高分辨T2WI聯(lián)合DWI鑒別腸壁內外直腸腺癌價值研究

過 永，杜 濤，張曉金，張 祥，齊東華，張 虎

國際、國內診療管理指南推薦使用MRI對直腸癌進行術前分期診斷[1，2]，并推薦采用高分辨T2加權成像（high resolution T2-weight imaging，HR-T2WI）作為術前分期的主要掃描序列，但該序列在鑒別腫瘤組織與增生反應的炎癥組織、纖維化組織中的準確度不盡如人意[3，4]。準確區(qū)分直腸癌T分期對治療決策和患者預后均有重要影響，2018版美國國立綜合癌癥網(wǎng)絡（National Comprehensive Cancer Network，NCCN）發(fā)布指南指出[5]，對于無淋巴結和遠處轉移的局限于腸壁內的T1和T2期直腸癌可直接采用直腸癌根治術，而突破腸壁的T3和T4期腫瘤術前應采取新輔助放化療（neoadjuvant chemoradiotherapy，nCRT），再行根治性手術切除。

腸壁內外直腸癌的治療決策和預后均存在差異，而術前鑒別診斷主要依賴MRI檢查，擴散加權成像（diffusion weighted imaging，DWI）可反映活體組織中水分子的隨機運動，細胞間水分子的隨機運動是否受限反映了組織結構的特性，其被廣泛應用于腫瘤的術前檢測。目前將HR-T2WI和DWI聯(lián)合應用鑒別腸壁內外直腸癌的相關研究報道較少，筆者研究主要探討HR-T2WI聯(lián)合DWI鑒別腸壁內外直腸腺癌的價值，并與單獨使用HR-T2WI進行比較，旨在進一步提高對直腸腺癌術前評估的認識。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選擇2018年7月至2021年10月在蕪湖市第二人民醫(yī)院住院治療的直腸腺癌患者92例，其中男性61例，女性31例；年齡39～87歲，平均年齡66.82歲（標準差9.78歲）；其中黏液腺癌12例；隆起型41例，潰瘍型51例。

選擇標準：①所有患者均行HR-T2WI和DWI掃描，圖像質量滿足研究要求；②MRI檢查1周內行直腸腺癌根治術，手術病理檢查資料完整；③所有患者術前均未行任何針對直腸癌的放化療；④檢查前簽署知情同意書。

排除標準：①MRI檢查禁忌，不能配合完成檢查；②MRI圖像質量不滿足研究要求或病理檢查資料不完整。

1.2 方法

1.2.1 MRI掃描方法

所有患者均在荷蘭PHILIPS ACHIEVA 3.0 T MRI掃描系統(tǒng)完成檢查，運用SENSE-XL-Torso 16通道體部相控陣線圈。檢查前禁食4 h以上，排空直腸，膀胱適度充盈，并對患者行呼吸訓練。DWI掃描范圍從腎門水平至肛門，采用單次激發(fā)平面回波成像（single-shot echo-planar imaging，ss-EPI）序列，b值取0、800 s/mm2，重復時間（repetition time，TR）3 170 ms，回波時間（echo time，TE）50 ms，層厚5 mm，層間距0.5 mm，視野（field of view，F(xiàn)OV）300 mm×250 mm，矩陣100×82，平均次數(shù)3次，掃描時間1 min 42 s。HR-T2WI不壓脂，橫軸面垂直病灶掃描，冠狀面平行肛管掃描，掃描范圍包括整個病灶。HR-T2WI采用快速自旋回波（turbo spin echo，TSE）序列，TR 3 200 ms，TE 80 ms，層厚3 mm，層間距0 mm，F(xiàn)OV 200 mm×200 mm，矩陣280×256，平均次數(shù)2次，掃描時間4 min 12 s。

1.2.2 圖像分析

圖像傳至荷蘭PHILIPS Release v7.0.4工作站進行處理，甲乙兩名從事腹部MRI診斷工作（5年以上工作經(jīng)驗）的醫(yī)師分別運用HR-T2WI圖像進行直腸腺癌T分期診斷；1周后分別運用HR-T2WI聯(lián)合DWI圖像重新進行診斷（圖1、2）。HR-T2WI和DWI圖像顯示直腸壁內側出現(xiàn)腫瘤信號，與固有肌層分界清楚，診斷為T1期；腫瘤延伸入腸壁肌層或與肌層分界不清，腸壁外緣光整，無變形，診斷為T2期；腸壁外緣不光整，結節(jié)狀凸起并廣基底與腸壁相連，腫瘤直接延伸至鄰近系膜脂肪組織內，診斷為T3期；腫瘤侵犯直腸系膜筋膜、腹膜或鄰近器官，診斷為T4期。T1和T2期歸為腸壁內組，T3和T4期歸為腸壁外組。

圖1 T2期腸壁內直腸腺癌HR-T2WI和DWI圖像Fig.1 HR-T2WI and DWI images of T2 rectal cancer interior intestinal wall

1.2.3 病理組織檢查

術后組織標本需經(jīng)10%甲醛溶液浸泡，石蠟包埋固定，蘇木精-伊紅（hematoxylin-eosin，HE）染色。在光學顯微鏡下評估癌組織浸潤深度并進行病理T分期診斷：T1期，腫瘤侵至黏膜下層；T2期，腫瘤侵犯固有肌層；T3期，腫瘤穿透肌層或侵犯周圍無腹膜覆蓋的直腸旁組織；T4期，腫瘤穿透臟層腹膜或直接侵犯周圍器官。

1.3 統(tǒng)計學方法

采用SPSS 23.0和Medcalc 15.0統(tǒng)計學軟件進行分析。Kappa分析甲乙醫(yī)師診斷結果的一致性，以Kappa系數(shù)為0.61～0.80為一致性較強，0.81～1.00為一致性很強。采用受試者工作特性（receive operating characteristic，ROC）曲線分析分別運用HR-T2WI、HR-T2WI聯(lián)合DWI診斷腸壁內外直腸腺癌的診斷效能，以曲線下面積（area under curve，AUC）0.70～0.90為診斷價值中等，AUC＞0.90為診斷價值較高，并計算靈敏度和特異度。采用Delong檢驗分別比較甲乙兩位醫(yī)師采用不同方法診斷效能間的差異。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義，P＜0.01為差異有顯著統(tǒng)計學意義。

圖2 T3期腸壁外直腸腺癌HR-T2WI和DWI圖像Fig.2 HR-T2WI and DWI images of T3 rectal cancer exterior intestinal wall

2 結果

2.1 術后病理診斷分期結果

術后病理診斷結果顯示，直腸腺癌T1期4例，T2期32例，T3期51例，T4期5例。T1期和T2期為腸壁內組（36例），T3期和T4期為腸壁外組（56例）。

2.2 影像診斷結果

以術后病理診斷為金標準，甲乙醫(yī)師運用HRT2WI診斷T1、T2、T3、T4期直腸腺癌正確例數(shù)分別依次為2/4例、2/4例，17/32例、19/32例，40/51例、38/51例，4/5例、4/5例；HR-T2WI聯(lián)合DWI正確例數(shù)分別依次為2/4例、2/4例，28/32例、29/32例，48/51例、48/51例，5/5例、4/5例。

2.3 一致性分析

甲乙醫(yī)師運用HR-T2WI診斷腸壁內外直腸腺癌一致性較高，Kappa值為0.757，95%可信區(qū)間（confidence interval，CI）為0.616～0.898，P＜0.001；甲乙醫(yī)師運用HR-T2WI聯(lián)合DWI診斷腸壁內外直腸腺癌的一致性很高，Kappa值為0.909，95%CI為0.821～0.997，P＜0.001。

2.4 HR-T2WI單獨和聯(lián)合診斷效能分析

甲乙醫(yī)師單獨運用HR-T2WI診斷腸壁內外直腸腺癌的價值中等，AUC值分別為0.720（95%CI 0.608～0.833），P＜0.001；0.753（95%CI 0.646～0.860），P＜0.001。甲乙醫(yī)師運用HR-T2WI聯(lián)合DWI診斷腸壁內外直腸腺癌價值較高，AUC值分別為0.932（95%CI 0.869～0.994），P＜0.001；0.954（95 % CI 0.903～1.000），P＜0.001（圖3、表1）。甲乙醫(yī)師運用HRT2WI聯(lián)合DWI診斷腸壁內外直腸腺癌的AUC值均較單獨運用HR-T2WI時高，Z值分別為4.777（P＜0.001）、4.584（P＜0.001）。

表1 甲乙醫(yī)師分別運用HR-T2WI、HR-T2WI聯(lián)合DWI診斷腸壁內外直腸腺癌效能比較Tab.1 Comparison of diagnosis efficacy of rectal cancer exterior and interior intestinal wall by HR-T2WI and HR-T2WI combined DWI between 2 physicians

圖3 腸壁內外直腸腺癌的ROC曲線Fig.3 ROC curves of rectal cancer exterior and interior intestinal wall

3 討論

據(jù)最新全球癌癥統(tǒng)計資料顯示，2020年全球新發(fā)直腸癌約73萬例，死亡約34萬例，嚴重威脅人類生命、健康[6]，精準治療有賴于術前準確分期。nCRT對治療腸壁外直腸癌至關重要，判斷錯誤將導致腸壁內直腸癌被過度治療，從而增加與nCRT相關的并發(fā)癥風險；分期不足，腸壁外直腸癌直接手術后，復發(fā)風險增加。因此，精準判斷腸壁內外直腸癌可指導臨床決策，且可根據(jù)腫瘤的浸潤深度等情況制訂個體化治療方案，對提升患者生存率和生存質量有重要意義。

HR-T2WI TE長，圖像清晰度高，層厚薄，可顯示諸多病變細節(jié)，在疾病的診斷與分期、療效評估中研究逐漸深入[7，8]。筆者研究HR-T2WI運用斜軸面、冠狀面和矢狀面多方位觀察，對病變細節(jié)的顯示進一步提高。然而，直腸癌灶周圍的黏膜下層和肌層組織可發(fā)生水腫和炎性細胞浸潤，在HR-T2WI上表現(xiàn)為中等信號，與腫瘤信號類似、有時較難區(qū)分，這可能導致對腫瘤邊界的誤判，從而過度診斷腸壁外直腸癌[9]。此外，直腸癌灶鄰近的系膜發(fā)生纖維化在臨床屢見不鮮，發(fā)生率約為25%，癌灶與其周圍的促纖維增生反應在HR-T2WI圖像中有一定重疊，這也可能導致過度診斷腸壁外直腸癌[10]。再者，盡管HR-T2WI的信噪比、對比度極佳，但其仍是常規(guī)序列的改進，不能做定量分析。

DWI序列可通過人體組織中水分子的擴散運動來間接反映人體組織的微觀結構變化，是一種無創(chuàng)檢查手段。直腸癌灶的水分子擴散運動受到限制，DWI圖像信號增高；而癌灶周圍的直腸壁和炎癥、水腫的腸壁組織的水分子擴散運動受到的限制越少，其DWI信號衰減較多，圖像的信號強度不高[11]。直腸癌灶周圍系膜發(fā)生的纖維化反應和突破腸壁的腫瘤組織間水分子擴散運動亦存在差異，二者在DWI圖像上的信號強度存在差異。纖維結締組織在HR-T2WI上表現(xiàn)為斑片、針狀低信號影，DWI顯示水分子彌散不受限、信號不高；腫瘤侵犯直腸系膜會形成向直腸系膜延伸的、較厚的、中等信號強度的結節(jié)，彌散受限，信號增高[12]。此外，表觀擴散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）值作為DWI成像的定量參數(shù)，可反映直腸癌的生物學特性，為鑒別診斷和療效評價等提供客觀依據(jù)[13~15]。鑒于上述HR-T2WI和DWI序列各自特點，筆者將其用于鑒別腸壁內外直腸腺癌，研究發(fā)現(xiàn)，不同讀片者單獨運用HR-T2WI進行診斷，一致性較高（Kappa=0.757）；運用HR-T2WI聯(lián)合DWI進行診斷時一致性很高（Kappa=0.909），兩者聯(lián)合運用可提高可重復性。此外，單獨運用HR-T2WI，診斷效能中等，AUC 0.720～0.753；兩者聯(lián)合運用診斷效能明顯提高，AUC 0.932～0.954，與胡飛翔等[4]的研究結果基本一致。

筆者研究的局限性：①樣本量較小，未將腸壁外直腸腺癌進一步分組，不同的T3期與T4期腫瘤預后存在一定差異，今后將擴大樣本量，進一步細化分組；②回顧性研究中只納入了直腸腺癌患者，剔除了特殊病理類型直腸腺癌，研究不夠全面；③病例均為直接手術患者，造成T4和T3晚期病例相對較少，可能造成選擇偏倚。

綜上所述，運用HR-T2WI聯(lián)合DWI鑒別腸壁內外直腸腺癌，讀片者一致性和診斷效能均優(yōu)于單獨使用HR-T2WI，HR-T2WI聯(lián)合DWI有助于改善臨床個體化治療抉擇，使患者獲益。