷結(jié)果與病理結(jié)果均具有良好的一致性,而單純DCE序列的一致性一般.

表2 3種序列對(duì)直腸癌 T分期的診斷效能(%)

2.2 N分期

T2WI+DWI+DCE序列診斷N0分期的靈敏度與特異度分別為62.7%、80.5%,診斷N1的靈敏度與特異度分別為57.1%、67.6%,診斷N2的靈敏度與特異度分別為50.0%、90.3%.T2WI+DWI+DCE序列診斷N分期的靈敏度為58.7%,Kappa值為0.346.(表3)

表3 T 2WI+DWI+DCE序列對(duì)直腸癌 N分期診斷結(jié)果與病理結(jié)果的對(duì)照(n=92)

3 討論

準(zhǔn)確的治療前分期是實(shí)現(xiàn)直腸癌精準(zhǔn)治療的前提,同時(shí)也是患者療效與預(yù)后評(píng)估的重要指標(biāo).對(duì)于早期(≤T1期)的直腸癌,可以行損傷性小的經(jīng)肛局部切除術(shù);對(duì)于T3～4NxM0及TxN+M0的患者,術(shù)前新輔助放化療有利于降低局部復(fù)發(fā)率,增加保肛的機(jī)會(huì),使患者更多地從治療中獲益[12-13].因此,這也為影像診斷與分期提出了更高的要求.目前磁共振(magnetic resonance,MR)小野高分辨T2WI是評(píng)價(jià)直腸癌療前分期的最關(guān)鍵序列,但其對(duì)于T2期與T3期的鑒別仍有差強(qiáng)人意及亟待提高之處[1,9,14-15].DWI序列是成像相對(duì)穩(wěn)定、臨床接受度最高的功能MR序列[6-7,9],可以作為直腸癌分期的輔助序列.增強(qiáng)掃描有利于直腸癌新輔助放化療后的療效評(píng)價(jià),但其在療前分期中的價(jià)值尚有爭(zhēng)議.

正常直腸腸壁在高分辨T2WI上可以顯示四層結(jié)構(gòu),最內(nèi)側(cè)為低信號(hào)的黏膜層,其下方為線狀高信號(hào)的黏膜下層,再向外是低信號(hào)的固有肌層,最外層為腹膜反折以下的高信號(hào)系膜層以及腹膜反折以上的漿膜下脂肪與漿膜層[9,16].良好的解剖信息使得T2WI序列成為直腸癌T分期的最關(guān)鍵序列.但是,當(dāng)腫瘤侵犯肌層或更深位置時(shí),腫瘤邊緣經(jīng)常會(huì)伴有炎性反應(yīng)或纖維化,這種炎性反應(yīng)或纖維化在T2WI上表現(xiàn)為與腫瘤組織相似的等信號(hào)或低信號(hào),是導(dǎo)致T分期高估的主要原因[14-15,17].

由于腫瘤細(xì)胞排列緊密,細(xì)胞異型性及細(xì)胞質(zhì)比例的失調(diào)使直腸癌組織與周圍正常腸壁相比,在DWI序列上組織內(nèi)水分子擴(kuò)散受限表現(xiàn)為明顯的高信號(hào),而腫瘤邊緣的炎性反應(yīng)或纖維化則表現(xiàn)為相對(duì)等的信號(hào)或低信號(hào),這就使得腫瘤的邊界顯示得更加直觀,因此,盡管受到低空間分辨率的限制,DWI對(duì)于正常腸壁的解剖結(jié)構(gòu)顯示較差,尚不足以作為獨(dú)立序列進(jìn)行T分期,但有助于糾正T2WI對(duì)pT2期的高估[12,18-19].本研究顯示,T2WI聯(lián)合DWI序列對(duì)于T分期的診斷總準(zhǔn)確度為91.6%,誤診的主要原因是將4例pT1期病例及3例pT2期病例分別高估為T2期與T3期,另外,將1例pT3期病例高估為T4期.

單獨(dú)DCE序列對(duì)于T分期的診斷總準(zhǔn)確率僅為76.8%.這是由于增強(qiáng)序列對(duì)腸壁解剖結(jié)構(gòu)的顯示要遜于平掃T2WI,因此,當(dāng)腫瘤局限于腸壁內(nèi)時(shí),T分期的診斷效能較差,這與部分文獻(xiàn)報(bào)道一致[11,19].也有研究報(bào)道,增強(qiáng)MRI序列可以提高直腸癌放化療后再分期的準(zhǔn)確性[20].本研究中,平掃聯(lián)合增強(qiáng)掃描并不能提高腫瘤T分期的準(zhǔn)確性.相反,有更多的pT2期病例被誤診為T3期.但同時(shí),有2例平掃序列被高估的pT1期病例,在加入增強(qiáng)序列綜合評(píng)價(jià)后被很好地糾正,這可能是因?yàn)轲つは聦雍胸S富的血管結(jié)構(gòu),增強(qiáng)序列通過黏膜下血管的明顯強(qiáng)化更有利于T1期的判讀.因此,當(dāng)平掃序列不能確定腫瘤是否為T1期而影響手術(shù)方式的選擇時(shí),可以考慮加入增強(qiáng)序列.

淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移一直是影像診斷的難點(diǎn)之一,有文獻(xiàn)報(bào)道,MR對(duì)于直腸癌區(qū)域淋巴結(jié)診斷的準(zhǔn)確率僅約43～85%[1,5-8].缺乏客觀有效的診斷標(biāo)準(zhǔn)是診斷效能較低的主要原因.本研究中,平掃T2WI+DWI序列聯(lián)合DCE序列以T2WI上表現(xiàn)為邊界不清或內(nèi)部信號(hào)不均勻,或DCE序列表現(xiàn)為不均勻強(qiáng)化的淋巴結(jié)作為轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的診斷標(biāo)準(zhǔn),診斷淋巴結(jié)分期的準(zhǔn)確率為58.7%.已有文獻(xiàn)證明原發(fā)腫瘤的位置、分期、分化程度等因素與腫瘤N分期具有一定的相關(guān)性[21-24],因此,鑒于淋巴結(jié)本身的MR特征尚不足以對(duì)淋巴結(jié)分期進(jìn)行滿意的評(píng)價(jià),建議在臨床工作中評(píng)價(jià)直腸癌淋巴結(jié)分期時(shí),可以將原發(fā)腫瘤的信息加入其中綜合考慮.

本研究的不足之處:T4期的病例數(shù)量較少,這是因?yàn)樵谂R床工作中,大部分診斷為T4期的患者會(huì)選擇術(shù)前新輔助放化療而非手術(shù)切除治療.受病例數(shù)量的限制,本研究未將T4期的病例進(jìn)一步進(jìn)行亞分期;在淋巴結(jié)分期方面,本研究未將DWI序列的表觀彌散系數(shù)(apparent diffusion coefficient,ADC)值作為觀察指標(biāo)進(jìn)行分析,這是因?yàn)橐延形墨I(xiàn)證實(shí),ADC值難以對(duì)淋巴結(jié)的性質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確地判定[6-7],更重要的是,ADC值受機(jī)型、場(chǎng)強(qiáng)、b值等多種因素的影響,限制了其在臨床工作中的推廣與應(yīng)用.

總之,高分辨T2加權(quán)序列由于具有良好的空間分辨率,可以較清晰地顯示腸壁的解剖結(jié)構(gòu),T2WI結(jié)合DWI序列有助于鑒別腫瘤與周圍的炎性纖維反應(yīng),從而提高T分期診斷準(zhǔn)確性,增強(qiáng)序列可以不作為療前分期的常規(guī)序列.但當(dāng)早期腫瘤擬行局部切除時(shí),為了進(jìn)一步明確是否為T1期或原位癌,可以考慮加作增強(qiáng)掃描觀察腫瘤局部黏膜下血管的情況.MRI對(duì)直腸癌N分期的準(zhǔn)確率處于中等水平,尚需進(jìn)一步研究與提高.在臨床工作中,對(duì)淋巴結(jié)的性質(zhì)判定困難時(shí),建議可以將原發(fā)性腫瘤的信息(如位置、分期、分化程度等因素)加入其中進(jìn)行綜合考慮.