ADC值與肺癌組織學類型及分化程度的相關性研究

李菲 于鐵鏈 李偉棟 張翀 曹陽 蘇大同 王穎 李東

肺癌發病率在世界上高居惡性腫瘤首位，其組織學類型和分化程度對于評估腫瘤的生物學行為、預后及選擇治療方式具有重要意義。CT主要通過腫瘤形態學表現和血供特征評價肺癌，對腫瘤內部病理狀態的評估存在局限性。磁共振擴散加權成像（diffusion-weighted imaging, DWI）是目前唯一能夠活體檢測水分子微觀運動的功能成像技術，在臨床上已體現出較高的應用價值。近年來，隨著回波平面成像（echo planar imaging,EPI）技術的迅速發展，以及多通道線圈、并行采集技術和運動偽影抑制等技術的研發和應用，使得DWI在胸部的應用越來越廣泛。DWI對肺部病變，特別是對肺癌的診斷與鑒別診斷、分期和療效評估等方面的價值越來越多地受到關注[1-5]。本研究旨在探討表觀擴散系數（apparent diffusion coefficient, ADC）與肺癌組織學類型及分化程度的關系。

1 資料與方法

1.1 研究對象 2009年6月-2011年10月就診于天津醫科大學總醫院肺外科、胸外科、呼吸科，并符合納入標準的連續肺癌患者115例。納入標準：①病理學（手術、支氣管鏡活檢或穿刺活檢）證實為肺癌；②接受胸部CT和MRI 檢查，且兩種檢查間隔時間＜1周；③CT和MRI均可以顯示肺癌原發病灶；④影像學檢查前未接受任何放療和化療。

1.2 檢查方法 MRI采用GE signa HDxt 3.0T磁共振掃描儀和Torsopa相控陣表面線圈，檢查序列包括：①常規MR平掃：快速弛豫快速自旋回波脈沖序列（fast relaxation fast spin echo, FRFSE）T2加權成像（T2 weighted imaging）（FRFSE T2WI），呼吸觸發和心電觸發（R波觸發），TR/TE（8,000-8,571）ms/（86-96）ms，層厚/間隔4.0 mm/1.0 mm，NEX 2，ETL 20，FOV 42 cm，矩陣256×160，并于軸位T2WI施加預飽和脂肪抑制技術得到軸位壓脂T2WI；②DWI：掃描前先行ASSET校準序列掃描，然后采用單次激發自旋回波-回波平面成像序列（spin echo-echo planar imaging,SE-EPI）行軸位DWI掃描，在自由呼吸狀態下采集圖像，b值取0 s/mm2、500 s/mm2，同時在X、Y、Z軸三個方向上施加敏感梯度脈沖。

CT采用64排螺旋CT掃描儀（GE LightSpeed V CT XT），掃描參數為120 kV、300 mA、5 mm層厚，FOV 360 mm，矩陣512×512。

1.3 圖像后處理及數據測量 使用AW 4.3工作站的Functool 4.5.5軟件包對圖像進行后處理，獲得病變的DWI圖、ADC圖。參考T2WI及脂肪抑制T2WI圖，于DWI圖、ADC圖選擇病灶信號強度最大且最均勻的層面設置圓形或橢圓形的ROI（region of interest），測量病變區ADC值。所取ROI包括病灶最大徑線的60%以上，并盡可能包括最大信號強度中心區域，避開病變邊緣和肉眼可辨的壞死區。所有病灶的ADC值均測量3次，計算其平均值作為最終測量值。

1.4 統計分析方法 使用SPSS 17.0統計分析軟件。采用兩獨立樣本t檢驗及單因素方差分析分析不同組織學類型及不同分化程度腫瘤ADC值的差異；采用兩變量間相關分析計算Spearman相關系數，分析ADC值與分化程度之間的相關性。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 組織病理學分析和分化程度 115例肺癌病人年齡38歲-85歲，平均（59.45±8.65）歲，男71例，女44例。共發現肺癌病灶115個，病灶最大徑線范圍1.4 cm-12.2 cm，平均（6.2±2.4）cm。組織學結果：鱗癌44例（38.3%），腺癌43例（37.4%），小細胞肺癌（small cell lung cancer,SCLC）27例（23.5%），大細胞肺癌1例（0.8%）。因大細胞肺癌僅為1例，故未進行進一步的統計學分析，本研究實際統計的病例數和病灶數為114例。其中，高分化組24例（21%）、中分化組32例（28%）、低分化組58例（51%）。

2.2 不同組織學類型ADC值比較 圖1與圖2分別為SCLC和中分化鱗癌各1例患者的代表圖。不同組織學類型的ADC值比較見圖3、圖4。SCLC的ADC值小于非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer, NSCLC），且差異有統計學意義（t=-3.364, P=0.017）。鱗癌、腺癌、SCLC的ADC值差異也有統計學意義（F=6.231, P=0.003），兩兩組間比較顯示SCLC與鱗癌、腺癌的ADC值差異均有統計學意義（P分別為0.011、0.001），而鱗癌和腺癌的ADC值差異無統計學意義（P=0.29）。

2.3 不同分化程度ADC值比較 不同分化程度肺癌間的ADC值差異有統計學意義（F=6.161, P=0.003）（圖5），兩兩組間比較顯示低分化組與高分化組的ADC值差異有統計學意義（P=0.001），余兩組間無統計學差異。Spearman相關分析表明，ADC值與肺癌分化程度存在相關性（rs=-0.272, P=0.003）。

圖1 女，53歲，小細胞肺癌。A-E：增強CT、T2WI、T2WI抑脂像、DWI圖及ADC圖（b=500 s/mm2）。增強CT圖顯示左肺下葉不規則軟組織腫塊，于T2WI及T2WI抑脂像上呈高信號，于DWI圖上呈明顯高信號，于ADC圖上以綠色區域為主，ADC值為1.10；F：HE染色病理切片（×100）。Fig 1 A 53-year-old woman with small cell lung cancer (SCLC).A-E: Contrast enhanced CT, T2WI,fat suppressed T2WI, DWI and apparent diffusion coefficient(ADC) map（b=500 s/mm2）. The contrast enhanced CT shows a tumor in inferior lobe of left lung,and it displays hyperintense in T2WI and fat suppressed T2WI.On DWI, the tumor was obvious hyperintense. On ADC map, the tumor was depicted as an area of green with the ADC value of 1.10； F: Histologic sections (100×magnification, H&E staining).

3 討論

DWI能夠在活體檢測組織內水分子的擴散運動，間接反映組織微觀結構和功能狀態的改變，為疾病的診斷和鑒別診斷提供分子水平的信息。ADC值用來描述在活體擴散成像上所觀察到的表觀擴散現象，實現了DWI的量化分析。ADC值=ln（SI低/SI高）/（b高-b低），SI低及SI高分別代表用低b值及高b值所得到的DWI圖像的信號強度。本研究選擇b值為0 s/mm2、500 s/mm2，既能獲得較佳的圖像信噪比和對比噪聲比，且能較準確反映組織擴散的真實性。DWI在肺內良、惡性實性病變的鑒別中表現出較高的臨床應用價值[2,3]。然而，對于肺癌而言，其組織學類型及分化程度是重要的預后因子，ADC值與肺癌組織學類型及分化程度的相關性研究具有重要的臨床意義。

本研究結果表明，SCLC的ADC值小于NSCLC（P=0.017），且SCLC與鱗癌、腺癌的ADC值差異均有統計學意義（P分別為0.011、0.001）。宮頸癌、前列腺癌、乳腺癌等其它部位腫瘤的DWI研究表明，ADC值和腫瘤細胞密度呈負相關[5-10]。在組織病理學上，SCLC通常由小圓形或卵圓形的癌細胞組成，類似淋巴細胞，呈彌漫或片狀分布，細胞密度高，細胞外間隙小[11]，組織中的水分子擴散運動受限，因此病變信號在DWI上明顯升高，ADC值明顯降低。Liu等[3]、Razek等[5]的研究也表明SCLC與NSCLC的ADC值間的差異。因此，肺癌ADC值的測量有可能為SCLC和NSCLC的鑒別提供一個新途徑，對臨床治療方案的制定提供一定的參考。

圖2 男，51歲，中分化鱗癌。A-E：增強CT、T2WI、T2WI抑脂像、DWI圖及ADC圖（b=500 s/mm2）。增強CT圖顯示左肺門軟組織腫塊，于T2WI及T2WI抑脂像上呈高信號，于DWI圖上呈不均勻高信號，于ADC圖上以紅色區域為主，ADC值為1.67；F：HE染色病理切片（×100）。Fig 2 A 51-year-old man with moderately differentiated squamous cell carcinoma. A-E:Contrast enhanced CT, T2WI,fat suppressed T2WI, DWI and ADC map (b=500 s/mm2). The contrast enhanced CT shows a tumor in hilum of left lung, and it displays hyperintense in T2WI and fat suppressed T2WI. On DWI,the tumor was inhomogenous hyperintense. On ADC map, the tumor was depicted as an area of red with the ADC value of 1.67； F: histologic sections (100×magnification, H&E staining).

圖3 SCLC與NSCLC的ADC值比較Fig 3 Comparison of mean ADC values of tumors between the SCLC and non-small cell lung cancer (NSCLC)

圖4 不同組織學類型間ADC值比較Fig 4 Comparison of mean ADC values of tumors among different histologic types

圖5 肺癌不同分化程度間ADC值比較Fig 5 Comparison of mean ADC values among different differentiation grades of lung cancer

雖然本研究腺癌組和鱗癌組的ADC值差異沒有統計學意義，但腺癌組ADC值有大于鱗癌組的趨勢。Matoba等[1]發現腺癌的ADC值明顯高于鱗癌及大細胞肺癌。組織的ADC值受細胞密度影響，而壞死以增加水分子彌散為特征，這意味著ADC值的改變在組織切片及T2加權像改變之前被觀察到。因此，組織內壞死的程度及壞死之前微結構的變化，都有可能是影響ADC的因素。因此，未來除擴大病例樣本量來進一步證實不同組織學類型間ADC值的差異外，還可以對組織切片及DWI圖像進行微觀精確的對照分析，來進一步明確肺癌ADC值的影響因素。

本研究發現高、低分化肺癌ADC值的差異有統計學意義。Razek等[5]研究表明低分化肺癌的ADC值明顯低于高分化及中分化肺癌，Matoba等[1]發現高分化腺癌的ADC值明顯高于中低分化鱗癌及低分化腺癌。雖然上述各研究結果發現有統計學差異的組別不同，但是這些研究結果均表明不同分化程度肺癌的ADC值有差異。本研究結果中，雖然高、中分化組及中、低分化組之間的ADC值差異無統計學意義，但是隨著分化程度的降低，ADC值有逐漸降低的趨勢，而且Spearman相關分析表明ADC值與肺癌分化程度存在相關性（rs=-0.272,P=0.003），即腫瘤級別越高，分化程度越低，ADC值越低；反之，腫瘤級別越低，分化程度越高，ADC值越高。這可能是由于肺癌不同分化程度間腫瘤細胞的排列方式、細胞密度、周圍間質均存在差異，組織分化程度越低，細胞數量增多、排列致密、胞外間隙減小致細胞外水分子運動減慢，且腫瘤細胞內胞核增大、細胞器增多、胞漿減少致細胞內水分子運動減慢，故ADC值也越低。另有研究[12]表明，高分化的腫瘤細胞有絲分裂速度較慢，以管狀生長模式生長，而低分化腫瘤細胞中，只有＜10%的病變以管狀方式排列，其高度的多形核及較快的有絲分裂也是促使ADC值降低的原因。ADC值與乳腺癌、前列腺癌及直腸癌腫瘤級別的相關性研究也有相似的發現[12-14]。

綜上所述，ADC值對術前判斷肺癌組織學類型及分化程度有一定的提示意義，對于肺癌臨床治療方式的選擇及預后有一定的指向性。