對(duì)比分析擴(kuò)散峰度成像和體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)成像診斷宮頸鱗癌與腺癌及其分級(jí)

孟 楠，王 競(jìng)，張 夢(mèng)，侯孟巖，劉文玲，劉旺毅，韓東明

(新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院核磁共振科，河南 新鄉(xiāng) 453100)

治療前準(zhǔn)確有效評(píng)估腫瘤分型和分級(jí)，對(duì)宮頸癌患者的生存及預(yù)后意義重大[1]。MR擴(kuò)散峰度成像(diffusion kurtosis imaging， DKI)和體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)成像(intravoxel incoherent motion, IVIM)是近年來(lái)興起的新型擴(kuò)散加權(quán)成像技術(shù)，可從細(xì)胞密度、微循環(huán)灌注、組織復(fù)雜程度等方面反映病變特征，為準(zhǔn)確評(píng)估宮頸癌組織病理信息提供可能。本研究對(duì)比分析DKI、IVIM診斷宮頸鱗癌與腺癌及其分級(jí)的價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性收集2017年7月—2018年2月于我院接受MR檢查的原發(fā)宮頸癌患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：①患者及家屬知情同意；②MR掃描后1周內(nèi)獲得明確病理結(jié)果，為鱗癌或腺癌；③病灶長(zhǎng)徑>10 mm。排除標(biāo)準(zhǔn)：①檢查前接受放化療；②掃描序列不完整或圖像存在明顯偽影。最終納入60例宮頸癌患者，宮頸鱗癌38例(鱗癌組)，年齡39～78歲，平均(56.4±10.4)歲；宮頸腺癌22例(腺癌組)，年齡41～78歲，平均(59.1±10.6)歲。以術(shù)后病理結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行亞組分組，鱗癌組G1亞組(n=10)，G2亞組(n=16)，G3亞組(n=12)；腺癌組G1亞組(n=5)，G2亞組(n=8)，G3亞組(n=9)。

1.2 儀器與方法 采用GE Discovery MR750 3.0T MR掃描儀，16通道相控陣體線圈，檢查前對(duì)患者行陰道凝膠海綿填塞，并適度充盈膀胱。矢狀位FSE-T2WI：TR 3 750 ms，TE 62.5 ms，F(xiàn)OV 36 cm×28 cm，層厚6 mm，層間距1 mm；斜軸位(垂直于宮頸長(zhǎng)軸)脂肪抑制FSE-T2WI：TR 3 765 ms，TE 68 ms，F(xiàn)OV 36 cm×28 cm，層厚5 mm，層間距1 mm；斜軸位DKI：SE-EPI序列，TR 2 500 ms，TE 58.9 ms，F(xiàn)OV 36 cm×28 cm，層厚5 mm，層間距1 mm，矩陣128×128，NEX 2，b值分別為0、1 000、2 000 s/mm2，彌散方向30個(gè)；斜軸位IVIM：TR 2 500 ms，TE 79.3 ms，層厚、層間距、FOV、矩陣同DKI，b值分別為0、25、50、75、100、150、200、300、400、500、600、800、1 000 s/mm2，NEX分別為1、1、1、1、1、1、2、2、4、4、6、6、8。

1.3 圖像分析 將DKI、IVIM圖像(圖1)傳至GE AW 4.6工作站，利用Functool工具包中的DKI/MADC軟件進(jìn)行后處理。由2名醫(yī)師(分別具有5年和10年工作經(jīng)驗(yàn))共同閱片。ROI選取：于腫瘤實(shí)性部分勾畫(huà)3個(gè)形狀、大小近似的ROI，面積50 mm2左右，盡可能避開(kāi)壞死、囊變、出血等區(qū)域，且與病灶邊緣保持適當(dāng)間距，獲取每個(gè)ROI的平均擴(kuò)散系數(shù)(mean diffusion， MD)、平均擴(kuò)散峰度(mean kurtosis， MK)、慢速擴(kuò)散系數(shù)(D)、快速擴(kuò)散系數(shù)(D*)和灌注分?jǐn)?shù)(f)。每名觀察者測(cè)量2次，取各自的平均值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 21.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。以組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intraclass correlation coefficient， ICC)評(píng)價(jià)2名醫(yī)師測(cè)量結(jié)果的一致性，ICC為0～0.40為一致性較低，0.41～0.60為一致性中等，0.61～1.00為一致性高。對(duì)符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以±s表示。以獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較宮頸鱗癌組與腺癌組各參數(shù)值的差異；采用Levene檢驗(yàn)評(píng)估方差齊性，單因素方差分析評(píng)估2組中各亞組間參數(shù)值的差異，兩兩亞組間比較采用LSD檢驗(yàn)；采用Spearman相關(guān)分析評(píng)價(jià)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的參數(shù)值與病理分級(jí)的相關(guān)性；采用ROC曲線評(píng)價(jià)各參數(shù)值鑒別宮頸鱗癌與腺癌、不同病理分級(jí)的診斷效能及最佳診斷閾值，采用MedCalc軟件中的Hanley&McNeil檢驗(yàn)對(duì)不同參數(shù)的AUC進(jìn)行比較；P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2名醫(yī)師測(cè)量各參數(shù)的一致性高，ICC均>0.75，取兩者的平均值。

鱗癌組MK值高于腺癌組，MD、D、D*和f值均低于腺癌組(P均<0.05)，見(jiàn)表1。

鱗癌組中，MD、MK和D值在各亞組間總體差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)，f、D*值在各亞組間總體差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)；兩兩亞組間比較MD、MK差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)，G1和G2亞組、G1和G3亞組間D值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)。腺癌組上述參數(shù)變化情況與鱗癌組一致，其中MK、MD、D及f值在各亞組間總體差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)，且兩兩亞組間比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)；見(jiàn)表2。

表1 宮頸鱗癌組與腺癌組各參數(shù)值比較(±s)

表1 宮頸鱗癌組與腺癌組各參數(shù)值比較(±s)

組別MD(×10-3 mm2/s)MKD(×10-3 mm2/s)D*f鱗癌組0.99±0.140.87±0.090.81±0.1428.17±9.840.21±0.06腺癌組1.14±0.070.77±0.070.92±0.0835.05±5.630.27±0.06t值-4.4914.481-3.349-2.999-3.853P值<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05

表2 宮頸鱗癌和腺癌不同分級(jí)亞組各參數(shù)值比較(±s)

表2 宮頸鱗癌和腺癌不同分級(jí)亞組各參數(shù)值比較(±s)

組別MD(×10-3 mm2/s)MKD(×10-3 mm2/s)D*f鱗癌組 G1亞組1.12±0.130.78±0.060.93±0.1128.67±6.640.17±0.05 G2亞組0.99±0.090.87±0.060.81±0.1228.68±13.630.21±0.06 G3亞組0.89±0.120.95±0.060.69±0.0927.09±5.580.23±0.07F值11.33818.91712.2160.1012.832P值<0.05<0.05<0.05>0.05>0.05腺癌組 G1亞組1.22±0.050.69±0.030.99±0.0435.48±5.420.21±0.01 G2亞組1.15±0.050.75±0.020.93±0.0534.67±6.370.26±0.04 G3亞組1.08±0.050.83±0.070.86±0.0635.14±5.720.32±0.07F值12.04813.4389.8760.0307.313P值<0.05<0.05<0.05>0.05<0.05

宮頸鱗癌MK、f值與病理分級(jí)呈正相關(guān)(rs=0.741，P<0.01；rs=0.353，P=0.03)，MD、D值與病理分級(jí)呈負(fù)相關(guān)(rs=-0.647、-0.630，P均<0.01)。腺癌MK、f值與病理分級(jí)呈正相關(guān)(rs=0.819、0.653，P均<0.01)，MD、D值與病理分級(jí)呈負(fù)相關(guān)(rs=-0.758、-0.730，P均<0.01)。

大于AUCMD、AUCD(P=0.041、0.026)。在鑒別G1與G2期腺癌中，AUCMK大于AUCf(P=0.038)；鑒別G2與G3期腺癌中，AUCMK大于AUCMD、AUCD、AUCf(P=0.041、0.026、0.029)。各參數(shù)鑒別診斷宮頸鱗癌與腺癌以及不同分級(jí)宮頸鱗癌和腺癌的敏感度、特異度見(jiàn)表3。

圖2 各參數(shù)診斷宮頸鱗癌與腺癌的ROC曲線

3 討論

3.1 宮頸鱗癌和腺癌的DKI、IVIM參數(shù)特征分析 MK、MD和D值均為反映水分子微觀運(yùn)動(dòng)的變量，與細(xì)胞排列緊密程度關(guān)系密切[2]。鱗癌細(xì)胞排列較腺癌更為緊密、細(xì)胞間隙更小，水分子擴(kuò)散受限程度更高，故MK值升高，MD、D值降低。本研究宮頸鱗癌組MK值高于腺癌組，MD、D、D*和f值均低于腺癌組(P均<0.05)，與Wang等[3-4]的研究結(jié)果一致。D*和f值均為反映組織微循環(huán)灌注信息的變量，主要體現(xiàn)微血管密集度[5]及血流速度[6]。研究[7]表明，腺癌組織較鱗癌組織具有更強(qiáng)微血管生成能力和更高微血管密度；同時(shí)鱗癌組織細(xì)胞密度大，細(xì)胞間距離小，導(dǎo)致微血管受壓顯著，血管內(nèi)血液流速減慢，故鱗癌組織微循環(huán)灌注降低，D*、f值減小。本研究結(jié)果與葉曉華等[8]有所不同，可能腺癌病例較少有關(guān)。

3.2 不同病理分級(jí)宮頸腺癌和鱗癌的DKI、IVIM參數(shù)特征分析 本研究結(jié)果顯示，宮頸鱗癌和腺癌組的MK均隨分級(jí)升高而增大，MD、D值均隨分級(jí)升高而降低，且除鱗癌G2與G3亞組間的D值外，不同分級(jí)亞組間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，可能與不同分級(jí)亞組患者的癌組織微結(jié)構(gòu)不同有關(guān)，即分級(jí)越高的癌組織其細(xì)胞密集度越大、異型性越大、膜結(jié)構(gòu)越多，對(duì)水分子擴(kuò)散的影響程度增大，導(dǎo)致各參數(shù)值發(fā)生變化，與Jiang等[9-10]的研究結(jié)果一致。D*值為反映組織灌注信息的參數(shù)之一。本研究宮頸鱗癌及腺癌組不同分級(jí)亞組間D*值差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，可能因D*反映的灌注信息是依靠不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下水分子信號(hào)衰減程度不同擬合而來(lái)，對(duì)水分子的運(yùn)動(dòng)速度較敏感[11]，雖然宮頸癌隨分級(jí)增加血供逐漸豐富，但病理分級(jí)增加伴隨微血管壁發(fā)育不良、易扭曲變形，腫瘤細(xì)胞間隙減小及血管受壓程度增加等，使微血管內(nèi)血液流速并無(wú)明顯變化，導(dǎo)致D*變化不明顯。f值代表灌注信息所占的百分比，可綜合反映微環(huán)境中所有相關(guān)灌注信息。本研究鱗癌組f值雖在不同亞組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但隨病理分級(jí)增高，其數(shù)值有逐漸增加趨勢(shì)；腺癌組中f值亦與病理分級(jí)呈正相關(guān)，不同分級(jí)亞組間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)。相比D*，f值能更準(zhǔn)確地反映組織灌注信息。鱗癌組和腺癌組f值變化不完全一致，可能與腺癌組織血管密度較大、結(jié)構(gòu)較疏松、微血管受壓程度較輕等因素有關(guān)。

3.3 診斷效能分析 本研究中MK鑒別不同分級(jí)宮頸鱗癌及宮頸腺癌的AUC最高，MD值次之；在各參數(shù)值與腫瘤病理分級(jí)的相關(guān)性分析中，MK和MD值的rs值也居于前2位，表明相比于IVIM模型，DKI模型對(duì)鑒別宮頸鱗癌與腺癌、同一病理類(lèi)型不同病理分級(jí)更具優(yōu)勢(shì)。分析其原因，MK和MD值均是以非高斯模型為基礎(chǔ)從整體反映病灶內(nèi)水分子擴(kuò)散特點(diǎn)的參數(shù)，更能反映生物體內(nèi)水分子的真實(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。IVIM模型雖然將灌注信息與擴(kuò)散信息分離，但其擴(kuò)散信息仍以高斯模型為基礎(chǔ)擬合，僅能部分反映實(shí)際擴(kuò)散情況；其灌注信息受圖像信噪比、血液流速、掃描參數(shù)等因素影響，僅能部分反映真實(shí)灌注情況，故其診斷效能相對(duì)較差。

本研究的局限性：①研究對(duì)象未包含腺鱗癌、小細(xì)胞癌等少見(jiàn)類(lèi)型；②DKI和IVIM所需b值個(gè)數(shù)及取值尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)；③取ROI時(shí)避開(kāi)囊變、壞死區(qū)域，降低了腫瘤組織的異質(zhì)性，可能影響部分參數(shù)的診斷效能。