3.0T多模態(tài)MRI評(píng)估直腸癌T分期及新輔助治療效果

馮 濤,許雙燕,劉洋洋,宋 雪,曹振東*

(1.承德醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院放射科,河北 承德 067000;2.天津市天津醫(yī)院超聲科,天津 300211)

直腸癌為消化系統(tǒng)常見惡性腫瘤,早期無特異性癥狀,多數(shù)患者就診時(shí)已處于進(jìn)展期,且對(duì)不同分期腫瘤的治療方案及療效均有所不同[1-2]。多模態(tài)MRI技術(shù)可準(zhǔn)確、直觀地反映腫瘤血流動(dòng)力學(xué)變化,有效評(píng)估直腸癌侵犯直腸肌層及周圍組織器官程度[3-4]。本研究觀察3.0T多模態(tài)MRI術(shù)前評(píng)估直腸癌T分期及新輔助治療效果的價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 回顧性分析2019年1月—2022年1月承德醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院150例直腸癌患者,男88例、女62例,年齡44～82歲、平均(63.9±8.0)歲,體質(zhì)量指數(shù)20.3～25.5 kg/m2、平均(23.05±0.78)kg/m2;均為單發(fā)腫瘤,位于直腸上段48例、中段74例、下段28例;T1期21例,T2期49例,T3期60例,T4期20例。納入標(biāo)準(zhǔn):①病理確診直腸癌;②初次發(fā)病。排除標(biāo)準(zhǔn):①入院前曾接受抗腫瘤治療;②MR檢查禁忌證;③MRI質(zhì)量不佳;④肝、腎等重大臟器功能障礙;⑤合并循環(huán)系統(tǒng)疾病;⑥合并精神異?；蛞缽男暂^差。本研究經(jīng)院倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)(20191368);患者或家屬簽訂知情同意書。

1.2 儀器與方法 囑患者檢查前日進(jìn)半流質(zhì)飲食。檢查前30 min肌內(nèi)注射解痙攣藥物654-2 10～20 mg。采用GE Signa pinoeer 3.0T MR掃描儀,配備體部表面線圈。囑患者仰臥,將體部線圈置于恥骨聯(lián)合上方5 cm處,采集T1WI、T2WI/彌散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging, DWI)、動(dòng)態(tài)對(duì)比增強(qiáng)MRI(dynamic contrast enhanced MRI, DCE-MRI)及體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)DWI(intravoxel incoherent motion DWI, IVIM-DWI);參數(shù):T1WI,TR 612 ms,TE 20 ms,層厚4 mm,層間距1.2 mm,FOV 35 mm×26 mm,矩陣384×268;T2WI、DWI、IVIM-DWI,TR 5 000 ms,TE 70.6 ms,層厚5 mm,層間距1.5 mm,FOV 224 mm×135 mm,矩陣224×135,b值=0、800 s/mm2或0、1 000 s/mm2;DCE-MRI,采用高壓注射器經(jīng)肘靜脈以流率3 ml/s注射釓噴酸葡胺0.1 mmol/kg并跟注20 ml生理鹽水后進(jìn)行采集,TR 7.53 ms,TE 3.39 ms,層厚3.5 mm,FOV 200 mm×188 mm,矩陣192×115,無間隔掃描,掃描次數(shù)20,記錄容積轉(zhuǎn)運(yùn)常數(shù)(volume transfer constant, Ktrans)、血管外細(xì)胞外間隙容積分?jǐn)?shù)(extravascular extracellular volume fraction, Ve)及速率常數(shù)(rate constant, Kep)。

1.3 圖像處理 將IVIM-DWI上傳至GE AW4.5及4.7后處理工作站,由2名放射科診斷醫(yī)師于相應(yīng)表觀彌散系數(shù)(apparent diffusion coefficient, ADC)圖所示腫瘤實(shí)性部分手動(dòng)勾畫ROI,避開壞死、氣體、腸道內(nèi)容物等區(qū)域,意見有分歧時(shí)請(qǐng)第3名醫(yī)師加入商討;測(cè)量3個(gè)層面灌注分?jǐn)?shù)(f)、真彌散系數(shù)(D)、假?gòu)浬⑾禂?shù)(D*)及ADC,取平均值為最終結(jié)果。

1.4 T分期標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)TNM分期中的T分期標(biāo)準(zhǔn)對(duì)直腸癌進(jìn)行分期:T1,侵犯黏膜下層;T2,侵犯固有肌層;T3,穿透固有肌層并侵犯內(nèi)外括約肌、直腸系膜;T4,侵犯鄰近臟器。

1.5 治療及評(píng)估療效 對(duì)T1～T2期直腸癌僅行手術(shù)治療(n=70),T3～T4期行新輔助治療+手術(shù)治療(n=80)。新輔助治療方案:化學(xué)治療,靜脈注射奧沙利鉑(先聲藥業(yè)有限公司)每周60 mg/mm2,口服卡培他濱(江蘇恒瑞醫(yī)藥股份有限公司)每日825 mg/mm2,持續(xù)5周;放射治療,總放射劑量45 Gy,每日1.8 Gy,方位為1個(gè)后前位、2個(gè)側(cè)位,每周5天、持續(xù)5周。

根據(jù)病理腫瘤退縮分級(jí)(pathological tumor regression grading, pTRG)評(píng)估新輔助治療效果。pTRG1:未發(fā)現(xiàn)腫瘤組織,原始腫瘤腸壁呈纖維化樣;pTRG2:原始腫瘤內(nèi)纖維化組織內(nèi)見腫瘤細(xì)胞;pTRG3:原始腫瘤內(nèi)殘留較多腫瘤細(xì)胞;pTRG4:殘余腫瘤細(xì)胞超過纖維化范圍;pTRG5:與治療前相比無顯著變化。以pTRG1～pTRG2為療效良好,pTRG3～pTRG5為不良。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 23.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。以±s表示符合正態(tài)分布的計(jì)量資料,采用單因素方差分析及t檢驗(yàn)進(jìn)行多組間及兩兩組間比較;以χ2檢驗(yàn)比較計(jì)數(shù)資料。采用Kappa檢驗(yàn)分析3.0T多模態(tài)MRI術(shù)前診斷直腸癌T分期結(jié)果與病理結(jié)果的一致性;Kappa值<0.40為一致性差,0.40～0.75為一般,>0.75為好。采用Spearman相關(guān)系數(shù)分析直腸癌術(shù)前T分期與DCE-MRI定量參數(shù)的相關(guān)性。繪制受試者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲線,分析DCE-MRI、IVIM-DWI定量參數(shù)用于評(píng)估新輔助治療直腸癌效果的價(jià)值,以DeLong檢驗(yàn)比較曲線下面積(area under the curve, AUC)。以行二元logistic回歸分析獲得返回預(yù)測(cè)概率logit(p),將其作為獨(dú)立檢驗(yàn)變量行ROC分析,默認(rèn)雙側(cè)檢驗(yàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 MRI評(píng)估直腸癌T分期 T1WI、T2WI/DWI、DCE-MRI、IVIM-DWI評(píng)估T1～T2期和T3～T4期直腸癌的敏感度、特異度及準(zhǔn)確率差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05);DCE-MRI和IVIM-DWI的診斷效能高于T1WI及T2WI/DWI(P均<0.05)。見表1和圖1、2。

圖1 患者男,68歲,T2期結(jié)直腸癌 A.矢狀位T1WI; B、C.矢狀位(B)及軸位(C)T2WI; D.軸位增強(qiáng)T1WI; E.軸位DWI; F.軸位ADC圖 (箭示病灶)

圖2 患者男,73歲,T4期直腸癌 A、B.軸位(A)及矢狀位(B)T2WI; C.軸位DWI; D.軸位ADC圖; E.D偽彩圖; F.f偽彩圖 (箭示病灶)

表1 不同序列3.0T MRI術(shù)前評(píng)估直腸癌分期效能

以DCE-MRI、IVIM-DWI聯(lián)合評(píng)估直腸癌T分期結(jié)果與病理學(xué)結(jié)果的一致性好[Kappa=0.943,95%CI(0.943,1.042),P<0.05],符合率為96.00%。見表2。

表2 3.0T MRI多模態(tài)成像術(shù)前評(píng)估直腸癌T分期

2.2 DCE-MRI、IVIM-DWI參數(shù)比較 不同T分期直腸癌之間,Ktrans、D及ADC差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05),且兩兩比較差異亦有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)。見表3。

表3 不同T分期直腸癌DCE-MRI、IVIM-DWI定量參數(shù)比較

2.3 相關(guān)性分析 直腸癌T分期與Ktrans呈正相關(guān)(r=0.594,P<0.05)、與D及ADC呈負(fù)相關(guān)(r=-0.514、-0.587,P均<0.05)。

2.4 評(píng)估新輔助治療效果 80例接受新輔助治療,32例療效良好、48例療效不良,其間Ktrans、D及ADC差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)。見表4。

表4 不同新輔助治療效果直腸癌患者臨床資料及MRI參數(shù)比較

Ktrans、D及ADC評(píng)估直腸癌新輔助治療效果的AUC分別為0.774、0.837及0.758,聯(lián)合評(píng)估的AUC為0.929,高于單一參數(shù)評(píng)估(P均<0.05)。見表5及圖3。

圖3 Ktrans、D及ADC評(píng)估T3～T4期直腸癌輔助治療效果的ROC曲線

表5 Ktrans、D及ADC評(píng)估新輔助治療用于T3～T4期直腸癌效果的效能

3 討論

直腸癌早期常僅表現(xiàn)為腹痛、下腹部墜脹感等,出現(xiàn)排便不盡、血便等時(shí)多已處于中晚期[5]。對(duì)不同臨床分期直腸癌的治療方式存在顯著差異,早期腫瘤可經(jīng)手術(shù)而達(dá)到治愈,對(duì)中晚期腫瘤則需結(jié)合放射、化學(xué)治療[6]。術(shù)前明確直腸癌分期具有重大意義。

隨著設(shè)備的改進(jìn),多模態(tài)MRI的檢查速度、圖像分辨率等均明顯提高,可于術(shù)前定性診斷及評(píng)估病情[7]。直腸癌新生血管網(wǎng)明顯增多且扭曲不規(guī)則,基底膜不完整;隨著腫瘤細(xì)胞外間隙增大,病灶可處于高血供狀態(tài),使得DCE-MRI有助于評(píng)估腫瘤進(jìn)展[8]。有學(xué)者[9]發(fā)現(xiàn),DCE-MRI術(shù)前評(píng)估直腸癌T分期的準(zhǔn)確率為85.83%,優(yōu)于平掃M(jìn)RI。DWI可檢測(cè)活體內(nèi)水分子擴(kuò)散,但空間分辨率、信噪比較低,難以準(zhǔn)確辨別直腸壁各層結(jié)構(gòu);而IVIM-DWI可通過多b值掃描量化組織中分子的灌注、擴(kuò)散信息,定量反映腫瘤組織密度、微循環(huán)血管密度等結(jié)構(gòu)變化,有助于評(píng)估直腸癌進(jìn)展及機(jī)體功能狀態(tài)[10-11]。本研究采用3.0T MR儀進(jìn)行不同序列掃描,發(fā)現(xiàn)DCE-MRI和IVIM-DWI術(shù)前評(píng)估T1～T2期和T3～T4期直腸癌的敏感度、特異度及準(zhǔn)確率均較高。

Ktrans表示對(duì)比劑從血管到周圍組織間隙的速度,可反映ROI內(nèi)血管通透性,Ktrans升高代表血管通透性、血流灌注高。ADC可反映分子擴(kuò)散特性及組織結(jié)構(gòu)變化;D則受腫瘤血管數(shù)量、容積、通透性等影響,可反映組織內(nèi)毛細(xì)血管豐富程度,可用于評(píng)估腫瘤惡性程度[12-13]。既往研究[14-15]顯示,隨直腸癌進(jìn)展,D、D*及ADC均下降,且三者均為直腸癌分期的獨(dú)立預(yù)測(cè)因素。本研究發(fā)現(xiàn)直腸癌T分期與Ktrans呈正相關(guān)、與D及ADC呈負(fù)相關(guān),且三者聯(lián)合可有效評(píng)估新輔助治療效果。

綜上所述,3.0T DCE-MRI聯(lián)合IVIM-DWI有助于術(shù)前評(píng)估直腸癌T分期及新輔助治療效果。但本研究為單中心回顧性分析,樣本量有限,有待累積更多樣本開展多中心前瞻性研究進(jìn)一步觀察。