高分辨率磁共振和動(dòng)態(tài)對(duì)比增強(qiáng)磁共振在直腸癌T分期中的價(jià)值研究

崔翔，翟建，朱超，王詩(shī)卉

（1.皖南醫(yī)學(xué)院研究生院，安徽 蕪湖 241001；2.皖南醫(yī)學(xué)院弋磯山醫(yī)院放射科）

直腸癌是較為常見(jiàn)的消化系統(tǒng)惡性腫瘤之一，它的發(fā)病率和死亡率在所有消化道惡性腫瘤中占有很大的比例［1］。我國(guó)直腸癌的發(fā)病率近幾年的上升趨勢(shì)非常明顯，多見(jiàn)于50歲以上的老年人［2］。高分辨率磁共振（HR-MRI）在直腸癌的術(shù)前診斷、分期和預(yù)后中起著重要作用，已成為用于綜合評(píng)估直腸癌的重要成像工具［3］。動(dòng)態(tài)對(duì)比增強(qiáng)磁共振（DCE-MRI）作為常規(guī)MRI的補(bǔ)充，可以反映腫瘤的血流灌注情況，并且可以對(duì)直腸癌的分期進(jìn)行定量評(píng)估，近幾年來(lái)逐漸成為研究熱點(diǎn)［4］。本文針對(duì)HR-MRI對(duì)直腸癌的術(shù)前T分期以及DCE-MRI對(duì)直腸癌T分期的預(yù)測(cè)價(jià)值進(jìn)行研究與探討。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 選擇2017年3月至2018年2月皖南醫(yī)學(xué)院弋磯山醫(yī)院經(jīng)結(jié)直腸鏡活檢確診為直腸腺癌的患者70例為研究對(duì)象，其中男50例，女 20例，年齡 36～84歲，平均年齡（60.8±10.6）歲，患者主要因?yàn)椴煌潭鹊母雇础⒈阊约按蟊阈誀畹母淖兊扰R床癥狀來(lái)我院就診?；颊呔邮芰薍R-MRI掃描；其中30例患者接受了DCE-MRI掃描，男22例，女8例，年齡44～84歲，平均年齡（61.2±10.9）歲。所有患者均于檢查后1周內(nèi)進(jìn)行外科手術(shù)，并且術(shù)后病理均證實(shí)為直腸癌。

1.2 納入標(biāo)準(zhǔn) （1）經(jīng)我院結(jié)直腸鏡活檢確診為直腸癌，并排除其它腫瘤病史；（2）行MRI檢查前未采取任何治療措施；（3）沒(méi)有對(duì)比劑過(guò)敏病史。

1.3 排除標(biāo)準(zhǔn) （1）因患者身體狀況不佳，配合欠佳，而致使MRI圖像存在偽影者；（2）經(jīng)MRI檢查后，未在本院進(jìn)行手術(shù)治療的患者；（3）術(shù)后標(biāo)本沒(méi)有完整病理資料的患者。

1.4 方法

1.4.1 掃描方法 為了減輕患者痛苦，無(wú)特殊要求，不主張檢查前清潔腸道，為了充分顯示膀胱壁與直腸的關(guān)系，應(yīng)使膀胱處于充盈狀態(tài)。所有患者均接受了GE公司3.0T磁共振的HR-MRI掃描，掃描范圍從直腸-乙狀結(jié)腸交界處至肛門，所有患者采用仰臥位，先進(jìn)行高分辨T2WI矢狀位掃描，然后用高分辨T2WI矢狀位定位，進(jìn)行高分辨T2WI橫軸位及冠狀位的掃描。進(jìn)行DCEMRI掃描的患者，先在橫軸位上采用LAVA序列進(jìn)行 3°、6°、9°、12°及 15°多個(gè)翻轉(zhuǎn)角的掃描，然后在12°翻轉(zhuǎn)角上進(jìn)行動(dòng)態(tài)增強(qiáng)的掃描，連續(xù)掃描30個(gè)掃描時(shí)相，每期10 s。

1.4.2 掃描參數(shù) 高分辨T2WI矢狀位（見(jiàn)圖1、4）：TR=3 000 ms，TE=80 ms，F(xiàn)OV=24 cm，矩陣=384×224，層厚∕層間距=3.0 mm∕0.5 mm，NEX=4；高分辨 T2WI橫軸位（見(jiàn)圖 2、5）：TR=3 000 ms，TE=80 ms，F(xiàn)OV=20 cm，矩陣=384×224，層厚∕層 間 距 =3.0 mm ∕0.5 mm，NEX=4；高 分 辨T2WI冠狀位（見(jiàn)圖 3、6）：TR=3 000 ms，TE=80 ms，F(xiàn)OV=20 cm，矩陣=384×224，層厚∕層間距=3.0 mm∕0.5 mm，NEX=4；DCE-MRI：TR=3.0 ms，TE=1.5 ms，F(xiàn)OV=36 cm，層厚∕層間距=3.0 mm∕1.0 mm；在掃描開(kāi)始的同時(shí)注射造影劑，注射流速為 3.0 ml∕s，注射造影劑后用 20 ml生理鹽水沖洗。

1.5 HR-MRI直腸癌T分期標(biāo)準(zhǔn) 參考直腸癌病理T分期的標(biāo)準(zhǔn)［5］，HR-MRI直腸癌各期的影像表現(xiàn)如下。（1）T1期：黏膜層和黏膜下層增厚，高分辨T2WI圖像上顯示腫瘤信號(hào)低于高信號(hào)的黏膜下層；（2）T2期：腫瘤組織侵入固有肌層但未穿透，高分辨T2WI圖像上顯示周圍脂肪界面完整；（3）T3期：腫瘤組織穿透肌層，高分辨T2WI圖像上顯示固有肌層與周圍脂肪之間的界面模糊，呈點(diǎn)條狀、結(jié)節(jié)狀改變；（4）T4期：高分辨T2WI圖像上顯示腫瘤組織侵入鄰近組織和器官。然而，在實(shí)際的工作中，HR-MRI區(qū)別T1期與T2期的準(zhǔn)確率不高，因此將兩者合并成≤T2期，判斷的標(biāo)準(zhǔn)是腫瘤組織局限于直腸壁，而與周圍的脂肪交界面完好。

1.6 圖像評(píng)價(jià)及后處理

1.6.1 HR-MRI圖像評(píng)價(jià) 70例直腸癌患者的HR-MRI圖像采用雙盲法由2名高年資磁共振診斷醫(yī)師進(jìn)行評(píng)價(jià)，根據(jù)腫瘤的HR-MRI表現(xiàn)，進(jìn)行影像T分期，當(dāng)兩者的評(píng)價(jià)結(jié)果不一致時(shí)，需經(jīng)討論達(dá)成一致意見(jiàn)后得出最終的結(jié)果。

1.6.2 DCE-MRI圖像后處理 將 DCE-MRI掃描所得圖像使用軟件（Omni-Kinetics GEHealthcare）進(jìn)行后處理。根據(jù)操作步驟，按順序?qū)?個(gè)翻轉(zhuǎn)角的平掃和動(dòng)態(tài)增強(qiáng)的圖像導(dǎo)入軟件，選擇雙室模型（Extended Toffs Linear），在最接近腫瘤的腸系膜下動(dòng)脈小分支動(dòng)脈處選取感興趣區(qū)域（region ofinterest，ROI），ROI面積為 3～5 mm2，單擊曲線功能鍵可自動(dòng)計(jì)算動(dòng)脈輸入函數(shù)（AIF）。然后，在原始圖像上選擇對(duì)比最明顯的病變層面并點(diǎn)擊計(jì)算，以獲得反映定量參數(shù)值大小的相應(yīng)層面?zhèn)尾蕡D（見(jiàn)圖7～9），接著，通過(guò)在原始圖像的相應(yīng)擬測(cè)量區(qū)中勾畫ROI，可以獲得容量轉(zhuǎn)移常數(shù)（Ktrans）、速率常數(shù)（Kep）和細(xì)胞外血管外間隙容積比（Ve）的定量參數(shù)數(shù)值。記錄每個(gè)ROI的定量參數(shù)值，將測(cè)量重復(fù)3次并取平均值。在勾畫ROI時(shí)，應(yīng)盡量避開(kāi)囊變、壞死及出血區(qū)，ROI面積為30～50 mm2。腫瘤T分期的標(biāo)準(zhǔn)為2016年國(guó)際抗癌聯(lián)盟（International Union Against Cancer，UICC）發(fā)布的第8版惡性腫瘤的TNM分期系統(tǒng)［6］。

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 應(yīng)用SPSS 23.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用t檢驗(yàn)；若數(shù)據(jù)均符合正態(tài)分布，采用單因素方差分析；計(jì)數(shù)資料用率（%）表示，采用χ2檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。計(jì)算準(zhǔn)確性、敏感度、特異度、差異陽(yáng)性預(yù)測(cè)值（PPV）、陰性預(yù)測(cè)值（NPV）；運(yùn)用Kappa檢驗(yàn)比較HR-MRI與病理檢查的一致性，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 HR-MRI對(duì)直腸癌術(shù)前T分期與術(shù)后病理T分期的比較 70例行HR-MRI掃描的直腸癌患者中正確分期60例，包括≤T2期19例，T3期36例和T4期5例；錯(cuò)誤分期10例，包括≤T2期中5例，均為分期過(guò)度；T3期中4例，其中2例分期不足，2例分期過(guò)度；T4期1例，為分期不足。見(jiàn)表1。HR-MRI對(duì)直腸癌術(shù)前T分期與病理T分期的一致性評(píng)價(jià)使用Kappa檢驗(yàn)。顯示HR-MRI對(duì)直腸癌術(shù)前T分期與病理分期結(jié)果的一致性均較好，其中≤T2 期：Kappa為0.771，P＜0.05，準(zhǔn)確性90.00%，敏感度79.17%，特異度95.65%，陽(yáng)性預(yù)測(cè)值（PPV）90.48%，陰性預(yù)測(cè)值（NPV）89.80%；T3期：Kappa為 0.736，P＜0.05，準(zhǔn)確性 87.14%，敏感度 90.00%，特異度 83.33%，PPV87.80%，NPV 86.21%；T4 期：Kappa為 0.683，P＜0.05，準(zhǔn)確性94.29%，敏感度 83.33%，特異度 95.31%，PPV 62.50%，NPV 98.39%。見(jiàn)表 2。

表1HR-MRI對(duì)直腸癌術(shù)前T分期與病理T分期的結(jié)果對(duì)照

2.2 DCE-MRI定量參數(shù)與術(shù)后病理T分期的比較

表2 HR-MRI對(duì)直腸癌術(shù)前T分期的診斷效能

30例進(jìn)行DCE-MRI掃描的患者術(shù)后病理結(jié)果：≤pT2期11例，pT3期15例，pT4期4例。伴隨著直腸癌病理T分期的升高，Ktrans、Kep值不斷升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；不同T分期的Ve值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見(jiàn)表3。

表3 不同術(shù)后病理T分期各定量參數(shù)值的差異

3 討論

3.1 HR-MRI在直腸癌術(shù)前T分期的應(yīng)用價(jià)值HR-MRI沒(méi)有明確的定義，通常所謂的高分辨只是相對(duì)于常規(guī)磁共振而言。一般而言，小視野（FOV）、層厚的適度減小以及提高矩陣，便可以改善MRI圖像的分辨率。本研究采用小FOV（20～24 cm）、大矩陣（384×224）、薄層厚（3 mm）、小層間距（0.5 mm）和多激勵(lì)次數(shù)（NEX=4）的掃描參數(shù)，與傳統(tǒng)的MRI掃描相比，圖像分辨率得到明顯改善，并且可以保持良好的圖像信噪比［7］。正常直腸在磁共振軸位圖像上表現(xiàn)為類圓形或橢圓形、邊緣光整、厚度≤5 mm的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，在磁共振矢狀位和冠狀位圖像上表現(xiàn)為長(zhǎng)條狀結(jié)構(gòu)。直腸癌在MR上的主要表現(xiàn)是直腸壁彌漫性或偏心性的增厚，腸管狹窄，或腸腔內(nèi)管結(jié)節(jié)狀、團(tuán)塊狀的稍長(zhǎng)T1、稍長(zhǎng)T2異常信號(hào)影，信號(hào)一般欠均勻；如果癌腫穿透腸壁，其主要表現(xiàn)為低信號(hào)的固有肌層與周圍高信號(hào)的脂肪組織之間的界面模糊，呈點(diǎn)條狀、結(jié)節(jié)狀改變；若癌腫侵及直腸周圍的組織、器官時(shí)，則鄰近組織、器官表現(xiàn)為受壓性改變，或癌腫的異常信號(hào)直接侵及鄰近組織、器官，與鄰近組織、器官間的脂肪間隙消失［8］。

圖①、④為HR-MRI T2WI矢狀位，圖②、⑤為HR-MRI T2WI橫軸位，圖③、⑥為HR-MRI T2WI冠狀位，圖⑦～⑨為Ktrans、Kep、Ve的偽彩圖圖①～③：男性，53歲，圖示直腸中上段管壁不規(guī)則增厚，與固有肌層分界欠清，但與周圍脂肪交界面完好，根據(jù)術(shù)前分期為≤T2期，術(shù)后病理為潰瘍型中分化腺癌，癌組織累及淺肌層，T2期；圖④～⑥：女性，63歲，圖示直腸中下段管壁不規(guī)則增厚，與固有肌層分界不清，周圍脂肪交界面見(jiàn)小結(jié)節(jié)狀突起，但未累及直腸周圍筋膜，術(shù)前分期為T3期，術(shù)后病理為潰瘍型中-低分化腺癌，癌組織累及腸管全周并侵及直腸周圍脂肪組織，T3期；圖⑦～⑨：男性，53歲，中上段直腸癌，局部腸壁可見(jiàn)一1.5 cm×1.5 cm×0.7 cm的占位灶，Ktrans值為0.452，Kep值為0.884，Ve值為0.341

在本研究中，70例接受HR-MRI掃描的直腸癌患者中有10例錯(cuò)誤分期，病理分期為≤T2期中有4例患者過(guò)度分期為T3期，可能是因?yàn)門2期腫瘤組織侵犯固有肌層但未累及漿膜層時(shí)，局部腸管周圍會(huì)出現(xiàn)纖維化或炎性反應(yīng)，腫瘤外緣在MRI圖像上表現(xiàn)為毛刷樣索條影伸入直腸系膜，因此，很難確定癌腫是否穿透固有肌層侵犯周圍的脂肪［9］。另有1例病理分期為≤T2期患者過(guò)度分期為T4期，可能由于腸腔內(nèi)含氣過(guò)多，腸管擴(kuò)張明顯，病變處腸管與鄰近精囊腺關(guān)系密切，誤以為精囊腺受侵而導(dǎo)致分期過(guò)度。病理分期為T3期患者中有4例出現(xiàn)分期錯(cuò)誤，其中2例由于病變腸管周圍脂肪面顯示清晰而被診斷為T2期，可能由于MRI圖像對(duì)于早期T3期腫瘤的顯示能力有限，難以與T2期腫瘤進(jìn)行區(qū)別；另有2例病理分期為T3期的患者過(guò)度分期為T4期，可能由于一些中下段直腸癌十分接近直腸周圍系膜筋膜，當(dāng)癌腫較大時(shí)，很難對(duì)腫瘤的邊界進(jìn)行判斷，尤其是腫瘤周圍合并有炎性反應(yīng)時(shí)則更難判斷到底是T3期還是T4期。1例T4期患者分期不足，判斷為T3期，主要是因?yàn)橐恍┥隙沃蹦c癌在判斷腹膜是否被穿透時(shí)存在困難。本研究中直腸癌T分期中的主要問(wèn)題是≤T2、T3期的過(guò)度分期及T3、T4期分期不足，這與相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道的MRI T分期的診斷準(zhǔn)確性的研究結(jié)果［10］基本一致。

當(dāng) 0.60＜Kappa≤0.80 時(shí)，表示一致性較好，本研究的結(jié)果顯示HR-MRI在直腸癌術(shù)前T分期與病理分期結(jié)果的一致性均較好，表明HR-MRI對(duì)直腸癌術(shù)前T分期具有重要的診斷價(jià)值，它在不同T分期中均具有較高的診斷效能。

3.2 DCE-MRI定量參數(shù)與直腸癌不同病理T分期之間的相關(guān)性 DCE-MRI掃描可以反映造影劑進(jìn)入和退出病變組織的血流動(dòng)力學(xué)過(guò)程，間接地提供了腫瘤組織的血管特性，可以在一定程度上反映腫瘤的分化程度，從而預(yù)測(cè)預(yù)后。通過(guò)擬合不同的藥物代謝動(dòng)力學(xué)模型，測(cè)得的血流動(dòng)力學(xué)定量參數(shù)包括：容量轉(zhuǎn)移常數(shù)（Ktrans）、速率常數(shù)（Kep）、細(xì)胞外血管外間隙容積比（Ve）。Ktrans是指造影劑從血管內(nèi)分布到血管外的速率，單位為min-1；Kep是指造影劑從組織間隙內(nèi)重新回到血管內(nèi)的速率，單位為min-1；Ve是指單位容積組織中血管外細(xì)胞外間隙所占的比例［11］。為了獲得更為準(zhǔn)確的定量參數(shù)值，就必須擬合相匹配的藥物代謝動(dòng)力學(xué)模型并測(cè)量主要供應(yīng)血管的時(shí)間-信號(hào)強(qiáng)度曲線，動(dòng)脈輸入函數(shù)（AIF）模式越符合，獲得的定量參數(shù)值就越為準(zhǔn)確［12］。

本研究將DCE-MRI掃描所得圖像使用軟件（Omni-KineticsGEHealthcare）進(jìn)行后處理，選擇雙室模型（Extended Toffs Linear），從而獲得 Ktrans、Ve、Kep定量參數(shù)。本研究的結(jié)果表明，隨著直腸癌病理T分期的增加，Ktrans值不斷增加，可能是由于隨著腫瘤T分期的增加，腫瘤內(nèi)部的血管越來(lái)越不成熟，血管內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)育不完善，致使血管壁的完整性受到不同程度的破壞，血管的通透性增強(qiáng)導(dǎo)致對(duì)比劑外滲增加；本研究的結(jié)果顯示Kep值隨著直腸癌病理T分期的升高而不斷升高，可能由于腫瘤內(nèi)部新生血管豐富并且結(jié)構(gòu)存在異常，增加了對(duì)比劑的流入；這與沈浮等［13］研究中Ktrans、Kep值與直腸癌T分期呈正相關(guān)的結(jié)果相一致。本研究結(jié)果顯示直腸癌不同T分期的Ve值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這與謝宗源等［14］的研究結(jié)果不符，可能由于樣本例數(shù)偏少有關(guān)，今后還需要進(jìn)一步加大樣本量進(jìn)行深入研究以發(fā)掘其臨床意義。

3.3 本研究的局限性 首先，本研究直腸癌各病理T分期的樣本量不均一，其中T4期樣本量較少，需要更多樣本進(jìn)行深入研究。其次，DCEMRI各定量參數(shù)的測(cè)量存在一定程度上主觀因素的影響，而ROI的選擇非常重要，測(cè)量誤差非常大，難以真實(shí)反映腫瘤實(shí)質(zhì)部分的血流動(dòng)力學(xué)情況及正確的MRI分期。