T2 定量成像技術在宮頸癌臨床分期與病理分化評估中的應用

劉 潔,李淑健,劉靜靜,曹勤琛,程敬亮

1)鄭州大學第一附屬醫(yī)院磁共振科 鄭州 450052 2)鄭州大學第一附屬醫(yī)院放療科 鄭州 450052

宮頸癌是全球女性第四大常見惡性腫瘤[1],也是我國最常見的婦科惡性腫瘤之一。研究[2]表明,準確的分期與病理分級對于臨床制定宮頸癌個體化診療方案和改善預后具有重要意義。作為常規(guī)MRI掃描序列之一,T2WI憑借較高的軟組織對比度,成為臨床診斷宮頸癌的重要檢查方法,但因局限于解剖形態(tài)學和信號強度的評估,臨床僅用于宮頸癌的定性研究。T2定量成像(T2mapping)是基于T2WI發(fā)展而來的一種定量成像技術,可用于評估組織成分和含水量[3],近年來逐漸用于體部腫瘤(如前列腺癌、乳腺癌、腎透明細胞癌等)的研究[3-5],而在宮頸癌方面的報道相對較少。T2mapping技術通過測量體素內橫向弛豫時間(T2值)來直接量化分析生物組織特性,具有較高的準確性和穩(wěn)定性。本研究比較了宮頸癌與正常子宮肌層以及不同臨床分期和病理分化程度的宮頸癌組織T2值的差異,并與DWI定量參數(shù)(ADC值)進行對比,旨在探討T2mapping技術在宮頸癌臨床分期及病理分化評估中的應用價值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料收集2018年5月至2021年4月鄭州大學第一附屬醫(yī)院符合以下標準患者的臨床及影像學資料。納入標準:①經手術病理或宮頸活檢證實為宮頸癌。②MRI檢查前未進行任何治療。③病灶最大徑≥1 cm。排除標準:①有MRI檢查禁忌證。②因膀胱充盈不佳或腸道氣體影響導致圖像質量不能滿足分析要求。③合并其他惡性腫瘤。④宮頸活檢后不足7 d。共107例宮頸癌患者納入研究,年齡25～75(51.9±9.6)歲。107例中具有明確病理分級的鱗癌共52例,包括低分化14例、中低分化4例、中分化24例、高分化10例,將低分化和中低分化歸為低分化組(n=18),中分化和高分化歸為中高分化組(n=34)。根據(jù)FIGO分期標準[6]將患者分為2組:ⅠB～ⅡA期歸入低分期組,共75例;ⅡB～ⅣB期歸入高分期組,共32例。本研究經該院倫理委員會批準(編號2021-KY-0133-002),由患者本人或其監(jiān)護人簽署知情同意書。

1.2 MRI掃描方法所有患者檢查前禁飲食4～6 h,膀胱內留中等尿液呈適度充盈,取仰臥位,頭先進。掃描范圍自髂骨翼上緣至雙側股骨頸水平。

采用德國西門子Skyra 3.0T MR掃描儀和18通道體部相控陣線圈。盆腔MRI平掃包括軸面TSE序列T1WI,掃描參數(shù):TR 450 ms,TE 18 ms,層厚4 mm,層間距0.8 mm,視野(field of view,FOV)320 mm×320 mm,矩陣314×448,信號采集次數(shù)為2;軸面TSE序列T2WI,掃描參數(shù):TR 3 200 ms,TE 96 ms,FOV 180 mm×180 mm,矩陣224×320,信號采集次數(shù)為2;矢狀面TSE序列T2WI,掃描參數(shù):TR 3 100 ms,TE 145 ms,FOV 240 mm×240 mm,矩陣240×320,信號采集次數(shù)為3;冠狀面TSE序列T2WI:TR 3 210 ms,TE 151 ms,FOV 240 mm×240 mm,矩陣288×384,信號采集次數(shù)為2。RESOLVE-DWI采用軸面脂肪抑制RS-EPI序列,掃描參數(shù):TR 3 910 ms,TE 57 ms,層厚 4 mm,層間距 0.8 mm,b值取 0、800 s/mm2,FOV 300 mm×300 mm,矩陣109×192,信號采集次數(shù)為2,掃描時間約3 min 31 s。

T2mapping采用Radial TSE序列,掃描參數(shù):TR 5 720 ms,TE為22、33、44、55、66、77、88、99 ms(共8個回波),反轉角145°,回波鏈22,層厚4 mm,層間距0.8 mm,FOV 220 mm×220 mm,矩陣278×278,信號采集次數(shù)為1,掃描時間約4 min。

1.3 圖像處理及數(shù)據(jù)分析將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)降聡鏖T子后處理工作站(Syngo Via),自動生成ADC圖和T2mapping偽彩圖(圖1)。參考常規(guī)軸面T1WI、T2WI,于ADC圖、T2mapping偽彩圖上判定病變大小和范圍。病變感興趣區(qū)(region of interest,ROI)選取原則:①去除病變最上層和最下層,在剩余層面沿腫瘤邊緣手動勾畫ROI。②應圍繞病變1周且大于總面積的2/3。③避開肉眼可見的病灶內出血、囊變及壞死區(qū)。ADC圖和T2mapping偽彩圖的ROI形態(tài)和位置盡量保持一致。測量腫瘤全部層面的T2值和ADC值,取均值為最終值。于遠離病變3 cm以上的肌層非腫瘤區(qū)勾畫圓形ROI,避開肌瘤、出血、腺肌癥累及區(qū)域,測量肌層非腫瘤區(qū)的T2值和ADC值。

A、B、C:正常子宮肌層、ⅡA期中高分化及ⅡB期低分化宮頸癌病灶ADC圖,ADC值分別為1.01×10-3、0.69×10-3 、0.59×10-3 mm2/s;D、E、F:正常子宮肌層、ⅡA期中高分化及ⅡB期低分化宮頸癌病灶T2 mapping偽彩圖,T2值分別為75.47、89.25、83.60 ms

2 結果

宮頸癌組織與肌層非腫瘤組織T2值和ADC值差異均有統(tǒng)計學意義;低分期宮頸癌組織的T2值和ADC值均高于高分期組織;低分化宮頸鱗癌組織的T2值和ADC值均低于中高分化組織(表1)。

表1 不同宮頸癌組織T2值和ADC值比較

T2值和ADC值鑒別高、低分期宮頸癌以及低、中高分化宮頸鱗癌的ROC曲線見圖2,鑒別效能見表2、3。其中,在鑒別高、低分期宮頸癌方面,T2值的效能優(yōu)于ADC值,而在鑒別低分化與中高分化宮頸鱗癌方面,T2值與ADC值的效能差異無統(tǒng)計學意義。

圖2 T2值和ADC值鑒別高、低分期宮頸癌(A)及低、中高分化宮頸鱗癌(B)的ROC曲線

表2 T2值和ADC值鑒別高、低分期宮頸癌的效能

表3 T2值和ADC值鑒別低分化與中高分化宮頸鱗癌的效能

Pearson相關分析結果顯示,T2值和ADC值之間的相關性極低(r=0.16,P=0.020)。

3 討論

Hoang等[7]在兩種3.0T MRI掃描儀上分別采用兩種T2mapping成像方法,發(fā)現(xiàn)同一生物組織的T2值差異無統(tǒng)計學意義,故認為T2值作為反映組織特性的定量參數(shù)對MRI機型和成像參數(shù)并不敏感,具有較高的穩(wěn)定性和可重復性。此外,T2mapping成像技術采集一次即可同時獲得T2WI和T2mapping偽彩圖,可為腫瘤組織的定性和定量分析提供客觀依據(jù)。本研究采用多層面多回波Radial TSE序列[8],以K空間放射狀填充的方式進行圖像采集,可在一個TR時間內采集兩個及兩個以上TE,具有信噪比高、采集時間短、偽影少等優(yōu)點。

本研究結果表明,宮頸癌組織T2值高于肌層非腫瘤組織,與其T2WI高信號的信號特征相符,推測可能與腫瘤細胞密度大、血供豐富及壞死灶多有關,這與大多數(shù)其他臟器腫瘤的T2WI呈高信號的影像表現(xiàn)一致[9]。宮頸癌的臨床分期和分化程度是影響預后的重要因素[2]。本研究進一步探究了T2值在宮頸癌臨床分期和病理分化評估中的應用價值,發(fā)現(xiàn)低分期宮頸癌組織T2值高于高分期組織,低分化宮頸鱗癌組織T2值低于中高分化組織。T2值主要受生物組織含水量、水和大分子的隨機運動和微環(huán)境pH值等影響,尤其是組織含水量,水分子在生物體內存在兩種狀態(tài),即自由水和結合水,自由水含量的增加會導致T2值明顯升高[10]。本研究發(fā)現(xiàn)高分期、低分化宮頸癌組織T2值更低,與Adams等[5]和Yamada等[9]的研究結果相符。究其原因,可能是隨著臨床分期和病理級別的進展,腫瘤細胞增殖分裂速度加快、細胞密度增加且異型性更為明顯,使細胞外空間減小,組織內游離水含量降低,導致T2值相應減小。此外,本研究還發(fā)現(xiàn)低分期宮頸癌組織ADC值高于高分期組織,低分化宮頸鱗癌組織ADC值低于中高分化組織,且T2值和ADC值之間的相關性極弱,這表明T2值和ADC值雖然都與水分子含量有關,但二者反映了宮頸癌不同的組織學特征,前者主要反映組織成分,尤其是游離水含量[5],而后者是基于水分子在組織內的擴散受限,并根據(jù)不同b值下的DWI圖像通過線性回歸計算得出[11]。

本研究之所以選擇ADC值作為T2值的對比參數(shù),主要考慮到DWI作為功能成像技術,其定量參數(shù)ADC值已廣泛用于評估宮頸癌的臨床分期及病理分化程度[12]。本研究中T2值診斷低分期與高分期宮頸癌的AUC(95%CI)為0.840(0.756～0.904),高于ADC值;而診斷低分化與中高分化宮頸鱗癌的AUC與ADC值相比,差異無統(tǒng)計學意義,提示T2值在鑒別低、高分期宮頸癌方面的效能優(yōu)于ADC值,但在宮頸鱗癌分化程度方面兩者則具有相近的鑒別效能。

本研究的局限性:①樣本量有限,易造成納入樣本分配不均,從而使統(tǒng)計結果存在一定的偏倚。②受部分容積效應的影響,ROI可能包含了肉眼無法辨識的微小囊變、壞死區(qū)以及一些正常組織,降低了測量的精確度。③本研究為初步研究,有待與其他MRI功能成像技術如動態(tài)對比增強(DCE)、多b值DWI等相關定量參數(shù)進行對比分析。

綜上,T2mapping技術可作為評估宮頸癌臨床分期和病理分化程度簡單而有效的工具,且T2值在鑒別宮頸癌臨床分期方面較ADC值更具優(yōu)勢。