MRI平掃結(jié)合體素內(nèi)不相干運動(IVIM)成像在食管胃結(jié)合部腺癌術(shù)前T分期及病理分化程度的診斷價值*

1.鄭州大學(xué)人民醫(yī)院(河南省人民醫(yī)院) (河南 鄭州 450003)

2.阜外華中心血管病醫(yī)院(河南 鄭州 451450)

3.河南省胸科醫(yī)院(河南 鄭州 450008)

劉圓圓1 史大鵬1 竇社偉1鮑學(xué)斌1 劉月華2 李琳琳3朱紹成1

近年來，與食管癌和胃癌的發(fā)生率逐年下降相比較，食管胃結(jié)合部腺癌(Adenocarcinoma of esophagogastric junction，AEG)的發(fā)病率、病死率卻呈上升趨勢[1-3]。以往對食管胃結(jié)合部腫瘤的定義比較模糊，2010年國際抗癌聯(lián)盟將其單獨列出作為一種特殊類型的腫瘤[3]。食管胃結(jié)合部腺癌患者早期癥狀不明顯，就診時多屬于中晚期，5年生存率僅為9%-25%[4]。研究表明腫瘤分期及分化程度與患者治療方案的選擇及預(yù)后明顯相關(guān)，因此，術(shù)前準(zhǔn)確的分期及分化程度的評估對臨床治療方案的選擇及患者預(yù)后評估有著重要意義[5-7]。內(nèi)鏡及常規(guī)CT檢查常用于AEG術(shù)前診斷，但是內(nèi)鏡檢查屬于有創(chuàng)檢查，且探測范圍小，操作復(fù)雜，檢測結(jié)果易受操作者經(jīng)驗影響[8]；常規(guī)CT軟組織分辨率低，具有電離輻射損傷，且其缺乏功能成像方法，在食管胃結(jié)合部腺癌術(shù)前分期及分級診斷中應(yīng)用受限[9]。MRI成像具有軟組織分辨率高、無輻射損傷等優(yōu)勢，可多角度、多方位及多參數(shù)成像[10]，基于體素內(nèi)不相干運動(intravoxel incoherent motion，IVIM)成像可以通過定量參數(shù)分別評價組織的擴散系數(shù)及微血管灌注情況，進而反映腫瘤的分化程度[11-12]?；诖?，本文擬探討MRI常規(guī)平掃及IVIM定量參數(shù)術(shù)前評估食管胃結(jié)合部腺癌T分期及病理分化程度的臨床應(yīng)用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 本研究為前瞻性研究，經(jīng)河南省人民醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)[2 0 1 8倫審(6 9)號]，所有納入研究對象均簽署知情同意書。收集本院胃腸外科2 0 1 7年1 2月至2 0 1 8年1 1月經(jīng)內(nèi)鏡證實為食管胃結(jié)合部癌8 0例患者臨床及影像資料。受試者納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)手術(shù)病理證實為食管胃結(jié)合部腺癌；(2)無術(shù)前治療史；(3)1周內(nèi)行M R I檢查；(4)圖像質(zhì)量符合診斷要求。受試者排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)磁共振檢查禁忌癥：體內(nèi)有金屬植入物、帶有心臟起搏器等；(2)手術(shù)病理結(jié)果證實為鱗癌；(3)圖像質(zhì)量差，無法清晰顯示病灶者。最終納入患者4 7例，男3 6例，女1 1例，年齡4 0-7 8歲，平均(6 6.1 5±7.8 3)歲；其中T 1 7例，T 2 8例，T 3 1 7例，T 4 1 5例；高分化1 1例，中分化1 9例，低分化1 7例。

1.2 檢查方法 受試者檢查前3 天內(nèi)避免服用重金屬藥物，禁飲食6～1 2 h，檢查前飲用8 0 0-1 0 0 0 m l純凈水。采用美國G E D i s c o v e r y 7 5 0 3.0 T M R掃描儀，8通道體部線圈，呼吸門控觸發(fā)?；颊呷∑脚P位，足先進，于掃描前訓(xùn)練患者的呼吸。

常規(guī)掃描序列包括：軸位T 2 W I和T 2 W I f s序列采用快速自旋回波序列(F S E)，序列參數(shù)為：T R 8 0 0 0 m s，T E 1 0 9 m s，層厚4 m m，層間距0.5 m m，F(xiàn) O V 4 0 0 m m×4 0 0 m m，矩陣3 2 0×3 2 0，激勵次數(shù)2.5；常規(guī)序列掃描時間約為4 m i n。I V I M序列掃描，掃描參數(shù)為T R 3 7 5 0 m s，T E 7 8.5 m s，層厚4 m m，層間距0.5 m m，F(xiàn) O V 4 0 0 m m×3 6 0 m m；采用1 2個b值進行掃描，由低到高分別為0，2 0，5 0，8 0，1 0 0，1 5 0，2 0 0，4 0 0，600，800，1000，1200s/mm2，其所對應(yīng)的激勵次數(shù)分別為2，2，2，2，2，2，2，2，4，6，8，10，IVIM序列掃描時間約為10min。

1.3 圖像分析 將IVIM數(shù)據(jù)傳至GE AW 4.6工作站進行后處理。ADC值采用單指數(shù)模型計算，其計算公式為：Sb/S0=exp(-b×ADC)。其中Sb、S0分別為b≠0和b=0時信號強度。IVIM參數(shù)值計算采用雙指數(shù)模型，所得參數(shù)值包括真實擴散系數(shù)(D)、灌注相關(guān)擴散系數(shù)(D*)和灌注分數(shù)(f)，其計算公式為：Sb/S0=f×exp(-b×D*)＋(1-f)exp(-b×D)。由兩名經(jīng)驗豐富的腹部影像診斷醫(yī)師(R1，R2)獨立、盲法進行數(shù)據(jù)分析。ROI的選取在DWI(b=600s／mm2)圖像上手動勾畫，選取腫瘤組織相鄰三個最大層面，盡量包全腫瘤實性部分同時避開血管、壞死部分。ROI的形態(tài)、大小和位置在ADC、D、D*和f參數(shù)圖上保持一致。

由兩名高年資診斷醫(yī)師采用盲法閱片，分別從病灶部位、胃壁厚度、各序列信號特點、浸潤程度等方面進行分析，對資料進行T分期評價，醫(yī)師之間意見不統(tǒng)一時經(jīng)討論達成一致。

1.4 病理學(xué)檢查及圖像分析 所有食管胃結(jié)合部癌手術(shù)切除標(biāo)本均進行病理分析。標(biāo)本經(jīng)充分固定、石蠟包埋后獲得病理切片，由一名具有豐富經(jīng)驗的病理診斷醫(yī)師參照消化系統(tǒng)腫瘤病理學(xué)和遺傳學(xué)標(biāo)準(zhǔn)進行病理分析[13]，將腫瘤分為高分化、中分化、低分化(無未分化病例)；并進行腫瘤局部浸潤程度(T分期)分析。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 22.0軟件包進行統(tǒng)計學(xué)分析，將MRI常規(guī)平掃聯(lián)合IVIM術(shù)前T分期結(jié)果與術(shù)后病理結(jié)果進行K a p p a一致性檢驗。0.7 5≤K a p p a≤1認為兩者一致性較好，0.4≤K a p p a＜0.7 5認為兩者一致性一般，-1≤K a p p a＜0.4認為兩者一致性較差。對I V I M所有數(shù)據(jù)先行正態(tài)性檢驗和方差齊性檢驗，正態(tài)分布的資料用(±s)表示。采用K r u s k a l-W a l l i s H檢驗比較不同病理分級間I V I M各定量參數(shù)的差異， 兩兩比較采用多重比較的成對比較。S p e a r m a n秩相關(guān)用于評價各參數(shù)值與腫瘤病理分級間的相關(guān)性。組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(I C C，i n t r a c l a s s c o r r e l a t i o n c o e f f i c i e n t)和B l a n d-A l t m a n圖用于分析兩名醫(yī)師測量各參數(shù)值間的一致性。受試者工作特征(R O C)曲線評價各參數(shù)診斷低分化食管胃結(jié)合部腺癌的診斷效能。以P＜0.0 5為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 M R I對食管胃結(jié)合部腺癌T分期評估 M R I常規(guī)平掃聯(lián)合I V I M檢查T分期與手術(shù)病理結(jié)果對照顯示4 0例一致，7例不一致。T 1期的準(zhǔn)確率為7 1.4 3%，T 2期為7 5.0 0%，T 3期為8 8.2 4%，T 4期為9 3.3 3%，總體準(zhǔn)確率為8 5.1 1%，食管胃結(jié)合部腺癌患者M R I與手術(shù)病理T 分期結(jié)果一致性較好(K a p p a=0.7 8 8)(表1)。

2.2 食管胃結(jié)合部腺癌不同病理分級間I V I M各參數(shù)比較 A E G不同病理分級間A D C與D值差異有統(tǒng)計學(xué)意義(均P＜0.0 0 5)，隨著病理分級的降低，A D C和D值降低；不同病理分級間D*和f值差異無統(tǒng)計學(xué)意義(均P＞0.0 5)(表2)。

2.3 I V I M各參數(shù)鑒別低分化食管胃結(jié)合部腺癌的診斷效能醫(yī)師1所測量D值，A D C值、D*值、f值鑒別低分化A E G的R O C曲線下面積分別為0.9 0 4，0.8 4 4，0.6 1 0，0.6 5 7。醫(yī)師2所測量D值，A D C值、D*值、f值鑒別低分化A E G的R O C曲線下面積分別為0.8 9 4，0.8 4 3，0.6 1 1，0.5 9 2；A D C與D值曲線下面積均高于D*和f值(均P＜0.0 5)(表3)。

2.4 I V I M各參數(shù)與A E G病理分級的相關(guān)性 A D C及D值與A E G病理分級均呈負相關(guān)，A D C 值兩名醫(yī)師間測量相關(guān)系數(shù)分別為-0.6 5 9和-0.6 4 8，D值相關(guān)系數(shù)分別為-0.8 0 8和-0.7 8 3，均P＜0.0 0 1。D*及f值與病理分級不具有相關(guān)性，均P＞0.0 5。

2.5 觀察者間一致性檢驗兩名觀察者分別測量47個AEGs的ADC、D、D*和f值，其ICC值分別為0.886、0.911、和0.825，兩名觀察者間測量一致性較好。Bland-Altman圖顯示絕大部分點位于95%一致性界限內(nèi)，數(shù)據(jù)分布范圍窄，一致性好(圖2)。

3 討 論

目前，食管胃結(jié)合部腺癌發(fā)病率逐年上升，五年生存率比較低，因此術(shù)前準(zhǔn)確分期及病理分級評估對于患者治療方案的決定及預(yù)后評估起著重要的作用[1-4]。MRI軟組織分辨率高，且無電離輻射，近年來由于MRI掃描速度明顯提高及呼吸門控技術(shù)等的應(yīng)用，使其在空腔臟器上的應(yīng)用成為可能。

表1 47例食管胃結(jié)合部腺癌患者術(shù)前MRI+IVIM術(shù)前T分期與手術(shù)病理結(jié)果的比較

表2 食管胃結(jié)合部腺癌患者不同病理分化程度間IVIM定量參數(shù)值比較

表3 ADC、D、D*、f診斷低分化食管胃結(jié)合部腺癌的價值

食管胃結(jié)合部腺癌病灶在T2WI及T2WI fs序列上呈等或稍高信號，IVIM-DWI上呈明顯高信號。關(guān)于MRI對食管胃結(jié)合癌的T分期準(zhǔn)確率報道均有較大差異，本研究結(jié)果顯示，MRI常規(guī)序列聯(lián)合IVIM-DWI對食管胃結(jié)合部腺癌術(shù)前T分期的診斷準(zhǔn)確率為85.11%，MRI與手術(shù)病理T分期結(jié)果一致性較好(Kappa=0.788)，與既往研究結(jié)果類似[15]。MRI成像對T1期食管胃結(jié)合腺癌分辨較低，對T3、T4期食管胃結(jié)合癌臨床價值較高，可能與T1期腫瘤較小且局限于黏膜層，在T2WI上與正常黏膜兩者均呈高信號，難以區(qū)分有關(guān)[16]。IVIM-DWI可通過檢測水分子微觀擴散狀態(tài)的改變間接反應(yīng)組織結(jié)構(gòu)及細胞密度等信息，腫瘤組織具有生長致密，核漿比高等特點，使得組織內(nèi)部水分子的自由擴散運動明顯受限，因此在腫瘤組織DWI上表現(xiàn)出明顯高信號[12]。楊英等[19]研究結(jié)果表明，3.0T MRI普通平掃聯(lián)合DWI對乳腺癌篩查的靈敏度和特異度分別為84.62%及97.87%，診斷效能優(yōu)于3.0T MRI普通平掃。因此，MRI常規(guī)平掃聯(lián)合IVIM對于食管胃結(jié)合部腺癌術(shù)前T分期具有一定指導(dǎo)意義。

腫瘤病理分級與預(yù)后關(guān)系密切，準(zhǔn)確的術(shù)前病理分級對患者預(yù)后評估至關(guān)重要[2-4]。傳統(tǒng)DWI基于單指數(shù)模型計算得出的ADC值可反映組織中水分子的擴散，但該模型忽略了組織中血液微循環(huán)灌注的影響。IVIM則采用多b值掃描、雙指數(shù)模型擬合，可通過不同的定量參數(shù)分別評價組織的擴散系數(shù)及組織微血管灌注，因此能更好反映腫瘤異質(zhì)性[5-6]。國外研究者已將IVIM應(yīng)用于評價慢性腦缺血、肝纖維化等方面，也有報道將IVIM技術(shù)應(yīng)用于惡性腫瘤的評價，如乳腺癌等[18]。本研究結(jié)果顯示，食管胃結(jié)合部腺癌不同病理分化程度間ADC及D值差異有統(tǒng)計學(xué)意義，ADC及D值與食管胃結(jié)合部腺癌的病理分級呈負相關(guān)。ADC及D值主要反映腫瘤組織水分子擴散，隨著病理分級程度增加，腫瘤細胞分裂程度增加，腫瘤細胞數(shù)量明顯增多、細胞外間隙減少，水分子運動受限[5-6]，ADC及D值相應(yīng)減低。

本研究結(jié)果顯示灌注相關(guān)參數(shù)D*及f值在不同食管胃結(jié)合部腺癌病理分級間差異無統(tǒng)計學(xué)意義。理論上D*及f值反映腫瘤微血管灌注情況，有助于評估腫瘤的病理分化程度。然而在本研究中不同病理分級間D*及f值差異并無統(tǒng)計學(xué)意義，可能與腫瘤所處位置不同而相應(yīng)供血血管不同，造成結(jié)果有所影響有個。對于近食管下段的食管胃結(jié)合部腺癌主要由胃左動脈及膈下動脈供血，而近胃端食管胃結(jié)合部腺癌主要由胃短動脈供血，血管壓力受血管腔徑及距心臟距離的影響，進而直接影響腫瘤的灌注。Sun[17]的研究亦顯示了D*和f由于診斷效率低、重現(xiàn)性差，不能用于評估直腸癌的腫瘤分化程度的評估，與我們的結(jié)果一致。

本研究還存在一定局限性：1、本研究中僅47例患者入組，各組樣本例數(shù)偏少；2、MRI平掃聯(lián)合IVIM對食管胃結(jié)合部腺癌術(shù)前T分期評估結(jié)果沒有與MRI平掃結(jié)果進行對照。下一步我們將繼續(xù)搜集數(shù)據(jù)進一步完善實驗。

圖1-6 患者男，63歲，低分化、T4期食管胃結(jié)合部腺癌患者；圖1 常規(guī)T2壓脂圖像，病灶呈等或稍高信號；圖2 DWI圖像（b=600s/mm2），病灶呈稍高信號；圖3 ADC值圖（ADC值=1.48×10-3mm2/s）；圖4 D值圖(ADCslow值=0.73×10-3mm2/s)；圖5 D*值圖（ADCfast值=5.06×10-3mm2/s）；圖6 f圖（f值=0.541）。

綜上所述，3.0T MRI常規(guī)平掃聯(lián)合IVIM-DWI對食管胃結(jié)合部腺癌術(shù)前T分期評估與手術(shù)病理結(jié)果一致性良好，且IVIM-DWI定量參數(shù)ADC值及D值對食管胃結(jié)合部腺癌術(shù)前病理分化程度的評估具有重要指導(dǎo)意義。

圖7-10 兩名醫(yī)師間測量病灶可重復(fù)性Bland-Altman圖，實線為兩名醫(yī)師測量各參數(shù)值差值的平均值，虛線表示各參數(shù)值差值的95%一致性區(qū)間，絕大多數(shù)病灶其各參數(shù)值的差值在一致性界限內(nèi)，表明兩名醫(yī)師間一致性好。