3.0T磁共振動態(tài)對比增強(qiáng)及擴(kuò)散加權(quán)成像在絨毛狀腺瘤和直腸癌鑒別中的應(yīng)用

劉 艷， 朱麗娜， 楊愛梅， 何 鑫， 趙志偉， 明 潔， 王慧麗

(新疆醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院磁共振室， 烏魯木齊，830011)

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3.0T磁共振動態(tài)對比增強(qiáng)及擴(kuò)散加權(quán)成像在絨毛狀腺瘤和直腸癌鑒別中的應(yīng)用

劉 艷， 朱麗娜， 楊愛梅， 何 鑫， 趙志偉， 明 潔， 王慧麗

(新疆醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院磁共振室， 烏魯木齊，830011)

目的 評價(jià)3.0T磁共振動態(tài)對比增強(qiáng)成像(dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging,DCE-MRI)及擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion-weighted imaging,DWI)在絨毛狀腺瘤和直腸癌鑒別診斷中的作用。方法 收集2015年3月-2016年3月在新疆醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院經(jīng)病理證實(shí)的10例絨毛狀瘤患者和30例直腸癌患者作為實(shí)驗(yàn)組，選取14例正常人作為對照組，兩組均行3.0T DCE-MRI及DWI檢查。比較兩組容積轉(zhuǎn)運(yùn)常數(shù)(Volume transfer constant,Ktrans)、速率常數(shù)(Rate constant,Kep)、容積百分?jǐn)?shù)(Volume per unit tissue volume,Ve)及表觀擴(kuò)散系數(shù)(Apparent diffusion coefficient, ADC)，并分析ADC值對絨毛狀腺瘤與直腸癌的診斷效能。結(jié)果 對照組與實(shí)驗(yàn)組患者的Ktrans、Kep、Ve及ADC值差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。以ADC<0.905×10-3mm2/s為鑒別直腸癌與絨毛狀腺瘤的界值，其敏感性為84.6%，特異性為87.5%。結(jié)論 Ktrans、Kep、Ve及ADC值對絨毛狀腺瘤和直腸癌的鑒別診斷具有參考價(jià)值。

磁共振動態(tài)對比增強(qiáng)成像； 擴(kuò)散加權(quán)成像； 絨毛狀腺瘤； 直腸癌

絨毛狀腺瘤是大腸息肉的一種，組織學(xué)表現(xiàn)為直腸上皮呈乳頭樣生長，中心為血管結(jié)締組織間質(zhì)，伴隨上皮一起增生。絕大多數(shù)絨毛狀腺瘤為單發(fā)，體積較大，直徑大多在1 cm以上，大部分基底較寬，發(fā)病部位以直腸最多，其常規(guī)MR表現(xiàn)與直腸癌常難以鑒別。磁共振動態(tài)對比增強(qiáng)成像(DCE-MRI)通過創(chuàng)建組織T1值圖像，得到反映腫瘤血管通透性的定量參數(shù)：對比劑從血管內(nèi)滲漏到血管外細(xì)胞外間隙(Extra-vascular extra-cellular space，EES)的容積轉(zhuǎn)運(yùn)常數(shù)(Volume transfer constant,Ktrans)、對比劑從EES返回血管內(nèi)的速率常數(shù)(Rate constant,Kep)、對比劑在EES占有的容積百分?jǐn)?shù)(Volume per unit tissue volume,Ve)，從而可無創(chuàng)性評價(jià)組織內(nèi)部血流灌注狀態(tài)。擴(kuò)散加權(quán)成像(DWI)定量參數(shù)ADC值反映腫瘤細(xì)胞密度以及細(xì)胞內(nèi)和血管外細(xì)胞外間隙水分子擴(kuò)散運(yùn)動，代表微觀結(jié)構(gòu)變化[1]。本研究旨在通過比較正常直腸、絨毛狀腺瘤及直腸癌的Ktrans、Kep、Ve以及ADC值，探討DCE-MRI及DWI對絨毛狀腺瘤及直腸癌的鑒別診斷價(jià)值，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 研究對象 選擇2015年3月-2016年3月在新疆醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院就診的直腸病變患者40例，患者順利完成MRI檢查且圖像清晰，術(shù)前均未接受任何治療且檢查后1 w內(nèi)行外科手術(shù)。根據(jù)術(shù)后病理結(jié)果，將其分為絨毛狀腺瘤組(10例)和直腸癌組(30例)，其中男性24例，女性16例，年齡31～79歲，中位年齡65歲。對照組選擇身體健康的志愿者14例，無直腸手術(shù)史。

1.2 研究方法 采用3.0T SIEMENS VERIO MR掃描儀，8通道體部相控陣線圈對患者進(jìn)行直腸掃描。T2WI：TR/TE 4000 ms/101 ms，F(xiàn)OV 220 mm×220 mm，矩陣288×320，層厚/層距 3.0 mm/0.5 mm。DCE-MRI參數(shù)：TR/TE 5.14 ms/1.74 ms，F(xiàn)OV 259 mm×259 mm，矩陣138×192，層厚/層距3.0 mm/0.5 mm。通過后處理軟件TISSUE 4D，在腫瘤最大層面設(shè)定感興趣區(qū)ROI，最終生成各個(gè)參數(shù)。DWI參數(shù)：b值選取0、1 000 s/mm2，TR/TE 8 100 ms/80 ms，F(xiàn)OV 208 mm×260 mm，矩陣102×160，層厚/層距3.0 mm/0.5 mm。經(jīng)過后處理軟件自動生成ADC圖，在病灶最大層面選取感興趣區(qū)，避開囊變壞死，同一層面、相同感興趣區(qū)大小重復(fù)測量3次，取平均值。

2 結(jié)果

2.1 兩組病例MRI表現(xiàn) 直腸絨毛狀腺瘤軸位T2加權(quán)像(T2WI)見自腸壁向腸腔內(nèi)突出的不規(guī)則軟組織腫塊，邊緣光滑，呈均勻等信號(圖1a)，DWI腫塊呈高信號(圖1b)，ADC圖上腫塊呈不均勻低信號(圖1c)，動態(tài)增強(qiáng)腫塊呈輕度強(qiáng)化(圖1d)。動態(tài)增強(qiáng)曲線無強(qiáng)化或輕微強(qiáng)化，呈輕微上升緩慢流出型(圖1e)。直腸癌軸位T2WI見腸壁不規(guī)則環(huán)形增厚并軟組織腫塊形成，呈均勻等信號，腫塊突破漿膜層，累及腸周系膜及系膜筋膜(圖2a)。DWI腫塊呈明顯高信號(圖2b)。ADC圖上腫塊呈均勻低信號(圖2c)。動態(tài)增強(qiáng)腫塊明顯強(qiáng)化(圖2d)。動態(tài)增強(qiáng)曲線早期快速顯著強(qiáng)化，呈快速上升平臺型(圖2e)。

a: 軸位T2WI圖b: DWI圖c: ADC圖d: DCE-MRI圖e: 動態(tài)增強(qiáng)曲線圖

圖1 直腸絨毛狀腺瘤(箭)圖

2.2 兩組DCE-MRI定量參數(shù)比較 兩組Ktrans、Kep、Ve值均呈正態(tài)分布且滿足方差齊性。單因素方差分析顯示兩組Ktrans、Kep、Ve值差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，直腸癌組Ktrans、Kep、Ve值的平均值均高于絨毛狀腺瘤組，絨毛狀腺瘤組均高于正常組，見表1。絨毛狀腺瘤和直腸癌的動態(tài)增強(qiáng)曲線不同，見圖5、10。

2.3 兩組ADC值比較 兩組ADC值均呈正態(tài)分布且滿足方差齊性。單因素方差分析顯示，兩組ADC值差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表2)。直腸癌組ADC值低于絨毛狀腺瘤組，絨毛狀腺瘤組低于正常組，見圖3、8。

a: 軸位T2WI圖b: DWI圖c: ADC圖d: DCE-MRI圖e: 動態(tài)增強(qiáng)曲線圖

圖2 直腸癌(箭)圖

組別病例數(shù)/例ADC值/(mm2/s)95%可信區(qū)間正常組141.281±0.0081.277～1.287絨毛狀腺瘤組100.931±0.0100.925～0.937直腸癌組300.899±0.0150.893～0.903F值4503.4845P值<0.01

2.4 ROC曲線分析結(jié)果 鑒別診斷直腸癌與絨毛狀腺瘤的曲線下面積為0.927，P<0.05，95%可信區(qū)間為84.9%～100%，以ADC值<0.905×10-3mm2/s作為診斷直腸癌的臨界點(diǎn)，靈敏度和特異度分別為84.6%、87.5%。

3 討論

3.1 DCE-MRI定量參數(shù)對絨毛狀腺瘤與直腸癌鑒別的意義 MR定量動態(tài)增強(qiáng)是指在注射磁共振對比劑前后，對指定區(qū)域連續(xù)多期重復(fù)掃描獲得一系列高時(shí)間分辨率磁共振圖像，常用藥代動力學(xué)血液雙室模型(Tofts模型)來定量分析對比劑在腫瘤血管內(nèi)和EES的擴(kuò)散過程和分布[2-3]，血管中的小分子對比劑以濃度Cp(對比劑在正常血管中的濃度隨時(shí)間變化曲線)流入成像體素，并且以速度Ktrans向EES滲透，同時(shí)EES內(nèi)的小分子對比劑也會以速度Kep被血管收集并流出體素，Ktrans、Kep、Ve三者之間的關(guān)系為Kep=Ktrans/Ve，因此MR定量動態(tài)增強(qiáng)可以全面描述對比劑進(jìn)出腫瘤的血流動力學(xué)過程，可以提供病變組織內(nèi)的血管密度和血管通透性等相關(guān)信息，具備在分子水平上對腫瘤血管進(jìn)行描述的能力[4]。

惡性腫瘤在表現(xiàn)其生長、轉(zhuǎn)移等生物學(xué)行為時(shí)與其中的微血管增生有密切的關(guān)系，其持續(xù)性生長必須依賴于新生血管的生成，缺少血供的腫瘤直徑一般只能維持1～2 mm。新生血管只有一層內(nèi)皮細(xì)胞，無平滑肌和神經(jīng)末梢，基底膜不完整，所以有較高的內(nèi)皮通透性和血流量[5]。Ktrans、Kep的大小主要依賴于組織血管通透性及血流量，因此惡性腫瘤區(qū)域內(nèi)Ktrans、Kep較正常組織高。本研究結(jié)果顯示正常直腸與直腸癌的Ktrans、Kep差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，與YAO等[6]研究的結(jié)果相同。絨毛狀腺瘤組織學(xué)上中心有血管增生，但增生血管的結(jié)構(gòu)正常，與惡性腫瘤的新生血管不同，因此腫瘤的血管通透性正常，但血流量增多，其Ktrans、Kep值介于直腸癌與正常直腸之間。Ve代表每單位ROI組織的細(xì)胞外血管外間質(zhì)容量，一般為0～1。在有充分營養(yǎng)和氧氣供應(yīng)的正常組織中血管外細(xì)胞外間隙和血管間隙是平衡的，但是腫瘤組織中這種平衡被打破，在大多數(shù)腫瘤中，血管外細(xì)胞外間隙擴(kuò)大，并且與腫瘤的類型和侵襲性有關(guān)[7]。本研究顯示直腸癌較正常直腸Ve值升高，與YAO等[6]研究的結(jié)果相同。絨毛狀腺瘤的Ve值介于直腸癌與正常直腸之間，這可能是絨毛狀腺瘤的生理微環(huán)境如細(xì)胞密度、乏氧成分或組織液壓等介于直腸癌及正常直腸之間所致，血管外細(xì)胞外間隙與腫瘤微環(huán)境的這些參數(shù)相關(guān)[8]。

3.2 ADC值對絨毛狀腺瘤與直腸癌鑒別的意義 作為一種MR功能成像方法，DWI通過檢測人體組織內(nèi)水分子的擴(kuò)散運(yùn)動受限的方向和程度，間接檢測組織微觀結(jié)構(gòu)的特性[9]。目前DWI已廣泛應(yīng)用于直腸癌的術(shù)前診斷、分期、術(shù)前放化療療效以及術(shù)后復(fù)發(fā)的評估中。ADC值主要反映細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞間隙及血管內(nèi)水分子擴(kuò)散，能夠定量反映分子的擴(kuò)散特性，與細(xì)胞密度、細(xì)胞內(nèi)外體積比及細(xì)胞膜完整性相關(guān)[10]。

本研究發(fā)現(xiàn)直腸癌患者的ADC值低于正常組，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，與鐘銳等[11]研究結(jié)果相同。因?yàn)閻盒阅[瘤細(xì)胞密度較高，細(xì)胞間隙小，腫瘤組織中自由水分子的擴(kuò)散程度比正常組織小，從而形成的信號差異。絨毛狀腺瘤患者與直腸癌患者ADC值差異不大，故通過ROC曲線分析，以ADC值為0.905×10-3mm2/s為臨界點(diǎn)，可鑒別絨毛狀腺瘤與直腸癌，其敏感性為84.6%，特異性為87.5%，當(dāng)ADC值<0.905×10-3mm2/s時(shí)，該腫塊更傾向于直腸癌。3.0T DCE-MRI定量參數(shù)Ktrans、Kep、Ve及ADC值對直腸腫塊樣病變絨毛狀腺瘤與直腸癌的鑒別診斷有一定價(jià)值，表明MR無創(chuàng)診斷直腸腫塊性質(zhì)的可行性。由于本研究樣本量較少，因此未對正常直腸、絨毛狀腺瘤及直腸癌的診斷臨界值作進(jìn)一步的分析。

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(本文編輯 施洋)

Application of dynamic contrast enhancement and diffusion weighted imaging of 3.0T magnetic resonance imaging on the identification of villous adenoma and rectal cancer

LIU Yan， ZHU Lina， YANG Aimei， HE Xin， ZHAO Zhiwei， MING Jie， WANG Huili

(DepartmentofNuclearMagneticResonance,AffiliatedTumorHospitalofXinjiangMedicalUniversity,Urumqi830011，China)

Objective To evaluate the role of differential diagnosis of 3.0T dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging (DCE-MRI) and diffusion weighted imaging (DWI) on villous adenoma and rectal cancer. Methods 10 cases of villous tumor and 30 cases of colorectal cancer patients (confirmed by pathology) as the experimental group, and 14 cases normal persons as control group between March 2015 and March 2016 at the Affiliated Tumor Hospital of Xinjiang Medical University were collected and performed 3.0T DCE-MRI and DWI examination in the two groups. The Ktrans, Kep, Veand ADC values were compared respectively to analyze the diagnosis efficiency of ADC values of villous adenoma and rectal cancer. Results The differences of Ktrans, Kep, Veand ADC values of patients in the control group and the experimental group were statistically significant (all P<0.01). The cut-off value for rectal cancer and villous adenoma was ADC<0.905×10-3mm2/s, the sensitivity and specificity was 84.6% and 87.5%. Conclusion Ktrans, Kep, Veand ADC values have reference value for identification of diagnosis of villous tumor and rectal cancer.

dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging; diffusion weighted imaging; villous adenoma; rectal cancer

新疆醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院科研啟動基金(腫2014-15)

劉 艷(1964-)，女，本科，副教授，主任醫(yī)師，研究方向：腫瘤影像診斷與鑒別，E-mail：diaolan080@sina.com。

R445

A

1009-5551(2016)12-1530-04

10.3969/j.issn.1009-5551.2016.12.012

2016-4-9]