動(dòng)態(tài)對(duì)比增強(qiáng)MRI聯(lián)合體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)術(shù)前評(píng)估直腸癌病理分型

柴亞欣,牛永超

(新鄉(xiāng)市中心醫(yī)院 新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院第四臨床學(xué)院磁共振室,河南 新鄉(xiāng) 453500)

直腸癌為全球常見惡性腫瘤,嚴(yán)重威脅患者健康[1]。影響直腸癌治療方案和預(yù)后的因素包括腫瘤位置、組織學(xué)類型及TN分期等。90%直腸癌為腺癌;黏液腺癌為腺癌的特殊類型,占直腸癌的5%～10%,惡性程度高,對(duì)放射、化學(xué)治療(放化療)不敏感,復(fù)發(fā)率和轉(zhuǎn)移率均較高[2];且腸鏡診斷直腸黏液腺癌的敏感度較低。MRI是術(shù)前評(píng)估直腸癌的常用影像學(xué)方法,而不同病理類型直腸癌,如黏液腺癌、其他腺癌、印戒細(xì)胞癌甚至膿腫等在常規(guī)MRI中的表現(xiàn)存在重疊,需以功能MRI進(jìn)行鑒別。體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)(intravoxel incoherent motion, IVIM)可評(píng)估微循環(huán)灌注彌散和單純水分子擴(kuò)散以鑒別良、惡性腫瘤[3];動(dòng)態(tài)對(duì)比增強(qiáng)MRI(dynamic contrast enhanced MRI, DCE-MRI)可描述腫瘤血流動(dòng)力學(xué)及新生血管狀態(tài);二者均可用于評(píng)估直腸癌病理特征[4-5]。本研究觀察IVIM聯(lián)合DCE-MRI術(shù)前評(píng)估直腸癌病理類型的價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 回顧性分析2020年3月—2023年5月81例于新鄉(xiāng)市中心醫(yī)院經(jīng)術(shù)后病理證實(shí)的直腸腺癌患者,男51例、女30例,年齡34～92歲,平均(65.3±12.9)歲;管狀腺癌15例、乳頭狀腺癌28例、印戒細(xì)胞癌2例、黏液腺癌36例,據(jù)此分為黏液腺癌組(n=36)和非黏液腺癌組(n=45)。納入標(biāo)準(zhǔn):①盆腔DCE-MRI及IVIM資料完整;②MR檢查前未接受任何放化療及手術(shù)治療;③于MR檢查后7天內(nèi)接受手術(shù)治療,并獲得確切病理結(jié)果。排除標(biāo)準(zhǔn):①運(yùn)動(dòng)或金屬偽影較大,掃描序列不完整;②病變直徑小于2 cm;③合并遺傳性結(jié)直腸綜合征、炎性腸病,以及直腸神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤、淋巴瘤等罕見腫瘤。本研究經(jīng)院倫理委員會(huì)審查批準(zhǔn)(2020098)。

1.2 儀器與方法 囑患者檢查前日進(jìn)流質(zhì)飲食,檢查前1 h以開塞露清理腸道。檢查前0.5 h肌內(nèi)注射654-2 10 mg。采用GE Signa Pioneer 3.0T MR掃描儀,16通道相控線圈。囑患者仰臥,行盆腔掃描;參數(shù):軸位快速自旋回波(fast spin echo, FSE)脂肪抑制(fat saturation, FS)T2WI,TR 4 032 ms,TE 74.7 ms,層厚6.0 mm,FOV 38 cm×38 cm;矢狀位 FSE FS T2WI,TR 4 261 ms,TE 78.4 ms,層厚4.0 mm,FOV 28 mm×28 mm;冠狀位FSE FS T2WI,TR 3 631 ms,TE 79.4 ms,層厚6.5 mm,FOV 38 cm×38 cm;斜軸位(即與腫瘤長(zhǎng)軸垂直)Propeller T2WI,TR 4 729 ms,TE 92.1 ms,層厚3.5 mm,FOV 20 cm×20 cm;斜軸位Propeller T1WI,TR 4 709 ms,TE 91.0 ms,層厚3.5 mm,FOV 20 cm×20 cm;彌散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging, DWI,b值=1 000 s/mm2)、單激發(fā)自旋回波序列IVIM(b值=0、30、50、80、100、200、400、600、800、1 200、2 000、3 000 s/mm2),TR 5 000 ms,TE 70 ms,FOV 26 cm×26 cm,矩陣128×128,NEX 2,層厚3.5 mm,層間距0.5 mm;DCE-MRI,采用肝臟容積加速采集成像(liver acquisition with volume acceleration, LAVA)序列,FA 15°,TR 2.9 ms,TE 1.2 ms,NEX 1,層厚5 mm,層間距1 mm,矩陣180×128,FOV 380 mm×380 mm,先獲取蒙片,于第4期開始以3.0 ml/s流率注射釓噴酸葡胺(gadopentetate dimeglumine, Gd-DTPA),并以生理鹽水沖管。

1.3 分析圖像和測(cè)量指標(biāo) 將MRI導(dǎo)入GE AW4.7工作站,采用GenIQ 軟件,基于DCE-MRI獲得容積轉(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)偽彩圖;采用MITK軟件,基于IVIM圖像獲得真彌散系數(shù)(D)、假?gòu)浬⑾禂?shù)(D*)及灌注分?jǐn)?shù)(f)偽彩圖。由具有3年及5年以上工作經(jīng)驗(yàn)的影像科主治醫(yī)師各1名,結(jié)合T2WI、DWI及DCE-MRI并避開液化、出血、壞死區(qū)域或明顯黏液化區(qū)域,于Kep和D偽彩圖顯示腫瘤最大層面中手動(dòng)勾畫面積約40 mm2的ROI,并分別復(fù)制到Ktrans、Ve和D*、f偽彩圖上;測(cè)量腫瘤實(shí)性成分上述各參數(shù)值,均測(cè)量2次并取平均值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 25.0及MedCalc 15.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。以Bland-Altman分析2名醫(yī)師測(cè)量數(shù)據(jù)的差異。以±s表示符合正態(tài)分布的計(jì)量資料,以中位數(shù)(上下四分位數(shù))表示不符合者,分別行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)或Mann-WhitneyU檢驗(yàn)。將組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的參數(shù)納入二元logistic回歸分析并建立模型,行似然比檢驗(yàn)。繪制受試者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲線,計(jì)算曲線下面積(area under the curve, AUC),分析各參數(shù)術(shù)前評(píng)估直腸癌病理類型的價(jià)值。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 差異性分析 2名醫(yī)師測(cè)量Ve、Kep、Ktrans、f、D及D*的差異均較小,其符合率分別為95.34%、95.53%、95.92%、97.44%、98.64%及90.65%?；诖?針對(duì)工作年限較高者所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)分析。

2.2 DCE-MRI參數(shù) 直腸黏液腺癌黏液化區(qū)域T2WI、DWI均呈高信號(hào),增強(qiáng)后輕度強(qiáng)化,而周圍實(shí)性部分明顯強(qiáng)化;見圖1。黏液腺癌組Kep及Ktrans均小于非黏液腺癌組(P均<0.05)。見表1。

圖1 患者男,50歲,直腸黏液腺癌 A.T2WI; B.DWI; C.DCE-MRI; D.Kep偽彩圖; E.Ktrans偽彩圖; F.Ve偽彩圖 (白箭示腫瘤實(shí)性成分,紅箭示黏液化區(qū)域)

表1 直腸黏液腺癌與非黏液腺癌DCE-MRI參數(shù)比較

2.3 IVIW參數(shù) 黏液腺癌組D*和f均小于非黏液腺癌組(P均<0.05)。見圖2和表2。

圖2 患者女,57歲,直腸中分化腺癌 A.T2WI; B.DWI; C.D偽彩圖; D.D*偽彩圖; E.f偽彩圖 (箭示腫瘤)

表2 直腸黏液腺癌與非黏液腺癌IVIM參數(shù)比較

2.4 logistic回歸分析Kep和f均為直腸癌病理分型的影響因素(P均<0.05);似然比檢驗(yàn)顯示,具此建立的模型具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=44.989,P<0.001)。見表3。

表3 logistic回歸分析顯示直腸癌病理類型影響因素

2.5 ROC曲線Kep、f及二者聯(lián)合術(shù)前評(píng)估直腸癌病理類型的AUC分別為0.774、0.880和0.906;Kep的AUC低于二者聯(lián)合(P<0.05)。見表4、圖3。

圖3 Kep、f及二者聯(lián)合術(shù)前評(píng)估直腸癌病理類型的ROC曲線

表4 Kep、f及二者聯(lián)合術(shù)前評(píng)估直腸癌病理類型的效能

3 討論

直腸癌組織病理學(xué)類型是影響患者預(yù)后的因素之一。直腸黏液腺癌黏液分泌亢進(jìn),產(chǎn)生的黏蛋白及黏液組織可引起細(xì)胞外間隙增大,導(dǎo)致腫瘤內(nèi)微血管及腫瘤細(xì)胞減少等一系列變化。DCE-MRI及IVIM有助于從微觀結(jié)構(gòu)和分子功能學(xué)方面評(píng)估腫瘤。本研究觀察DCE-MRI聯(lián)合IVIM術(shù)前評(píng)估直腸癌病理類型,即為黏液腺癌或非黏液腺癌的效能。

DCE-MRI主要通過對(duì)比劑在組織中的攝取、擴(kuò)散及排出反映微循環(huán)灌注。惡性腫瘤導(dǎo)致原本正常組織血管外細(xì)胞外間隙(extravascular extracellular space, EES)大小及形態(tài)的平衡受到破壞,且生成不成熟腫瘤血管,造成區(qū)域血流量改變。既往研究[6]發(fā)現(xiàn),DCE-MRI對(duì)術(shù)前評(píng)估直腸癌T分期和定性淋巴結(jié)具有一定價(jià)值。劉曉東等[7]報(bào)道,隨直腸癌分化程度降低,其Ktrans和Ve均增高,而Kep與分化程度無明顯相關(guān),可能與腫瘤血管空間分布不均、所選測(cè)量區(qū)域不能代表腫瘤整體水平有關(guān)。DAI等[8]認(rèn)為難以早期發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸黏液腺癌,且其惡性程度、復(fù)發(fā)率、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移率及腹腔種植轉(zhuǎn)移率均較高。根據(jù)以上研究結(jié)果,直腸黏液腺癌的惡性程度高于非黏液腺癌,且其DCE-MRI參數(shù)測(cè)值可能更高。但本研究中黏液腺癌組Kep和Ktrans均低于非黏液腺癌組,而Ve組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;分析原因,可能黏液腺癌成分較特殊,黏液湖占腫瘤體積50%以上,腫瘤組織及新生血管占比較小,導(dǎo)致Kep和Ktrans均較低,而Ve與EES密切相關(guān),但后者易受個(gè)體因素(包括微循環(huán)靜水壓、心輸出量、缺血分?jǐn)?shù)等)影響,使Ve亦具有不穩(wěn)定性。

IVIM是多b值功能MR成像,可同時(shí)反映水分子和微循環(huán)灌注擴(kuò)散;其參數(shù)D反映單純水分子擴(kuò)散情況,D*反映微循環(huán)灌注擴(kuò)散狀態(tài)并受血流速度、毛細(xì)血管等因素影響,f則代表微循環(huán)灌注擴(kuò)散占區(qū)域總體擴(kuò)散的比例并與毛細(xì)血管血容量有關(guān)[6]。SUN等[9]指出,隨直腸癌惡性程度增加,其不成熟腫瘤血管數(shù)量增加,從而使血管通透性增加,導(dǎo)致f增高。另有研究[10]表明,肝細(xì)胞癌的f與微血管密度相關(guān)。IVIM聯(lián)合DWI可輔助鑒別直腸中分化腺癌是否已突破固有肌層[11]。直腸黏液腺癌是直腸癌的特殊病理類型。陳照宏等[12]報(bào)道,直腸黏液腺癌表觀彌散系數(shù)高于非黏液腺癌。本研究結(jié)果顯示,黏液腺癌組D*及f均低于非黏液腺癌組,可能黏液腺癌中有大量黏液湖成分,而非黏液腺癌主要由增生的未分化完全的腫瘤細(xì)胞和未分化成熟的腫瘤血管組成。本研究組間D差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,與LI等[13]研究結(jié)果不一致,可能與黏液湖分布、樣本量及b值等因素有關(guān)。

MRI可有效評(píng)估直腸黏液腺癌黏液湖數(shù)量及新輔助放化療效果[14]。既往采用DCE-MRI研究[15]結(jié)果顯示,直腸黏液腺癌呈輕中度花邊樣強(qiáng)化,并可見腫瘤黏液化表現(xiàn);但黏液腺癌與膿腫的DCE-MRI表現(xiàn)存在重疊,通過DWI分析組織彌散有助于鑒別。本研究以Kep、f及二者聯(lián)合術(shù)前評(píng)估直腸癌病理類型的AUC分別為0.774、0.880和0.906,敏感度為69.44%、77.78%和86.11%,特異度為82.22%、91.11%和91.11%,提示DCE-MRI聯(lián)合IVIM可提高術(shù)前評(píng)估直腸癌病理類型的效能。

綜上所述,DCE-MRI聯(lián)合IVIM可用于評(píng)估直腸癌病理類型為黏液腺癌或非黏液腺癌。本研究的主要不足:①為單中心回顧性分析,且樣本量、有限;②僅針對(duì)腫瘤最大層面測(cè)量ROI參數(shù),不能代表腫瘤整體;③選取IVIM b值尚形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn);有待后續(xù)加以完善。