磁共振擴(kuò)散相關(guān)成像技術(shù)在宮頸癌診治中的研究進(jìn)展

郭艷會(huì) 強(qiáng)金偉

宮頸癌的發(fā)病率在全球女性惡性腫瘤中名列第二，僅次于乳腺癌，在我國(guó)發(fā)病率逐年升高，病死率更是達(dá)到了女性生殖系統(tǒng)惡性腫瘤的第一位[1]。宮頸癌多發(fā)生于鱗狀上皮與柱狀上皮之間，病理類型多為鱗癌，臨床上主要以不規(guī)則陰道出血為首要表現(xiàn)，轉(zhuǎn)移方式主要有淋巴、血行轉(zhuǎn)移、深部浸潤(rùn)以及直接蔓延。宮頸癌的發(fā)病與高危型人乳頭瘤病毒（HPV）的持續(xù)感染有很大的關(guān)系，發(fā)病率與地域、年齡有密切的關(guān)系，城市地區(qū)發(fā)病率高于農(nóng)村地區(qū)，而且隨著年齡的增長(zhǎng)，宮頸癌的發(fā)病率也呈現(xiàn)上升趨勢(shì)[2-4]。多數(shù)患者就診時(shí)已是中晚期，因此宮頸癌的早期診斷成為有效治療的關(guān)鍵。

20世紀(jì)80年代，磁共振成像（MRI）技術(shù)被首次應(yīng)用于子宮疾病的診斷。MRI成像具有高軟組織分辨率、多序列與多參數(shù)成像、無(wú)輻射性等優(yōu)點(diǎn)，能夠清晰地顯示宮體、宮頸、盆腔內(nèi)其他臟器的解剖層次[5]。隨著MRI技術(shù)的不斷進(jìn)步，特別是功能MRI技術(shù)的成熟，通過(guò)多通道高密度相控陣線圈的應(yīng)用以及MRI場(chǎng)強(qiáng)、梯度切換率的提高，使盆腔MRI的應(yīng)用價(jià)值不斷提高[6-7]。功能MRI在宮頸癌的臨床應(yīng)用最廣泛的是擴(kuò)散加權(quán)成像（diffusionweighted imaging，DWI）。近年來(lái)，以常規(guī)DWI為基礎(chǔ)的體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散加權(quán)成像（intravoxel incoherent motion imaging，IVIM-DWI）和擴(kuò)散峰度成像（diffusion kurtosis imaging，DKI）的研究不斷增多。本文主要對(duì)上述三種DWI技術(shù)在宮頸癌診療方面的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行綜述。

常規(guī)DWI在宮頸癌中的應(yīng)用

DWI是磁共振掃描中最為常用的序列，利用水分子在體內(nèi)的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)并診斷相關(guān)病變[8]，并且能夠提供量化指標(biāo)，完善疾病的診斷依據(jù)。隨著MRI技術(shù)的進(jìn)步，DWI的發(fā)展也經(jīng)歷了傳統(tǒng)DWI、擴(kuò)散張量成像（DTI）、體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)（IVIM）、擴(kuò)散峰度成像（DKI）、以及以水通道蛋白（AQPs）主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)為理論基礎(chǔ)的DWI等多個(gè)階段[9]。目前，DWI在宮頸的應(yīng)用主要以傳統(tǒng)DWI為主，由于大部分宮頸癌的腫瘤細(xì)胞密度較正常組織高，且細(xì)胞間隙較窄，癌細(xì)胞細(xì)胞器豐富，核質(zhì)比高，水分子擴(kuò)散受到較大限制，在DWI上顯示局限性高信號(hào)[10]。近年來(lái)，通過(guò)將平面回波成像序列與擴(kuò)散敏感梯度融合，增加了DWI序列對(duì)水分子布朗運(yùn)動(dòng)的敏感性，消除了大量的磁化偽影并大大減少了成像時(shí)間，高質(zhì)量的圖像使DWI技術(shù)開始廣泛應(yīng)用于盆腹腔疾病的診斷[11]。

表 觀 擴(kuò) 散 系 數(shù)（apparent diffusion coefficients，ADC）是DWI掃描中重要的參數(shù)，它可以精確地反映出細(xì)胞微環(huán)境的變化，任何限制水分子運(yùn)動(dòng)的因素都會(huì)導(dǎo)致ADC值降低[12]。劉曉蓓等[13]測(cè)量了30例宮頸癌病例的ADC值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)ADC值的大小為：正常宮體肌層＞宮頸內(nèi)黏液＞腫瘤邊緣層＞瘤灶中心，通過(guò)將DWI與常規(guī)MRI結(jié)合可以使宮頸癌診斷的總體靈敏度達(dá)到94%，故DWI應(yīng)作為宮頸癌診斷的常規(guī)檢查。Luca等[14]對(duì)38例宮頸癌復(fù)發(fā)患者進(jìn)行T2WI、DCE-MRI和DWI序列掃描，比較T2WI與DCE-MRI或DWI聯(lián)合應(yīng)用的診斷效能。結(jié)果顯示T2WI聯(lián)合DCE預(yù)測(cè)復(fù)發(fā)的準(zhǔn)確性為80%，而T2WI聯(lián)合DWI的準(zhǔn)確性可達(dá)到92%。研究表明T2WI聯(lián)合DWI可以明顯提高M(jìn)RI的診斷效能，DWI對(duì)宮頸癌的復(fù)發(fā)具有良好的預(yù)測(cè)價(jià)值。Exner等[15]對(duì)50例宮頸癌患者分別進(jìn)行常規(guī)MRI和DWI檢查，評(píng)估DWI在評(píng)價(jià)腫瘤大小、局部侵犯以及腫瘤分期方面的優(yōu)勢(shì)。結(jié)果顯示DWI鑒別腫瘤浸潤(rùn)組織和檢測(cè)淋巴轉(zhuǎn)移更具敏感性。Das等[16]通過(guò)對(duì)24例分期范圍為IIB-IIIB的鱗狀細(xì)胞宮頸癌的患者進(jìn)行放化療效果的評(píng)估，判斷傳統(tǒng)MRI及DWI對(duì)高級(jí)別宮頸癌局部低劑量放化療的診斷效能。結(jié)果顯示治療效果較好的患者，傳統(tǒng)MRI可以發(fā)現(xiàn)治療后腫瘤體積有明顯下降，腫瘤的平均ADC值明顯增高，而治療效果不理想的患者腫瘤ADC值變化不明顯。從而證明ADC值可以很好的反映宮頸癌水分子擴(kuò)散等微觀層面的變化，并能成為治療效果的預(yù)測(cè)指標(biāo)。楊蔚等[17]用標(biāo)準(zhǔn)化ADC（nADC）探討鑒別宮頸癌組織學(xué)類型及病理分級(jí)的價(jià)值，結(jié)果顯示：ADC值和nADC值在宮頸鱗癌組均明顯低于腺癌組，在分化程度低的鱗癌組明顯低于分化程度高的鱗癌組；以臀大肌為參照的nADC值鑒別宮頸鱗癌與腺癌、低和高分化鱗癌的診斷效能最高，與細(xì)胞密度的相關(guān)性最好。

IVIM-DWI在宮頸癌中的應(yīng)用

IVIM-DWI是一種雙指數(shù)模型，是Le Bihan等[18]在20世紀(jì)80年代中期提出的一種能顯示水分子微觀運(yùn)動(dòng)的方法。常規(guī)DWI建立在單指數(shù)模型基礎(chǔ)上，ADC值是基于水分子隨機(jī)布朗運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散的假設(shè)獲得的，但人體內(nèi)的毛細(xì)血管灌注也對(duì)ADC值有著一定的影響。多種因素的干擾使得ADC值有一定的誤差。IVIM-DWI使用多個(gè)不連續(xù)遞增b值，采用雙指數(shù)模型分析組織內(nèi)的微循環(huán)灌注及擴(kuò)散信息。IVIM能同時(shí)測(cè)量活體組織水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和毛細(xì)血管微循環(huán)灌注，這是單指數(shù)模型的常規(guī)DWI無(wú)法達(dá)到的。計(jì)算公式為：

Sb表示擴(kuò)散梯度為b時(shí)體素內(nèi)信號(hào)強(qiáng)度，S0表示b值為0時(shí)的信號(hào)強(qiáng)度。IVIM-DWI有三個(gè)定量參數(shù)，D值是真擴(kuò)散系數(shù)，單位為mm2/s，指的是排除了灌注影響的真正的水分子擴(kuò)散；D*是假擴(kuò)散系數(shù)，單位也是mm2/s，指的是毛細(xì)血管相關(guān)的擴(kuò)散系數(shù)，與血流速度及毛細(xì)循環(huán)幾何構(gòu)造相關(guān)；f是指灌注分?jǐn)?shù)，指的是灌注因素在擴(kuò)散信號(hào)中所占的比例，反映了組織內(nèi)的血管密集程度，大小介于0～1之間，沒有單位。該技術(shù)不需使用對(duì)比劑，掃描不受呼吸的限制，患者耐受性和接受度均很高。

Lee等[19]利用IVIM-DWI對(duì)宮頸癌組織進(jìn)行了研究，并就IVIM參數(shù)值與正常宮頸、子宮肌層和子宮肌瘤進(jìn)行了比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)宮頸癌的f值最低，與正常宮頸組織及子宮肌層有明顯差異，D*值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而D值由于去除了灌注的影響，只反映純水分子的擴(kuò)散信息，所以在所有組織中D值都比ADC值低，從而得出結(jié)論，即宮頸癌具有低灌注及低擴(kuò)散的特性，可用于區(qū)分不同的組織。Zhu等[20]對(duì)21例行同步放化療（CCRT）的宮頸癌患者分別進(jìn)行4個(gè)時(shí)間點(diǎn)的IVIM掃描，結(jié)果顯示，患者腫瘤部位的ADC值與D值在經(jīng)過(guò)CCRT治療后均有增加，f值與D*值在2到3周的CCRT治療期有所增加，并在第4周CCRT治療過(guò)程中開始下降，f值在CCRT治療前與治療2周時(shí)差異最大，從而證明IVIM-DWI有望用于宮頸癌患者CCRT早期治療的效果監(jiān)測(cè)。

DKI在宮頸癌中的應(yīng)用

DKI是一種磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像的新興技術(shù)，反映的是人體組織內(nèi)非高斯分布的水分子的擴(kuò)散。DKI是擴(kuò)散張量成像（DTI）技術(shù)的延伸，在反映組織微觀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度上比DTI更加敏感。常規(guī)DWI是以水分子擴(kuò)散符合高斯分布為理論基礎(chǔ)的。然而由于人體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性及細(xì)胞自身及細(xì)胞內(nèi)外復(fù)雜微環(huán)境等因素的影響，水分子的擴(kuò)散是呈非高斯分布的[21]，也就說(shuō)明常規(guī)DWI不能完全真實(shí)的反映人體組織水分子的擴(kuò)散情況。DKI以非高斯分布模型為基礎(chǔ)，能更加真實(shí)地反映人體組織微觀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。體素內(nèi)信號(hào)衰減與b值間的關(guān)系：

其中K指平均峰度（MK），沒有單位，大小是0-1；K值越大，代表組織結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)受限越明顯。D值指的是經(jīng)過(guò)非高斯分布矯正過(guò)的ADC值，可被視為衡量組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的一種“度”，可以量化這一偏離。DKI要求較高的b值，目前DKI在頭顱、乳腺、肝臟、膀胱、前列腺的應(yīng)用國(guó)內(nèi)外報(bào)道較多[22-26]，但在盆腔，尤其是子宮的應(yīng)用鮮有報(bào)道。

閆坤等[27]對(duì)比研究了常規(guī)MRI、常規(guī)DWI和DKI在鑒別宮頸癌病理類型及分化程度的價(jià)值，結(jié)果顯示：ADC值與MD值鱗癌均低于腺癌，MK值鱗癌高于腺癌，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，宮頸鱗癌與腺癌ROC曲線下面積MK（0.968）＞MD（0.940）＞ADC（0.915）。ADC、MK、MD值在高、中、低分化鱗癌間差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，MK診斷效能最佳，ROC曲線下面積為0.905，高于MD的0.884和ADC的0.853，結(jié)果表明在宮頸鱗癌與腺癌、高中低分化鱗癌的鑒別上，DKI優(yōu)于DWI，這與其他部位DKI研究結(jié)果相似。Wang等[28]對(duì)50例宮頸癌患者進(jìn)行常規(guī)DWI和DKI對(duì)比研究，結(jié)果顯示：高分化腫瘤的ADC值和D值明顯低于正常子宮肌層，而K值沒有明顯的區(qū)別；中低分化的腫瘤有更低的ADC值和D值，但是其K值明顯上升。在臨床分期方面，DKI的準(zhǔn)確率為90%，高于傳統(tǒng)MRI序列（T2WI+T1WI）的74%，但是在定量分析中，兩者沒有明顯差別。初步研究表明，DKI在宮頸癌的診斷及臨床分期方面具有優(yōu)勢(shì)。但目前關(guān)于DKI在宮頸癌的研究較少，需要大量樣本的研究來(lái)證實(shí)其在診斷及分期、分級(jí)中的價(jià)值。

綜上所述，磁共振成像作為宮頸癌診斷及分期的首選影像檢查方法已被廣泛應(yīng)用于臨床，當(dāng)前的MRI技術(shù)正由傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)診斷向功能影像發(fā)展，將使宮頸癌特別是Ⅲa以上的宮頸癌評(píng)估更具準(zhǔn)確性。目前DWI已經(jīng)成為MRI檢查的常規(guī)檢查序列，與此同時(shí)，IVIM和DKI作為新型DWI技術(shù)在宮頸癌的診斷、分級(jí)、分期、療效評(píng)估、監(jiān)測(cè)方面已顯示出了一定價(jià)值，但其作用仍進(jìn)一步需大樣本研究證實(shí)。受制于當(dāng)前的軟硬件水平，DWI技術(shù)在發(fā)揮巨大作用的同時(shí)也存在諸多需要改進(jìn)的問題，如IA期宮頸癌因其病灶較小，很容易漏診，以至于錯(cuò)過(guò)最佳治療期；宮頸癌的早期治療效果評(píng)價(jià)依然不夠理想。