T2 mapping預(yù)測直腸癌脈管侵犯的初步研究

李茜瑋，劉愛連*，陳安良，董宛，沈智威，宋清偉

直腸癌在我國發(fā)病率逐年增高，是降低我國居民生活質(zhì)量的惡性腫瘤之一[1-2]。直腸癌脈管侵犯(lymphovascular invasion，LVI)為血管和(或)淋巴管侵犯，是直腸癌早期侵襲性的表現(xiàn)，為直腸癌患者預(yù)后的獨立危險因素之一[3]。臨床診斷直腸癌LVI的金標準為術(shù)后病理檢查，但其為一項有創(chuàng)性檢查[4]，且會因病理取材部位不同而影響病理結(jié)果的準確性。因此尋找術(shù)前無創(chuàng)且準確預(yù)測LVI的方法，對于臨床指導直腸癌患者具有參考意義。

MRI 是一種無創(chuàng)性檢查直腸癌的必要手段[5]。近年來，高分辨MRI通過形態(tài)學征象可用于評估管徑較大的LVI，但對于診斷部分早期直腸癌患者管徑較小的LVI 及腫瘤分期敏感度低[6-7]。T2 mapping 作為一種MRI 定量成像技術(shù)，能夠?qū)M織水分和膠原纖維含量及組成進行量化來對疾病進行評估[5]。既往研究發(fā)現(xiàn)，T2 mapping技術(shù)對于鑒別直腸管狀腺癌及非管狀腺癌、非黏液性直腸癌周圍淋巴結(jié)的良惡性均具有較好的價值，能很好地反映病灶自由水的含量[8-9]。但尚無學者利用T2 mapping 技術(shù)定量預(yù)測直腸癌LVI 的價值。本研究旨在利用T2 mapping技術(shù)來預(yù)測直腸癌LVI，以期為診斷直腸癌LVI 提供一定分子層面信息。

1 材料與方法

1.1 患者資料

本研究經(jīng)過大連醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會批準，免除受試者知情同意，批準文號：PJ-KS-KY-2019-49?；仡櫺苑治?019年10月至2021年11月大連醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院因臨床診斷為直腸癌行3.0 T MRI 檢查(包括T2 mapping 序列)的患者資料。入組標準：(1)術(shù)后病理結(jié)果證實為直腸癌，包括管狀腺癌29例，黏液腺癌1例，混合性癌(同時包含任意兩種及兩種以上病理類型) 4例；(2)患者MRI檢查前均未行手術(shù)及相關(guān)放化療、免疫治療、靶向治療。排除標準：(1)病灶過小(最大徑小于3 mm)，難以勾畫感興趣區(qū)(region of interest，ROI)；(2)臨床或病理資料不完整；(3)合并直腸其他疾病。最終入組患者共34例，根據(jù)病理結(jié)果將入組患者分為LVI組(A組)與非LVI組(B組)。最終入組：A組13例，男7例，女6例，年齡27～83 (61.69±16.05)歲；B 組21 例，男17 例，女4 例，年齡37～74 (62.76±10.14)歲。

1.2 檢查設(shè)備及方法

所有入組患者均行盆腔3.0 T MRI掃描(IngeniaCX，Philips，Holand)，掃描前囑患者排空腸管，禁食水4～6 h。訓練患者呼吸，避免掃描過程中產(chǎn)生較大偽影降低圖像質(zhì)量。采用32通道腹部掃描線圈。掃描時采取仰臥位，兩側(cè)髂前上棘連線與掃描床中心垂直。掃描序列包括T2 mapping、擴散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)及常規(guī)T1WI、T2WI 序列，具體掃描參數(shù)可見表1。

表1 掃描序列參數(shù)Tab.1 Scan sequence parameters

1.3 臨床及病理資料

記錄患者的臨床及病理資料：排便習慣改變、便血、腹部包塊、CA-199、癌胚抗原(carcinoma embryonic antigen，CEA)、分化程度、生長方式、病理類型、神經(jīng)侵犯、腫瘤沉積、T分期、N分期及M分期。

1.4 圖像處理與數(shù)據(jù)測量

將T2 mapping圖像傳至ISP (IntelliSpacePortall，Philips Healthcare)工作站，以DWI 圖像作為參考，尋找DWI (b=1200 mm2/s)為高信號的腸壁最厚層面，避開囊變、出血及腸氣區(qū)，由2 名觀察者(1 年、7 年以上MRI 讀片經(jīng)驗)在未知病理的情況下分別放置3 個ROI 進行病灶勾畫，并將各ROI 對應(yīng)到T2 mapping 圖像中，取3個ROI的平均T2值進行后續(xù)分析(圖1、2)。

圖1 男，61歲，直腸癌脈管侵犯。1A、1B：DWI(1A)及T2 mapping(1B)示直腸癌病灶，DWI 表現(xiàn)為直腸左側(cè)壁突向腔內(nèi)不規(guī)則高信號腫塊，T2 mapping表現(xiàn)為左側(cè)壁突向腔內(nèi)不規(guī)則稍高信號腫塊，DWI 及T2 mapping 圖像可見三個ROI，T2 mapping 圖像測得三個ROI 的T2 值分別為68.97 ms、64.28 ms及65.34 ms，三個ROI 的平均T2 值為66.20 ms。1C：鏡下顯示脈管侵犯(箭；HE×200)。 圖2 男，67 歲，直腸癌脈管非侵犯。2A、2B：DWI(2A)及T2 mapping(2B)示直腸癌病灶，DWI 表現(xiàn)為環(huán)壁高信號，T2 mapping 表現(xiàn)為環(huán)壁等低信號，DWI 及T2 mapping 圖像可見三個ROI，T2 mapping 測得三個ROI 的T2 值分別為74.36 ms、77.97 ms 及79.76 ms，三個ROI 的平均T2 值為77.36 ms。2C：鏡下顯示脈管未侵犯(箭；HE ×200)。注：DWI：擴散加權(quán)成像；ROI：感興趣區(qū)。Fig. 1 A 61-year-old man with lymphovascular invasion of rectal cancer. 1A, 1B: DWI (1A) and T2 mapping (1B) showed rectal cancer lesions. DWI showed an irregular high-intensity mass protruding from the left rectal wall into the cavity,and T2 mapping showed an irregular slightly high-intensity mass protruding from the left wall into the cavity.DWI and T2 mapping images showed three ROIs.The T2 values of the three ROIs were 68.97 ms,64.28 ms,and 65.34 ms,respectively,and the average T2 value of the three ROIs was 66.20 ms. 1C: Microscopically showing lymphovascular invasion (arrows, HE ×200). Fig. 2 A 67-year-old man with non-lymphovascular invasion rectal cancer vessels.2A,2B:DWI(2A)and T2 mapping(2B)showed rectal cancer lesions.DWI showed high signal in the ring wall,DWI showed low signal in the ring wall.DWI and T2 mapping images showed three ROIs.The T2 values of the three ROIs measured by T2 mapping were 74.36 ms,77.97 ms,and 79.76 ms,respectively,and the average T2 value of the three ROIs was 77.36 ms.2C:Microscopically showing non-lymphovascular invasion(arrows,HE×200).Note:DWI:diffusion weighted imaging;ROI:region of interest.

1.5 統(tǒng)計學分析

使用SPSS 23.0 及MedCalc 18.2.1 進行統(tǒng)計學分析。采用Bland-Altman圖評估2名觀察者T2值測量的一致性，比較散點在1.96 倍標準差線內(nèi)分布情況，若大部分散點均勻分布在+1.96 SD 至-1.96 SD線內(nèi)則代表一致性好。若一致性良好采取兩者T2值的平均值進行后續(xù)分析，采用Shapiro-Wilk 檢驗數(shù)據(jù)的正態(tài)性，符合正態(tài)性分布的數(shù)據(jù)，使用獨立樣本t檢驗，表示為均值±標準差；非正態(tài)性分布的數(shù)據(jù)，使用Mann-WhitneyU檢驗，表示為中位數(shù)(25%分位數(shù)，75%分位數(shù))。采用ROC 曲線分析T2 值預(yù)測直腸癌LVI 的效能，并記錄T2 值鑒別兩組的AUC 值、敏感度、特異度及閾值。采用Fisher 確切概率法分析與預(yù)測直腸癌LVI相關(guān)臨床及病理因素。

2 結(jié)果

2.1 臨床一般資料

A 組及B 組的臨床病理資料見表2。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：A組發(fā)生神經(jīng)侵犯概率高于B組，兩組差異具有統(tǒng)計學意義(P＜0.01)；余臨床與病理學資料對于區(qū)分兩組差異無統(tǒng)計學意義。

表2 直腸癌脈管侵犯組與非侵犯組臨床一般資料分析Tab.2 Analysis of general clinical data of rectal cancer lymphovascular invasion group and non-lymphovascular invasion group

2.2 觀察者間測量值一致性分析

A組及B組兩組數(shù)據(jù)均符合正態(tài)分布。兩名觀察者對A組及B組測量值的一致性良好，表現(xiàn)為Bland-Altman曲線圖中的散點均勻分布在+1.96SD與-1.96SD線之間(圖3)。

圖3 Bland-Altman圖評價2名醫(yī)師T2測量值的一致性。Fig. 3 Bland-Altman plot to evaluate the consistency of T2 measurements between two physicians.

2.3 兩組T2值的差異性分析及診斷效能

兩組T2 值的差異性分析方法可見圖4、5。A 組T2 值為(77.15±6.95) ms，B 組T2 值為(87.06±7.55)ms，A 組小于B 組，差異具有統(tǒng)計學意義[P＜0.05，t=-3.826，95%CI：(-15.180，-4.632)] (圖4)。T2 值預(yù)測A 組與B 組AUC 值為0.861，敏感度、特異度及閾值分別為84.62%、76.19%及83.19 ms(圖5)。

圖4 T2 mapping預(yù)測直腸癌脈管侵犯組(A組)與非侵犯組(B組)的箱式圖。Fig. 4 Box plot of T2 mapping predicting rectal cancer lymphovascular invasion group(group A)and non-lymphovascular invasion group(group B).

圖5 T2值預(yù)測直腸癌脈管侵犯ROC曲線圖。Fig 5 ROC curve of T2 value predicting lymphovascular invasion of rectal cancer.

3 討論

本研究利用T2 mapping成像技術(shù)可定量分析組織細胞水含量的特點術(shù)前預(yù)測直腸癌LVI 的價值。研究發(fā)現(xiàn)T2 值在術(shù)前預(yù)測直腸癌LVI 方面具有很好的潛力，且既往研究示T2 mapping 成像雖已用于部分胃腸道疾病的診斷[6-7]，但尚無研究利用將該序列術(shù)前預(yù)測直腸癌LVI，因此本研究可從分子層面為直腸癌LVI提供一定的診斷信息。

3.1 LVI的概念及臨床意義

LVI 指直腸癌細胞存在于鄰近淋巴管及血管內(nèi)[10-11]，美國癌癥聯(lián)合委員會(The American Joint Committee on Cancer，AJCC)在第8 版修訂中將LVI細化為小脈管侵犯及靜脈侵犯，小脈管侵犯指淋巴管及小靜脈的侵犯，即在腫瘤灶中發(fā)現(xiàn)血管壁或其殘留成分；靜脈侵犯指腫瘤細胞侵犯血管內(nèi)皮包繞成分，如紅細胞及平滑肌細胞等[12]。有研究表明，直腸癌發(fā)生LVI的概率高達94%[10]。目前，LVI被廣泛認為是直腸癌的重要轉(zhuǎn)移風險，Compton 等[13]已將其與病理評估腫瘤范圍、術(shù)前CEA水平、切緣陽性、區(qū)域淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移共同列為直腸癌進展的重要特征。LVI 的準確診斷有助于對直腸癌患者制訂合理的治療方案[14]。有研究表明，直腸癌LVI 患者發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的風險高于非LVI患者，且患者預(yù)后更差[15]，并且LVI患者術(shù)后復發(fā)及發(fā)生轉(zhuǎn)移的幾率較非LVI 患者增高[16]。因此，準確識別直腸癌LVI 對于直腸癌早期轉(zhuǎn)移的診斷及治療具有十分重要的作用。

3.2 T2 mapping預(yù)測直腸癌LVI價值評估

MRI 已用于直腸癌LVI 臨床診斷中，謝玉海等[17]研究發(fā)現(xiàn)利用定量參數(shù)表觀擴散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)及動態(tài)對比增強磁共振成像(dynamic contrast enhancement magnetic resonance imaging，DCE-MRI)的正性增強積分(positive enhanced intensity，PEI)能有效預(yù)測直腸癌LVI。但是DWI 的空間分辨率低，病灶邊界多顯示不清，因此利用DWI 序列診斷病變的準確性可存在一定誤差；DCE 需要注射對比劑，且DCE成像參數(shù)缺乏標準化的統(tǒng)一，使得預(yù)測直腸癌LVI 的價值有限[17-18]。此外，Li 等[19]利用IVIM 定量參數(shù)評估直腸黏液腺癌壁外靜脈侵犯的價值，研究發(fā)現(xiàn)雖然D值對于鑒別二者有一定的差異，但診斷效能較低，為0.646。綜上，需要尋找精準且簡便的評估直腸癌LVI的方法。

T2 mapping 作為一種定量成像技術(shù)，具有客觀性、良好的穩(wěn)定性及可重復性等特點，目前已廣泛應(yīng)用于骨關(guān)節(jié)、心肌、前列腺癌與腦腫瘤方面[20-23]。T2值作為組織的定量參數(shù)之一，通過評估病變組織的橫向弛豫時間可反映組織內(nèi)部的特征。本研究結(jié)果示LVI組的T2值顯著低于非LVI組。由于T2值反映的是組織內(nèi)部體素水平上水分子的含量特征[24-25]，因此推測其原因可能為：與非LVI組相比較，LVI組單位體積內(nèi)腫瘤細胞的數(shù)量增加，導致細胞間隙水分子的含量減少；并且由于腫瘤細胞細胞核增大，核漿比失調(diào)，致使腫瘤細胞內(nèi)含水量減少[26]。腫瘤細胞內(nèi)外水分子的減少均造成LVI 組T2 值減小。此外，在既往胃腸道相關(guān)研究中，Zhang 等[8]研究了T2 值在鑒別管狀腺癌與非管狀腺癌方面的價值，發(fā)現(xiàn)非管狀腺癌的T2 值明顯低于管狀腺癌，診斷效能達到0.999，敏感度及特異度分別達到100%及97%。Ge等[9]研究了T2 值對于直腸癌周圍淋巴結(jié)的定性診斷的價值，發(fā)現(xiàn)惡性淋巴結(jié)中結(jié)合水含量增高，而炎性淋巴結(jié)含有更多的游離水，因此惡性淋巴結(jié)節(jié)的T2 值顯著低于良性淋巴結(jié)。據(jù)我們所知，本研究初次探索了T2 值預(yù)測直腸癌LVI 的價值，以期為直腸癌LVI 的診斷提供分子層面信息。

3.3 局限性

本項研究也存在一定的局限性：(1)本研究樣本量較少，有待后續(xù)擴大樣本深入研究；(2)本研究于腫瘤最大層面勾畫ROI，未對腫瘤全域進行分析，不能全面反映腫瘤的異質(zhì)性，后續(xù)研究有待逐層勾畫病灶ROI 進行研究；(3)研究結(jié)果示神經(jīng)侵犯對于鑒別直腸癌LVI具有統(tǒng)計學意義，本研究未驗證直腸癌神經(jīng)侵犯因素對于T2值的影響，有待進一步探索。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。