擴(kuò)散峰度成像多定量參數(shù)鑒別子宮肉瘤與變性肌瘤的價(jià)值

鞠燁 ，聶健 ，田士峰 ，劉愛連 *，陳麗華 ，魏強(qiáng)

子宮肉瘤(uterine sarcoma，US)約占女性生殖系統(tǒng)惡性腫瘤的1%，多見于40～60歲婦女，組織學(xué)主要包括癌肉瘤、平滑肌肉瘤、內(nèi)膜間質(zhì)肉瘤和未分類肉瘤等[1]，其特點(diǎn)是侵襲性強(qiáng)，局部復(fù)發(fā)，遠(yuǎn)處播散以及死亡率高等。US易被誤診為變性子宮肌瘤(degenerative hysteromyoma，DH)[2]，子宮肌瘤是女性生殖系統(tǒng)最常見的良性腫瘤，好發(fā)于30～50歲女性[3]，兩種病變在臨床上的治療與預(yù)后完全不同，子宮肌瘤微創(chuàng)或非侵入性方法的治療過程中難以識別出US，因此US和DH的術(shù)前鑒別診斷至關(guān)重要[4]。當(dāng)子宮肌瘤中含有變性的成分，其常規(guī)磁共振征象與US相似，臨床鑒別診斷通常是困難的[5-6]。磁共振功能成像對常規(guī)影像難以鑒別的腫瘤有其優(yōu)勢，如彌散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)及其衍生序列擴(kuò)散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)在腫瘤性質(zhì)判斷方面具有一定的價(jià)值[7]，既往研究將DWI及DTI等序列應(yīng)用于鑒別US與DH并取得一定經(jīng)驗(yàn)[8-12]。但以上兩種功能成像受限制于高斯分布模型，然而人體中的微觀結(jié)構(gòu)及內(nèi)環(huán)境如細(xì)胞、細(xì)胞膜和這些組織的生化特性可改變水分子的擴(kuò)散狀態(tài)并使其偏離高斯分布[13]。擴(kuò)散峰度成像(diffusion kurtosis imaging，DKI)可描繪組織內(nèi)非高斯分布水分子的擴(kuò)散狀態(tài)，可對組織內(nèi)細(xì)微結(jié)構(gòu)變化情況進(jìn)行更真實(shí)客觀的描述，且不受組織水分子擴(kuò)散狀態(tài)的限制[14]，目前其在其他臟器的腫瘤診斷方面應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大[15-19]。而在US與DH的鑒別價(jià)值方面尚沒有研究，本研究旨在探討DKI多定量參數(shù)鑒別US與DH的價(jià)值，為術(shù)前無創(chuàng)、定量診斷提供參考。

1 資料與方法

1.1 研究對象

本文為回顧性研究，分析2014年8月至2019年4月于我院行MR檢查并且經(jīng)病理檢查證實(shí)為US和DH患者數(shù)據(jù)共208例，符合以下標(biāo)準(zhǔn)納入此次研究：①經(jīng)手術(shù)病理確證實(shí)，相應(yīng)的病歷數(shù)據(jù)很全面完整；②患者可接受MRI檢查，術(shù)前行盆腔1.5 T MR檢查；③病灶為單發(fā)性的，相應(yīng)病灶直徑超過2.0 cm。排除標(biāo)準(zhǔn)：①在檢查前進(jìn)行過其他治療；②患者同時(shí)存在其他子宮類病變；③MRI的影像質(zhì)量差，影響了判斷結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。最終US入組13例，按DH與US(2∶1)比例匹配，即隨機(jī)在符合入組條件的DH患者中隨機(jī)選取26例進(jìn)行入組研究。本研究經(jīng)過大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)，免除受試者知情同意，批準(zhǔn)文號：PJ-KS-KY-2021-99(X)。

US組13名患者年齡(62.5±22.5)歲，病灶大小(5.6±3.0)cm，其中臨床分期IA期7例，IB期3例，Ⅲ期3例，其中癌肉瘤12例、平滑肌肉瘤1例；DH組26名患者年齡(43.9±22.1)歲，其中絕經(jīng)前后分別為23、3例，病灶大小(6.8±6.0)cm，脂肪變性1例，黏液變性1例，紅色變性2例，透明變性22例，其中22例為體檢發(fā)現(xiàn)，4例臨床表現(xiàn)為經(jīng)量增多。

1.2 掃描方法

在進(jìn)行掃描時(shí)選擇了1.5 T MR(型號：GE SignaHDxt)，檢查前告知患者禁食4～6 h，不過需飲水大約500 mL從而確保膀胱處于一定充盈狀態(tài)。掃描序列相關(guān)情況如下：①橫軸位T1WI序列：選擇了快速擾相梯度回波序列，TR/TE 400/8.0 ms，矩陣 320×192，激勵(lì)次數(shù)(NEX)2.0，掃描時(shí)間約100 s。②橫軸位T2WI序列：根據(jù)掃描要求選擇了快速自旋回波序列，TR/TE 4000/125 ms，矩陣320×192，NEX 4.0，掃描時(shí)間約143 s。③橫軸位DKI序列：對應(yīng)的序列為單次激發(fā)自旋回波序列，TR/TE 3000/98 ms，矩陣128×128，NEX 2.0，b值取0、1000 s/mm2和2000 s/mm2，在15個(gè)正交方向施加擴(kuò)散梯度，掃描時(shí)間約180 s。各序列的層厚保持為5.0 mm，間隔l.0 mm。

1.3 圖像分析與數(shù)據(jù)測量

對所得結(jié)果進(jìn)行處理時(shí)，安排觀察者1記錄病灶種類、病理分級、分期相關(guān)的信息，同時(shí)記錄病灶的大小。將DKI序列數(shù)據(jù)傳到相應(yīng)AW 4.6工作站，然后由兩個(gè)觀察者分別通過盲法進(jìn)行測量。在此基礎(chǔ)上通過Functool軟件工具來重建處理，而獲取出平均擴(kuò)散峰度(mean kurtosis，MK)、平均擴(kuò)散系數(shù)(mean diffusivity，MD)、平行擴(kuò)散峰度(axial kurtosis，Ka)、垂直擴(kuò)散峰度(radial kurtosis，Kr)、平行擴(kuò)散系數(shù)(axial diffusivity，Da)、垂直擴(kuò)散系數(shù)(radial diffusivity，Dr)、各向異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotropy，F(xiàn)A)及峰度各向異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotropy of kurtosis，F(xiàn)AK)圖。接著對比分析而確定出相應(yīng)最大截面病灶實(shí)質(zhì)區(qū)，并據(jù)此勾畫出感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，然后避開囊變、壞死偽影區(qū)，且控制面積超過總面積三分之一基礎(chǔ)上，于相鄰三個(gè)層面各勾畫一個(gè)ROI，取其平均值(圖1)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)分析采集的數(shù)據(jù)，采用Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)各參數(shù)的正態(tài)性，符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示；符合偏態(tài)分布的計(jì)量資料以中位數(shù)(四分位間距)表示。通過組內(nèi)相關(guān)性系數(shù)(intra-group correlation coefficient，ICC)檢驗(yàn)兩名觀察者所得2組病灶DKI結(jié)果的一致性(ICC≤0.40則判斷一致性差，0.40＜ICC＜0.75則判斷一致性為中等，ICC≥0.75為一致性良好)，取兩名觀察者測量結(jié)果的均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。通過獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)(正態(tài)分布)對比兩組MK、Ka、Kr、FA、FAK、Dr參數(shù)值的差異，采用Mann-Whitney秩和檢驗(yàn)(非正態(tài)分布)比較MD、Da參數(shù)值的差異，P＜0.05表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。通過受試者工作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲線評價(jià)各參數(shù)判斷兩組病灶的診斷效能，確定出曲線下面積(area under curve，AUC)，根據(jù)最大約登指數(shù)評得出診斷閾值及相應(yīng)的敏感度和特異度。

2 結(jié)果

表1顯示出兩名觀察者所得的2組患者DKI各參數(shù)值及一致性檢驗(yàn)。2名觀察者所測US組Kr、FAK參數(shù)值一致性中等，0.40＜ICC＜0.75，其余各組各參數(shù)值一致性均很好，各參數(shù)ICC≥0.75。US組與DH組各參數(shù)對比情況如表2。US組的MK、Ka、值大于DH組，F(xiàn)A、MD值小于DH組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。各參數(shù)的診斷效能(AUC)、診斷界值、敏感度情況如表3，各參數(shù)均顯示較高的診斷效能。

表1 兩名觀察者測得各參數(shù)值及一致性檢驗(yàn)結(jié)果(MD、Da、Dr單位為μm2/ms)

表2 兩組病例各參數(shù)值以及比較結(jié)果(MD、Da、Dr單位為μm2/ms)

3 討論

3.1 臨床意義及既往研究

US早期診斷和治療有至關(guān)重要的意義，由于其不同組織學(xué)成分，因此常規(guī)MRI圖像表現(xiàn)各異，當(dāng)腫瘤內(nèi)部出現(xiàn)出血、壞死和囊變時(shí)，表現(xiàn)為信號不均勻，腫瘤血供豐富，增強(qiáng)掃描多呈明顯不均勻強(qiáng)化。子宮肌瘤出現(xiàn)變性時(shí)(主要包括透明變性、黏液變性、囊性變性、紅色變性、鈣化以及肉瘤樣變性)，也可在常規(guī)MRI圖像上表現(xiàn)出現(xiàn)囊變、出血等信號，二者不易鑒別。應(yīng)用磁共振功能成像如DWI、DTI序列對二者的鑒別診斷已有報(bào)道，DWI序列及ADC值、DTI序列的FA值對二者鑒別均有一定價(jià)值，肉瘤ADC值小于DH，且DWI序列聯(lián)合ADC圖可以提高其診斷敏感度及特異度[11]，肉瘤FA值小于DH且具有較高的診斷效能[9]。

3.2 DKI序列優(yōu)勢

相比較DWI及DTI序列，本研究選用的DKI序列具有更為突出的優(yōu)勢。DWI序列從微觀水平反映了組織中水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的快慢，通過其ADC值反映水分子擴(kuò)散受限程度。DWI可作為US與DH的診斷方法，但其特異度不高。DTI序列應(yīng)用的前提是組織內(nèi)水分子的運(yùn)動(dòng)符合高斯分布擴(kuò)散，然而人體組織在各種微觀結(jié)構(gòu)及復(fù)雜內(nèi)環(huán)境的作用與影響下，水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)很難完全符合高斯分布。DKI基于非高斯分布模型，其優(yōu)勢在于可以更為精準(zhǔn)地反映組織內(nèi)微環(huán)境變化，量化水分子非高斯分布擴(kuò)散所產(chǎn)生的偏差，并提供多個(gè)量化參數(shù)。本研究中2名觀察者所得結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，除US組的Kr及FAK值一致性一般(0.40＜ICC＜0.75)以外，其余各參數(shù)的ICC值均大于0.75，提示DKI序列各參數(shù)一致性處于較高水平，數(shù)據(jù)測量穩(wěn)定性良好，而US組的Kr及FAK值一致性一般的原因可能是US組病變復(fù)雜性高，導(dǎo)致測量穩(wěn)定性一般。

3.3 本研究結(jié)果分析

本研究中結(jié)果表明US組的MK、Ka、Kr值均高于DH組，而MD、Da、Dr值均低于DH組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。MK值代表空間各方向上擴(kuò)散峰度值的平均值，真實(shí)反映了高斯分布的水分子擴(kuò)散位移與組織水分子擴(kuò)散位移之間的偏離程度，其大小與組織的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度呈正相關(guān)。Ka值對應(yīng)于擴(kuò)散張量長軸擴(kuò)散峰度值，Kr值則為相應(yīng)的同方向平均擴(kuò)散峰度值，其數(shù)值可反映出組織的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，二者之間存在一定的正相關(guān)關(guān)系[19]。既往DKI對子宮內(nèi)膜漿液性腺癌與內(nèi)膜樣腺癌的研究結(jié)果中[19]，漿液性腺癌組的腫瘤內(nèi)復(fù)雜程度高于內(nèi)膜樣腺癌組，其MK、Ka、Kr值均高于內(nèi)膜樣腺癌組。本研究進(jìn)一步驗(yàn)證了這一現(xiàn)象，US細(xì)胞大量增殖，有絲分裂活躍，密集度較高，生長迅速，進(jìn)而提高了水分子在組織中擴(kuò)散的復(fù)雜性，因此可能導(dǎo)致US組的MK、Ka、Kr值大于DH組。MD、Da、Dr值與水分子運(yùn)動(dòng)自由程度成正比，在既往研究中[19]子宮內(nèi)膜漿液性腺癌較內(nèi)膜樣腺癌細(xì)胞排列更為緊密、細(xì)胞外間隙減小，水分子擴(kuò)散受限程度增加，MD、Da、Dr值低于內(nèi)膜樣腺癌組，本研究也驗(yàn)證了這一結(jié)果，US組的MD、Da、Dr均低于DH組，原因可能是由于US的惡性程度明顯高于DH，因此其增殖能力亦較高，從而增加US的細(xì)胞密度，從而顯著增加了水分子擴(kuò)散受限程度。另外，惡性腫瘤細(xì)胞密集，細(xì)胞核大、深染、異型性高，胞外基質(zhì)較少，使得胞內(nèi)和胞外水分子的擴(kuò)散空間進(jìn)一步減小[8]，在這些因素的影響下，US組MD、Da的值處于較低水平。兩組間FAK值差異不明顯，不存在統(tǒng)計(jì)意義，其臨床價(jià)值仍需要進(jìn)一步研究。DKI序列中的FA值代表相應(yīng)的水分子運(yùn)動(dòng)各向異性水平，其主要影響因素為組織纖維束完整性，此外也與纖維束的方向有關(guān)[9]。US細(xì)胞密集，水分子一般情況下都沿細(xì)胞間隙走行，因而方向性較一致，即FA值較小；DH的主要組成為膠原纖維和平滑肌細(xì)胞，雖大部分發(fā)生變性，不過其中大部分依然保持為編織狀及旋渦狀結(jié)構(gòu)，水分子沿此結(jié)構(gòu)走行，致使其方向性較差，F(xiàn)A值增高，這一結(jié)果與既往研究結(jié)果一致[9]。

3.4 本研究局限性

本實(shí)驗(yàn)存在一定的局限性，由于腫瘤存在異質(zhì)性，也可能會對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一定的影響而存在偏差，尤其本次研究US組的Kr和FAK值測量穩(wěn)定性一般，另外由于US樣本量較少，統(tǒng)計(jì)結(jié)果可靠性有待提高，應(yīng)增加樣本量進(jìn)一步深入分析。

綜上所述，DKI對US及DH鑒別診斷有重要作用，在無需應(yīng)用對比劑的條件下，利用重建圖像得出的多個(gè)穩(wěn)定性好的定量參數(shù)，其中MK、Ka、MD、Da及Dr值具有更高的診斷效能，說明DKI序列具有更好的診斷準(zhǔn)確性，為鑒別兩者提供了一種安全可行的評估方法，具有很好的研究及臨床應(yīng)用前景。

作者利益沖突聲明：全部作者均聲明無利益沖突。