體素內(nèi)不相干運動及擴散加權(quán)成像預(yù)測非小細胞肺癌侵襲性初步研究

張麗麗 蔣益綱 周笑 朱明明 江建芹

[摘 ? 要] ? 目的：研究體素內(nèi)不相干運動成像（intravoxel incoherent motion，IVIM）純擴散參數(shù)（D）、灌注相關(guān)參數(shù)（D*）、灌注分數(shù)（f）以及表觀擴散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）術(shù)前預(yù)測非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）侵襲性的價值。方法：手術(shù)病理確診的NSCLC患者56例，術(shù)前1周內(nèi)行MRI檢查，包括常規(guī)平掃、自由呼吸IVIM（10個b值，b=0～1 000 s/mm2）及擴散加權(quán)成像（DWI）（b=0、300、800 s/mm2）。由2名測量者分別獨立在IVIM圖、ADC圖上采用體積法測量獲得D、D*、f值、ADC均值（ADCmean）和ADC最小值（ADCmin）。比較各參數(shù)值在中高分化及低分化、有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、有無胸膜侵犯肺癌中的差異。采用受試者工作特征曲線（receiver operating characteristic curve，ROC）分析預(yù)測NSCLC分化程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及胸膜侵犯的最佳參數(shù)和最佳閾值。結(jié)果：ADCmean、ADCmin、D值測量可重復(fù)性良好。低分化肺癌ADCmean、ADCmin及D值明顯低于中高分化肺癌（P＜0.001），淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組D值明顯低于無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組（P=0.002），胸膜侵犯組D值明顯低于無胸膜侵犯組（P=0.022），f值明顯高于無胸膜侵犯組（P=0.001），差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。ROC曲線分析顯示，D值預(yù)測NSCLC分化程度及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的曲線下面積（area under the curve，AUC）分別為0.823、0.783，f值預(yù)測NSCLC胸膜侵犯的AUC為0.771。結(jié)論：IVIM純擴散參數(shù)D值能在術(shù)前更好地預(yù)測NSCLC分化程度及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，IVIM灌注分數(shù)f能在術(shù)前更好地預(yù)測胸膜侵犯。

[關(guān)鍵詞] ? 非小細胞肺癌；體素內(nèi)不相干運動；分化程度；淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移；胸膜侵犯

[中圖分類號] ? R445.2 [文獻標(biāo)志碼] ? B [DOI] ? 10.19767/j.cnki.32-1412.2023.06.028

肺癌是常見的惡性腫瘤，病死率高，發(fā)病率且呈逐年上升趨勢[1]。術(shù)前預(yù)測非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）分化程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及胸膜侵犯等情況對治療方式的選擇及患者預(yù)后具有重要意義。磁共振擴散加權(quán)成像（diffusion-weighted imaging，DWI）是對組織內(nèi)水分子擴散運動定量評估的功能學(xué)成像技術(shù)，近年來逐漸用于肺癌的診斷[2]、分期分級[3]以及療效評估[4]。DWI雙指數(shù)模型即體素內(nèi)不相干運動（intravoxel incoherent motion，IVIM）模型，利用多個b值可以區(qū)分水分子的真性擴散與微循環(huán)灌注形成的假性擴散，得到純擴散參數(shù)（D）、灌注相關(guān)參數(shù)（D*）和灌注分數(shù)（f），為腫瘤評估提供更多有價值的信息[5]。本研究選擇2017年3月—2020年2月本院收治的56例NSCLC患者，評估IVIM參數(shù)和表觀擴散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）在術(shù)前預(yù)測NSCLC侵襲性的價值。

1 ? 資料與方法

1.1 ? 一般資料 ? 經(jīng)手術(shù)病理確診的NSCLC患者56例，其中男性26例，女性30例；年齡34～77歲，平均56.1±9.1歲；共56個病灶，病灶大小1.50～4.80 cm，平均3.06±0.85 cm；病理類型：腺癌44例，鱗癌10例，腺鱗癌2例；病理分級：中-高分化31例，低分化25例；淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移31例，胸膜侵犯21例。納入標(biāo)準：（1）病灶未經(jīng)穿刺和治療；（2）CT圖像上病灶直徑≥1.5 cm，且實性成分大于體積的1/3；（3）檢查后1個月內(nèi)經(jīng)手術(shù)病理學(xué)確診為周圍型NSCLC。排除標(biāo)準：（1）術(shù)中未清掃肺門及縱膈淋巴結(jié)者；（2）病灶在DWI圖像上信號太低，顯示不清。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理審查委員會批準。

1.2 ? 檢查方法 ? 采用3T磁共振掃描儀（Verio Tim；Siemens，Erlangen，Germany），8通道相控陣體表線圈。患者仰臥位頭先進，腹部綁繃帶，平靜呼吸。掃描序列包括MRI常規(guī)平掃、DWI及IVIM掃描，IVIM-DWI掃描參數(shù)：TR=7 600 ms，TE=67 ms，矩陣128×160，F(xiàn)OV 360 mm×360 mm，層厚6 mm，層間距0.6 mm，掃描層數(shù)32層。

1.3 ? 數(shù)據(jù)處理及分析

1.3.1 ? ADC：ADC圖由MRI掃描儀自動生成，取b=0、300、800 s/mm2。參考T2WI及DWI圖像，在腫瘤每一層ADC圖上沿著病灶邊緣手動勾勒感興趣區(qū)（region of interest，ROI），包含腫瘤整個區(qū)域，避開鈣化、壞死、偽影等。記錄軟件自動計算所得的ADC均值（ADCmean）及ADC最小值（ADCmin）。測量3次取平均值。

1.3.2 ? IVIM：使用德國癌癥研究中心開發(fā)的圖像處理軟件（medical imaging interaction toolkit，MITK）進行圖像后處理，將掃描所得多b值DWI圖像（b=0、50、100、150、200、250、300、500、800、1 000 s/mm2）加載到MITK軟件IVIM模塊下，將b值調(diào)至200 s/mm2測量。ROI在病灶每一層圖像上沿著病灶的實性成分邊緣勾勒，記錄軟件自動計算所得的f、D、D*值，測量3次取平均值。以上ROI均由2名測量者分別獨立測量記錄，測量2次，間隔2周。

1.4 ? 統(tǒng)計學(xué)處理 ? 應(yīng)用SPSS 20.0統(tǒng)計學(xué)軟件對數(shù)據(jù)進行分析處理。各參數(shù)值的測量者間一致性及測量者內(nèi)可重復(fù)性采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（intraclass coefficient，ICC）評價，ICC＞0.75認為可重復(fù)性好。正態(tài)分布的計量資料以x±s表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗。采用受試者工作特征曲線（receiver operating characteristic curve，ROC）分析各參數(shù)預(yù)測NSCLC分化程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及胸膜侵犯的價值。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 ? 結(jié) ? ? ?果

2.1 ? 各參數(shù)值在測量者間的測量可重復(fù)性 ? ADCmean、ADCmin、D和f值在測量者間ICC分別為0.866、0.817、0.873、0.817，顯示測量可重復(fù)性良好，而D*值在測量者間ICC為0.689，可重復(fù)性中等，故后續(xù)研究不納入D*值。

2.2 ? 不同病理分級患者各參數(shù)值比較 ? 低分化組ADCmean、ADCmin及D值顯著低于中高分化組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。兩組f值比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。見表1。

2.3 ? 有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者各參數(shù)值比較 ? 淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組D值顯著低于無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；兩組ADCmean、ADCmin及f值比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。見表2。

2.4 ? 有無胸膜侵犯患者各參數(shù)值比較 ? 胸膜侵犯組D值顯著低于無胸膜侵犯組，f值顯著高于無胸膜侵犯組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；但兩組ADCmean、ADCmin值比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。見表3。

2.5 ? 各參數(shù)值預(yù)測NSCLC分化程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及胸膜侵犯的價值 ? ROC曲線分析顯示，預(yù)測NSCLC分化程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移時，D值ROC曲線下面積（area under the curve，AUC）分別為0.823、0.783，均大于ADCmean和ADCmin的AUC。D值預(yù)測NSCLC分化程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的臨界值分別為1.07×10-3 mm2/s、1.10×10-3 mm2/s。在預(yù)測胸膜侵犯方面，f值的敏感度和特異度高于D值，f臨界值為19.91%時，AUC較大。D值預(yù)測NSCLC侵襲性（包括淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和胸膜浸潤）的價值更優(yōu)，敏感度為85.0%，特異度為83.3%。見表4，圖1。

3 ? 討 ? ? ?論

惡性腫瘤代謝旺盛，細胞密度高，DWI表現(xiàn)為水分子擴散運動受限，因此惡性腫瘤ADC值低于良性病灶。研究表明，ADC可提供肺癌的組織學(xué)信息，與腫瘤細胞密度相關(guān)，可用于區(qū)分細胞的分化程度，這可能是由于惡性腫瘤細胞密度高，導(dǎo)致細胞外空間減少及水分子擴散運動的減低[6-7]。本研究結(jié)果顯示，NSCLC低分化組ADCmean、ADCmin及D值均低于中高分化組，表明DWI擴散參數(shù)能反映腫瘤組織學(xué)特征。

有研究認為ADCmin比ADCmean更能反映腫瘤的侵襲性，ADCmin鑒別肺結(jié)節(jié)和腫塊的良惡性價值優(yōu)于病灶脊髓信號比及PET-CT[8-9]。本研究中ADCmin預(yù)測NSCLC分化程度的效能并未高于ADCmean，可能與ADCmin不能很好反映高分化NSCLC中存在粘液、微出血和壞死部分有關(guān)[6]。IVIM能反映組織微循環(huán)灌注效應(yīng)，理論上D值比ADC更能精確反映組織中水分子擴散，而本研究中D值的診斷效能并未高于ADCmean、ADCmin可能與樣本量較少有關(guān)。

本研究結(jié)果顯示，D值對預(yù)測NSCLC有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和胸膜侵犯的敏感度較高，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組D值顯著低于無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組，與WANG等[10]對IVIM評估膀胱癌侵襲性的研究結(jié)果相似。YE等[11]研究表明，肺癌轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)中的D值明顯低于非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)，而f值無顯著差異。本研究結(jié)果顯示，NSCLC胸膜侵犯組中D值顯著低于無胸膜侵犯組，f值顯著高于無胸膜侵犯組。原因可能是侵襲性肺癌腫瘤細胞生長活躍、密度高，D值能精確反映組織中水分子擴散，腫瘤惡性程度越高，細胞密度越大，D值越低；而f值反映組織微循環(huán)灌注[12]，腫瘤惡性程度越高，越易發(fā)生胸膜侵犯，血流灌注及血管通透性越高，因而f值越高。綜上所述，IVIM參數(shù)值可作為肺部病變診斷、術(shù)前評估侵襲性和預(yù)后的輔助檢查，從而幫助臨床決策。

本研究中IVIM灌注參數(shù)D*在測量者間的可重復(fù)性較差，可能是由于ROI放置位置或腫瘤不均質(zhì)性導(dǎo)致[13]，因此，未來需要改進設(shè)備和后處理技術(shù)，以提高D*值的可重復(fù)性，使其能應(yīng)用于臨床。本研究存在一定的局限性：（1）單中心研究，樣本量較少。（2）僅限于術(shù)前可手術(shù)病例和1.5 cm以下病變，不含磨玻璃結(jié)節(jié)。（3）手工測量得到的ROI平均值不能完全代表腫瘤的異質(zhì)性。（4）未對病理類型、基因突變和預(yù)后等其他病理特征進行評估，有待進一步深入研究。

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[收稿日期] 2023-03-08

（本文編輯 ? 趙喜）