基于MRI多參數(shù)聯(lián)合對(duì)T3期直腸癌亞分期的診斷價(jià)值

許蕾， 邵瑞， 李紅蕾， 王椋

結(jié)直腸癌的發(fā)病率在惡性腫瘤中位居第三位，約1/3起源于直腸[1]。美國(guó)國(guó)家綜合癌癥網(wǎng)絡(luò)(National Comprehensive Cancer Network，NCCN)指南中，對(duì)T3期直腸癌推薦術(shù)前行新輔助放化療(neoadjuvant chemoradiotherapy，NCRT)，認(rèn)為可以提高手術(shù)切除率和患者的無(wú)瘤生存率(disease free survival，DFS)。但在臨床工作中，部分患者對(duì)NCRT不耐受，可發(fā)生骨髓抑制或神經(jīng)、消化等諸多系統(tǒng)的嚴(yán)重不良反應(yīng)。部分研究者認(rèn)為當(dāng)T3期直腸癌病變浸潤(rùn)深度超過(guò)固有肌層<5 mm，CRM陰性或無(wú)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移時(shí)，行全直腸系膜切除術(shù)(total mesorectal excision，TME)后5年無(wú)病生存率可達(dá)85%，局部復(fù)發(fā)率僅為3%[2-3]；特別是T3期直腸癌浸潤(rùn)深度<1 mm的患者與T2期患者預(yù)后一致[4-5]。因此，對(duì)T3期直腸癌患者尤其是NCRT不耐受患者，術(shù)前行精準(zhǔn)影像預(yù)測(cè)腫瘤的亞分期具有重要的臨床意義。直腸高分辨MRI及對(duì)比增強(qiáng)掃描可很好地顯示病變的形態(tài)學(xué)特征，已常規(guī)應(yīng)用于直腸腫瘤的術(shù)前診斷和分期。DWI反映的是組織細(xì)胞內(nèi)水分子擴(kuò)散功能，并通過(guò)ADC值的定量分析來(lái)反映組織內(nèi)水分子擴(kuò)散受限的程度。但是上述方法單獨(dú)應(yīng)用時(shí)，無(wú)論從病變的形態(tài)、MRI半定量或定量參數(shù)方面的研究均有一定局限性，本研究旨在通過(guò)優(yōu)化組合MRI多序列獲得多參數(shù)信息，探討多參數(shù)MRI提高T3期直腸癌術(shù)前精準(zhǔn)亞分期的診斷效能。

材料與方法

1.一般資料

將2015年01月-2018年06月在本院經(jīng)手術(shù)病理證實(shí)為T3期直腸癌的52例患者納入本次研究。其中男34例，女18例，年齡34～79歲，中位數(shù)58.1歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①M(fèi)RI掃描序列規(guī)范，包括直腸高分辨成像、動(dòng)態(tài)增強(qiáng)T1WI及DWI；②TME術(shù)后經(jīng)病理證實(shí)為T3期且有精準(zhǔn)亞分期結(jié)果的直腸癌患者。排除標(biāo)準(zhǔn)：①M(fèi)RI掃描序列不完整或圖像偽影重，不能滿足診斷要求；②術(shù)前進(jìn)行了抗腫瘤的相關(guān)治療；③有幽閉恐懼癥者；④有碘對(duì)比劑過(guò)敏者；⑤肝腎功能不全患者。

2.檢查方法

使用Siemens Trio TIM 3.0T超導(dǎo)MR掃描儀和體部相控陣專用線圈?；颊呷☆^先進(jìn)、仰臥位，檢查前未行腸道準(zhǔn)備。掃描序列及參數(shù)如下。橫軸面高分辨T2WI：TR 3800 ms，TE 95 ms，層厚3 mm，視野220 mm×100 mm，激勵(lì)次數(shù)2；橫軸面T1WI：TR 550 ms，TE 11 ms，層厚3 mm，激勵(lì)次數(shù)2，視野220 mm×100 mm；橫軸面單次激發(fā)EPI序列DWI：TR 3400 ms，TE 81 ms，層厚4 mm，視野234 mm×100 mm，激勵(lì)次數(shù)10，擴(kuò)散敏感系數(shù)b值50～1000 s/mm2；直腸DCE-MRI采用橫軸面三維擾相快速梯度回波序列：TR 3.87 ms，TE 1.41 ms，層厚3 mm，視野250 mm×100 mm，翻轉(zhuǎn)角10°，激勵(lì)次數(shù)1。注射對(duì)比劑之前先行第1期掃描，隨后應(yīng)用高壓注射器以2.0 mL/s的流率團(tuán)注15 mL對(duì)比劑GD-DTPA，注射完畢后以相同流率注射等量生理鹽水沖管；注入對(duì)比劑20 s后連續(xù)采集15期圖像。

3.圖像分析

所有數(shù)據(jù)傳入Simense Syngo工作站，使用Mean-Curve軟件進(jìn)行圖像后處理。在DCE-MR圖像上，選擇病灶最大層面，于瘤體內(nèi)實(shí)性區(qū)域勾畫(huà)ROI，避開(kāi)壞死、囊變及血管區(qū)，即可生成時(shí)間-信號(hào)強(qiáng)度曲線(time-intensity curve，TIC)，并進(jìn)行半定量參數(shù)的測(cè)量；在橫軸面高分辨T2WI上測(cè)量病灶的長(zhǎng)徑及周徑；在DWI上選擇病灶最大層面，觀察病灶內(nèi)擴(kuò)散受限區(qū)域的累及范圍。

由2位具有5年以上盆腔影像診斷經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師共同閱片，測(cè)量分析并記錄腫瘤的以下各項(xiàng)數(shù)據(jù)：①病變整體形態(tài)學(xué)指標(biāo)(長(zhǎng)徑、周徑)；②壁外索條影的形態(tài)學(xué)特點(diǎn)(粗短型、細(xì)長(zhǎng)型)；③DWI病變擴(kuò)散受限分布位置(壁內(nèi)、壁外)；④TIC曲線類型及半定量參數(shù)值，包括達(dá)峰時(shí)間(maximum enhancement time，Tmax)和早期強(qiáng)化率(early enhancement ratio，EER)。Tmax為TIC曲線上最大信號(hào)強(qiáng)度所對(duì)應(yīng)的時(shí)間；EER的計(jì)算公式如下：

(1)

其中SIpost是動(dòng)態(tài)增強(qiáng)第3期圖像上病灶的信號(hào)強(qiáng)度，SIpre是平掃圖像上病灶的信號(hào)強(qiáng)度。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

使用SPSS 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。以病理結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)，按照腫瘤浸潤(rùn)超出固有肌層的深度分為T3Ⅰ組(<5 mm)和T3Ⅱ組(≥5 mm)。采用χ2檢驗(yàn)比較兩組病變的瘤體形態(tài)特征、壁外索條影的形態(tài)特征、TIC曲線類型、DWI上擴(kuò)散受限區(qū)的分布等指標(biāo)的差異。采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較兩組病變的DCE半定量參數(shù)間(Tmax和EER)的差異。建立Logisitc回歸模型，以病理結(jié)果為應(yīng)變量，自變量采用組間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的指標(biāo)，構(gòu)建聯(lián)合參數(shù)模型并評(píng)價(jià)其診斷效能。以P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1.MRI各參數(shù)比較

不同亞分期T3期直腸癌的各項(xiàng)MRI參數(shù)/征象的比較見(jiàn)表1。T3Ⅰ組中壁外索條影以細(xì)長(zhǎng)型多見(jiàn)，DWI上擴(kuò)散受限區(qū)主要累及直腸壁內(nèi)(圖1)；T3Ⅱ組中壁外索條影以粗短型多見(jiàn)，DWI上擴(kuò)散受限區(qū)多累及至直腸壁外(圖2)。兩組間病變周徑、壁外索條形態(tài)學(xué)、DWI擴(kuò)散受限區(qū)的分布這3項(xiàng)特征的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；而兩組間病變長(zhǎng)徑和TIC曲線類型的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

表1 兩組中各項(xiàng)MRI參數(shù)/特征的比較 (例)

兩組病變的半定量參數(shù)測(cè)量結(jié)果及組間比較見(jiàn)表2。兩組間EER值的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，Tmax值的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

表2 直腸癌T3亞分期半定量參數(shù)比較

2.各項(xiàng)MRI參數(shù)聯(lián)合診斷效能

將組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的參數(shù)逐步構(gòu)建聯(lián)合診斷方程，其診斷效能指標(biāo)見(jiàn)表3。其中，以病變周徑+壁外索條形態(tài)+DWI上擴(kuò)散受限區(qū)的分布+EER四項(xiàng)參數(shù)聯(lián)合診斷的約登指數(shù)最高，達(dá)0.732，ROC曲線下面積(Az)為0.887(95% CI：0.847～0.912)，相應(yīng)的診斷敏感度及特異度分別為85.24%和87.34%。

表3 各參數(shù)聯(lián)合對(duì)T3期直腸癌亞分期的診斷效能指標(biāo)

討 論

1.MRI各項(xiàng)參數(shù)對(duì)T3期直腸癌亞分期的診斷效能

MRI是目前結(jié)直腸癌術(shù)前分期的重要檢查方法，在腫瘤的定位診斷、判斷腫瘤浸潤(rùn)深度、決定切除范圍等方面準(zhǔn)確性較高。NCCN指南中推薦對(duì)T3期直腸癌患者行NCRT，認(rèn)為該方法可有效控制局部復(fù)發(fā)及轉(zhuǎn)移。但臨床工作中發(fā)現(xiàn)部分患者對(duì)NCRT不能耐受，是否所有T3期直腸癌患者都適于行NCRT尚存在爭(zhēng)議。部分研究者認(rèn)為T3期直腸癌浸潤(rùn)深度對(duì)患者的預(yù)后和術(shù)前治療方案選擇存在較大的差異，浸潤(rùn)深度超過(guò)固有肌層<5 mm、環(huán)周切緣(circumferential resection margin，CRM)陰性或無(wú)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移時(shí)，TME術(shù)后5年無(wú)病生存率及局部復(fù)發(fā)率分別為85%及3%[2-3]。因此，對(duì)T3期直腸癌患者尤其是不能耐受NCRT的患者進(jìn)行精準(zhǔn)的亞分期評(píng)估具有十分重要的臨床意義。根據(jù)腫瘤浸潤(rùn)深度，RSNA將T3期直腸癌分為3個(gè)亞分期：<5 mm為T3a，5～10 mm為T3b，>10 mm為T3c。本研究中重點(diǎn)關(guān)注浸潤(rùn)深度<5 mm的腫瘤，因此僅將患者分為T3Ⅰ(T3a)和T3Ⅱ(T3b+T3c)兩組。

T3期的診斷標(biāo)準(zhǔn)為腫瘤穿透固有肌層達(dá)周圍直腸系膜，測(cè)量腫瘤在直腸系膜內(nèi)的浸潤(rùn)深度是亞分期的診斷標(biāo)準(zhǔn)。正確判斷直腸系膜內(nèi)的MRI表現(xiàn)是腫瘤浸潤(rùn)還是炎性纖維化增生、炎性擴(kuò)張血管等非腫瘤浸潤(rùn)性表現(xiàn)也是亞分期診斷中的難點(diǎn)及關(guān)鍵所在。高分辨T2WI上有可能將T3Ⅰ組腫瘤周圍直腸系膜內(nèi)的炎性纖維化增生、炎性擴(kuò)張血管誤認(rèn)為是腫瘤浸潤(rùn)而導(dǎo)致分期過(guò)度。謝偉等[6]通過(guò)研究直腸系膜內(nèi)壁外索條的邊緣及強(qiáng)化方式來(lái)進(jìn)行兩者的鑒別，癌性索條邊緣欠光滑且無(wú)或僅為輕度強(qiáng)化，非癌性索條影邊緣多比較光滑且通常有明顯強(qiáng)化。本研究在既往研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將壁外索條的形態(tài)進(jìn)行分類，結(jié)果顯示粗短型索條且邊緣毛糙時(shí)提示腫瘤浸潤(rùn)的可能性更大；細(xì)長(zhǎng)型索條且邊緣光滑、向遠(yuǎn)端移行似“鼠尾狀”時(shí)，則多提示為炎性纖維化或擴(kuò)張血管影。筆者分析造成兩者形態(tài)學(xué)差異的病理基礎(chǔ)是腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)速度快慢不一，周圍直腸系膜以疏松脂肪結(jié)締組織為主，腫瘤細(xì)胞更容易向周圍組織擴(kuò)散浸潤(rùn)生長(zhǎng)，部分成“土豆芽”狀；而炎性纖維化則是纖維組織細(xì)胞過(guò)度增生并伴有炎性細(xì)胞的沉積，走行相對(duì)規(guī)則、細(xì)長(zhǎng)。T3Ⅰ組由于腫瘤浸潤(rùn)深度僅在5mm之內(nèi)，部分患者顯示欠清或不確切時(shí)，可通過(guò)分析腫瘤的整體形態(tài)學(xué)指標(biāo)來(lái)進(jìn)行亞分期的判斷。既往有研者究認(rèn)為腫瘤侵犯直腸周徑的程度與病理T分期之間呈正相關(guān)[7-8]，但目前尚未見(jiàn)對(duì)腫瘤亞分期進(jìn)行評(píng)估的相關(guān)研究。本研究結(jié)果顯示，以侵犯直腸周徑1/2為界，T3Ⅰ組與T3Ⅱ組間的差異具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示腫瘤侵犯直腸周徑的范圍對(duì)判定T3期直腸癌亞分期有一定價(jià)值。

圖1 患者，男，57歲，直腸中分化腺癌T3a期。a)橫軸面T2WI示直腸癌鄰近的直腸壁外可見(jiàn)索條影，邊緣光滑，呈細(xì)長(zhǎng)型(箭)； b)橫軸面T1WI示壁外索條呈“鼠尾狀”向遠(yuǎn)端移行(箭)； c)橫軸面DWI示病變擴(kuò)散受限區(qū)僅累及直腸壁內(nèi)(箭)；d)冠狀面T2WI示病變右側(cè)直腸系膜內(nèi)壁外索條形態(tài)影呈細(xì)長(zhǎng)型(箭)。圖2 患者，男，74歲，直腸中分化腺癌T3b 期。a)橫軸面T2WI示直腸癌鄰近直腸壁外可見(jiàn)索條影，邊緣毛糙，呈粗短型(箭)；b)橫軸面T1WI示壁外索條呈“土豆芽狀”(箭)； c)橫軸面DWI示病變擴(kuò)散受限區(qū)已經(jīng)累及至直腸壁外(箭)；d)冠狀面T2WI示病變鄰近的右側(cè)直腸系膜內(nèi)可見(jiàn)壁外索條影呈粗短型(箭)。

DWI通過(guò)檢測(cè)水分子的微觀運(yùn)動(dòng)來(lái)反映病理狀態(tài)下各組織成分中水分子的功能變化，直腸癌病灶內(nèi)腫瘤細(xì)胞增殖活躍、核漿比例高和細(xì)胞外間隙水分減少等特點(diǎn)，使得其在DWI上表現(xiàn)為擴(kuò)散受限，ADC值下降。既往有研究結(jié)果顯示，高分辨力DWI-讀出方向分段采樣平面回波成像(readout segmentation of long variable echo-trains，RESOLVE)序列對(duì)于術(shù)前判斷直腸癌是否突破固有肌層即T2期和T3期的鑒別具有較高的參考價(jià)值[9]。本研究中則進(jìn)一步分析DWI上擴(kuò)散受限的位置分布，結(jié)果顯示擴(kuò)散受限的位置分布與腫瘤浸潤(rùn)范圍密切相關(guān)，當(dāng)DWI上擴(kuò)散受限區(qū)域僅位于直腸壁內(nèi)時(shí)，高度提示亞分期為T3Ⅰ。唯一不足的是DWI圖像容易受磁場(chǎng)不均勻性的影響，圖像上出現(xiàn)變形的比例較高，因此測(cè)量病變的ADC值得到定量結(jié)果來(lái)進(jìn)行分析的效果并不確定，因此未納入本次研究中。

DCE-MRI可以通過(guò)TIC曲線及EER、Tmax等參數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)腫瘤的血管生成情況，從而有利于良惡性直腸腫瘤的鑒別[9-10]。本研究結(jié)果顯示，針對(duì)T3亞分期TIC曲線類型的鑒別診斷價(jià)值不大。DCE-MRI半定量參數(shù)與腫瘤浸潤(rùn)范圍之間密切相關(guān)，EER和Tmax主要反映了對(duì)比劑在注射后在病變區(qū)的滲透速度、微血管密度和血管通透性的情況，腫瘤的組織學(xué)分級(jí)與半定量參數(shù)間呈正相關(guān)[11-13]。反映腫瘤血管生成情況的微血管計(jì)數(shù)(microvessel calculation，MVC)與EER具有顯著相關(guān)性，而微血管面積(microvessle area，MVA)與Tmax之間具有顯著相關(guān)性。本研究結(jié)果顯示，EER在兩組間的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而Tmax的組間差異則無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。筆者認(rèn)為兩組中腫瘤血管異常增殖速度均明顯增加，故EER值均表現(xiàn)為明顯升高，但隨著亞分期的遞增，腫瘤存在大量動(dòng)靜脈瘺且MVA逐漸增高，能反映腫瘤MVA指標(biāo)的EER顯示出兩者的差異性。

2.多參數(shù)優(yōu)化組合的診斷效能

直腸高分辨MRI及DCE-MRI檢查作為直腸癌術(shù)前分期的主要影像檢查方法已廣泛應(yīng)用于臨床，但其對(duì)直腸癌術(shù)前分期的準(zhǔn)確性仍有不足[14-15]。DWI通過(guò)測(cè)量ADC值可區(qū)分腫瘤和非腫瘤病灶，但ADC值測(cè)量受諸多因素的影響，故單獨(dú)應(yīng)用DWI仍具有局限性。為了避免單一指標(biāo)的局限性，有必要合理利用、整合多項(xiàng)參數(shù)對(duì)病變進(jìn)行診斷。Logistic回歸分析可以在某一敏感度下獲得最大的特異度，也能在某一特異度下獲得最大的敏感度，從而可獲得最大ROC曲線下面積。本研究結(jié)果顯示新構(gòu)建的聯(lián)合診斷方程中，以病變周徑+壁外索條的形態(tài)+DWI擴(kuò)散受限分布位置+EER四項(xiàng)參數(shù)聯(lián)合診斷的約登指數(shù)最高，為0.73，ROC曲線下面積為0.887(95% CI：0.847～0.912)，診斷敏感度及特異度分別為85.24%和87.34%。

3.本研究的局限性

本研究的局限性：樣本量偏少，有待于今后擴(kuò)大樣本量進(jìn)一步對(duì)MRI在T3期直腸癌亞分期診斷中的效能指標(biāo)進(jìn)行深入探討；在今后的研究中可考慮引入定量參數(shù)如容量轉(zhuǎn)運(yùn)常數(shù)(Ktrans)、速率常數(shù)(Kep)、血管外細(xì)胞外間隙容積百分比(Ve)等定量參數(shù)。

綜上所述，MRI多參數(shù)聯(lián)合診斷可提高對(duì)T3期直腸癌亞分期的診斷價(jià)值。