2D TSE與3D SPACE序列對直腸癌術(shù)前T分期的診斷價(jià)值比較

馬文帥，高遠(yuǎn)翔，高聳，郝小磊，馮衛(wèi)華

青島大學(xué)附屬醫(yī)院放射科，山東 青島 266555；*通信作者 馮衛(wèi)華 fengweihua@qdu.edu.cn

2020年全球結(jié)直腸癌的新發(fā)病例超過190萬，死亡病例達(dá)93.5萬，約占癌癥病例和死亡病例的1/10。總體上，結(jié)直腸癌的發(fā)病率居第3位，死亡率居第2位[1]。運(yùn)用現(xiàn)代影像學(xué)檢查方法評價(jià)直腸癌患者的個(gè)體情況，并制訂合理的治療方法，能夠有效降低直腸癌的復(fù)發(fā)并改善預(yù)后。中國結(jié)直腸癌診療規(guī)范（2020年版）推薦將MRI作為直腸癌常規(guī)檢查項(xiàng)目[2]。對于局部進(jìn)展期直腸癌患者，須在新輔助治療前后分別行基線、術(shù)前MRI檢查，以評價(jià)新輔助治療效果，建議行非抑脂、小視野軸位高分辨T2WI掃描。

目前，美國國立綜合癌癥網(wǎng)絡(luò)關(guān)于直腸癌的分期包括T、N、M分期，不同的TNM分期，尤其是TN分期對直腸癌治療方式的選擇具有重要的指導(dǎo)意義。直腸癌術(shù)前診斷中T2與T3的分期鑒別最重要，也最困難。針對T分期，目前準(zhǔn)確度最高的術(shù)前檢查方法為高分辨磁共振[3-5]。高分辨磁共振具有高軟組織分辨率、高信噪比，該技術(shù)運(yùn)用垂直于病變段腸管的小視野高分辨二維快速自旋回波（two-dimensional fast spin echo，2D TSE）序列掃描，利用直腸壁各層及病變區(qū)含水量的差異，將病變部位與正常直腸結(jié)構(gòu)區(qū)分開。但2D序列由于受到層厚所致的容積效應(yīng)、層間隔、腸管結(jié)構(gòu)以及病變本身位置和形態(tài)的影響，常使臨床醫(yī)師對T分期的判斷產(chǎn)生誤差。本研究通過比較2D TSE與三維可變翻轉(zhuǎn)角各向同性快速自旋回波（three-dimensional variable rotation angle isotropic fast spin echo，3D SPACE）序列對直腸癌術(shù)前T分期的診斷價(jià)值，旨在優(yōu)化直腸癌患者的影像學(xué)檢查方法，更好地為臨床決策提供影像學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究對象 選取2018年1月—2019年12月青島大學(xué)附屬醫(yī)院收治的直腸癌患者75例，其中男50例，女25例，年齡35～78歲，平均（62.5±11.9）歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①病理活檢診斷為直腸癌；②病變位于直腸段（距肛門≤15 cm）；③所有患者均接受手術(shù)治療；④手術(shù)前進(jìn)行MRI檢查，且圖像經(jīng)醫(yī)師評估無偽影、少噪聲干擾診斷；⑤手術(shù)切除組織病理結(jié)果證實(shí)為直腸癌。本研究通過本院倫理委員會批準(zhǔn)（QYFYWZLL26570），所有患者均簽署知情同意書。

1.2 檢查方法 采用Siemens Magnetom Skyra 3.0T MRI系統(tǒng)，患者取頭先進(jìn)、仰臥體位，采用18通道體部表面線圈。具體掃描參數(shù)見表1：①2D TSE序列組包括人體盆腔正矢狀位2D T2 TSE（Sag T2 TSE）、定位線垂直于病變段腸軸的斜橫軸位2D T2 TSE（OAx T2TSE）、定位線平行于病變段腸軸的斜冠狀位2D T2 TSE（OCor T2 TSE），無后處理；②3D SPACE序列組：盆腔段橫軸位3D SPACE T2，利用GE sdc工作站ADW4.7 MPR后處理軟件，分別參照對照組的定位方法，重建出Sag SPACE T2、OAx SPACE T2和OCor SPACE T2圖像。掃描前患者排空直腸，無需其他準(zhǔn)備。

表1 兩組序列主要掃描參數(shù)

1.3 圖像質(zhì)量評估 主觀評價(jià)：選取6個(gè)解剖結(jié)構(gòu)（直腸黏膜層、直腸肌層、直腸漿膜層或外膜、腸周脂肪、直腸系膜筋膜、腫瘤）采用5分法對2D TSE及3D SPACE序列圖像進(jìn)行結(jié)構(gòu)可見性評分[6]。0分：不可見；1分：圖像顯示不清晰或有偽影；2分：圖像較好；3分：圖像好；4分：圖像非常好，并不存在偽影。比較2個(gè)序列的平均分?jǐn)?shù)。

客觀評價(jià)：計(jì)算信噪比（SNR）和對比噪聲比（CNR），使用GE sdc工作站ADW4.7測量組織信號強(qiáng)度，兩組序列并排觀察，通過直接視覺對比實(shí)現(xiàn)感興趣區(qū)放置一致性，4個(gè)橢圓形感興趣區(qū)分別放置于典型層面的瘤體、肌肉、脂肪和空氣區(qū)域（噪聲），大小為20 mm2，取其平均值。SNR為組織的平均信號強(qiáng)度/背景噪聲的標(biāo)準(zhǔn)差，CNR為脂肪與瘤體的SNR差/背景噪聲的標(biāo)準(zhǔn)差[7-8]。

1.4 圖像分析 由2位副主任醫(yī)師采用盲法分別對兩組圖像進(jìn)行獨(dú)立診斷，意見不統(tǒng)一時(shí)由第三位主任醫(yī)師綜合各方意見給予最終診斷。診斷標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)國際抗癌聯(lián)盟及美國癌癥聯(lián)合會頒布的第8版直腸癌T分期[9]，①T1：腫瘤侵犯黏膜下層（未累及固有肌層）；②T2：腫瘤侵犯固有肌層；③T3：腫瘤侵透固有肌層并侵犯漿膜下層（漿膜覆蓋段）或侵犯直腸系膜（無漿膜覆蓋）或內(nèi)外括約肌間隙，根據(jù)腫瘤侵入直腸系膜部分與固有肌層的垂直距離分為：T3a（＜1 mm）、T3b（1～5 mm）、T3c（5～15 mm）、T3d（＞15 mm）；④腫瘤侵犯覆膜臟層或侵犯或粘連于鄰近器官，T4a：腫瘤侵犯臟層腹膜（漿膜覆蓋段），T4b：腫瘤侵犯鄰近器官或結(jié)構(gòu)。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 19.0軟件。符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以±s表示，不同序列數(shù)據(jù)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，不同序列數(shù)據(jù)比較采用Z檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料以例數(shù)表示；對同一病灶進(jìn)行2D T2 TSE和3D SPACE T2序列掃描，對其進(jìn)行T分期診斷，采用Kappa系數(shù)評估兩種序列術(shù)前診斷T分期與病理結(jié)果的吻合度，并計(jì)算敏感度、特異度和準(zhǔn)確度。采用U檢驗(yàn)對圖像質(zhì)量評估進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 病理結(jié)果 75例直腸癌患者中，T1期4例、T2期21例、T3期46例、T4期4例。

2.2 2D T2 TSE結(jié)果 2D T2 TSE掃描方案顯示：T1期0例，T2期13例（敏感度為61.53%，特異度為38.10%），T3期58例（敏感度為97.82%，特異度為77.59%），T4期4例（敏感度和特異度均為100.00%）。對比術(shù)后病理結(jié)果，2D T2 TSE序列對術(shù)前T分期的診斷一致性差（Kappa=0.49，P=0.000），T分期準(zhǔn)確度為76.00%，見表2、圖1～3。

表2 2D TSE掃描方案結(jié)果與病理結(jié)果對照（例）

圖1 男，56歲，直腸中位惡性腫瘤。2D TSE T2高分辨成像（A）顯示直腸外壁低信號環(huán)中斷不連續(xù)（箭），診斷為T3期；3D SPACE T2成像（B）顯示腫瘤局限于腸壁黏膜層和肌層，未突破腸外壁，診斷為T2期；病理組織切片（HE，×100，C）顯示腫瘤組織浸潤肌層，診斷為T2期

2.3 3D SPACE 結(jié)果 3D SPACE T2掃描方案顯示：T1期3例（敏感度為100.00%，特異度為75%），T2期22例（敏感度為95.45%，特異度為100%），T3期46例（敏感度和特異度均為100.00%），T4期4例（敏感度和特異度均為100.00%）。對比術(shù)后病理結(jié)果，3D SPACE T2對術(shù)前T分期的診斷一致性高（Kappa=0.95，P=0.000），T分期準(zhǔn)確度為98.67%，見表3、圖1～3。

表3 3D SPACE掃描方案結(jié)果與病理結(jié)果對照（例）

圖2 女，62歲，低位直腸癌。2D TSE T2高分辨成像（A）顯示癌腫以寬基底貼附于直腸后壁，直腸外壁低信號環(huán)完整，診斷為T2期；3D SPACE T2成像（B）顯示在直腸截面8點(diǎn)鐘方向直腸外壁連續(xù)性中斷（箭），診斷為T3期；病理組織切片（HE，×100，C）顯示腫瘤細(xì)胞被腸周脂肪包繞，病理結(jié)果為T3期

圖3 女，63歲，低-中位直腸癌。2D TSE T2（A）顯示直腸外壁低信號環(huán)不連續(xù)（箭），可疑T3期；3D SPACE T2（B）顯示腫瘤局限于直腸黏膜層與肌層，外壁低信號環(huán)完整；基于3D SPACE T2進(jìn)行MPR重建的斜冠狀位圖像（C）、矢狀位圖像（D）顯示直腸外壁完整，診斷為T1/2期；病理圖像（HE，×100，E）顯示異型的腫瘤細(xì)胞局限于直腸肌層，最終診斷為T2期

2.4 圖像質(zhì)量評估 對于瘤體，3D SPACE序列的SNR優(yōu)于2D TSE（P＜0.05）。對于脂肪及肌肉，兩序列的SNR差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），兩序列的CNR差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。兩序列顯示直腸漿膜層或外膜、腸周脂肪、直腸系膜筋膜及瘤體一樣可靠（均P＞0.05）。3D SPACE序列對于顯示直腸黏膜層及直腸肌層要優(yōu)越（均P＜0.05），見表4、5。

表4 2D TSE和3D SPACE序列的圖像質(zhì)量評分[M（Q1，Q3）]

表5 2D TSE和3D SPACE序列圖像的SNR及CNR比較（±s）

表5 2D TSE和3D SPACE序列圖像的SNR及CNR比較（±s）

序列SNR CNR瘤體脂肪肌肉2D TSE 83.94±40.34 213.56±95.26 41.86±19.34 19.36±10.11 3D SPACE 27.54±18.72 t值 -2.54 0.80 0.24 -1.54 119.95±39.83 191.23±59.47 40.40±15.58 P值0.016 0.430 0.820 0.140

3 討論

傳統(tǒng)2D成像技術(shù)由于受到層厚所致的容積效應(yīng)、層間隔較大等因素影響，在一定程度上影響了醫(yī)師對直腸癌T分期的診斷。3D SPACE技術(shù)為3D可變翻轉(zhuǎn)角各向同性自旋回波成像技術(shù)，克服了傳統(tǒng)2D自旋回波序列圖像的模糊效應(yīng)和高SAR值的問題，其3D容積成像技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)亞毫米級別無間隔各向同性掃描成像，空間分辨率較傳統(tǒng)2D序列高[6]。隨著多層同步成像、并行采集、壓縮感知等加速技術(shù)的發(fā)展，短時(shí)高效的3D SPACE掃描已成為現(xiàn)實(shí)。此外，其各向同性成像的特點(diǎn)使其可以通過MPR軟件進(jìn)行多平面重建，還能按照器官如直腸的走行進(jìn)行任意層面重建，不僅有助于節(jié)省掃描時(shí)間，還可以提高診斷能力。3D SPACE技術(shù)目前已廣泛應(yīng)用于神經(jīng)[10-12]、腦血管[13]、骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)[14-15]等。

Hossein等[7]將3D SPACE技術(shù)應(yīng)用于腰椎掃描，發(fā)現(xiàn)對于除椎體和椎間盤外的所有腰椎區(qū)域，3D SPACE序列具有更高的SNR、CNR和可見性。Bathala等[6]發(fā)現(xiàn)3D SPACE序列提供的前列腺和前列腺周圍解剖結(jié)構(gòu)在質(zhì)量上與傳統(tǒng)的2D TSE序列一樣可靠。目前未見有確切數(shù)據(jù)對3D SPACE序列掃描直腸癌的圖像進(jìn)行質(zhì)量評價(jià)以及SNR和CNR測量。本研究采用對同一患者分別進(jìn)行2D TSE與3D SPACE序列掃描，排除了個(gè)體差異造成的干擾。通過對圖像質(zhì)量進(jìn)行主、客觀分析得知，3D SPACE序列掃描瘤體的SNR優(yōu)于2D TSE序列，直腸周圍脂肪及肌肉的SNR與傳統(tǒng)2D TSE序列掃描的SNR無顯著差異。2D TSE序列和3D SPACE序列的CNR無顯著差異。3D SPACE序列對于顯示直腸黏膜層及直腸肌層優(yōu)于2D TSE序列，對直腸漿膜層或外膜、腸周脂肪、直腸系膜筋膜及瘤體的顯示與2D TSE序列一樣可靠。

隨著MRI技術(shù)對直腸癌術(shù)前T分期研究的深入，腫瘤與直腸及其與周邊各層結(jié)構(gòu)的浸潤關(guān)系得到更好的顯示。本研究中共計(jì)13例病灶行2D TSE序列掃描診斷為T3期，行3D SPACE序列掃描診斷為T2期，最終經(jīng)病理證實(shí)為T2期，這是由于當(dāng)腫瘤存在于直腸紆曲處，在圖像上極易與正常直腸外壁重疊，表現(xiàn)為腫瘤突破直腸外壁的假象。1例經(jīng)2D TSE序列掃描診斷為T2期，經(jīng)3D SPACE序列掃描診斷為T3期，最終經(jīng)病理診斷為T3期，則是由于直行的直腸外壁重疊至腫瘤區(qū)域，圖像上表現(xiàn)為直腸外壁完整。本研究中，2D TSE序列對診斷T分期準(zhǔn)確度為76.00%，3D SPACE序列為98.67%，較孫軼群等[16]的結(jié)果高，考慮是由于本研究參數(shù)優(yōu)化后層厚更薄以及樣本量的差異所致。2D TSE序列在直腸癌掃描的層厚一般在3 mm以上，層間距通常設(shè)置為層厚的20%～30%，而厚層成像的直接影響就是部分容積效應(yīng)，同時(shí)層間隔的存在會漏檢相應(yīng)的結(jié)構(gòu)信息，這2個(gè)因素嚴(yán)重降低了層間分辨率。3D SPACE序列對2D TSE序列最大的優(yōu)勢是大幅增加層間分辨率，實(shí)現(xiàn)層面內(nèi)與層面間的三維高分辨率[17]，部分容積效應(yīng)接近消除。此外，3D SPACE序列掃描還支持任意平面重建，在獲取任何傾角的圖像時(shí)不依賴于操作人員，可用于復(fù)雜骨盆解剖的可視化，對于直腸這類走行不規(guī)則、個(gè)體化差異較大的器官，其診斷效率更高[18-20]。

綜上所述，3D SPACE序列對于顯示直腸癌病灶具有更高的SNR。對于直腸黏膜層及直腸肌層的顯示具有更高的可見性。3D SPACE序列對于直腸癌T分期的診斷效能優(yōu)于2D TSE序列。因此在臨床工作中可以用3D SPACE序列替代2D TSE序列，對于患者的新輔助治療[2]，提高手術(shù)切除率和保肛率，延長患者無病生存期有重要意義。

利益沖突 全部作者均聲明無利益沖突