磁共振DWI預(yù)測直腸癌分化程度、T分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況的應(yīng)用價值

潘艷霞，茍文梟，張傳德

(1.成都市新津縣人民醫(yī)院放射科，四川 成都 611430；2.成都市溫江區(qū)人民醫(yī)院放射科，四川 成都 611130；3.四川省醫(yī)學(xué)科學(xué)院·四川省人民醫(yī)院放射科，四川 成都 610072)

磁共振DWI成像是反映活體組織內(nèi)水分子擴(kuò)散自由度的一種特殊成像技術(shù)，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)應(yīng)用非常廣泛且技術(shù)成熟，對及時發(fā)現(xiàn)超急性期腦梗塞并指導(dǎo)臨床治療方案價值很大[1]。目前，DWI技術(shù)已廣泛應(yīng)用于體部臟器的檢查與研究，如乳腺、子宮、前列腺、直腸等[2～5]。DWI通常通過表觀擴(kuò)散系數(shù)值(ADC)測量來量化評價水分子在活體組織中的擴(kuò)散自由度。目前國內(nèi)外已有一些文獻(xiàn)報道利用ADC值的差異來預(yù)測直腸癌腫瘤細(xì)胞分化程度、T分期、N分期(淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移)情況，但研究結(jié)果相?；虼嬖诓町愋訹6，7]。本研究探討DWI技術(shù)在術(shù)前無創(chuàng)性預(yù)測直腸癌腫瘤細(xì)胞分化程度、T分期及是否伴發(fā)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的價值，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料2017年6月至2018年11月因臨床診斷直腸腫瘤在我院行常規(guī)MRI序列及DWI檢查的53例患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：①在MRI檢查前均已接受腸鏡病理活檢，并被證實為原發(fā)性直腸腺癌；②未在檢查前接受過放療或化療等相關(guān)治療；③完成MRI檢查后一周內(nèi)患者接受手術(shù)治療并獲得手術(shù)病理結(jié)果。排除標(biāo)準(zhǔn)：①M(fèi)RI檢查后一周內(nèi)未行手術(shù)治療并獲得病理結(jié)果；②其它部位的惡性腫瘤轉(zhuǎn)移至直腸或直接侵犯直腸。本組男38例，女15例，年齡27～80歲[(58.3±10.4)歲]。

1.2 分組方法53例患者根據(jù)手術(shù)病理結(jié)果分為高分化腺癌組13例、中分化腺癌組30例、低分化腺癌組10例；依照2016年第八版UICC/AJCC分期系統(tǒng)分為T1期5例、T2期8例、T3期24例、T4期16例；淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組17例、無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組36例。

1.3 檢查方法檢查設(shè)備為SIEMENS Aera1.5 T MRI掃描儀，采用24通道體部相控陣線圈。首先行常規(guī)平掃：包括軸位T1W、軸位T2W、矢狀位T2W、冠狀位T2W；然后行軸位DWI掃描(b=0、1000 s/mm2)；最后行T1W矢狀位動態(tài)增強(qiáng)、常規(guī)軸位增強(qiáng)掃描。增強(qiáng)掃描Gd-對比劑(釓雙胺注射液，GE藥業(yè)公司)由高壓注射器經(jīng)肘正中靜脈注射，對比劑劑量0.2 mmol/kg，流速3 ml/s，注射完后用20 ml生理鹽水沖洗管道。具體掃描參數(shù)見表1。

表1 MRI掃描序列參數(shù)

1.4 圖像后處理及數(shù)據(jù)測量所有患者的MRI檢查圖像均上傳至MMWP Version：VE40工作站上進(jìn)行處理，測量每個患者直腸癌病灶的ADC值。方法：將b=1000 s/mm2的DWI圖像進(jìn)行ADC圖像重建，參照T2W及增強(qiáng)掃描圖像在ADC圖像上選擇腫瘤顯示較好的層面，盡量選擇高信號區(qū)，在腫瘤范圍內(nèi)手動勾畫3個圓形或橢圓形感興趣區(qū)(ROI)測量其ADC值，ROI面積約15 mm2，注意避開壞死、囊變、出血及液化區(qū)域，然后取各ROI的平均ADC值作為標(biāo)準(zhǔn)值。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法采用SPSS 20.0統(tǒng)計學(xué)軟件處理數(shù)據(jù)。計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，多組間比較采用單因素方差分析及SNK-q檢驗，檢驗水準(zhǔn)α=0.05。對相鄰組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義的參數(shù)值繪制受試者工作特征曲線(ROC)，計算AUC(曲線下面積)及各參數(shù)值的敏感度、特異度，確定敏感度+特異度的最大值作為區(qū)別兩組的閾值。

2 結(jié)果

2.1 直腸癌不同分化程度組間ADC值比較高分化組、中分化組與低分化組ADC值分別為(1.335±0.219)mm2/s、(1.132±0.270)mm2/s、(0.876±0.097)mm2/s，組間差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。采用高分化組與中分化組的ADC值繪制ROC曲線，AUC為0.763、閾值為1.1790 mm2/s(敏感度0.769，特異度0.733)，見圖1；采用中分化組與低分化組的ADC值繪制ROC曲線，AUC為0.967、閾值為0.9055 mm2/s(敏感度0.967，特異度1.00)，見圖2。

圖1 高分化與中分化直腸癌患者ADC值ROC曲線

圖2 中分化與低分化直腸癌患者ADC值ROC曲線

2.2 直腸癌不同T分期組間ADC值比較T1期、T2期、T3期、T4期患者ADC值分別為(1.503±0.265)mm2/s、(1.399±0.352)mm2/s、(1.091±0.226)mm2/s、(1.031±0.349)mm2/s。僅T2與T3期患者ADC值比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.013)。采用T2與T3期患者的ADC值繪制ROC曲線，AUC為0.742，閾值為1.5785 mm2/s(敏感度0.500，特異度0.958)，見圖3。

圖3 T2期與T3期直腸癌患者ADC值ROC曲線

2.3 直腸癌有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組與無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組ADC值比較17例有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組ADC值0.616～1.891 mm2/s，均值1.202 mm2/s；36例無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組腫瘤ADC值0.530～1.751 mm2/s，均值1.135 mm2/s；組間ADC值比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.086)。

3 討論

3.1 DWI的基本成像原理及彌散敏感系數(shù)(b值)選擇DWI成像的理論基礎(chǔ)是人體組織中的水分子在細(xì)胞內(nèi)、外及血液中的布朗運(yùn)動。水分子在活體組織中的擴(kuò)散運(yùn)動會受到大分子蛋白、細(xì)胞膜等的限制，水分子擴(kuò)散運(yùn)動限制越多，DWI信號衰減越少，圖像信號強(qiáng)度越高。為增加DWI成像序列對水分子布朗運(yùn)動的敏感性，還需人為施加兩個強(qiáng)度及持續(xù)時間相同但方向相反的擴(kuò)散敏感梯度場。

擴(kuò)散敏感梯度場的場強(qiáng)與持續(xù)時間可以用b值來表示，單位是s/mm2。b值反映了DWI探測水分子運(yùn)動的敏感性，是DWI最為重要的參數(shù)。DWI成像至少需要2個b值，一個b=0 s/mm2，另一個是根據(jù)檢查部位而決定的較高b值(b=500～1000 s/mm2)。b值與信號強(qiáng)度的關(guān)系：s=s0e-bD，D代表水分子的擴(kuò)散系數(shù)，s代表施加梯度場前的信號強(qiáng)度，s0代表施加梯度場后的信號強(qiáng)度。從這個公式可以得知b值越大對信號變化的影響越大，當(dāng)水分子擴(kuò)散程度相同時，b值越大，信號衰減越大，DWI探測水分子的運(yùn)動越敏感；但是隨著b值的升高，圖像的信噪比會下降，圖像質(zhì)量也會相應(yīng)的下降，因此選擇一個合適的b值至關(guān)重要。目前認(rèn)為DWI診斷直腸癌的最佳b值為b=1000 s/mm2[8，9]，其不僅能克服血流灌注及T2穿透效應(yīng)對直腸癌DWI信號的影響，還能保證圖像質(zhì)量，能較清晰觀察腫瘤以及周圍組織的情況，使得直腸癌在DWI圖像上的顯示更為敏感、真實。

DWI的量化指標(biāo)是ADC值，其大小主要根據(jù)DWI信號強(qiáng)度的變化來計算：ADC=(ln S1/S2)/b2-b1，ln是指自然對數(shù)，b2、b1指兩種不同的b值(如b=0與b=1000 s/mm2)，S1、S2分別指兩種不同b值下的DWI信號強(qiáng)度。通常來說，水分子的彌散越受到限制，DWI的信號衰減越少，則DWI信號強(qiáng)度越高，ADC值越低。因此，通過測量ADC值可以定量分析水分子的彌散特性，從而反映生物組織的一些組織學(xué)特性[10]。

3.2 ADC值預(yù)測直腸癌分化程度、T分期及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的價值直腸癌患者腫瘤分化程度越低，細(xì)胞異型性越明顯，細(xì)胞核/細(xì)胞漿比值越大，細(xì)胞與細(xì)胞之間排列越緊密，細(xì)胞內(nèi)、外可供水分子自由運(yùn)動的空間越小，ADC值相應(yīng)降低。本研究表明不同腫瘤細(xì)胞分化程度直腸癌組間ADC值的差異有統(tǒng)計學(xué)意義，并且ADC值隨著分化程度的降低而降低，這與Akashi、Luís等[11，12]研究結(jié)果一致。進(jìn)一步對高、中、低分化組相鄰組間的ADC值進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，高分化組與中分化組、中分化組與低分化組的ADC值組間差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。采用高、中分化組的ADC值繪制ROC曲線，區(qū)別高、中分化組的ADC閾值為1.1790 mm2/s(特異度0.733，敏感度0.769)；通過中、低分化的ROC曲線分析，得到1.1790 mm2/s為區(qū)別中分化與低分化的ADC閾值(特異度1.000，敏感度0.967)。

多位學(xué)者[7，11，12]認(rèn)為不同T分期直腸癌的ADC值差異無統(tǒng)計學(xué)意義。但本組病例中不同T分期直腸癌組間ADC值差異有統(tǒng)計學(xué)意義，且隨著T分期的升高ADC值降低，可能歸因于隨著腫瘤的生長，腫瘤細(xì)胞體積增大、數(shù)目增多，同時核漿比例增大，同時隨著腫瘤浸潤腸壁深度增加，正常細(xì)胞逐漸被腫瘤細(xì)胞代替，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)外間隙越來越小，水分子擴(kuò)散范圍逐漸減小，ADC值相應(yīng)減低，這與Lu等[6]的研究結(jié)論相符。進(jìn)一步比較相鄰T分期腫瘤組的ADC值結(jié)果表明：僅T2與T3期ADC值差異有統(tǒng)計學(xué)意義，繪制ROC曲線后得到ADC=1.5785 mm2/s可以做為區(qū)分兩組的閾值(敏感度、特異度分別為0.500、0.958)。而T1與T2期、T3與T4期ADC值比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義，分析原因可能是：①腫瘤細(xì)胞的生長是一個漸進(jìn)性過程，而腫瘤對腸壁的浸潤也是一個漸進(jìn)性過程，這兩個過程并非時刻同步；②ADC值的準(zhǔn)確性受到微循環(huán)灌注、心跳、呼吸等除水分子擴(kuò)散運(yùn)動外的其它生理運(yùn)動的影響[13]。

本研究中直腸癌有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組與無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組的ADC值比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義，這與Akashi等[11]的研究結(jié)果類似，表明是否出現(xiàn)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移可能與個體差異等綜合因素有關(guān)，而與腫瘤組織本身的水分子擴(kuò)散運(yùn)動無明顯聯(lián)系。但有文獻(xiàn)[14～16]表明淋巴結(jié)本身的ADC值與其轉(zhuǎn)移情況呈顯著相關(guān)。

總之，磁共振DWI通過ADC值測量可為術(shù)前無創(chuàng)性評估、預(yù)測直腸癌分化程度及T分期提供有價值的信息，但其預(yù)測直腸癌是否發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的作用尚待進(jìn)一步探討。