彌散加權(quán)成像的不同定量參數(shù)值在直腸癌術(shù)前評(píng)估中的應(yīng)用價(jià)值

袁 藝，李 杭，方 著，張 鳳，蒲 紅,

(1.川北醫(yī)學(xué)院，四川 南充 637000；2.四川省醫(yī)學(xué)科學(xué)院·四川省人民醫(yī)院放射科，四川 成都 610072)

結(jié)直腸癌是世界上發(fā)病率和死亡率最高的第三大常見(jiàn)癌癥，并有逐年上身的趨勢(shì)[1，2]。對(duì)直腸癌進(jìn)行準(zhǔn)確的術(shù)前分期，評(píng)估淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、脈管或神經(jīng)束膜侵犯情況和組織學(xué)類型不僅影響治療方式的選擇，對(duì)預(yù)后的評(píng)估也至關(guān)重要[3～6]。彌散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)通過(guò)不同的表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)參數(shù)值反應(yīng)水分子的布朗運(yùn)動(dòng)情況[7]。研究發(fā)現(xiàn)ADC最小值有助于直腸癌術(shù)前病理分期、分化程度的評(píng)估，但是，容積法測(cè)得的ADC最大值、最小值、平均值和差值對(duì)于評(píng)估術(shù)前病理分期、分化程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和脈管或神經(jīng)束膜侵犯的研究較少[3,7,8]。本研究旨在探討ADC的不同定量參數(shù)值在直腸癌患者術(shù)前臨床病理因素評(píng)估方面的診斷價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料2020年1月至2021年4月四川省人民醫(yī)院行直腸癌手術(shù)治療患者109例，納入標(biāo)準(zhǔn)：①經(jīng)病理證實(shí)為直腸腺癌，均行直腸癌根治術(shù)治療；②術(shù)前均行直腸MRI和DWI序列檢查，MRI檢查后1～2周行手術(shù)治療；③MRI檢查前未接受新輔助治療。排除標(biāo)準(zhǔn)：①體內(nèi)金屬異物植入者，MRI檢查禁忌者；②MRI及DWI圖像缺失或圖像質(zhì)量差；③術(shù)后病理確診為直腸黏液腺癌者。其中男69例，女40例，年齡26～88歲[(61.87±12.81)歲]。

1.2 檢查方法采用1.5T磁共振掃描儀(Siemens Magnetom Aera)進(jìn)行矢狀和冠狀位掃描，32通道體部陣列線圈。掃描序列包括常規(guī)MRI和DWI序列(表1)。軸位DWI序列(b=0,800 s/mm2)。ADC圖由設(shè)備自動(dòng)生成。

表1 MRI掃描序列

1.3 圖像分析所有數(shù)據(jù)由兩名放射科診斷醫(yī)師在不知病理結(jié)果的情況下獨(dú)立分析圖像，在后處理工作站對(duì)圖像進(jìn)行分析和測(cè)量，獲得ADC各參數(shù)值包括ADC平均值、最大值和最小值(圖1)。選取所有腫瘤實(shí)性部分層面，勾畫(huà)感興趣區(qū)(region of interest, ROI)，分別測(cè)得直腸癌所有層面的ADC最大值、最小值和平均值。為了反映腫瘤的異質(zhì)性，ADC差值定義為在每層腫瘤橫斷面上ADC最大值與最小值之差。各參數(shù)值分別取平均值，獲得整個(gè)病灶的平均參數(shù)值[3]。

圖1 直腸癌患者相應(yīng)MRI的T2W、DWI、ADC圖像 a：軸位T2W；b：DWI圖(b=800 s/mm2)；c：對(duì)應(yīng)的ADC圖所測(cè)得ADC最大值、最小值和平均值

1.4 病理分期及組織學(xué)分析所有患者均接受根治性切除手術(shù)且至少檢查12個(gè)區(qū)域淋巴結(jié)。由1位7年經(jīng)驗(yàn)的病理科醫(yī)生進(jìn)行評(píng)估，報(bào)告腫瘤的浸潤(rùn)深度、組織學(xué)類型、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和脈管或神經(jīng)束膜侵犯情況。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用SPSS 26.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。不同ADC各參數(shù)值測(cè)量的一致性檢驗(yàn)采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(ICC)檢驗(yàn)。ICC<0.4為一致性差；0.41～0.8為一致性好；>0.8為一致性非常好。符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，組間比較采用t檢驗(yàn)，不符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以M(Q1,Q3)表示，組間比較采用Mann-WhitneyU檢驗(yàn)。繪制受試者工作特征(ROC)曲線，計(jì)算ROC曲線下面積(AUC)，得出相應(yīng)的最佳臨界值、敏感性和特異性。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 ADC各參數(shù)值的一致性ADC最大值、最小值、平均值和差值的組間一致性分別為0.892、0.845、0.864、0.907。

2.2 不同病理T分期直腸癌組織的ADC各參數(shù)值比較ADC平均值在未突破組中高于突破組(P=0.003)；兩組ADC最大值、最小值和差值比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見(jiàn)表2。

表2 不同病理T分期直腸癌組織的ADC各參數(shù)值比較 (×10-3 mm2/s)

2.3 不同組織分化程度直腸癌組織的ADC各參數(shù)值比較ADC最大值、最小值、平均值和差值在不同分化程度的直腸癌中差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見(jiàn)表3。

表3 不同組織分化程度直腸癌組織的ADC各參數(shù)值比較 (×10-3 mm2/s)

2.4 直腸癌組織ADC各參數(shù)值在有無(wú)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移中的比較無(wú)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的ADC最大值、最小值和平均值明顯高于有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移(P<0.01)；有無(wú)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的ADC差值比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.131)。見(jiàn)表4。

表4 直腸癌組織ADC各參數(shù)值在有無(wú)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移中的比較 (×10-3 mm2/s)

2.5 直腸癌組織ADC各參數(shù)值在有無(wú)脈管或神經(jīng)束膜侵犯中的比較ADC最大值、最小值和平均值在無(wú)脈管或神經(jīng)束膜侵犯組中較高(P<0.05)；兩組ADC差值比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.084)。見(jiàn)表5。

表5 直腸癌組織ADC各參數(shù)值在有無(wú)脈管或神經(jīng)束膜侵犯中的比較 (×10-3 mm2/s)

2.6 ADC各參數(shù)值相應(yīng)的診斷效能ADC平均值在評(píng)估不同分期中，AUC=0.727。ADC最大值、最小值和平均值在評(píng)估有無(wú)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移中，AUC=0.651、0.678、0.787。ADC最大值、最小值和平均值在評(píng)估有無(wú)脈管或神經(jīng)束膜侵犯中，AUC=0.719、0.665、0.744。見(jiàn)圖2，表6。

圖2 直腸癌組織ADC各參數(shù)值在評(píng)估病理分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、脈管或神經(jīng)束膜侵犯的ROC曲線 a：ADC平均值區(qū)分病理分期；b：ADC最大值、最小值和平均值區(qū)分有無(wú)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移；c：ADC最大值、最小值和平均值區(qū)分有無(wú)脈管或神經(jīng)束膜侵犯

表6 直腸癌組織ADC各參數(shù)值在病理分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、脈管或神經(jīng)束膜侵犯中的診斷效能

3 討論

直腸癌的發(fā)病率在我國(guó)呈持續(xù)上升趨勢(shì)，術(shù)前準(zhǔn)確的分期、分化程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和脈管或神經(jīng)束膜侵犯對(duì)其治療方案的選擇和預(yù)后情況密切相關(guān)[9]。美國(guó)癌癥聯(lián)合委員會(huì)直腸癌規(guī)范化治療指南認(rèn)為為降低術(shù)后局部復(fù)發(fā)率，應(yīng)對(duì)T1、T2期行直腸癌根治術(shù)，對(duì)T3、T4期應(yīng)在新輔助治療后再行根治術(shù)[10]。MRI具有無(wú)創(chuàng)、無(wú)輻射、良好的軟組織對(duì)比度、多方位、多參數(shù)成像等優(yōu)勢(shì)，MRI已成為診斷直腸癌并進(jìn)行術(shù)前分期的重要手段。但常規(guī)MRI序列和其他形態(tài)學(xué)檢查技術(shù)(如直腸內(nèi)超聲檢查和CT)一樣，對(duì)判斷有無(wú)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移存在不足，而DWI比常規(guī)MRI形態(tài)學(xué)更有價(jià)值[11]。DWI通過(guò)ADC量化水分子的擴(kuò)散特性，可以顯示組織自由水分子運(yùn)動(dòng)情況，反映細(xì)胞間的密集程度[12]。ADC值已被廣泛應(yīng)用于臨床工作中，但ADC最大值、最小值、平均值和差值分別對(duì)分期、分化程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和脈管或神經(jīng)束膜侵犯方面的研究較少。

本研究發(fā)現(xiàn)ADC各參數(shù)值隨著病理分期增高呈下降趨勢(shì)，與Liu等結(jié)果一致[7，13]。隨著腫瘤惡性程度的增加，細(xì)胞密度增加，細(xì)胞核漿比例增大，且腫瘤細(xì)胞排列緊密，使細(xì)胞外水分子擴(kuò)散受限[14]。此外，本研究發(fā)現(xiàn)ADC平均值可以區(qū)分未突破組與突破組的直腸癌，且預(yù)測(cè)價(jià)值較高。而ADC最大值、最小值和差值在不同分期中無(wú)明顯差異，與先前研究發(fā)現(xiàn)ADC最小值可區(qū)分病理分期不一致[7]。這可能與Liu等采用將ROI置于腫瘤在ADC圖上信號(hào)最低區(qū)域有關(guān)，而本研究采用全腫瘤體積法，ROI覆蓋整個(gè)腫瘤區(qū)域，能有效減少取樣誤差造成的偏倚，能更好地反映整個(gè)腫瘤組織學(xué)特性。

在腫瘤分化中，腫瘤分化程度越高，ADC值越大，與李奎德等結(jié)果一致[15]?？赡芘c腫瘤不同分化主要取決于細(xì)胞的異型性有關(guān)。腫瘤細(xì)胞分化程度較低時(shí)，腫瘤細(xì)胞異型性增加，細(xì)胞密度和核質(zhì)比增加，結(jié)構(gòu)更復(fù)雜而導(dǎo)致擴(kuò)散受限[15]。但本研究中ADC最大值、最小值、平均值和差值在不同分化程度的直腸癌組織中無(wú)差別，與Liu等研究發(fā)現(xiàn)ADC平均值和ADC最小值在不同腫瘤分化有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義不一致[7，15]。究其原因可能為：①李奎德等認(rèn)為ROI的不同測(cè)量方法會(huì)對(duì)結(jié)果有影響且容積ROI法預(yù)測(cè)價(jià)值更準(zhǔn)確[15]。②Woo等認(rèn)為可能是細(xì)胞密度和微循環(huán)等共同作用于水分子運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致水分子擴(kuò)散受限，而灌注效應(yīng)可能是影響ADC參數(shù)值的重要因素[16]。③Liu等認(rèn)為由于腫瘤分化的異質(zhì)性，同一腫瘤存在不同的分化水平，只有在腫瘤細(xì)胞增殖最活躍的區(qū)域才能真正反映腫瘤的惡性和生物學(xué)行為，而病理標(biāo)本和影像學(xué)圖像不能一一對(duì)應(yīng)[7]。

淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移是無(wú)病生存率和局部復(fù)發(fā)率的重要預(yù)后因素[17]。MRI通過(guò)形態(tài)學(xué)檢測(cè)淋巴結(jié)的準(zhǔn)確性較差，一般認(rèn)為在62%～85%[18]。而對(duì)原發(fā)腫瘤進(jìn)行測(cè)量來(lái)預(yù)測(cè)淋巴結(jié)是否轉(zhuǎn)移的相關(guān)研究較少。隨著淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的出現(xiàn)，ADC各參數(shù)值逐漸降低，與之前研究一致[3，7,17]，在一定程度上反映了淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況的出現(xiàn)與原發(fā)腫瘤情況有一定關(guān)系。可能與ADC參數(shù)值反映了水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)有關(guān)，腫瘤生物學(xué)行為越惡性，ADC值越低，淋巴結(jié)越容易發(fā)生轉(zhuǎn)移[15]。Li等發(fā)現(xiàn)ADC差值能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移(AUC=0.935)[3]。而本研究發(fā)現(xiàn)ADC差值不能預(yù)測(cè)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移且ADC平均值的診斷效能更高，究其原因：①可能與ROI的選擇有關(guān)，Li等采用在腫瘤層面繪制多個(gè)13～40 mm2大小的ROI，選取ROI中的最小ADC值作為ADC最小值[3]。②可能與納入病例數(shù)有關(guān)，Li等總共納入58例，其中淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移28例，而本研究納入109例，且淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移為46例[3]。

脈管或神經(jīng)束膜侵犯與預(yù)后相關(guān)。脈管或神經(jīng)束膜侵犯組的ADC各參數(shù)值低于無(wú)脈管或神經(jīng)束膜侵犯組，與之前研究一致[19]?？赡苁怯捎诋?dāng)腫瘤侵犯脈管神經(jīng)，腫瘤細(xì)胞排列密度增加，微血管密度增加，細(xì)胞間隙減小，水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)受限[20]。且ADC平均值的預(yù)測(cè)價(jià)值高于ADC其他參數(shù)，可能與ADC平均值反映了腫瘤的異質(zhì)性，也包括ADC最大值和ADC最小值有關(guān)。

本研究的局限性：①為回顧性研究且可能存在數(shù)據(jù)偏倚，未突破組較少只有17例，低分化只有23例，脈管或神經(jīng)束膜侵犯只有17例。②ADC圖像僅由兩個(gè)b值計(jì)算所得，今后可選擇更多b值減小血流灌注對(duì)ADC參數(shù)值的影響。③本研究?jī)H評(píng)估了有無(wú)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況，沒(méi)有對(duì)具體N分期做進(jìn)一步評(píng)估。

綜上所述，ADC圖像提供的ADC最大值、最小值、平均值和差值可用于評(píng)估不同分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和脈管或神經(jīng)束膜侵犯情況，尤其是ADC平均值在術(shù)前評(píng)估直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、突破固有肌層、和脈管或神經(jīng)束膜侵犯中具有重要價(jià)值。