矢狀位動態(tài)增強MRI定量分析聯(lián)合擴散加權(quán)成像對直腸癌術(shù)前T、N分期的診斷價值

楊志勇, 嚴循成, 金建龍, 倪 建, 余秋里, 崔 磊

(1. 江蘇省如皋市人民醫(yī)院, 江蘇 如皋, 226500; 2. 江蘇省南通市第一人民醫(yī)院, 江蘇 南通, 226001)

直腸癌是指齒狀線至乙狀結(jié)腸直腸交界處的惡性腫瘤，是常見的消化道惡性腫瘤。近年來，直腸癌發(fā)病率呈逐年增高趨勢，已成為中老年人死亡的主要病因之一。研究[1]證實，處于不同病理分期的結(jié)腸癌患者的治療方案及預后顯著不同，因而直腸癌的術(shù)前分期對治療方案的選擇至關重要。影像學診斷是直腸癌分期的重要方法，磁共振擴散加權(quán)成像(DWI)在腹部檢查中已較為普遍[2]。在磁共振基礎上改良的動態(tài)對比增強磁共振成像(DCE-MRI)能對腫瘤微血管循環(huán)進行較準確的評估。本研究比較DCE-MRI定量分析與DWI在直腸癌術(shù)前T、N分期中的價值，現(xiàn)報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2017年3月—2018年3月在本院治療的直腸癌患者38例，其中男20例，女18例，年齡29～84歲，平均年齡55.50歲。納入標準: ① 檢查前未行放、化療等治療; ② 均經(jīng)病理組織學診斷; ③ MRI掃描后1周內(nèi)行手術(shù)治療; ④ 患者及家屬知情同意。排除標準: ① 影像圖像有偽影或其他因素導致圖像模糊; ② 有MRI檢查禁忌證。

1.2 MRI檢查

采用GE 750W 3.0T超導磁共振掃描儀, 32通道腹部相控線圈。常規(guī)檢查T2WI矢狀位(TR=3 466.00 ms, TE=85.00 ms, 矩陣360×360, NEX=2, 層厚5.00 mm, 層間距1.00 mm, FOV=260.00 mm×260.00 mm); T1WI軸位(TR=5.50 ms, TE=最小值，矩陣256×256, NEX=1, 層厚4.00 mm, 層間距1.00 mm, FOV=360.00 mm×360.00 mm); 高分辨T2WI軸位(根據(jù)直腸腫塊調(diào)整的軸位, TR=4 836.00 ms, TE=102.00 ms, 矩陣320×288, NEX=2, 層厚3.00 mm, 層間距0.50 mm, FOV=180.00 mm×180.00 mm); T2WI-FS軸位(TR=4 895.00 ms, TE=102.00 ms, 矩陣320×256, NEX=4, 層厚5.00 mm, 層間距1.00 mm, FOV=240.00 mm×240.00 mm); 進行DWI軸位(b值取1 000.00 s/mm2, TR=6 200.00 ms, TE=最小值，矩陣128×128, NEX=1, 層厚4.00 mm, 層間距1.00 mm, FOV=360.00 mm×360.00 mm)掃描。

結(jié)束后進行矢狀位DCE-MRI掃描: 應用LAVA Dyn-DCE序列(TR=5.40 ms, TE=2.00 ms, NEX=1, 層厚4.00 mm, 層間距1.00 mm, 矩陣256×192, FOV=280.00 mm×280.00 mm)進行矢狀位掃描，對比劑運用Gd-DTPA, 由高壓注射器自手背靜脈注射，速度3.00 mL/s, 劑量為0.10 mmol/kg; 35個掃描時相不間斷掃描，單個時相掃描時間8 s, 第3個時相掃描開始注入對比劑，總掃描時間280 s。范圍包括整個盆腔。對比劑注射結(jié)束后即刻用20.00 mL生理鹽水沖洗管道。DCE掃描后行T1WI軸位的普通增強掃描。

1.3 圖像分析

1.4 術(shù)前影像學對直腸癌TN分期的評判標準

參考文獻[3]并結(jié)合本組MRI圖像，制定本組分期標準。常規(guī)MRI的T分期標準: T1期: 腫瘤信號局限于黏膜層內(nèi)，所有序列均顯示肌層完整; T2期: 腫瘤信號侵犯到肌層內(nèi)，肌層外緣光整，腸周脂肪未見明顯異常; T3期: 腫瘤信號突破肌層或漿膜層，肌層或漿膜層毛糙呈鋸齒樣改變，腸周脂肪內(nèi)見異常信號，但與臨近器官分界清晰; T4期: 腫瘤信號與臨近器官境界不清，臨近組織信號異常。DWI圖像上腫瘤組織呈高信號, DCE-MRI圖像上腫瘤組織明顯強化，與正常腸壁的境界更清，T分期標準同常規(guī)MRI。

N分期標準: MRI圖像中腸周所有可見到的淋巴結(jié)，常規(guī)MRI將短徑大于5 mm, 邊緣不光整, T2WI信號減低，判定為陽性淋巴結(jié); DWI圖像呈高信號及DCE-MRI呈高灌注，判定為陽性淋巴結(jié)。N0: 無陽性區(qū)域淋巴結(jié); N1: 有1～3枚陽性區(qū)域淋巴結(jié); N2: 有4枚及以上陽性區(qū)域淋巴結(jié)。

1.5 統(tǒng)計學處理

統(tǒng)計分析采用SPSS 19.0軟件，符合正態(tài)分布的計量資料采用均數(shù)±標準差表示，組間比較使用t檢驗，非正態(tài)分布計量資料采用M(Q25～Q75)表示，組間比較使用秩和檢驗; 診斷價值采用受試者工作特征(ROC)曲線分析，以手術(shù)病理結(jié)果為金標準。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié) 果

2.1 MRI結(jié)果與病理結(jié)果比較

38例直腸癌患者均行經(jīng)肛門微創(chuàng)手術(shù)(TME)及全淋巴結(jié)清掃，術(shù)中將淋巴結(jié)與MRI圖像進行對照并標記。T分期結(jié)果: T1期2例, T2期10例, T3期21例, T4期5例。N分期結(jié)果: N0期22例, N1期12例, N2期4例。術(shù)前常規(guī)MRI檢查TN分期，聯(lián)合DWI及DCE-MRI定量參數(shù)分析后TN分期與病理結(jié)果對照見表1、2。

表1 常規(guī)MRI及聯(lián)合DWI、DCE-MRI定量參數(shù)分析對直腸癌病理T分期效果比較

表2 常規(guī)MRI及聯(lián)合DWI、DCE-MRI定量參數(shù)分析對直腸癌病理N分期效果比較

2.2 不同T分期DCE-MRI參數(shù)及表觀擴散系數(shù)(ADC)比較

T3～T4期腫瘤的Ktrans、Kep顯著高于T1～T2期(P<0.05), 而ADC值顯著低于T1～T2期(P<0.05); T1～T2期與T3～T4期Ve、對比劑峰值時間(TTP)比較，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05), 見表3。

表3 不同T分期DCE-MRI參數(shù)及ADC比較

Ktrans: 容量轉(zhuǎn)移常數(shù);Kep: 速率常數(shù);Ve: 細胞外血管外間隙容積比; TTP; 對比劑峰值時間; ADC: 表觀擴散系數(shù)。

與T1～T2期比較, *P<0.05。

2.3 不同N分期DCE-MRI參數(shù)及ADC比較

N1～N2期轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的Ktrans、Ve顯著高于N0期未轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)(P<0.05), 而ADC值顯著低N0期(P<0.05); N0期與N1～N2期淋巴結(jié)的Kep、TTP比較，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，見表4。

而此次我們設計的這個無線充電智能小車他就是這門技術(shù)的雛形，目前可以將這個小車改裝，用STM32主芯片進行控制，電磁感應或者諧振耦合方式進行無線電能傳輸進行供電，可用于實驗室兩教室之間進行小物件運輸。

表4 不同N分期DCE-MRI參數(shù)及ADC比較

Ktrans: 容量轉(zhuǎn)移常數(shù);Kep: 速率常數(shù);Ve: 細胞外血管外間隙容積比; TTP; 對比劑峰值時間; ADC: 表觀擴散系數(shù)。

與N0期比較, *P<0.05。

2.4 ROC曲線分析

Ktrans、Kep和ADC值判斷T分期的ROC曲線下面積依次為0.913、0.907和0.901, 差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05);Ktrans、Ve和ADC值判斷N分期的ROC 曲線下面積分別為0.835、0.913和0.926, 差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。見表5、圖1。

表5 ROC曲線分析

Ktrans: 容量轉(zhuǎn)移常數(shù);Kep: 速率常數(shù);Ve: 細胞外血管外間隙容積比; ADC: 表觀擴散系數(shù)。

A. 判斷T分期ROC曲線

B. 判斷N分期ROC曲線

圖1ROC曲線圖

3 討 論

直腸癌是常見的消化道惡性腫瘤，占胃腸道腫瘤的第2位，好發(fā)于40歲以上人群，男性發(fā)病比例高于女性[4]。手術(shù)、靶向治療、放療與化療是治療直腸癌的有效手段，但患者總體5年生存率仍處于較低的水平，僅為50.00%左右，其中30.00%的晚期直腸癌患者在較短的時間內(nèi)即可出現(xiàn)疾病進展[5]。

基于影像技術(shù)及高場強磁共振和相控陣線圈的應用, MRI能夠準確判斷腫瘤位置及浸潤深度，進而對腫瘤進行定位，指導手術(shù)范圍[6]。高分辨T2WI可以進一步縮小掃描層厚和視野，提高圖像空間分辨率，準確顯示腫瘤對腸壁各層的浸潤情況，提高直腸癌術(shù)前TN分期的準確性。有研究[7-8]表明高分辨磁共振對直腸癌的術(shù)前T分期準確度達到90.54%, 對轉(zhuǎn)移陽性淋巴結(jié)的判斷準確度可達到85.00%。本研究中常規(guī)MRI對直腸癌的T、N分期總準確度分別為65.80%、57.90%, 分析準確度較低的原因可能是本研究病例較少，存在統(tǒng)計誤差。

DCE-MRI技術(shù)的原理主要是基于血管被注入順磁性對比劑而縮短組織T1值，通過重復成像記錄組織信號，并依據(jù)對比劑逐漸擴散至周圍組織和利用專業(yè)軟件得到定量參數(shù)[9]。該技術(shù)能夠顯示直腸組織微血管特征，進而評估腫瘤組織微血管循環(huán)。Ktrans、Kep及Ve均為DCE-MRI的常用參數(shù)。Ktrans可準確描述腫瘤與血管間隙對比劑的攝取及跨內(nèi)皮細胞轉(zhuǎn)運情況，其值越高則說明組織滲透性及血流量高，腫瘤惡性程度越高[10-11];Kep是組織對對比劑的廓清，能夠?qū)Ρ葎┓祷匮艿姆聪蜣D(zhuǎn)運參數(shù)進行準確描述;Ve是血管外細胞與腫瘤的間隙部分，可準確表示腫瘤血管外細胞的間隙體積分數(shù)。Yao等[12]研究發(fā)現(xiàn)，較高的Ktrans值與腫瘤較高的TN分期密切相關。Kim等[13]研究發(fā)現(xiàn),Ktrans、Ve值與腫瘤的TN分期的相關性很差。Yeo等[14]研究表明，低分期腫瘤的Kep值要明顯高于高分期腫瘤。本研究顯示T3～T4期腫瘤的Ktrans值顯著高于T1～T2期(P<0.05), 與Yao等研究相符。T1～T2期與T3～T4期腫瘤的Ve值無顯著差異，這也與Kim等研究一致。T3～T4期腫瘤的Kep值顯著高于T1～T2期(P<0.05), 這與Yeo等研究不符，可能是因為ROI選取的方法不同所致, Yeo等選取的是腫瘤橫截面的全部面積，而本研究選取的是腫瘤連續(xù)3個層面的強化最明顯區(qū)，而且ROI面積較小。

擴散加權(quán)成像是目前唯一能觀察活體水分子微觀運動的功能成像方法，可以反映水分子的擴散能力。DWI在直腸腫瘤的診斷中，尤其對于原發(fā)病灶的浸潤深度、周圍侵犯情況及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的判定有重要價值。DWI中的ADC值可對機體擴散成像進行觀察描述，而b值可調(diào)整DWI對組織水分子運動敏感性的探測。有研究[15]將圖像質(zhì)量與不同b值下的ADC值進行比較，認為b=1 000 s/mm2是結(jié)直腸癌DWI檢查的合理b值。因此，本研究中使用該b值，在顯示的DWI圖像上，腫瘤病灶呈高信號，與周圍正常腸壁、腸周脂肪的低信號形成鮮明對比，明顯提高了診斷的準確性。ADC值的定量測量是分析腫瘤良、惡性的另一個重要工具, ADC值可對病變的血流灌注或組織b值產(chǎn)生較大影響，由于腫瘤組織細胞間隙中的自由水減少，水擴散明顯受限，導致ADC值明顯降低。正常腸組織的ADC值明顯高于直腸腫瘤組織。因而DWI技術(shù)可對直腸癌進行準確分期診斷。本研究DWI圖像上，腫瘤病灶呈高信號，與周圍正常腸壁、腸周脂肪的低信號形成鮮明對比，明顯提高診斷的準確性。T3～T4期腫瘤ADC值顯著低于T1～T2期(P<0.05)。

當直腸癌T分期越高，腫瘤浸潤直腸壁越深，因此當直腸癌腫瘤浸潤深度不確切或欠清晰時，可通過腫瘤組織的測量進行直腸癌的T分期診斷。本研究矢狀位DCE-MRI掃描可更好地顯示腫瘤的形態(tài)、大小及對腸壁的浸潤程度。再聯(lián)合DWI分析后對直腸癌的T分期診斷準確度89.40%, 明顯高于常規(guī)MRI檢查的65.80%, 略高于周妮娜等[16]單獨應用DCE-MRI的83.30%。

常規(guī)MRI檢查對轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的評估只能取決于淋巴結(jié)的大小及形態(tài)，該標準具有明顯的局限性，如炎癥反應也會導致淋巴結(jié)增大，而一些轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)也會比較小。DWI和DCE-MRI定量參數(shù)分析可以很好地顯示淋巴結(jié)的內(nèi)部特性。因為轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)與原發(fā)腫瘤結(jié)構(gòu)相似，所以在DWI上顯示為跟腫瘤相似的高信號, ADC上明顯信號減低。在DCE-MRI中，轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的各定量參數(shù)數(shù)值(Ktrans、Kep、Ve)也與原發(fā)性腫瘤相仿。本研究聯(lián)合DWI及矢狀位DCE-MRI定量參數(shù)分析后對直腸癌進行N分期的診斷準確度(86.8%)明顯高于常規(guī)MRI檢查(57.9%); 不同N分期DCE-MRI參數(shù)及ADC比較結(jié)果顯示, N1～N2期Ktrans、Ve均顯著高于N0期(P<0.05), 而ADC值顯著低于N0期(P<0.05)。

ROC曲線分析結(jié)果顯示,Ktrans、Kep和ADC值判斷T分期的ROC 曲線下面積分別為0.913、0.907和0.901;Ktrans、Ve和ADC值判斷N分期的ROC 曲線下面積分別為0.835、0.913和0.926。上述結(jié)果提示DCE-MRI及DWI中的Ktrans、Kep和ADC值指標在評估術(shù)前直腸癌T分期中有重要的價值，而Ktrans、Ve和ADC值指標在評估術(shù)前直腸癌N分期中也有重要的價值。