DCE-MRI參數(shù)聯(lián)合血清CA19-9、CA724水平評(píng)價(jià)直腸癌患者分化程度的臨床研究

張 靜，趙 亮，武永杰

長(zhǎng)治市人民醫(yī)院影像中心，山西 長(zhǎng)治 046099

直腸癌是常見的消化道腫瘤之一，多發(fā)于40～60歲男性，發(fā)病率為17.1/10萬［1］。直腸癌根據(jù)癌細(xì)胞分化程度可分為高分化、中分化、低分化和未分化，其組織病理學(xué)分化程度不同，生物學(xué)特征性差異較大，可表現(xiàn)為緩慢生長(zhǎng)，也可表現(xiàn)為廣泛轉(zhuǎn)移、快速生長(zhǎng)。當(dāng)前多通過活體組織檢查確定患者病理學(xué)分級(jí)，但多數(shù)患者確診時(shí)已錯(cuò)過最佳治療時(shí)機(jī)，因此早期診斷、盡早明確病理學(xué)分級(jí)、選擇合適的治療方案對(duì)提高患者生存率及改善患者預(yù)后有重要意義［2］。動(dòng)態(tài)增強(qiáng)磁共振成像（dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging，DCE-MRI）是通過顯示組織毛細(xì)血管水平的血流灌注情況，對(duì)腫瘤微循環(huán)灌注進(jìn)行在體評(píng)價(jià)，對(duì)腫瘤良惡性程度進(jìn)行定量評(píng)估［3］。腫瘤標(biāo)志物是由惡性腫瘤細(xì)胞在增殖過程中分泌的生化物質(zhì)，有一定的生物學(xué)特性，是臨床常用的早期診斷、預(yù)測(cè)預(yù)后的方法之一，研究［4］表明，血清糖類抗原（carbohydrate antigen，CA）19-9、CA724水平在一定程度上可反映原發(fā)腫瘤的特征，在腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移、侵襲中發(fā)揮重要作用。DCE-MRI參數(shù)對(duì)乳腺癌病理學(xué)分級(jí)有預(yù)測(cè)價(jià)值［5］，血清CA19-9、CA724已廣泛應(yīng)用于多種腫瘤的診斷，包括胃癌、胰腺癌等［6-7］，且均取得了良好的效果，但關(guān)于DCEMRI參數(shù)聯(lián)合血清CA19-9、CA724水平評(píng)價(jià)直腸癌患者分化程度的研究較少，有待深入探討。有鑒于此，本研究選取129例不同腫瘤分化程度的直腸癌患者，通過DCE-MRI檢查和檢測(cè)血清CA19-9、CA724水平，探討上述指標(biāo)對(duì)腫瘤分化程度的評(píng)估價(jià)值。

1 資料和方法

1.1 一般資料

納入標(biāo)準(zhǔn)：① 符合《直腸癌診治應(yīng)用指南2013修訂版》［8］中直腸癌相關(guān)診斷標(biāo)準(zhǔn)，且經(jīng)病理學(xué)檢查，包括組織病理學(xué)、大體病理標(biāo)本及免疫組織化學(xué)結(jié)果；② 所有患者術(shù)前行直腸MRI檢查；③ 均具有正常的語言溝通能力，能積極配合研究；④ 已簽署知情同意書。

排除標(biāo)準(zhǔn)：① 合并心、腎、肝、肺等重要臟器嚴(yán)重疾??；② 合并血液系統(tǒng)疾??；③ 就診前接受過腫瘤相關(guān)治療者，如放化療；④ 病灶最大直徑＜1 cm或直腸蠕動(dòng)幅度較大無法精確測(cè)量；⑤ DCE-MRI圖像質(zhì)量不佳，或有偽影影響數(shù)據(jù)測(cè)量；⑥ 妊娠及哺乳期患者。

本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。選取2018年5月—2020年11月長(zhǎng)治市人民醫(yī)院收治且經(jīng)病理學(xué)檢查確診的129例直腸癌患者作為研究對(duì)象。其中男性72例，女性57例，年齡28～83歲，平均年齡（58.72±10.52）歲；病理學(xué)類型：隆起型19例，潰瘍型92例，浸潤(rùn)型18例；Dukes分期：A期29例，B期61例，C期28例，D期11例。

1.2 方法

1.2.1 MRI檢查方法及圖像分析和處理

采用德國(guó)Siemens公司的Skyra 3.0 T MRI掃描儀和腹部相控陣線圈。所有患者檢查前4 h禁食、禁水。MRI檢查行常規(guī)的T1加權(quán)成像（T1-weighted imaging，T1WI）軸位，T2加權(quán)成像（T2-weighted imaging，T2WI）軸位、冠狀位、矢狀位，彌散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI）軸位；DCE掃描應(yīng)用T1三維容積內(nèi)插體部檢查（volume interpolated body examination，VIBE）序列，掃描層面同T2WI。CE-MRI掃描參數(shù)：視野（field of view，F(xiàn)OV）260 mm，重復(fù)時(shí)間（repetition time，TR）5.08 ms，回波時(shí)間（echo time，TE）1.77 ms，矩陣154×192，層厚3.5 mm，翻轉(zhuǎn)角度為15°，激勵(lì)次數(shù)（number of excitation，NEX）為1。對(duì)比劑選用注射釓噴替酸葡甲胺（Gd-DTPA），以3 mL/s的流率由高壓注射器經(jīng)肘靜脈注射，劑量0.1 mmol/kg。35個(gè)掃描時(shí)相不間斷掃描，每個(gè)時(shí)相掃描時(shí)間8 s，全程自由呼吸，第3個(gè)時(shí)相掃描開始注入對(duì)比劑，總劑量為15～20 mL，范圍包括整個(gè)腫瘤部分，掃描時(shí)間280 s，對(duì)比劑注射后以相同流率用20 mL生理鹽水沖洗管道。結(jié)束后將所有原始圖像傳至Siemens后處理工作站，采用Tissue 4D軟件進(jìn)行DCE-MRI。

由2名具有5年以上經(jīng)驗(yàn)的MRI診斷醫(yī)師進(jìn)行盲法閱片，在不清楚病理學(xué)檢查結(jié)果的情況下閱讀MRI動(dòng)態(tài)增強(qiáng)圖像，在腫瘤實(shí)質(zhì)強(qiáng)化明顯區(qū)選擇3個(gè)圓形或橢圓形感興趣區(qū)（region of interest，ROI）。ROI大小盡量保持一致，且需覆蓋病灶實(shí)質(zhì)部分，面積大于病灶實(shí)質(zhì)的1/3，盡量避開腫瘤壞死區(qū)及囊變區(qū)。參數(shù)計(jì)算采用藥代動(dòng)力學(xué)血液雙室模型（Tofts模型）分析容量轉(zhuǎn)運(yùn)常數(shù)（volume transfer constant，Ktrans）、速率常數(shù)（exchange rate constant，Kep）、增強(qiáng)的曲線下面積（intensive area under the cure，iAUC）、血管外細(xì)胞外間隙容積分?jǐn)?shù)（extracellular volume fraction，Ve）。DWI分析：在表觀彌散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）圖上選取與動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描相同層面的ROI，盡量與前次大小一致，測(cè)量3次取平均值作為ADCmean值。

1.2.2 血清CA19-9、CA724檢測(cè)方法

取所有患者清晨空腹靜脈血4 mL，離心10 min（3 000 r/min），分離血清，使用意大利DiaSorin公司的Liaison XL type 2210全自動(dòng)電化學(xué)發(fā)光分析儀檢測(cè)CA19-9、CA724。所有試劑盒均購(gòu)自意大利DiaSorin公司，具體操作方法嚴(yán)格按照試劑盒說明書進(jìn)行。

1.2.3 病理學(xué)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

由2名具有5年以上臨床經(jīng)驗(yàn)的病理科醫(yī)師按照盲法進(jìn)行組織學(xué)分級(jí)［9］，分為高分化、中分化、低分化、未分化。其中高分化：細(xì)胞分化程度較好，接近源組織的成熟形態(tài)，腫瘤細(xì)胞分裂速度較慢，惡性程度低，轉(zhuǎn)移晚；中分化：細(xì)胞分化程度居中，但明確保留源組織的特點(diǎn)；低分化：細(xì)胞分化程度較差，接近來源組織的不成熟形態(tài)；未分化：瘤細(xì)胞分化程度極差，呈彌漫性排列，無聚集傾向。若兩者結(jié)果一致則錄入數(shù)據(jù)庫，若兩者判斷結(jié)果不一致則交由第三方（本院臨床研究中心）裁定。根據(jù)患者分化程度分為中/高分化組（97例）和未/低分化組（32例）。

1.3 觀察指標(biāo)

⑴ 比較兩組患者一般資料、DCE-MRI參數(shù)及血清CA19-9、CA724水平。

⑵ DCE-MRI參數(shù)（Ktrans、Kep、iAUC、Ve、ADCmean）對(duì)直腸癌患者分化程度的評(píng)估價(jià)值：最佳截?cái)帱c(diǎn)（cut-off值）、靈敏度、特異度、AUC、95% CI。其中任一項(xiàng)評(píng)估陽性即為聯(lián)合評(píng)估陽性。

⑶ DCE-MRI參數(shù)聯(lián)合血清CA19-9、CA724水平對(duì)直腸癌患者分化程度的評(píng)估價(jià)值：cut-off值、靈敏度、特異度、AUC、95% CI。其中任一項(xiàng)評(píng)估陽性即為聯(lián)合評(píng)估陽性。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié) 果

2.1 比較兩組患者一般資料、DCE-MRI參數(shù)及血清CA19-9、CA724水平

兩組患者一般資料對(duì)比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05，表1）。中/高分化患者Ktrans、Ve、iAUC低于未/低分化者（P＜0.05），Kep與未/低分化者比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），ADCmean值高于未/低分化者（P＜0.05），血清CA19-9、CA724水平均低于未/低分化者（P＜0.05，表2）。

表1 不同腫瘤分化程度患者一般資料比較 n（%）

表2 不同腫瘤分化程度患者DCE-MRI參數(shù)及血清CA19-9、CA724水平比較 M（Q1，Q3）

2.2 DCE-MRI參數(shù)對(duì)直腸癌患者分化程度的評(píng)估價(jià)值

DCE-MRI參數(shù)聯(lián)合對(duì)直腸癌患者分化程度的評(píng)估靈敏度高于單獨(dú)預(yù)測(cè)（χ2=5.741，P=0.003；χ2=4.655，P=0.005；χ2=8.212，P=0.001；χ2=6.926，P=0.002），特異度與單獨(dú)預(yù)測(cè)對(duì)比差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=0.346，P=0.557；χ2=0.000，P=1.000；χ2=1.503，P=0.220；χ2=1.104，P=0.314），AUC高于單獨(dú)預(yù)測(cè)（Z=2.569，P=0.008；Z=2.663，P=0.007；Z=2.777，P=0.006；Z=2.863，P=0.004），詳見圖1、表3。

圖1 DCE-MRI參數(shù)對(duì)直腸癌患者分化程度的評(píng)估價(jià)值ROC曲線

表3 DCE-MRI參數(shù)對(duì)直腸癌患者分化程度的評(píng)估價(jià)值分析

2.3 DCE-MRI參數(shù)聯(lián)合血清CA19-9、CA724水平對(duì)直腸癌患者分化程度的評(píng)估價(jià)值

DCE-MRI參數(shù)聯(lián)合血清CA19-9、CA724水平對(duì)直腸癌患者分化程度的評(píng)估靈敏度高于單獨(dú)預(yù)測(cè)（χ2=4.010，P=0.006；χ2=10.256，P=0.001；χ2=8.892，P=0.003），特異度與單獨(dú)預(yù)測(cè)對(duì)比差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=0.000，P=1.000；χ2=1.846，P=0.174；χ2=0.761，P=0.383），AUC高于單獨(dú)預(yù)測(cè)（Z=2.913，P=0.004；Z=4.653，P=0.001；Z=2.738，P=0.001），詳見圖2、表4。

表4 DCE-MRI參數(shù)聯(lián)合血清CA19-9、CA724水平對(duì)直腸癌患者分化程度的評(píng)估價(jià)值分析

圖2 DCE-MRI參數(shù)聯(lián)合血清CA19-9、CA724水平對(duì)直腸癌患者分化程度的評(píng)估價(jià)值ROC曲線

3 討 論

腫瘤血管生成是直腸癌腫瘤生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，且與腫瘤的病理學(xué)分化程度有關(guān)，腫瘤分化程度越低，異型性越高，核分裂象、病理性核分裂象多見，惡性程度越高，直腸癌早期診斷準(zhǔn)確度低，多數(shù)患者確診時(shí)病情已發(fā)展至中晚期，患者預(yù)后差［10］，因此，準(zhǔn)確評(píng)估患者腫瘤分化程度，對(duì)改善患者預(yù)后、提高患者生存率有重要意義。當(dāng)前多通過病理學(xué)檢查明確患者病理學(xué)分級(jí)，確診時(shí)大多患者病情嚴(yán)重，腫瘤分化程度低，不利于患者的治療及預(yù)后［11］，因此，尋找早期診斷技術(shù)盡早明確腫瘤分化程度有重要意義。DCE-MRI是影像學(xué)檢查的一種，傳統(tǒng)影像學(xué)方法一般僅能從形態(tài)學(xué)上對(duì)腫瘤進(jìn)行術(shù)前評(píng)估，DCE-MRI可結(jié)合形態(tài)學(xué)與血流動(dòng)力學(xué)改變，對(duì)直腸癌分化程度作出精確的定量評(píng)估［12］；腫瘤標(biāo)志物檢測(cè)是早期診斷常用的方法之一，其中CA19-9、CA724常用于消化系統(tǒng)惡性腫瘤的診斷，其異常表達(dá)能反映出細(xì)胞的病變及惡變，可用于評(píng)估腫瘤分化程度［13］。為更好地指導(dǎo)臨床工作，本研究采用DCE-MRI參數(shù)聯(lián)合血清CA19-9、CA724水平評(píng)估直腸癌腫瘤分化程度。

本研究中，中/高分化患者Ktrans、Ve、iAUC低于未/低分化者，ADCmean值高于未/低分化者，Kep與未/低分化者比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示DCE-MRI參數(shù)能反映直腸癌的微循環(huán)差異，且Ktrans、Ve、iAUC隨著腫瘤分化程度降低而升高，ADCmean值隨著腫瘤分化程度降低而降低。DCE-MRI檢查的病理學(xué)基礎(chǔ)為腫瘤微血管結(jié)構(gòu)異常，基底膜不完整，且血管外細(xì)胞外空間（extravascular extracellular space，EES）大，使得腫瘤微血管通透性增大，對(duì)比劑外滲速度增加，從而處于高供血狀態(tài)［14］。Ktrans描述對(duì)比劑從血管內(nèi)轉(zhuǎn)移至EES的速率，是反映血管通透性常用的參數(shù)；Ve指單位容積組織內(nèi)EES的體積，反映EES中對(duì)比劑濃度占整個(gè)提速的百分比；Kep值描述對(duì)比劑從EES回返至血管間隙的速率，反映腫瘤微血管生長(zhǎng)狀態(tài)［15］。不同腫瘤分化程度中DCE-MRI參數(shù)呈現(xiàn)顯著差異，推測(cè)其原因：隨著直腸癌分化程度降低，惡性程度逐漸升高，其局部新生血管增多，血流灌注量增大，血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子對(duì)血管的刺激增加，血管通透性變強(qiáng)，越容易引起血漿對(duì)比劑外滲，從而引起Ktrans值升高，促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)改變和EES變大，進(jìn)而引起Ve值升高，而Kep與組織細(xì)胞外間隙內(nèi)成分有關(guān)，盡管癌腫局部微血管滲透性高，但不同分化程度的病灶細(xì)胞外組織間隙成分相對(duì)差異較?。?6］。劉曉東等［17］的研究結(jié)果顯示，低分化組Ktrans、Ve值均高于中/高分化組，Kep值在不同病理學(xué)分級(jí)中差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，本研究結(jié)果與上述報(bào)道一致。iAUC值與腫瘤灌注、腫瘤組織間隙以及腫瘤內(nèi)流入的血量有關(guān)，反映腫瘤新生血管造成的血管通透性的改變，與腫瘤分化程度亦密切相關(guān)，腫瘤分化程度越低，細(xì)胞形態(tài)和組織結(jié)構(gòu)上異型性越大，細(xì)胞密度越高，細(xì)胞間隙變小，從而iAUC降低［18］，本研究結(jié)果與上述分析及相關(guān)報(bào)道相符。ADCmean值較客觀地量化組織中水分子的自由彌散程度，能在一定程度上反映腫瘤組織細(xì)胞的構(gòu)成［19］。本研究中ADCmean值降低可能與水分子自由彌散程度受限有關(guān)，其機(jī)制為腫瘤惡性程度隨直腸癌細(xì)胞分化程度降低而升高，細(xì)胞增殖增多，細(xì)胞核異型性明顯，單位體積內(nèi)腫瘤細(xì)胞密度增大，導(dǎo)致細(xì)胞外間隙減小，水分子自由彌散受限，從而導(dǎo)致ADCmean值降低［20］。程有根等［21］研究表明，隨著腫瘤分化程度降低，ADCmean隨之降低，本研究結(jié)果與上述報(bào)道和分析相符。本研究經(jīng)過ROC曲線分析，發(fā)現(xiàn)DCEMRI各項(xiàng)參數(shù)對(duì)直腸癌分化程度均有一定的評(píng)估價(jià)值，其各項(xiàng)參數(shù)聯(lián)合對(duì)直腸癌患者分化程度的評(píng)估的靈敏度達(dá)到了81.25%，高于任一單項(xiàng)參數(shù)對(duì)直腸癌患者腫瘤分化程度的評(píng)估的靈敏度，這與既往研究［22］結(jié)果一致，說明其聯(lián)合評(píng)估價(jià)值更高，其原因可能為DCE-MRI各項(xiàng)參數(shù)通過不同途徑反映腫瘤微血管結(jié)構(gòu)與功能異常，聯(lián)合應(yīng)用更有助于減少漏診、誤診，提高評(píng)估價(jià)值。

本研究結(jié)果還顯示，中/高分化患者血清CA19-9、CA724水平均低于未/低分化者，提示隨著腫瘤分化程度降低，血清CA19-9、CA724水平均升高。腫瘤標(biāo)志物是腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生和釋放的某種特異性物質(zhì)，腫瘤分化程度越低，惡性程度越高，腫瘤細(xì)胞增殖越活躍，因而腫瘤標(biāo)志物水平呈上升趨勢(shì)［23］。CA19-9是一種從人結(jié)腸癌細(xì)胞系中提取出來的一種黏蛋白型的糖類蛋白，作為非特異性腫瘤相關(guān)抗原，主要存在于胎兒胃腸和胰腺的上皮，其在正常人體中表達(dá)水平甚低，高水平表達(dá)可能提示患者腫瘤惡性程度高，多作為惡性腫瘤的輔助診斷指標(biāo)［24］。CA724是具有雙抗原決定簇的一類高分子黏蛋白類的高分子蛋白，廣泛分布于上皮細(xì)胞和惡性腫瘤的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，同樣屬于非特異性腫瘤標(biāo)志物，主要用于消化道腫瘤的早期篩查，隨著腫瘤惡性程度增高，腫瘤細(xì)胞增殖異常，通過外分泌釋放進(jìn)入血液循環(huán)，其血清檢測(cè)水平急劇升高［25］，說明血清CA724水平可用于判定直腸癌惡性程度，腫瘤惡性程度與腫瘤細(xì)胞分化程度密切相關(guān)，因此血清CA724在不同分化程度直腸癌中表達(dá)有顯著差異，且隨著分化程度降低呈上升趨勢(shì)。通過進(jìn)一步的ROC曲線分析發(fā)現(xiàn)，血清CA19-9、CA724水平單一評(píng)估直腸癌腫瘤分化程度的靈敏度均較低，但二者與DCE-MRI參數(shù)聯(lián)合評(píng)價(jià)時(shí)靈敏度可達(dá)到96.88%，提示聯(lián)合檢測(cè)可顯著提高評(píng)估直腸癌腫瘤分化程度的靈敏度，有利于直腸癌分化程度早期鑒別和指導(dǎo)臨床治療，其原因可能為DCE-MRI參數(shù)從影像學(xué)角度了解直腸癌腫瘤分化程度，血清CA19-9、CA724從血清生化學(xué)角度反映直腸癌腫瘤分化程度，二者互相補(bǔ)充，可減少漏診、誤診。相關(guān)研究［26］指出，DCE-MRI聯(lián)合血清腫瘤標(biāo)志物檢測(cè)對(duì)肝細(xì)胞肝癌術(shù)后患者腫瘤轉(zhuǎn)移的診斷效能高于DCE-MRI單項(xiàng)或血清腫瘤標(biāo)志物單項(xiàng)診斷，本研究結(jié)果與上述文獻(xiàn)報(bào)道一致。

綜上所述，DCE-MRI參數(shù)（Ktrans、iAUC、Ve、ADCmean值）及血清CA19-9、CA724表達(dá)水平在不同分化程度的直腸癌患者中均呈現(xiàn)顯著差異，均可作為臨床評(píng)估直腸癌分化程度的指標(biāo)之一，但DCE-MRI參數(shù)（Ktrans、iAUC、Ve、ADCmean值）與血清CA19-9、CA724水平聯(lián)合評(píng)估時(shí)效能最高，對(duì)臨床病情判斷及治療選擇更具指導(dǎo)意義，值得推廣應(yīng)用。但本研究樣本量較少，研究結(jié)果可能存在一定的偏差，需要進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量進(jìn)行研究，各項(xiàng)指標(biāo)聯(lián)合評(píng)估直腸癌分化程度的價(jià)值。