郭麗美,王峻,武文奇,張毓婧,張潤梅,牛金亮
在我國,宮頸癌是女性生殖系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤,嚴重威脅女性生命安全[1]。宮頸鱗狀細胞癌是最常見的病理類型,約占全部宮頸癌的75%-80%[2-3]。淋巴脈管間隙浸潤(lymphovascular space invasion, LVSI)反映腫瘤細胞進入循環(huán)系統(tǒng),最終播散至全身,是發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的重要途徑[4-5]。LVSI、深層間質(zhì)浸潤、腫瘤大于4cm是早期宮頸癌復(fù)發(fā)的危險因素[6-7]。根據(jù)美國國立綜合癌癥網(wǎng)絡(luò)(National Comprehensive Cancer Network, NCCN)指南,LVSI 狀態(tài)是決定宮頸癌術(shù)后是否行輔助治療的因素之一[8],也是決定是否可實施保留生育功能手術(shù)的重要因素[9]。因此,術(shù)前對宮頸鱗癌患者的LVSI 狀態(tài)進行評估,對于評估預(yù)后、制訂治療方案、降低致死率等十分重要。
常規(guī)MRI僅能提供腫瘤大小、間質(zhì)浸潤深度等形態(tài)學(xué)評估,無法判定LVSI 狀態(tài)[10]。目前評價LVSI 狀態(tài)主要依靠術(shù)后病理,術(shù)前活檢由于腫瘤的異質(zhì)性等特點,無法對LVSI 狀態(tài)做出準確評價[11-12]。既往有學(xué)者將體素內(nèi)不相干運動(intravoxel incoherent motion, IVIM)成像[13]、酰胺質(zhì)子轉(zhuǎn)移(amide proton transfer, APT)成像[14]等定量技術(shù)初步應(yīng)用于預(yù)測宮頸癌LVSI 狀態(tài),研究結(jié)果表明灌注系數(shù)、APT 值等在預(yù)測宮頸癌LVSI方面有一定價值。
縱向弛豫時間(longitudinal relaxation time, T1)、橫向弛豫時間(transverse relaxation time, T2)、質(zhì)子密度(proton density, PD)等參數(shù)可用于定量評估組織內(nèi)在生理特性,如心肌纖維化程度[15-16]、組織含水量、反映腫瘤細胞密度[17]等。在腫瘤學(xué)領(lǐng)域,上述定量參數(shù)在前列腺良惡性病變的鑒別診斷[17]、腎透明細胞癌病理分級[18]等方面有一定價值。然而,由于掃描時間過長、后處理分析復(fù)雜等原因,上述定量MRI技術(shù)的臨床應(yīng)用受限。
合成MRI可實現(xiàn)單次掃描同時獲得T1、T2和PD值3個定量參數(shù)[19],并且可重建對比加權(quán)圖像,可大大縮短掃描時間。目前,合成MRI技術(shù)已經(jīng)初步應(yīng)用于前列腺[20]、乳腺[21]良惡性病灶的鑒別診斷,發(fā)現(xiàn)T1 和T2值可以幫助判斷病灶性質(zhì)、預(yù)測腫瘤的侵襲性。目前為止,合成MRI在術(shù)前預(yù)測宮頸癌的LVSI狀態(tài)的應(yīng)用未見報道。鑒于此,本研究旨在初步探究合成MRI的定量參數(shù)預(yù)測宮頸鱗癌LVSI狀態(tài)的可行性,以期為宮頸鱗癌的術(shù)前診斷提供一定分子層面信息。
前瞻性招募2020年5月至2022年11月因疑似宮頸癌于山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院就診的患者。納入標準:(1)首次經(jīng)臨床查體、影像學(xué)檢查、陰道鏡等初診為宮頸癌;(2)進行根治性子宮切除術(shù);(3)盆腔MRI檢查后進行手術(shù),時間間隔不超過一周。排除標準:(1)病灶肉眼不可見或病灶最大徑小于5 mm;(2)術(shù)后病理為非鱗狀細胞癌;(3)因圖像偽影明顯,MRI圖像質(zhì)量差,無法進行影像評估。本研究遵守《赫爾辛基宣言》,經(jīng)山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院倫理審查委員會的批準(編號:2020YXD077),并獲得所有參與者的書面知情同意。
采用GE Signa Pioneer 3.0 T MRI 掃描儀,并使用腹部線圈?;颊叱恃雠P位。常規(guī)加權(quán)序列包括:橫斷位T1WI、橫斷位/矢狀位T2WI、橫斷位/冠狀位脂肪抑制T2WI、橫斷位擴散加權(quán)成像(diffusion-weighted imaging, DWI)。橫斷位T1WI序列參數(shù):TR 753 ms,TE 11 ms,層厚5 mm,層間距1 mm,矩陣320×256,視野(field of view, FOV)260 mm×260 mm;橫斷位/矢狀位T2WI 序列參數(shù):TR auto 763/3873 ms,TE 73.0/71.4 ms,層厚5/4 mm,層間距1 mm,矩陣288×288/280×280,F(xiàn)OV 260 mm×260 mm;橫斷位/冠狀位脂肪抑制T2WI 序列參數(shù):TR auto 5305/4884 ms,TE 73.0/64.6 ms,層厚5/5 mm,層間距1 mm,矩陣288×288/300×300,F(xiàn)OV 260 mm×260 mm;橫 斷 位DWI 序 列 參 數(shù):TR 5000 ms,TE 80.3 ms,層厚 5 mm,層間距1 mm,矩陣128×1300,F(xiàn)OV 260 mm×260 mm,b 值為0、800 s/mm2;矢狀位合成MRI(magnetic compilation, MAGiC)序列參數(shù):TR 4000 ms,TE1 18.8 ms,TE2 94.1 ms,TI 210、610、1810、3810 ms,翻轉(zhuǎn)角90°、110°,F(xiàn)OV 260 mm×260 mm,層厚4 mm,層間距1 mm,矩陣320×224。
將合成MRI 圖像傳輸至GE pioneer 設(shè)備自帶的MAGiC 專用后處理軟件(V100.1.1, GE, USA),生成定量參數(shù)圖。首先需參考矢狀位T2WI圖像,識別腫瘤實性區(qū)域及血管、壞死區(qū)域和囊性區(qū)域。在合成T2加權(quán)圖像上,選擇顯示腫瘤的最大層面,沿著腫瘤邊界勾畫感興趣區(qū)(region of interest, ROI),勾畫時盡量避開血管、壞死等區(qū)域,僅包括腫瘤實質(zhì)成分區(qū)域(圖1和圖2),得到T1、T2和PD值。兩名放射科醫(yī)生(分別為主治醫(yī)師和副主任醫(yī)師)對患者臨床資料及病理結(jié)果不知情,并分別分析圖像,最終結(jié)果取兩者平均值。
圖1 女,33歲,病理確診為低分化宮頸鱗狀細胞癌,淋巴脈管間隙浸潤陰性。1A:矢狀位T2WI圖像;1B:合成T2WI圖像;1C-1E:分別為定量T1圖、T2圖和質(zhì)子密度(PD)圖,T1值為1280.0 ms,T2值為88.0 ms,PD值為81.9 pu。Fig.1 A 33-year-old female patient with poorly-differentiated cervical squamous cell carcinoma and absent lymphovascular space invasion confirmed by pathology.1A: Sagittal T2-weighted imaging (T2WI); 1B: Synthetic T2-weighted images derived from the synthetic MRI sequences; 1C-1E: T1 map, T2 map, and proton density (PD) map, respectively, T1 value is 1280.0 ms, T2 value is 88.0 ms, PD value is 81.9 pu.
圖2 女,34 歲,病理確診為低分化宮頸鱗狀細胞癌,淋巴脈管間隙浸潤陽性。2A:矢狀位T2WI圖像;2B:合成T2WI圖像;2C-2E:分別為定量T1 圖、T2 圖和質(zhì)子密度(PD)圖,T1值為1153.0 ms,T2值為78.0 ms,PD值為72.3 pu。Fig.2 A 34-year-old female patient with poorly-differentiated cervical squamous cell carcinoma and positive lymphovascular space invasion confirmed by pathology.2A: Sagittal T2-weighted imaging (T2WI); 2B: Synthetic T2-weighted images derived from the synthetic MRI sequences; 2C-2E: T1 map, T2 map, and proton density (PD) map, respectively, T1 value is 1153.0 ms, T2 value is 78.0 ms, PD value is 72.3 pu.
根據(jù)2018 版國際婦產(chǎn)科聯(lián)盟(Federation of International of Gynecologists and Obstetricians,FIGO)分期,所有患者均行根治性子宮切除術(shù)±雙側(cè)卵巢切除+雙側(cè)盆腔淋巴結(jié)清掃±腹主動脈旁淋巴結(jié)清掃。病理結(jié)果均由山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院病理科依據(jù)標準病理程序處理,進行HE染色,并進行免疫組化CD34(用于評估血管內(nèi)皮)和D240(用于評估淋巴管)染色。采用光學(xué)顯微鏡聯(lián)合免疫組織化學(xué)法對病理組織進行檢測。LVSI 陽性被定義為在腫瘤組織外緣,內(nèi)皮細胞所襯空間內(nèi)存在附壁腫瘤細胞[22]。采集患者的組織病理學(xué)特征,包括:腫瘤分化程度、腫瘤最大徑等。
采用SPSS 22.0(IBM, Armonk, NY)及MedCalc進行統(tǒng)計分析。應(yīng)用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intra-class correlation coefficient, ICC)評價兩名醫(yī)師測量腫瘤的T1、T2 和PD 值的一致性,ICC≥0.75 為高度一致,0.75>ICC≥0.40 中度一致,ICC<0.40 為一致性較低。非正態(tài)分布的連續(xù)數(shù)據(jù)表示為中位數(shù)(下四分位數(shù),上四分位數(shù)),符合正態(tài)分布的計量資料表示為均數(shù)±標準差。根據(jù)數(shù)據(jù)分布特征,采用獨立樣本t檢驗或Mann-WhitneyU檢驗,比較不同LVSI 狀態(tài)下T1、T2 和PD 值的差異。受試者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲線分析合成MRI定量參數(shù)鑒別宮頸鱗癌的LVSI狀態(tài)的診斷效能。應(yīng)用MedCalc軟件進行DeLong檢驗,比較不同參數(shù)預(yù)判LVSI 狀 態(tài) 的ROC 曲 線 下 面 積(area under the curve, AUC)值。P<0.05認為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。
80 名經(jīng)術(shù)后病理證實的宮頸鱗癌患者納入研究(圖3),其中LVSI 陽性者51 例,LVSI 陰性者29 例。兩組患者的年齡、腫瘤分化程度、腫瘤最大徑、術(shù)前FIGO分期差異無統(tǒng)計學(xué)意義,詳見表1。
表1 80例宮頸鱗癌患者的臨床和病理信息Tab.1 Clinical and pathological characteristics of 80 cases of cervical squamous cell carcinoma
圖3 納入和排除流程圖。LVSI為淋巴脈管間隙浸潤。Fig.3 A flowchart of patient inclusion and exclusion.LVSI: lymphovascular space invasion.
兩名醫(yī)師測量的宮頸鱗癌腫瘤的T1、T2、PD值顯示出較高的一致性。T1、T2 和PD 值的ICC 分別為0.900 [95%置信區(qū)間(confidence interval,CI):0.849-0.935]、0.874(95%CI: 0.810-0.917)和0.893(95%CI: 0.838-0.930)。
LVSI 陽性組的T1 值[(1191.60±101.17) ms vs.(1316.58±107.42) ms]和T2 值[(80.72±5.62) ms vs.(89.79±7.43) ms]顯著低于陰性組(P值均<0.001)。不同LVSI狀態(tài)的T1、T2和PD值如表2所示。
表2 宮頸鱗癌不同淋巴脈管間隙浸潤狀態(tài)各參數(shù)間比較Tab.2 Assessment of differences in T1, T2, and PD values in different lymphovascular space invasion status of cervical squamous cell carcinoma
T1 和T2 預(yù)測宮頸鱗癌LVSI 狀態(tài)的AUC 分別為0.798、0.850,T1 值1237.26 ms、T2 值86.19 ms 是最佳臨界值。采用二元多因素logistic回歸分析,回歸方法為輸入,回歸分析結(jié)果:T1 [B值=-0.010, OR=0.990(95%CI: 0.983-0.997),P=0.009], T2 [B 值=-0.199,OR=0.820 (95%CI: 0.726-0.925),P=0.001]。將回歸分析得到的預(yù)測概率值進行ROC分析,即參數(shù)T1和T2值聯(lián)合診斷的診斷效能,為0.881。采用DeLong檢驗比較不同參數(shù)獨立及聯(lián)合診斷LVSI 狀態(tài)的AUC 值,發(fā)現(xiàn)T1和T2聯(lián)合診斷與T1、T2值單獨分析相比差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.054,P=0.357)。預(yù)測LVSI狀態(tài)的每個定量參數(shù)的ROC分析結(jié)果見圖4和表3。
表3 合成MRI參數(shù)鑒別淋巴脈管間隙浸潤狀態(tài)的診斷效能Tab.3 Diagnostic performance of the parameters from synthetic MRI in predicting the status of lymphovascular space invasion
圖4 T1和T2值診斷宮頸鱗癌患者淋巴脈管間隙浸潤狀態(tài)的受試者工作特征(ROC)曲線。AUC為曲面下面積。Fig.4 The receiver operating characteristic (ROC) of T1, T2 values and combined T1 and T2 in terms of lymphovascular space invasion status in cervical squamous cell carcinoma.AUC: area under the curve.
本研究探討了合成MRI 在預(yù)測宮頸鱗癌LVSI 狀態(tài)的價值,結(jié)果顯示,LVSI 陽性組T1 和T2 值均低于LVSI 陰性組的患者,T1 值、T2 值獨立診斷及T1 和T2聯(lián)合診斷LVSI狀態(tài)的效能差異無統(tǒng)計學(xué)意義。
T2值是公認的反映不同組織中自由水含量的定量生物標志物[23-24]。既往有研究將T2值應(yīng)用于識別直腸癌患者的惡性淋巴結(jié)[25]、判定腎透明細胞癌病理分級[26]、鑒別前列腺良惡性病變[27]等領(lǐng)域。在宮頸癌方面,既往研究表明T2值在預(yù)測宮頸癌LVSI狀態(tài)方面有一定價值[28-29]。其中,LI 等[29]采用T2 maping 技術(shù)預(yù)測宮頸鱗癌中的LVSI狀態(tài),發(fā)現(xiàn)T2值可用于預(yù)測宮頸鱗癌LVSI狀態(tài),AUC值達0.877。本研究中LVSI陽性組的T2值顯著低于LVSI陰性組,與既往研究結(jié)果一致,但AUC值(0.850)略低于上述研究。這種差異可能與研究人群不同有關(guān),LI等[29]的研究病例數(shù)為58例,其中LVSI陽性者17例,本研究病例數(shù)80,LVSI陽性者51例。
T1 mapping 已被廣泛應(yīng)用于無創(chuàng)性評估心肌彌漫性纖維化[30-32]。在腫瘤學(xué)領(lǐng)域,T1值的應(yīng)用多聯(lián)合對比劑進行評估,通過計算細胞外體積分數(shù)、增強掃描后強化率、下降率等參數(shù),進行腎透明細胞癌病理分級的鑒別[33]、評估胰腺腫瘤化療后療效評估[34]、肝細胞癌病理分級、預(yù)后評估等[35]。WANG 等[36]研究表明,基于T1 mapping 的細胞外體積分數(shù)在鑒別宮頸癌LVSI 狀態(tài)方面有一定價值,LVSI 陽性組細胞外體積分數(shù)顯著高于非LVSI 組,細胞外體積分數(shù)的診斷效能優(yōu)于動態(tài)增強掃描的定量參數(shù)Ktrans值。本研究基于平掃采用合成MRI 技術(shù),結(jié)果表明LVSI 陽性組的T1 值明顯低于陰性組。ZHAO 等[37]的研究中,采用合成MRI技術(shù)評估直腸癌的病理特征,發(fā)現(xiàn)壁外靜脈侵犯陽性組的T1 值低于壁外靜脈侵犯陰性組,與本研究結(jié)果一致。組織T1弛豫時間與多種生物因素有關(guān),如大分子濃度和水結(jié)合狀態(tài)[38]。LVSI 陽性腫瘤更容易伴有細胞缺氧、壞死,大分子物質(zhì)聚集等[13-14,39],這些因素可以縮短組織的T1弛豫時間。
相比傳統(tǒng)的T1 mapping、T2 mapping 技術(shù),合成MRI在一次掃描中生成T1、T2、PD三個弛豫時間的定量圖,可以更加全面地反映腫瘤信息,大大提高工作效率。本研究結(jié)果中,二元logistics回歸分析中T1和T2 值均為預(yù)測宮頸鱗癌LVSI 的獨立影響因素,T1 和T2值兩個參數(shù)聯(lián)合在預(yù)測宮頸鱗癌LVSI狀態(tài)方面的AUC值略高于T1、T2值單獨診斷,但差異無統(tǒng)計學(xué)意義。
本研究存在幾個局限性:首先,樣本量小,為單中心研究,多中心大樣本的前瞻性研究將在以后的研究中進行;其次,ROI 勾畫僅在腫瘤最大層面獲得,由于腫瘤的異質(zhì)性的特點,可能會對結(jié)果產(chǎn)生影響,逐層勾畫腫瘤可獲得更全面的腫瘤信息;最后,T1、T2、PD 值等參數(shù)受多種生理因素影響,其與腫瘤病理特征的相關(guān)性需進行進一步的研究。
綜上所述,本研究表明合成MRI可以在術(shù)前無創(chuàng)性地預(yù)測宮頸鱗癌LVSI 狀態(tài),為臨床醫(yī)生制訂治療方案提供參考。
作者利益沖突聲明:全體作者均聲明無利益沖突。
作者貢獻聲明:牛金亮設(shè)計本研究的方案,對稿件重要內(nèi)容進行了修改;郭麗美起草和撰寫稿件,獲取、分析或解釋本研究的數(shù)據(jù);王峻、武文奇、張毓婧、張潤梅獲取、分析或解釋本研究的數(shù)據(jù),參與試驗的設(shè)計,并對稿件的討論部分進行了修改;全體作者都同意發(fā)表最后的修改稿,同意對本研究的所有方面負責(zé),確保本研究的準確性和誠信。