單、雙指數(shù)模型擴散加權(quán)成像對直腸癌轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)診斷價值

許梅海，尹家瑜，申煒，韋潔勤，盧平明，黃龍全，梁慧明

直腸癌患者若出現(xiàn)淋巴結(jié)(Lymph nodules，LN)轉(zhuǎn)移，將可能面臨更高的死亡風(fēng)險。直腸癌治療方法較多，而LN轉(zhuǎn)移情況是決定治療方式的重要因素之一。目前術(shù)前判斷直腸周圍淋巴結(jié)的良、惡性仍較困難，常規(guī)CT和MRI主要依據(jù)形態(tài)學(xué)指標如大小、壞死情況等對轉(zhuǎn)移性LN進行診斷，但眾所周知這些指標并不敏感且為非特異性的。磁共振DWI技術(shù)不斷發(fā)展，改善了對直腸癌的術(shù)前分期準確性。本研究通過分析單指數(shù)模型DWI及基于體素內(nèi)不相干運動(intra-voxel incoherent motion，IVIM)雙指數(shù)模型DWI在直腸癌轉(zhuǎn)移性LN中的診斷價值，探尋最佳診斷閾值，旨在提高對直腸癌的術(shù)前診斷準確性。

材料與方法

1.研究對象

本研究經(jīng)本院醫(yī)學(xué)倫理委員會審核通過，所有患者簽署了知情同意書。

選取2016年12月-2019年2月在本院經(jīng)病理證實為直腸腺癌的初診患者40例，其中男30例，女10例，年齡為37～89歲，平均(62.50±13.61)歲。入組標準：①臨床及病理資料完整；②已行全直腸系膜切除術(shù)，手術(shù)病理證實為直腸腺癌合并轉(zhuǎn)移性LN，且病理檢查結(jié)果能與MRI上所顯示的LN對應(yīng)。排除標準：①接受過任何抗腫瘤治療；②盆腔曾經(jīng)做過手術(shù)者；③有MRI檢查禁忌證；④MRI圖像質(zhì)量較差，不能進行定性和定量分析。MRI檢查與手術(shù)的間隔時間為3～11天，平均(9.0±1.9)天。

2.檢查方法

使用GE Discovery MR750 3.0T超導(dǎo)磁共振掃描儀和16通道體部線圈，患者取仰臥位。所有患者行盆腔脂肪抑制序列T2WI、常規(guī)直腸高分辨MRI、DWI、IVIM-DWI及DCE-MRI掃描，增強掃描使用對比劑為Gd-DTPA，劑量0.2 mL/kg。常規(guī)MRI掃描序列及參數(shù)見表1。

表1 常規(guī)MRI掃描序列及參數(shù)

DWI掃描參數(shù)：采用單次激發(fā)SE-EPI序列，b值為0、800 s/mm2，TR 6575 ms，TE 72.6 ms，視野26 cm×26 cm，矩陣160×160，層厚5.0 mm，層間距1.0 mm，總掃描時間為1 min 34 s。

IVIM-DWI掃描參數(shù)：采用單次激發(fā)SE-EPI序列，在X、Y、Z軸3個方向上施加擴散敏感梯度場；共選擇10個b值，分別為0、25、50、75、100、200、400、600、800和1000 s/mm2，TR 3300 ms，TE 91 ms,層厚4.0 mm，層間距0.3 mm，視野32 cm×30 cm，激勵次數(shù)4，總掃描時間為8 min 3 s。

3.圖像后處理和分析

由兩位主治以上放射科醫(yī)師采用雙盲法獨立進行閱片分析和數(shù)據(jù)測量，意見不一致時通過共同閱片或請示上級醫(yī)師而達成一致意見，計量資料取兩位醫(yī)師測量結(jié)果的平均值。

首先，結(jié)合常規(guī)MRI序列和DCE-MRI圖像，在DWI及IVIM-DWI上確定為LN后，參考Lambregts等[1]提出的方法對直腸系膜LN進行編號。在冠狀面圖像上根據(jù)LN與原發(fā)性腫瘤的關(guān)系，將直腸系膜淋巴結(jié)分為6個類型。1型：沿腫瘤的上、下緣各畫一條水平線，與腫瘤在同一側(cè)且位于兩條水平線之間；2型：位于腫瘤上緣水平線之上，且與在腫瘤同一側(cè)；3型：位于腫瘤下緣水平線以下，與腫瘤同一側(cè)；4型：在腫瘤上、下緣水平線之間，但位于腫瘤對側(cè)；5型：在腫瘤上緣水平線以上，并位于腫瘤對側(cè)；6型：位于腫瘤下緣水平線以下，且在腫瘤對側(cè)。在橫軸面圖像上，如果腫瘤累及范圍小于直腸壁周徑的1/2，則以平行于病灶長徑的腸管中心線將直腸壁分為腫瘤的同側(cè)和對側(cè)，如果腫瘤累及范圍超過直腸壁的1/2，則以腫瘤兩邊緣的連線將直腸壁分為同側(cè)及對側(cè)(圖1)。

將DWI及IVIM-DWI原始數(shù)據(jù)傳輸至GE ADW 4.6工作站，使用FuncTool軟件包中的ADC與MADC 軟件分別對DWI圖像和IVIM-DWI圖像進行后處理。結(jié)合常規(guī)MRI平掃及增強圖像，選擇LN最大層面及其相鄰的上、下2個層面，手動繪制ROI，并避開囊變、出血和壞死等區(qū)域，ROI盡可能包含病灶的主體，測量和計算以下指標：DWI參數(shù)包括eADC值、ADC值；IVIM-DWI參數(shù)包括單純擴散系數(shù)(D)、灌注相關(guān)擴散系數(shù)(D*)和灌注分數(shù)(f)。每個參數(shù)取3個層面測量值的平均值在橫軸面T2WI上選擇LN最大層面，測量LN的長徑(L)，于長徑中點作垂直線得到短徑(S)，計算長、短徑比(L/S)。

4.組織病理學(xué)檢查

行全直腸系膜手術(shù)切除后，由經(jīng)驗豐富的病理學(xué)及放射科醫(yī)師對在MRI上編號的直腸系膜LN依次進行取材，做到LN在標本與 MRI圖像之間相匹配。根據(jù)病理結(jié)果分為轉(zhuǎn)移組及非轉(zhuǎn)移組LN。

5.統(tǒng)計學(xué)分析

統(tǒng)計分析使用SPSS 22.0統(tǒng)計軟件包。轉(zhuǎn)移性與非轉(zhuǎn)移性LN的短徑、長徑、L/S及常規(guī)DWI、IVIM-DWI 參數(shù)值的比較采用兩獨立樣本t檢驗。選取一組長徑和短徑均在5～10 mm的LN，比較此組內(nèi)轉(zhuǎn)移性和非轉(zhuǎn)移性LN的常規(guī)DWI和IVIM-DWI參數(shù)值的差異。采用受試者工作特征(ROC)曲線分析組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義的參數(shù)對良、惡性LN的鑒別診斷效能。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

40例直腸癌患者MRI檢查共檢出225個淋巴結(jié)，其中75個轉(zhuǎn)移性LN，150個非轉(zhuǎn)移性LN。組織病理學(xué)檢查共發(fā)現(xiàn)230個淋巴結(jié)，其中有81個轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)，149個非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)；在230個經(jīng)病理診斷的淋巴結(jié)中僅有151個能與MRI上顯示的淋巴結(jié)相匹配，其中轉(zhuǎn)移性LN 72個，非轉(zhuǎn)移性LN 79個；不能匹配的79個淋巴結(jié)(9個轉(zhuǎn)移性LN和70個非轉(zhuǎn)移性LN)被剔除。

轉(zhuǎn)移性及非轉(zhuǎn)移性LN在T1WI上均呈等信號，T2WI上呈稍高信號，DWI上呈稍高信號(圖1～2)。轉(zhuǎn)移性和非轉(zhuǎn)移性LN各參數(shù)值的測量結(jié)果及比較見表2。除L/S外，其它各項參數(shù)值在兩組間的差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。

表2 轉(zhuǎn)移性和非轉(zhuǎn)移性LN各項參數(shù)值的比較

因ADC、D值及f值的組間比較的t值為負數(shù)，其ROC曲線位于參考線下方，因此只對短徑、長徑、eADC、D*這四項參數(shù)進行ROC曲線，結(jié)果見圖4和表3。四項參數(shù)中以eADC的AUC最大，對鑒別直腸系膜LN良、惡性的診斷效能最佳。

表3 根據(jù) ROC 分析各參數(shù)對直腸系膜LN良惡性的診斷效能

在病理診斷與MRI圖像上相匹配的151個淋巴結(jié)中，長徑和短徑均在5～10 mm的轉(zhuǎn)移性和非轉(zhuǎn)移性LN分別有15個，這兩組LN的各項參數(shù)值的比較見表4。兩組間長徑、短徑、長短徑比值和f值的差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，其它參數(shù)的組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。對組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義的參數(shù)進行ROC曲線分析，結(jié)果見表5。

表4 長短經(jīng)無差異的轉(zhuǎn)移性與非轉(zhuǎn)移性LN各參數(shù)值的比較

表5 各參數(shù)對轉(zhuǎn)移性與非轉(zhuǎn)移性LN的診斷效能

討 論

直腸癌患者出現(xiàn)局部LN轉(zhuǎn)移是影響治療方式選擇和患者生存時間的重要因素，目前，對直腸癌的LN分期主要通過CT或MRI上的形態(tài)特征來判斷。然而，這些形態(tài)特征對LN轉(zhuǎn)移并不敏感且特異性不高。有研究顯示30%發(fā)生微轉(zhuǎn)移的LN是在正常大小范圍內(nèi)的，另一方面，LN常在炎癥或感染性病變的刺激下出現(xiàn)增生而表現(xiàn)為體積增大。盡管形態(tài)學(xué)標準的診斷價值有限，但某些特征如LN的脂肪門丟失、不規(guī)則或邊界不清楚，以及在T2WI上信號減低或信號不均勻等，也是提示惡性LN的形態(tài)學(xué)征象，但對于這些征象的分析更依賴于閱片者的經(jīng)驗，可重復(fù)性較低。

在本研究中，轉(zhuǎn)移性LN的長徑和短徑分別為(13.08±7.30)和(6.25±1.34)mm，非轉(zhuǎn)移性LN分別為(10.23±5.63)和(5.11±1.35)mm，2個指標在兩組間的差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，這可能與本研究中大部分轉(zhuǎn)移性LN體積明顯增大有關(guān)。當(dāng)然，近年來許多研究中采用LN的長短徑比值(L/S)作為判斷轉(zhuǎn)移性LN的參考指標。一般認為非轉(zhuǎn)移性LN的形狀為橢圓形、邊緣光滑，而轉(zhuǎn)移性LN由于惡性腫瘤細胞無序生長、多表現(xiàn)為圓形，因此轉(zhuǎn)移性LN的L/S常小于非轉(zhuǎn)移性LN。本研究中轉(zhuǎn)移性與非轉(zhuǎn)移性LN的L/S分別為1.28±0.20 和1.26±0.30，兩組間比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，這可能與直腸癌患者的正常淋巴結(jié)、反應(yīng)性淋巴結(jié)和轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的直徑存在重疊有關(guān)。

DWI作為一種無創(chuàng)性MR功能成像技術(shù)，對良惡性腫瘤的鑒別診斷和轉(zhuǎn)移性LN的判斷具有一定價值，較常規(guī)MRI序列具有更大優(yōu)勢。許多研究已證實惡性腫瘤性病變或轉(zhuǎn)移性LN較良性腫瘤性病變或良性LN具有更低的ADC值[2-6]，本研究中LN轉(zhuǎn)移組的ADC值亦小于非轉(zhuǎn)移組[分別為(1.181±0.137)×10-3和(1.530±0.190)×10-3mm2/s]，這可能是因為轉(zhuǎn)移性LN內(nèi)腫瘤細胞增殖活躍，細胞密度高且排列致密，造成細胞外間隙縮小，導(dǎo)致水分子活動受限，ADC值降低。但本研究中兩組間ADC值的差別無統(tǒng)計學(xué)意義，這可能與T2透過效應(yīng)有關(guān)，這也說明基于單指數(shù)模型擴散加權(quán)成像計算得到的ADC值不能完全真實反映病變的彌散屬性。在剔除了長、短徑差異的轉(zhuǎn)移性與非轉(zhuǎn)移性LN中，ADC值的診斷效能相對低。而eADC值是通過病灶在DWI上的信號強度除以其在T2WI上的信號強度而得到，eADC值不受T2穿透效應(yīng)的影響，因此eADC值能較為真實地反映水分子的擴散情況。本研究中LN轉(zhuǎn)移組的eADC值(0.726±0.168)高于非轉(zhuǎn)移組(0.297±0.074)，且兩組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義，與相關(guān)文獻的研究結(jié)果基本一致[7-8]。擴散受限區(qū)較周邊正常組織在ADC圖上呈相對低信號，而在eADC圖上呈相對較高信號。eADC圖既符合觀察習(xí)慣，且有利于對病灶內(nèi)部結(jié)構(gòu)的顯示，同時也能進一步進行定量分析[9]。在本研究中，eADC閾值為0.419時，診斷轉(zhuǎn)移性LN具有較高的敏感度(100%)和特異度(97.5%)。選取長、短徑無統(tǒng)計學(xué)差異的轉(zhuǎn)移性與非轉(zhuǎn)移性LN進行比較，其eADC閾值(0.428)也在0.4左右，相應(yīng)的診斷敏感度和特異度(分別為93.3%和93.3%)也較高，這說明 eADC值對于鑒別良、惡性LN具有一定臨床意義。

IVIM-DWI可以分別獲得組織內(nèi)真實水分子擴散運動和組織微循環(huán)灌注信息，與傳統(tǒng)的DWI相比，具有獨特的優(yōu)勢。IVIM-DWI運用多個b值進行擴散信號的采樣，通過非線性最小二乘法整合得出多個擴散和灌注相關(guān)參數(shù)：單純擴散系數(shù)(D)，代表體素內(nèi)單純的水分子擴散運動，又稱慢擴散(slow-ADC)；灌注相關(guān)擴散系數(shù)(D*)，代表組織內(nèi)與微循環(huán)灌注相關(guān)的擴散運動，又稱快擴散(fast-ADC)；灌注分數(shù)(f)，代表組織內(nèi)微循環(huán)灌注占總擴散的容積率。近年來，IVIM-DWI在直腸癌及LN轉(zhuǎn)移中的應(yīng)用越來越廣泛，并取得一定的研究成果[10-13]。

IVIM-DWI中獲得的D值所反映的組織學(xué)特征與DWI參數(shù)中的ADC值類似。Qiu等[14]利用IVIM-DWI分析直腸癌LN轉(zhuǎn)移，結(jié)果顯示轉(zhuǎn)移性LN的ADC和D值均低于非轉(zhuǎn)移性LN。在本研究中轉(zhuǎn)移性LN的D值為(1.154±0.175)×10-3mm2/s，也低于良性LN[(1.497±0.224)×10-3mm2/s]，表明轉(zhuǎn)移性LN中水分子的擴散受限較非轉(zhuǎn)移性LN明顯，這與轉(zhuǎn)移性LN的瘤細胞排列緊密、核大深染、核分裂象明顯有關(guān)。本研究中轉(zhuǎn)移組的D值低于相應(yīng)的ADC值[(1.181±0.14)×10-3mm2/s]，這可能與D值剔除了灌注帶來的“偽擴散”有關(guān)，能更準確地反映組織內(nèi)水分子擴散運動的情況[15]。但在本研究中D值在兩組間的差異無統(tǒng)計學(xué)意義，在剔除了長、短徑的差異后，雖然D值在轉(zhuǎn)移性與非轉(zhuǎn)移性LN間差異有統(tǒng)計學(xué)意義，但其診斷效能相對較低(敏感度為46.7%，特異度為6.7%)。這與Qiu等[14]認為D值在轉(zhuǎn)移與非轉(zhuǎn)移性LN的鑒別中具有較高的敏感性的研究結(jié)論不一致，筆者分析原因可能與納入研究中的壞死性LN所占比例不同有關(guān)，因為D值是反映腫瘤細胞增殖與液化壞死共同作用的結(jié)果。

D*值與平均血流速度和平均毛細血管的長度相關(guān)，Chandarana等[16]學(xué)者在腎臟病變的研究中發(fā)現(xiàn)有明顯強化的腎臟病變的D*值高于非強化病變，提示D*值可反映組織內(nèi)的血流灌注情況。邱麟等[17]研究表明直腸癌腫塊的D*值高于正常直腸壁。在本研究中，轉(zhuǎn)移性LN的D*值高于非轉(zhuǎn)移性LN[分別為(27.916±23.28)×10-3和(8.66±2.48)×10-3mm2/s]，且兩組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義，其病理基礎(chǔ)可能是腫瘤細胞生長快、血管豐富且血管通透性增加。在本研究中，D*閾值為12.25×10-3mm2/s時，診斷轉(zhuǎn)移性LN具有較高的敏感度(94.4%)和特異度(100%)；此外，我們選取長徑和短徑無統(tǒng)計學(xué)差異的一組轉(zhuǎn)移性與非轉(zhuǎn)移性LN進行進一步分析，其D*閾值為12.45×10-3mm2/s，診斷轉(zhuǎn)移性LN的敏感度(93.3%)基本無變化，特異度(73.3%)稍下降，但仍能說明 D*值有助于了解良惡性LN的灌注情況。

f值與腫瘤血管分布和微循環(huán)灌注有關(guān)，就理論而言，f值應(yīng)與反映組織微循環(huán)灌注的D*值的診斷特性一致，但本研究中未發(fā)現(xiàn)f值在良、惡性LN間有明顯差異(0.255±0.123 vs. 0.421±0.150)，這與文露等[13]的研究結(jié)果一致，說明f值不是鑒別良、惡性LN的敏感指標。原因可能是由于f測值與掃描參數(shù)和b值的選擇有關(guān)[18]，f值否能用來鑒別良惡性LN尚需要進一步研究。

綜上所述，DWI參數(shù)中的eADC值與IVIM-DWI參數(shù)中的D*值對直腸癌轉(zhuǎn)移性LN的診斷具有一定臨床意義，以eADC值的診斷效能最高。