水脂分離增強序列在3.0T 磁共振直腸癌術前分期中的應用

宋立濤，張歡，潘自來，宋文娟，杜聯軍，丁蓓，凌華威，宋琦，陳克敏

水脂分離技術是常用的一種脂肪抑制及獲取水-脂圖像的技術［1］。其原理是通過水、脂之間的頻率差異形成的化學位移，通過特定回波時間的選擇將兩者從某一體素中分離。水脂分離序列可同時獲得純水相、純脂相、In-Phase相和Out-phase相。較早的兩點法DIXON 只需要獲取兩幅圖像，而由于其對于磁場不均勻性敏感，成像時會導致水-脂圖像翻轉，Glover［2］與Schneider通過修正提出三點法DIXON，其是通過掃描時獲取3幅圖像以修正磁場的不均勻性。此類技術最大的缺點是掃描時間較長，但因其圖像更高的信噪比、能獲取穩定的脂肪抑制圖像及純水、純脂相。本組將其應用于直腸癌術前分期檢查，與常規T1壓脂增強序列比較圖像的信噪比，術前T、N 分期的敏感度、特異度、準確性。

材料與方法

選擇上海瑞金醫院2010年4月-2011年5月經手術證實為直腸癌患者46例，均能耐受磁共振檢查且無相關禁忌證。其中男30 例，女16 例，年齡30～84歲，平均年齡58歲。臨床表現包括便血，排便習慣改變，大便變形，腹痛，肛門疼痛。患者術前均未接受過放療或者化療。患者用盲法隨機分為兩組，組一采用常規序列和T1壓脂增強序列；組二采用常規序列和水脂分離增強序列。所有檢查均于術前完成，并于檢查后限期行外科手術（MRI檢查后1周內行全直腸系膜切除術是違反原則，文中將其改為限期進行手術），手術按全直腸系膜切除術（TME）原則進行。

患者檢查當日禁食，檢查前2h肛注開塞露清潔腸道，腸腔內不使用任何對比劑，采用GE 3.0T HDXT MR 和磁共振設備，8通道相控陣列線圈，兩組檢查所采用掃描序列及參數：①患者取仰臥位，定位相掃描完成后，掃描矢狀面T2FRFSE圖像，目的是病灶的定位，以有利于橫軸面和冠狀面的掃描范圍的確定。掃描參數TR 3000～4000ms，TE 100～130ms，視野28～32cm×28～32cm，層厚3mm，層間距1mm；②根據矢狀面確定橫軸面范圍，其垂直于腫瘤所在直腸段的長軸并覆蓋整個腫瘤，掃描參數：TR 3500～4500ms，TE 100～130ms，視野（28～32）cm×（28～32）cm，層厚5mm，層間距1mm；③冠狀面掃描，與病灶所在直腸段的腸軸平行，掃描參數：TR 2500～3500ms，TE 100～130ms，視野（28～32）cm×（28～32）cm，層厚4mm，層間距1mm；④DWI橫軸面掃描，掃描野復制橫軸面T2FRFSE的范圍，選取b值＝1000，掃描參數：TR 5000～6000ms，TE Minimum，掃描視野（28～32）cm×（28～32）cm，層厚5mm，層間距1mm；⑤第一組采用常規T1增強掃描，范圍為垂直于腫瘤所在直腸段的長軸并覆蓋整個腫瘤，增強前平掃1次，然后選取動脈期25s，門脈期60s，延遲期2 min進行掃描，采用層厚4mm 無間隔掃描。第二組采用水脂分離增強掃描序列，掃描參數與第一組相同。因直腸位置較低，受呼吸及運動影響較小，掃描并未施加呼吸門控。掃描獲得的圖像由兩位有經驗的影像專家共同分析，對閱片過程中不同意見經協商達成一致。

本實驗采用美國癌癥聯合會（AJCC）在2002年制定的直腸癌TNM 分期標準［3］。由于常規掃描無法對T1、T2期病變進行鑒別，故本研究采用的分期標準為T：原發瘤。T1-2：原發癌未突破固有肌層；T3：原發癌穿透固有肌層至漿膜下或進入無腹膜包裹的結腸旁／直腸旁組織中；T4：癌腫直接侵入其它器官或結構和／或穿透臟層腹膜。N：區域淋巴結。NX：區域性淋巴狀態不能確定；N0：無區域性淋巴結轉移；N1：有1～3個區域淋巴結轉移；N2：有4個或更多的區域淋巴結轉移。M：遠處轉移。因本組MRI掃描范圍局限于盆腔，而未進行腹部及胸部等區域相關檢查，本研究不對M 分期進行評估。

MRI診斷陽性淋巴結標準：MRI顯示腸周脂肪間隙內孤立結節影，直徑＞5mm，有不規則邊緣或（和）混合性信號，增強后信號無明顯強化表現。在DWI序列上顯示為腸周高信號孤立結節影。

將兩組直腸癌MRI各T 分期和N 分期數據及相應術后的病理各T 分期和N 分期數據歸類輸入SPSS 13.0統計軟件包，然后采用Kappa分析比較兩種序列直腸癌MRIT 分期和N 分期與病理分期的一致性。采用Kappa分析比較兩種檢查方式直腸癌MRIT 分期和N 分期的準確率。

結 果

1.直腸癌部位及手術方式

上段直腸癌（距肛緣12～16cm）6例，中段（距肛緣8～12cm）14例，下段直腸癌（距肛緣4～8cm）26例。其中24例行腹腔鏡直腸前切除（L-D），16例行腹腔鏡腹會陰聯合切除（L-M），4例行腹腔鏡ISR（經內外括約肌間切除），2例行L-PARKS術。

2.MRI影像表現

直腸癌MRI 表現為腸壁局限性增厚（厚度＞6mm）或腔內軟組織腫塊，累及腸管一周或部分，增強掃描增厚的腸壁或腫塊多呈明顯強化。本組腸壁外緣清晰者10例，腸壁外緣模糊或腫塊呈結節樣、團塊樣突出于腸壁外者32例，其中4例侵犯外周器官。

3.直腸癌病理分期

手術標本組織病理學分期分別為組一：T1期1例，T2期10例，T3期11例，T4期1例，淋巴結轉移患者9例，N1期7例，N2期2例。組二：無T1期患者，T2期6例，T3期15例，T4期2例，淋巴結轉移患者6例，N1期4例，N2期2例。

4.直腸癌的MRI T 分期

組一：T1-2 5例，T3 15例，T42例，T1-2分期敏感度為54.5%，特異度為100% 準確率為50%；T3分期的敏感度為91%，特異度為70.6%，準確率為91%，T4分期的敏感度為100%，特異度為95.4%，準確率為100%（表1）。

表1 組一T分期的準確性

表2 組二T分期的準確性

組二：T1-2 4例，T3 17例，T4 2例，T1-2分期敏感度為50%，特異度為94% 準確率為50%；T3分期的敏感度為93%，特異度為62.5%，準確率為93%；T4分期的敏感度為100%，特異度為100%，準確率為100%（表2）。

圖1 a）直腸大體標本，顯示腸壁各層結構；b）直腸癌T 分期模式圖，顯示病灶侵及程度。 圖2 女，53歲，大便帶血3年余。腸鏡示直腸距肛緣5cm 處環狀增生性病變，表面結節狀改變，質脆，易出血。病理診斷：直腸腺癌。a）矢狀面圖示直腸腔內病灶（箭）；b）橫斷面T2WI圖像；c）橫斷面水脂分離增強掃描圖像；d）常規T1 增強掃描圖像。水脂分離圖像較常規T2WI、常規T1 增強掃描圖像病灶、病灶與周邊結構的界限及盆腔正常結構均清晰，有利于臨床診斷。

第一組對直腸癌T分期與病理結果一致性的Kappa檢驗分析，簡單Kappa＝0.6115，加權Kappa值＝0.6462，與術后病理結果高度一致。

第二組對直腸癌T 分期與病理結果一致性的Kappa檢驗分析，簡單Kappa＝0.6260，加權Kappa值＝0.6541，與術后病理結果高度一致。

5.MRI對直腸癌的N 分期

組一：N0 14例，N1 7例，N2 2例。N0分期敏感度78.6%，特異度66.7%，準確率為78%；N1分期敏感度57%，特異度81%，準確率為71%；N2分期敏感度100%，特異度100%，準確率為100%（表3）。

表3 組一N 分期

組二N0 17例，N1 4 例，N2 2 例。N0 分 期 敏 感度94%，特異度83%，準確率為94%；N1分期敏感度75%，特異度95%，準確率為75%；N2 分期敏感度100%，特異度94.5%，準確率為100%（表4）。

表4 組二N 分期

第一組對直腸癌N 分期與病理結果一致性的Kappa檢驗分析，簡單Kappa＝0.5993，加權Kappa值＝0.6628，與術后病理結果高度一致。

第二組對直腸癌N 分期與病理結果一致性的Kappa檢驗分析，簡單Kappa＝0.7909，加權Kappa值＝0.8403，與術后病理結果高度一致。

圖3 a）水脂分離脂相圖像；b）常規T2 圖示水脂分離脂相圖像提高淋巴結（箭）與周圍脂肪結構對比，能更好的顯示淋巴結情況，且對于腸周血管也顯示較清晰。 圖4 男，81歲，排便困難伴里急后重感2個月余，伴加重1個月余。查腸鏡示距肛門10cm 一巨大腫塊，質脆，邊界清，占整個腸腔的2／3周，管腔狹窄，內鏡不能通過，病理示直腸腺癌。a）矢狀面圖像；b）橫斷面T2WI圖像；c）水脂分離增強水相圖像；d）水脂分離脂相圖像示水脂分離脂相圖像對淋巴結的顯示和檢出數均高于常規T2WI及水脂分離水相圖像。

表5 第一組與第二組T分期準確率比較

表6 第一組與第二組N 分期準確率比較

討 論

近年來隨著新輔助治療的開展，直腸癌的治療方案已多種多樣，而治療方案是否合理影響患者預后。直腸癌術前分期是制定手術方案的重要依據。目前應用于術前分期的檢查有MRI、CT 及超聲內鏡［4］，其各具優勢；MRI應用于直腸癌術前分期其檢查技術已較成熟，且隨著新設備、新技術的投入圖像質量、病灶檢出及分期準確率均有提高。

1.檢查技術

本實驗在掃描前未使用對比劑充盈腸腔，Brown等［5］主張不使用任何對比劑。本次實驗不使用對比劑的依據是磁共振檢查時間普遍較長，平均時間在30min左右，若直腸內引入對比劑充盈增加了患者的痛苦，患者不易耐受。使用對比劑充盈腸腔改變了正常腸壁的形態，腸壁張力增加，影響對于病變的T 分期的判斷。

本實驗掃描序列中未選用T2脂肪抑制、增強矢狀面及冠狀面。因水脂分離序列掃描得到4組圖像，其中水相圖像亦為脂肪抑制圖像，其可滿足診斷需要。且此序列為3D 序列，可通過重建獲得矢狀面及冠狀面圖像。

2.DIXON 法圖像質量

水脂分離是脂肪抑制技術的一種，Dixon法是由Dixon提出，其基本原理與Opposed-phase法相似，分別采集水和脂肪質子的In Phase和Opposed-phase兩種回波信號。兩種不同相位的信號通過運算，去除脂肪信號，產生一幅純水質子的影像，從而達到脂肪抑制的目的。Dixon 法的缺點是受磁場非均勻性影響較大，計算方法復雜并容易出現錯誤，因此，目前該方法在臨床應用很少。近年來對Dixon法進行了改進，即所謂3點Dixon法（Three-point Dixon）。該方法是在脂肪和水共振頻率相位移分別為0°、180°、-180°的3個點采集回波信號，由于增加了一個信號采集點用于修正磁場均勻性偏差引起的信號誤差，較好地克服了磁場非均勻性對脂肪抑制效果的影響。經改良后的3點Dixon法在低場強開放式磁共振系統中應用，脂肪抑制效果滿意，是一種十分有用的檢查技術。脂肪抑制效果與常規FIASTA 序列及STIR 相比較好，其在臨床中的應用日益廣泛，如關節軟骨炎檢查中對于關節軟骨體積的準確測定［6］，對于肝臟等實質器官含脂類病灶的檢出。而將其應用于盆腔臟器的檢查中的研究較少，徐東風等［7］探討了其在前列腺檢查中的應用，因其脂肪抑制效果更加徹底，組織信號對比強，可清晰顯示盆腔的結構。本組將水脂分離序列應用于直腸癌分期，從研究結果中可以看出，其圖像質量優于常規序列，具有更高的信噪比，且水脂分離水相圖像可顯示腸腔內自由水的高信號，能提高病灶與周圍正常結構的對比，更有利于病灶的檢查和病灶輪廓的顯示，同時因水相圖像脂肪抑制效果優于常規FS及STIR 序列，對盆腔骨質結構的顯示更加清晰，有利于對轉移灶的檢出。

3.DIXON 法對于T 分期的診斷價值

正常直腸環形肌層在T2WI上表現為均勻的等信號環。若此環完整表示癌腫并未突破肌層而視為T1-2期。其中環形肌未受累為T1期，環形肌受累但未突破其外緣、周圍脂肪完整為T2期，常規MRI分辨率的限制不能分辨粘膜層與肌層。故本研究將未突破肌層統一規定為T1-2期增強掃描對分期是否有幫助一直是備受爭論的話題。Vliegen等［8］認為增強掃描對于直腸癌穿透腸壁及侵犯直腸系膜筋膜的評價沒有幫助。Wallengren等［9］指出增強掃描使分期更加準確。本組結果兩組對比其分期敏感度、特異度、準確率均相仿，差異無統計學意義，認為增強掃描并不能提高病灶T 分期，可能的原因是常規圖像對于T 分期的敏感度、特異度、準確率都均已較高，增強掃描對其提高引起的差別不大，統計學上一般并無意義。病灶周邊成纖維反應與病灶對周邊浸潤均有強化，因浸潤范圍較小，一般無法對其強化程度進行定量分析，且因本組未進行動態增強掃描，無法對其增強后強化曲線進行描述，對診斷帶來較大困難。另外，本組認為以下幾點對于T 分期有一定幫助。Brown等［5］曾報道血管穿過肌層也會顯示類似腫瘤穿破肌層的改變，從而使血管與病灶浸潤較難鑒別，增加分期困難。本實驗通過脂相連續斷面的觀察可鑒別是否是因血管穿透肌層所致，因脂相圖像上血管呈低信號，與周邊脂肪形成很好的對照，且因層厚較薄，通過連續斷面的觀察可以清晰顯示血管的走形，對鑒別有一定提示意義。另外水相脂肪抑制較常規T1增強掃描序列圖像信噪比更高，且脂肪抑制效果好于常規，對于盆腔正常的解剖結構及病變外侵的改變顯示的更加清晰，有利于對T4 期病例的顯示。

4.DIXON 法對于N 分期的診斷價值

磁共振對于淋巴結分期的敏感度、特異度、準確率均較低，以往均是以單純淋巴結直徑作為分期標準，而在臨床工作中有相當一部分轉移淋巴結直徑＜5mm，對有些小淋巴結轉移往往遺漏，且在臨床工作中因為直腸癌淋巴結轉移并未設立轉移各站的分組，因此限制了磁共振對病變的診斷和分期。本組應用水脂分離圖像嘗試對淋巴結進行分期，在脂相圖像中直腸系膜內的脂肪呈高信號，其中的淋巴結呈低信號，與脂肪組織形成鮮明對比，對于陽性淋巴結的檢出更為有利，且水相對于脂肪的抑制效果明顯高于常規脂肪抑制，可清晰顯示盆腔各器官結構，對于直腸癌患者骨轉移及外周器官的侵犯顯示的更為清楚。本實驗將淋巴結直徑＞8mm 作為淋巴結轉移的標準，FAT 相中因淋巴結呈低信號，與腸周系膜內脂肪高信號形成明顯對比，且掃描層厚較薄，故能清晰顯示及測量淋巴結的直徑，且對于腸周小淋巴結的顯示較好。并通過連續斷面的觀察，可較易與腸周血管鑒別。本組N0期病例第二組準確率高于第一組，差異具有統計學意義（P＝0.006），可見脂相對于無淋巴結轉移患者準確率較高，對于已有淋巴結轉移者與常規序列大致相仿，差異無統計學意義（P＞0.05）。

本實驗的不足：影像學檢測到的陽性淋巴結無法與手術獲得的淋巴結一一對應，對于淋巴結的定位判斷有一定影響。本組IDEAL 序列只能進行單期掃描，無法動態觀察病變的強化過程。病例數較少，有必要增加病例數進一步驗證實驗結論的可靠性。

本文對水脂分離增強掃描序列與常規增強在直腸癌術前分期中的T 分期及N 分期準確性進行了比較，實驗表明水脂分離脂相可提高N 分期，值得進一步研究及應用。

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