全瘤及瘤周感興趣體積雙區(qū)域T1 mapping定量參數(shù)結(jié)合釓塞酸二鈉增強(qiáng)MRI對肝細(xì)胞癌微血管侵犯的評估價值

蔡志平，劉子蔚，陳伊凡，劉 偉，關(guān)星群，陳新杰，李曉虹，胡秋根

南方醫(yī)科大學(xué)順德醫(yī)院（佛山市順德區(qū)第一人民醫(yī)院）放射科，廣東 佛山528308

肝細(xì)胞癌（HCC）在診斷和治療方面取得了長足的進(jìn)步，但其仍是癌癥中導(dǎo)致死亡的第大原因，約50%的新發(fā)HCC患者來自中國，是中國第二常見的惡性腫瘤［1-3］。手術(shù)切除是HCC患者的首選治療方法［4］，腫瘤的大小、數(shù)目和細(xì)胞核的級別、肝臟疾病的嚴(yán)重程度以及是否有血管侵犯都被認(rèn)為是HCC術(shù)后復(fù)發(fā)和生存的重要預(yù)測指標(biāo)［5-6］，其中血管侵犯，無論大血管或者微血管侵犯（MVI）均是HCC患者術(shù)后的主要預(yù)后影響因素［7］，可使腫瘤復(fù)發(fā)的風(fēng)險大大增加［8］。因此，在確定手術(shù)切除或肝移植的患者和預(yù)測術(shù)后的預(yù)后結(jié)果時，術(shù)前識別血管侵犯是很重要的［9］。雖然門靜脈或肝靜脈主要分支的侵犯可以在術(shù)前影像上準(zhǔn)確識別，但是HCC所引起的MVI很難在術(shù)前影像上被發(fā)現(xiàn)［10-11］，多依賴術(shù)后的手術(shù)標(biāo)本進(jìn)行病理檢查從而確診。肝臟特異性對比劑釓塞酸二鈉（Gd-EOB-DTPA）能被正常肝細(xì)胞攝取，并且被應(yīng)用于HCC的診斷［12］。T1 mapping是一種能測量出病灶的T1弛豫時間的絕對值的定量技術(shù)，能與釓塞酸二鈉增強(qiáng)MRI結(jié)合形成一種客觀的提供定量參數(shù)的功能成像［13］。既往在肝炎纖維化分期［14-15］、鑒別不同分化程度HCC［16］、HCC與Ki-67表達(dá)的相關(guān)性［17］等研究充分體現(xiàn)了T1 mapping技術(shù)的應(yīng)用價值，然而能否定量的評估HCC的MVI仍未被系統(tǒng)描述。T1弛豫時間可以由腫瘤感興趣區(qū)域（ROI）的測量方式在T1 mapping圖上得出［18］，然而HCC具有異質(zhì)性［19］，HCC的異質(zhì)性往往與MVI的發(fā)生密切相關(guān)［20］。與既往研究不同，本研究創(chuàng)新性地采用感興趣體積（VOI）的測量方式，并采用全瘤及瘤周雙區(qū)域的方法客觀的評估HCC的MVI。目前國內(nèi)尚未見通過測量全瘤以及瘤周雙區(qū)域VOI的T1弛豫時間來評估HCC的MVI表達(dá)情況的報道。本研究擬將全瘤及瘤周VOI 雙區(qū)域T1 mapping 定量參數(shù)與Gd-EOB-DTPA增強(qiáng)MRI結(jié)合對HCC的MVI進(jìn)行評估。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本研究屬于回顧性研究，經(jīng)南方醫(yī)科大學(xué)順德醫(yī)院（佛山市順德區(qū)第一人民醫(yī)院）倫理委員會批準(zhǔn)，免除受試者知情同意。收集并分析2019年1月～2022年9月于南方醫(yī)科大學(xué)順德醫(yī)院（佛山市順德區(qū)第一人民醫(yī)院）因HCC行根治性手術(shù)的患者資料。納入標(biāo)準(zhǔn)：術(shù)后病理確診為單發(fā)的HCC并行根治性手術(shù)；術(shù)前1月內(nèi)行Gd-EOB-DTPA增強(qiáng)MRI T1 mapping檢查；術(shù)后病理有觀察MVI的表達(dá)狀態(tài)。排除標(biāo)準(zhǔn)：術(shù)后病理診斷為其他肝臟腫瘤；MRI圖像存在嚴(yán)重偽影；術(shù)后病理診斷為多發(fā)性（>2個）HCC；術(shù)前接受過射頻消融、放射治療或者介入治療。本研究最終納入72例患者病例，男67例，女5例，年齡27～77（57.78±11.64）歲。根據(jù)MVI表達(dá)狀態(tài)將患者分為MVI陽性組（n=23）和MVI陰性組（n=49），其中MVI 陰性組中男46 例，女3 例，年齡58.33±11.39歲，肝功能Child-Pugh評分A級20例，B級29例；MVI陽性組中男21例，女2例，年齡56.61±12.31歲，肝功能Child-Pugh評分A級9例，B級14例。兩組性別、年齡、肝功能Child-Pugh評分的差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.652、0.591、0.892）。

1.2 MRI檢查方法

所有患者均采用Siemens Magnetom Skyra及Lumina 3.0T磁共振掃描儀及配套的腹部專用線圈（體部相控陣線圈，18通道/16通道）進(jìn)行掃描，采集肝臟MRI圖像。先行平掃軸位T1 mapping 圖像，之后用Gd-EOB-DTPA（Primo-vist;Bayer Schering Pharma AG,Berlin,Germany）經(jīng)肘靜脈進(jìn)行軸位增強(qiáng)掃描，劑量0.1 mL/kg，流速1.0 mL/s，然后以相同速率注射30 mL生理鹽水沖管。20 min后行軸位肝膽期軸位T1 mapping掃描。T1 mapping采用T1Map-雙翻轉(zhuǎn)角VIBE序列，并進(jìn)行B1 mapping勻場校正，掃描完后自動生成mapping圖像，Skyra及Lumina主要參數(shù)：TR 5.01 ms，TE 2.3 ms，層厚3 mm，雙翻轉(zhuǎn)角3°、15°，視野380 mm×285 mm，矩陣224×168。

1.3 圖像分析與數(shù)據(jù)測量

將患者的影像數(shù)據(jù)從PACS中以DICOM格式導(dǎo)出，采用3D Slicer v4.11.20210226 軟件進(jìn)行VOI 勾畫。由2位分別有12年和10年腹部專業(yè)診斷經(jīng)驗(yàn)的放射科副主任醫(yī)師在不知曉患者臨床資料的前提下勾畫VOI，勾畫及測量前先進(jìn)行培訓(xùn)以及標(biāo)準(zhǔn)的制定。2位醫(yī)師在平掃（Pre）、肝膽期（HBP）兩期的T1 mapping圖像上逐層勾畫出全瘤（tumor）、瘤周（peritumor）、全瘤+瘤周的VOI，其中瘤周擴(kuò)張的區(qū)域采用1 cm［21-24］及2 cm［25］，分別得到平掃、肝膽期的VOItumor、VOIperitumor1cm、VOIperitumor2cm、VOItumor+1cm、VOItumor+2cm（圖1），勾畫完畢后使用3D Slicer中Quantification模塊里的Segment Statistic功能得出各VOI的平均T1弛豫時間（T1rt），以2名醫(yī)師測量結(jié)果的平均值作為最終測量值，計算出兩期之間各VOI的T1松弛時間下降率（rrT1rt），公式為：rrT1rt=100%×[（T1rt-Pre）-（T1rt-HBP）]/T1rt-Pre［26-27］。

圖1 VOI的繪制以及T1弛豫時間的測量Fig.1 The drawing of VOI and the measurement of T1 relaxation time.A: VOI of HBP tumor,T1rt-HBP-VOItumor=685.20 ms;B:VOI of HBP peritumor,T1rt-HBP-VOIperitumor1cm=507.44 ms,T1rt-HBP-VOIperitumor2cm=483.70 ms;C:VOI of HBP tumor and peritumor,T1rt-HBP-VOItumor+1cm=570.61 ms，T1rt-HBP-VOItumor+2cm=521.41 ms；D-F:Display 3D views of VOItumor,VOItumor+1cm,and VOItumor+2cm,respectively.

1.4 病理分析

所有術(shù)后組織標(biāo)本均在我院病理科進(jìn)行切片并觀察。在不知道影像學(xué)征象的情況下，由2位高年資病理科醫(yī)師獨(dú)立觀察，病理結(jié)果有異議時協(xié)商達(dá)成一致意見。MVI陽性被定義為在顯微鏡下觀察到腫瘤周圍微血管內(nèi)的腫瘤栓子［28］。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析

使用IBM SPSS25.0及R-project4.1.3軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，采用Kolmogorov-Smirnov方法檢測樣本是否符合正態(tài)分布。符合正態(tài)分布的計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，不符合正態(tài)分布的計量資料以中位數(shù)（四分位間距）表示。采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)評價2位醫(yī)師測量結(jié)果的一致性（組內(nèi)相關(guān)系數(shù)>0.75認(rèn)為具有良好的一致性，0.65～0.75 認(rèn)為一致性一般，<0.65 則認(rèn)為一致性差）。MVI表達(dá)組間的MRI定量參數(shù)的比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)或Mann-WhitneyU檢驗(yàn)。通過ROC曲線下面積（AUC）以及凈重分類指數(shù)（NRI）來評估各定量參數(shù)以及聯(lián)合定量參數(shù)在MVI表達(dá)組間的診斷效能。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。NRI使用R-project中的PredictABEL包得出，NRI>0意味著正向改善，表明新因素的評估能力優(yōu)于舊因素。

2 結(jié)果

2.1 醫(yī)師之間測量結(jié)果的一致性

2位醫(yī)師測量T1rt-Pre-VOLtumor、T1rt-Pre-VOIperitu-mor1cm、T1rt-Pre-VOIperitumor2cm、T1rt-Pre-VOItumor+1cm、T1rt-Pre-VOItumor+2cm、T1rt-HBP-VOLtumor、T1rt-HBP-VOIperitu-mor1cm、T1rt-HBP-VOIperitumor2cm、T1rt-HBP-VOItumor+1cm、T1rt-HBP-VOItumor+2cm的組內(nèi)相關(guān)系數(shù)分別為0.902（95%CI：0.621～0.979）、0.951（95%CI：0.792～0.990）、0.982（95%CI：0.914～0.996）、0.971（95%CI：0.863～0.994）、0.989（95%CI：0.945～0.998）、0.915（95%CI：0.320～0.985）、0.986（95%CI：0.938～0.997）、0.983（95%CI：0.919～0.997）、0.881（95%CI：0.552～0.974）、0.994（95%CI：0.972～0.999）。2名醫(yī)師測量間的一致性較好。

2.2 MVI陰性組與MVI陽性組間定量參數(shù)的比較

在平掃及肝膽期T1mapping序列中，MVI陽性組均具有較大的T1弛豫時間VOI值，MVI陰性組則具有較小的T1弛豫時間VOI值，而MVI陽性組具有較小的T1弛豫時間減低率，MVI陰性組則具有較大的T1弛豫時間減低率。其中T1rt-Pre-VOItumor、T1rt-Pre-VOIperitu-mor1cm、T1rt-Pre-VOItumor+1cm、T1rt-Pre-VOItumor+2cm、T1rt-HBP-VOItumor、T1rt-HBP-VOItumor+1cm、T1rt-HBP-VOItumor+2cm、rrT1rt-VOItumor+2cm差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05），其他參數(shù)的差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05，表1、圖2～3）。MVI陰性組及陽性組代表性T1 mapping圖像（圖4）。

表1 兩組間定量參數(shù)比較Tab.1 Comparative analysis of quantitative parameters between two groups

圖2 MVI 陽性組與MVI 陰性組HCC 之間T1 弛豫時間的比較Fig.2 Comparisons of T1 relaxation time between MVIpositive and MVI-negative HCCs.

圖3 MVI 陽性組與MVI 陰性組HCC 之間T1 弛豫時間減低率的比較Fig.3 Comparisons of reduction rate of T1 relaxation time between MVI-positive and MVI-negative HCCs.

圖4 MVI陰性組及陽性組具有代表性的T1 mapping圖像Fig.4 Representative T1 mapping images of MVI negative group and positive group.A-C:Male,50-year-old,hepatocellular carcinoma grade 3,MVI positive.A: The tumor can be seen in T1 mapping pseudo-color image during Pre(white arrow),T1rt-Pre-VOItumor=1211.39 ms;B:The tumor can be seen in T1 mapping pseudo-color image during HBP(white arrow),T1rt-HBP-VOItumor=685.20 ms;C:Pathology showed tumor emboli in the microvessels around the tumor(in the yellow circle,HE,×20);D-F: Male,36-year-old,hepatocellular carcinoma grade 3,MVI negative.D: The tumor can be seen in T1 mapping pseudo-color image during Pre (white arrow),T1rt-Pre-VOItumor=1473.92 ms;E: The tumor can be seen in T1 mapping pseudo-color image during HBP(white arrow),T1rt-HBP-VOItumor=740.32 ms;F:Pathology showed that there were no tumor emboli in the microvessels around the tumor(HE staining,×20).

2.3 MVI 陰性組與MVI 陽性組間定量參數(shù)診斷效能分析

T1rt-Pre-VOItumor、T1rt-Pre-VOIperitumor1cm、T1rt-Pre-VOItumor+1cm、T1rt-Pre-VOItumor+2cm、T1rt-HBP-VOItumor、T1rt-HBP-VOItumor+1cm、T1rt-HBP-VOItumor+2cm的AUC 值分別為0.720（95%CI：0.594～0.847）、0.689（95%CI：0.567～0.810）、0.748（95%CI：0.625～0.871）、0.730（95%CI：0.607～0.854）、0.727（95%CI：0.595～0.859）、0.726（95%CI：0.601～0.851）、0.717（95%CI：0.591～0.843）（P<0.05），而rrT1rt-VOItumor+2cmAUC 值為0.639（0.517～0.749)（P=0.059）。其中T1rt-Pre-VOItumor、T1rt-HBP-VOItumor診斷效能較高，其臨界值為1251.54 ms、740.33 ms，結(jié)合瘤周1 cm 診斷效能高于瘤周2 cm（0.748vs0.730、0.726vs0.717）。通過聯(lián)合平掃及肝膽期的T1 mapping得出T1rt-Pre-HBP-VOItumor、T1rt-Pre-HBP-VOItumor+1cm、T1rt-Pre-HBP-VOItumor+2cm的AUC值分別為0.740(CI：0.623～0.836)、0.756（CI：0.640～0.850）、0.743（CI：0.626～0.839）（P<0.001），其中T1rt-Pre-HBPVOItumor+1cm的診斷效能最高（表2）。進(jìn)一步NRI分析得出T1rt-Pre-VOItumor+1cm、T1rt-HBP-VOItumor+1cm與T1rt-Pre-VOItumor+2cm、T1rt-HBP-VOItumor+2cm比較均具有正向改善，NRI 值分別為0.6158、0.401。聯(lián)合參數(shù)T1rt-Pre-HBP-VOItumor+1cm與T1rt-Pre-VOItumor+1cm、T1rt-HBP-VOItu-mor+1cm比較具有正向改善，NRI值分別為0.0692、0.5643（表3）。而平掃單純瘤周的T1弛豫時間以及T1弛豫時間減低率的診斷效能較低。

表2 兩組間定量參數(shù)診斷效能分析Tab.2 Analysis of diagnostic efficacy of quantitative parameters between two groups

表3 VOI間定量參數(shù)診斷效能比較分析Tab.3 Comparative analysis of diagnostic efficiency of quantitative parameters between VOI

3 討論

本研究首次嘗試全瘤及瘤周VOI雙區(qū)域定量參數(shù)對HCC的MVI進(jìn)行評估。采用VOI的勾畫方法能讓本研究得到良好的可重復(fù)性以及一致性，從而使本研究的結(jié)果更加客觀，而二維ROI受觀察者之間的變異性影響要大得多［29］，可重復(fù)性較差。VOI作為一種三維的勾畫方法，在外擴(kuò)時能外擴(kuò)到二維ROI所無法外擴(kuò)到的位置。既往研究表明，使用VOI得出整個腫瘤的ADC值較僅從腫瘤的存活區(qū)域選擇的二維ROI的ADC值相比，是更好的療效預(yù)測指標(biāo)［30］。然而，有學(xué)者采用二維ROI的研究得出的AUC高于本研究［31］，筆者推測可能是二維ROI僅包括了最有活力的腫瘤實(shí)體部分，忽略了瘤體內(nèi)惰性的實(shí)體部分、瘤內(nèi)壞死、出血以及纖維化等［29］，這些成分恰恰反映了腫瘤的異質(zhì)性［20］。而包含這些成分必然會影響到整個瘤體的T1馳豫時間，產(chǎn)生較大的方差和標(biāo)準(zhǔn)差，尤其是在較大的瘤體內(nèi)。雖然本研究中VOI的AUC值可能會低于既往研究使用的ROI，但這恰恰反映了腫瘤的異質(zhì)性，符合客觀的腫瘤特征。

本研究發(fā)現(xiàn)MVI陽性組無論瘤體或瘤周的T1弛豫時間均高于MVI陰性組，其中平掃及肝膽期T1 mapping序列中的全瘤T1弛豫時間、全瘤+瘤周1 cm及2 cm的T1弛豫時間以及全瘤+瘤周2 cm的T1弛豫時間減低率組間差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05），而瘤周1 cm的T1弛豫時間僅在平掃中組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05），上述結(jié)果與既往研究結(jié)果較為一致［21,32］。雖然是基于影像組學(xué)的研究，有學(xué)者也得出了平掃及肝膽期的全瘤+瘤周2 cm組間差異具有統(tǒng)計學(xué)意義的結(jié)論［25］。其病理基礎(chǔ)可能是MVI容易導(dǎo)致瘤周肝細(xì)胞周圍的血流灌注異常，進(jìn)而HCC有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)多肽轉(zhuǎn)運(yùn)體功能受損，從而使肝膽期瘤體攝取EOB的能力降低，T1弛豫時間延長并且在圖像上呈現(xiàn)低信號［33］，因此MVI陽性的肝細(xì)胞癌更可能表現(xiàn)出較高的T1弛豫時間和較低的T1弛豫時間縮減率。但兩組間單純瘤周T1弛豫時間不叫人滿意，其中肝膽期瘤周T1弛豫時間組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義。這可能是由于對MVI的研究不能脫離瘤體本身，許多已報道的能用來預(yù)測MVI的放射學(xué)特征中，與腫瘤本身的大小以及異質(zhì)性有關(guān)的占了多數(shù)［20］，這也從側(cè)面說明MVI與腫瘤本身的異質(zhì)性以及大小有一定程度上的關(guān)系，故不能脫離腫瘤本身來評估腫瘤的MVI。

本研究結(jié)果表明平掃、肝膽期的全瘤T1弛豫時間診斷效能較高（0.720、0.727），臨界值分別為1251.54 ms、740.33 ms，這與既往研究［21,34］得出的結(jié)果較為相同，也在許多研究所得出的范圍之內(nèi)［35-36］。通過結(jié)合瘤周1 cm 診斷效能高于瘤周2 cm（0.748vs0.730、0.726vs0.717），雖然AUC值并無差異（P>0.05），但通過NRI進(jìn)一步比較發(fā)現(xiàn)，NRI值均大于0，意味著診斷效能有一定程度上的正向提高，這與之前使用影像組學(xué)的研究所得出的結(jié)果相一致［21-25］，分析原因可能是由于全瘤+瘤周1 cm相較于全瘤+瘤周2 cm減少了正常肝組織的干擾，既往文獻(xiàn)也報道肝功能的差異會影響正常的肝組織攝取Gd-EOB-DTPA的能力［37］，雖然本研究中肝功能Child-Pugh評分差異并無統(tǒng)計學(xué)意義，但MVI陽性組中Child-Pugh B級評分的相對會多。相對單一參數(shù)，兩組間平掃、肝膽期的聯(lián)合參數(shù)（全瘤、全瘤+瘤周1 cm、全瘤+瘤周2 cm）的T1弛豫時間均表現(xiàn)出較好的診斷效能，其中全瘤+瘤周1 cm的AUC最高（0.756），與單一參數(shù)相比，NRI值大于0，意味著診斷效能有一定程度上的正向提高，這說明了聯(lián)合診斷的能力要高于單一診斷。有研究采用了多序列聯(lián)合的方式所得出的AUC值均大于單一序列［21-22,25］，與本研究相仿。

本研究具有一些局限性：本研究為回顧性研究并且樣本量較少，存在選擇性偏倚的可能；本研究僅研究了Gd-EOB-DTPA增強(qiáng)圖像上的定量參數(shù)，而沒有考慮其他臨床因素以及影像特征；本研究使用了2臺機(jī)器，雖然掃描序列的參數(shù)均一致，但是所測量出來的T1弛豫時間也可能會稍微有所不同；未考慮肝內(nèi)多發(fā)病灶的影像圖像與病理圖像一一對應(yīng)，而多發(fā)性肝癌臨床并不少見。因此，在后續(xù)前瞻性研究中，我們將聯(lián)合肝膽外科、病理科進(jìn)一步精準(zhǔn)匹配病理影像結(jié)果。

綜上所述，平掃、肝膽期的全瘤T1弛豫時間具有較好的診斷效能，且結(jié)合瘤周1 cm的T1弛豫時間診斷效能高于瘤周2 cm。多期T1弛豫時間的診斷效能高于單期，其中平掃+肝膽期的全瘤+瘤周1 cm的T1弛豫時間診斷效能最高?？傊?，全瘤及瘤周VOI 雙區(qū)域的T1 mapping定量成像技術(shù)對于評估MVI具有潛在價值，能為HCC患者術(shù)前手術(shù)方案的制訂以及預(yù)后的判斷起到積極的輔助作用。