DCE-MRI聯(lián)合臨床及血管病理參數(shù)預(yù)測早期宮頸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的價值

欒一祎, 盧佳翔, 秦鳳英,孫麗麗, 徐宏明, 于韜, 董越

宮頸癌是全世界女性第四常見的惡性腫瘤[1],影響宮頸癌患者預(yù)后的重要因素之一是淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移(lymph node metastasis,LNM)。據(jù)文獻報道[2],LNM陽性的早期宮頸癌患者其5年生存率僅約65%,顯著低于LNM陰性者(90%),因此術(shù)前準(zhǔn)確評估淋巴結(jié)狀態(tài)具有重要意義。血管的形成是腫瘤生長的先決條件,也是影響腫瘤生物學(xué)行為的重要因素[3]。微血管密度(microvessel density,MVD)是評估腫瘤內(nèi)血管生成的間接標(biāo)志物。據(jù)文獻報道[2,4],宮頸癌LNM與血管生成密切相關(guān)。周細胞覆蓋率(microvessel pericyte coverage index,MPI)即周細胞覆蓋微血管的指數(shù),是評估腫瘤血管成熟度的指標(biāo)[5]。有研究表明血管的成熟程度會影響腫瘤發(fā)生LNM及遠處轉(zhuǎn)移的能力[6,7]。動態(tài)對比增強磁共振成像(dynamic contrast-enhanced MRI,DCE-MRI)作為一種無創(chuàng)性的影像技術(shù),其定量參數(shù)可以更加準(zhǔn)確地量化反映腫瘤微循環(huán)特征,近年來在評估宮頸癌方面的價值已得到證實[8,9]。本研究旨在探討DCE-MRI定量參數(shù)聯(lián)合臨床因素、MVD、MPI預(yù)測早期宮頸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的價值。

材料與方法

1.研究對象

回顧性搜集遼寧省腫瘤醫(yī)院2015年1月-2018年10月經(jīng)手術(shù)病理證實的早期宮頸癌病例。病例納入標(biāo)準(zhǔn):①無其他惡性腫瘤同時存在;②術(shù)前進行DCE-MRI檢查,且檢查前均未接受放化療;③臨床資料完整;④病理科存有蠟塊。病例排除標(biāo)準(zhǔn):①影像圖像存在偽影,無法進行分析;②病理切片染色欠佳,無法進行判讀。本研究最終納入85例患者,年齡28～68歲,平均(49.6±9.6)歲。根據(jù)病理結(jié)果,有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移43例,無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移42例;宮頸鱗癌71例,腺癌14例;低分化19例,中高分化66例;有脈管癌栓34例,無脈管癌栓51例。根據(jù)國際婦產(chǎn)科聯(lián)合會(international federation of gynecology and obstetrics,FIGO)2009分期,ⅠB1期48例,ⅠB2期13例,ⅡA1期14例,ⅡA2期10例。本回顧性研究得到了遼寧省腫瘤醫(yī)院倫理委員會的批準(zhǔn)(批件編號:2019P0501),免除受試者知情同意。

2.檢查方法

MRI檢查采用Siemens Magnetom Trio 3.0T磁共振掃描儀,8通道體部相控陣線圈聯(lián)合呼吸門控技術(shù),線圈的中心正對恥骨聯(lián)合。依次行常規(guī)MRI平掃和DCE-MRI檢查。DCE-MRI序列首先使用橫軸面脂肪抑制三維容積插值屏氣檢查(three-dimensional volumetric interpolated breath-hold examination,3D VIBE)T1WI序列進行兩次單獨采集,掃描參數(shù):翻轉(zhuǎn)角分別為 2°和15°,TR 5.21 ms,TE 1.76 ms,層厚4 mm,層間距0 mm,矩陣192×192,視野400 mm×400 mm,信號平均次數(shù) 2,以此獲取基線 T1值。掃描完畢后使用高壓注射器經(jīng)肘靜脈團注對比劑Gd-DTPA,流率2 mL/s,劑量0.2 mmol/kg,注射完畢后繼續(xù)注入20 mL生理鹽水沖管;并進行橫軸面脂肪抑制動態(tài)對比增強3D VIBE T1WI掃描,翻轉(zhuǎn)角15°,TR 5.21 ms,TE 1.76 ms,層厚4 mm,層間距0 mm,矩陣192×192,視野400 mm×400 mm,信號平均次數(shù) 2。動態(tài)增強掃描共采集30個序列,480幅圖像,時間分辨率10 s,掃描總時間約5 min。具體MRI序列及掃描參數(shù)詳見表1。

表1 MRI序列及掃描參數(shù)

3.圖像后處理

由1位具有2年工作經(jīng)驗的放射科住院醫(yī)師進行DCE-MRI數(shù)據(jù)分析,由1位具有18年工作經(jīng)驗的放射科主任醫(yī)師進行監(jiān)督、指導(dǎo)。首先按順序?qū)?°和 15°翻轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)導(dǎo)入Omni-Kinetics 軟件(GE公司),然后在宮頸癌原發(fā)灶最大層面的左或右髂外動脈獲得動脈輸入函數(shù)(arterial input function,AIF),結(jié)合原始T1WI、T2WI圖像在該層面手動勾畫感興趣區(qū)(region of interest,ROI),手動避開可見的出血及明顯壞死區(qū)域,最后使用血流動力學(xué)雙室模型Extended Tofts Linear獲取容量轉(zhuǎn)移常數(shù)(volume transfer constant,Ktrans)、速率常數(shù)(rate constant,Kep)和血管外細胞外容積分數(shù)(extravascular extracellular volume fraction,Ve),并生成相應(yīng)的偽彩圖;最終重復(fù)上述步驟3次取平均值。其中Ktrans表示對比劑從血管內(nèi)隨血漿擴散到血管外間隙的容量轉(zhuǎn)移常數(shù);Kep表示對比劑由血管外細胞外間隙轉(zhuǎn)移至血管內(nèi)的速率常數(shù),Kep= Ktrans/Ve;Ve代表血管外細胞外間隙[8,9]。

4.免疫組織化學(xué)

病理標(biāo)本采用甲醛固定,石蠟包埋,行病理切片。采用CD34和α-平滑肌肌動蛋白(α-smooth muscle actin,α-SMA)進行免疫組織化學(xué)雙染色,CD34和α-SMA分別作為血管內(nèi)皮細胞和周細胞的標(biāo)志物。本研究使用的CD34鼠抗人單克隆抗體和α-SMA兔抗人單克隆抗體均購自北京中杉金橋公司。DAB染色液由上?；蚩萍脊煞萦邢薰旧a(chǎn)。采用熱點法對MVD和MPI進行判讀,首先在低倍鏡(×100)下選擇5個血管最密集的區(qū)域(“熱點”),然后依次在高倍鏡(×400)下分別計數(shù)5個“熱點”區(qū)內(nèi)的微血管數(shù)量和周細胞覆蓋陽性的微血管數(shù)量,最終重復(fù)上述步驟3次取其平均值。微血管被認為是被CD34染成棕黃色的內(nèi)皮細胞或內(nèi)皮細胞簇,無論有無管腔形成,周圍肌層較厚或管腔直徑大于8個紅細胞者不計入微血管。周細胞被α-SMA染成紅色,棕黃染的內(nèi)皮細胞周圍呈紅染的血管被認為是周細胞覆蓋陽性的微血管[10]。MPI是CD34和α-SMA均呈陽性的血管與僅CD34陽性的血管數(shù)目之比(MVDα-SMA/MVDCD34[5,10])。以上操作由病理科高級醫(yī)師完成。

5.統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 26.0軟件行統(tǒng)計學(xué)分析。分類變量的組間比較采用卡方或Fisher精確檢驗;連續(xù)變量的分布使用樣本Kolmogorov-Smirnov檢驗進行測試,隨后采用獨立樣本t檢驗或Mann-WhitneyU檢驗進行組間比較。采用二元Logistic回歸分析篩選出預(yù)測早期宮頸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的獨立影響因素,并建立預(yù)測模型。繪制受試者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲線比較各參數(shù)及聯(lián)合預(yù)測模型對淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的診斷效能,并計算曲線下面積(area under curve,AUC),根據(jù)約登指數(shù)計算各參數(shù)的最佳診斷界值、敏感度和特異度。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

1.早期宮頸癌LNM陽性組與陰性組間臨床參數(shù)的比較

LNM陽性組與陰性組間脈管癌栓(P=0.003)、2009 FIGO分期(P=0.019)差異具有統(tǒng)計學(xué)意義;兩組間年齡(P=0.323)、腫瘤最大徑(P=0.100)、病理類型(P=0.527)及分化程度(P=0.840)差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(表2)。

表2 LNM陽性組與陰性組間臨床參數(shù)比較 (例)

2.早期宮頸癌LNM陽性組與陰性組間影像、血管病理參數(shù)的比較

LNM陽性組(圖1)的Ktrans、Kep顯著高于陰性組(圖2),差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.01),Ve在兩組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。LNM陽性組的MPI明顯低于陰性組(P<0.01),MVD在兩組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05,表3)。

圖1 宮頸鱗癌患者,女,51歲,中高分化,有脈管癌栓,盆腔LNM陽性,2009 FIGO分期ⅡA2。a)) T1WI增強掃描圖像; b) T2WI圖像示右側(cè)髂叢淋巴結(jié)(箭),短徑12mm; c) 病灶Ktrans偽彩圖,Ktrans=0.901min-1; d) 病灶Kep偽彩圖,Kep=1.584min-1; e) 病灶Ve偽彩圖,Ve=0.382; f)病理圖顯示CD34陽性染色但α-SMA未染色的血管示例(箭),即無周細胞覆蓋的血管內(nèi)皮細胞(×400)。 圖2 宮頸鱗癌患者,女,61歲,中高分化,無脈管癌栓,LNM陰性,2009 FIGO分期ⅠB1。a) T1WI增強掃描圖像; b) T2WI圖像未見盆腔內(nèi)腫大淋巴結(jié); c) 病灶Ktrans偽彩圖,Ktrans=0.671min-1; d) 病灶Kep偽彩圖,Kep=1.293min-1; e) 病灶Ve偽彩圖,Ve=0.312; f) 病理圖顯示CD34和α-SMA均呈陽性的血管染色示例(箭),即有周細胞覆蓋的血管內(nèi)皮細胞(×400)。

表3 LNM陽性組與陰性組間影像、血管病理參數(shù)的比較

3.各參數(shù)和聯(lián)合參數(shù)對早期宮頸癌LNM的診斷效能

ROC分析結(jié)果顯示,MPI對早期宮頸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的診斷效能最高(AUC=0.781,P<0.01)。Logis-tic回歸分析結(jié)果顯示,脈管癌栓(P=0.011)、2009 FIGO分期(P=0.031)、Ktrans(P=0.010)和MPI(P=0.010)是預(yù)測早期宮頸癌患者發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的獨立影響因素,聯(lián)合預(yù)測模型P1:Logti(P1)=-1.677+(1.513×脈管癌栓)+(1.478×2009 FIGO分期)+(3.174×Ktrans)+(-6.642×MPI),其預(yù)測早期宮頸癌患者發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的AUC為0.876(0.798～0.954),敏感度為76.7%,特異度為92.9 %(表4、圖3)。

圖3 各參數(shù)和聯(lián)合模型預(yù)測早期宮頸癌LNM的ROC曲線。

表4 各參數(shù)和聯(lián)合參數(shù)對早期宮頸癌LNM的診斷效能

討 論

近年來,我國宮頸癌的發(fā)病率和死亡率仍居高不下,嚴重威脅女性健康[1]。有研究表明導(dǎo)致宮頸癌患者死亡的主要原因并不是宮頸癌本身,而是腫瘤發(fā)生了LNM和遠處轉(zhuǎn)移[2]。此外,淋巴結(jié)狀態(tài)也是影響早期宮頸癌患者治療方案選擇的重要因素。有研究表明LNM陽性的早期宮頸癌患者僅依靠單純的手術(shù)治療無法治愈,還需要進行后續(xù)的輔助治療;而對于LNM陰性的患者來說卻接受了不必要的手術(shù),容易產(chǎn)生術(shù)后帶來的多種并發(fā)癥,如血管神經(jīng)的損傷及淋巴囊腫等,影響患者生活質(zhì)量[11,12]。據(jù)文獻報道[13],在早期宮頸癌患者中LNM陰性者所占的比例高達70%。因此,術(shù)前準(zhǔn)確評估淋巴結(jié)狀態(tài)具有重要臨床意義。目前國內(nèi)外許多研究表明,LNM陽性與早期宮頸癌的臨床病理特征有關(guān),如FIGO分期、腫瘤直徑、深間質(zhì)浸潤、宮旁浸潤及脈管癌栓等[13-15]。本研究結(jié)果顯示,2009 FIGO分期、脈管癌栓與LNM有關(guān),并且均為早期宮頸癌患者發(fā)生LNM的獨立風(fēng)險因素,FIGO ⅡA期和存在脈管癌栓的患者發(fā)生LNM的概率分別為70.8%和70.6%,明顯高于ⅠB期和無脈管癌栓的患者(分別為42.6%、37.3%),因此這意味著患者FIGO分期越高、腫瘤細胞進入血管或淋巴管內(nèi)形成栓子的可能性越大,其發(fā)生LNM的風(fēng)險就越高,這與之前的研究結(jié)論相符[13,15]。本研究結(jié)果顯示,年齡、腫瘤最大徑、病理類型及分化程度與早期宮頸癌LNM沒有明顯相關(guān)性,與以往的研究結(jié)論類似。

盡管腫瘤細胞主要通過浸潤淋巴管發(fā)生LNM,但血管的形成仍是腫瘤發(fā)展、侵襲的基礎(chǔ),并在腫瘤LNM中具有重要地位[16]。一些研究認為血管的形成與淋巴循環(huán)的形成緊密相關(guān),淋巴管的構(gòu)建不僅依賴于腫瘤血管的形成,并且發(fā)生在血管形成之后[3,17]。有學(xué)者認為腫瘤細胞侵入毛細血管后可以通過不完整的基底膜漏進基質(zhì)中,隨后流入淋巴管發(fā)生LNM[3,4];此外,進入血液循環(huán)中的腫瘤細胞還可以通過含有血供的組織基質(zhì)誘發(fā)LNM。最近,一項薈萃分析結(jié)果顯示血管內(nèi)皮細胞生長因子(vascular endothelial cell growth factor,VEGF)的表達與宮頸癌LNM密切相關(guān)[2],這可能是因為VEGF的表達可以誘導(dǎo)腫瘤形成新生血管或淋巴管,從而導(dǎo)致腫瘤發(fā)生LNM的概率增高。本研究結(jié)果顯示MPI與早期宮頸癌LNM有關(guān),MPI低者更容易發(fā)生LNM。筆者分析這可能是因為MPI低的腫瘤內(nèi)微血管更不成熟,血管形態(tài)雜亂扭曲,從而導(dǎo)致腫瘤細胞更容易穿透血管發(fā)生滲漏繼而流入淋巴管內(nèi)發(fā)生LNM[4,9,18]。部分學(xué)者認為MPI降低可能會增加腫瘤間質(zhì)液體壓力(interstitial fluid pressure,IFP),而高IFP已被證實與腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)[9,16,18]。Choi等[7]的研究發(fā)現(xiàn)增加MPI可降低腫瘤發(fā)生LNM的風(fēng)險,也間接支持本研究結(jié)論。本研究結(jié)果顯示LNM陽性組與陰性組的MVD差異并無統(tǒng)計學(xué)意義,這可能與本研究納入的宮頸癌病例多為中高分化,其血管生成數(shù)量相近有關(guān)[19]。Huang等[4]的研究結(jié)果顯示腫瘤LNM陽性者具有更小的微血管管腔面積,因此,管腔面積可能也是影響LNM的因素之一。

常規(guī)的CT和MRI檢查盡管可以在術(shù)前對腫瘤及淋巴結(jié)狀態(tài)進行無創(chuàng)評估,但卻無法反映其內(nèi)部的生理學(xué)情況,僅根據(jù)淋巴結(jié)短徑大小很難區(qū)分轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)與炎性腫脹性淋巴結(jié)[12,13],因此在臨床實踐中仍無法取得令人滿意的效果。隨著影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展,DCE-MRI不僅可以揭示腫瘤的解剖學(xué)特點,還可以通過分析相關(guān)參數(shù)定量反映血管內(nèi)外的血流動力學(xué)情況,提供血管通透性等方面的信息,近年來在評估腫瘤微循環(huán)特征及淋巴結(jié)狀態(tài)方面展現(xiàn)了較好的診斷能力[12,15]。Ktrans表示對比劑從血管內(nèi)流向組織的轉(zhuǎn)移速率,高Ktrans值提示組織具有更豐富的血流和更高的血管通透性。Kep表示對比劑由血管外細胞外間隙轉(zhuǎn)移至血管內(nèi)的速率常數(shù),高Kep值提示血管的通透性更高。Ve代表血管外細胞外間隙,反映腫瘤細胞的壞死程度[8,9]。本研究結(jié)果顯示LNM陽性組的Ktrans、Kep值均顯著高于LNM陰性組,這與之前的研究結(jié)論相符[9,20]。筆者認為更高的Ktrans和Kep值可能意味著腫瘤細胞更容易憑借豐富的血流和通透性較高的血管進入腫瘤基質(zhì)中或滲入淋巴管內(nèi),從而導(dǎo)致腫瘤發(fā)生LNM的概率增高[2,4]。本研究結(jié)果顯示LNM陽性組的Ve高于LNM陰性組,但差異不具有統(tǒng)計學(xué)意義,筆者推測這可能與本研究納入的病例均為早期宮頸癌,腫瘤壞死程度相差不明顯有關(guān)。

本研究存在以下局限性:①納入的早期宮頸癌病例數(shù)相對較少;②使用的病理切片沒有逐層與影像圖像對應(yīng);③目前獲取DCE-MRI定量參數(shù)尚缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),因此不同研究之間結(jié)果可能不同。

綜上所述,DCE-MRI定量參數(shù)聯(lián)合臨床因素及MPI對評估早期宮頸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移具有一定價值。