3D-SPACE序列在直腸癌術前T分期中的診斷價值

孫軼群，童 彤，顧雅佳，信 超，彭衛軍

復旦大學附屬腫瘤醫院放射診斷科，復旦大學上海醫學院腫瘤學系，上海 200032

3D-SPACE序列在直腸癌術前T分期中的診斷價值

孫軼群，童 彤，顧雅佳，信 超，彭衛軍

復旦大學附屬腫瘤醫院放射診斷科，復旦大學上海醫學院腫瘤學系，上海 200032

孫軼群，復旦大學影像醫學與核醫學專業在讀博士，研究方向為MRI在直腸癌侵襲性及新輔助放化療評估中的應用，導師為顧雅佳教授。碩士就讀于復旦大學影像醫學與核醫學專業，研究課題為高分辨率MRI評價T3期直腸癌浸潤深度及預測新輔助治療反應。研究生期間于國內核心期刊及SCI收錄期刊發表數篇論著。

目的：探討三維可變反轉角快速自旋回波(3D sampling perfection with application optimized contrasts using different flip angle evolution，3D-SPACE)序列在直腸癌術前T分期中的臨床應用價值。方法：回顧性分析復旦大學附屬腫瘤醫院2015年12月—2016年11月經腸鏡活檢確診為直腸癌的患者，其術前未接受放化療，但行直腸MRI檢查。共收集178例，其中107例腫瘤軸位T2WI使用薄層小視野(field of view，FOV) T2WI序列(以下簡稱高分辨率T2WI序列)，71例使用3D SPACE的T2WI序列 (以下簡稱3D SPACE序列)，并于2周內進行手術。將MRI所得T分期結果與病理結果進行對照分析，比較兩種MRI技術評估直腸癌T分期的靈敏度、特異度、準確率。結果：高分辨率T2WI序列診斷T分期的總準確率為75.7%，3D SPACE序列診斷總準確率為83.0%。對早期T1、T2期的診斷準確率(T1：98.6%vs.88.8%；T2：87.3%vs. 75.7%)，3D SPACE序列均高于高分辨率T2WI序列；對T3期的診斷準確率，兩者相當(85.9%vs. 86.0%)；而對T4期的診斷，3D SPACE序列優勢不明顯(95.8%vs. 99.1%)。結論：3D SPACE序列可獲得高信號比、高分辨率圖像，提高直腸癌T分期的準確率，尤其對早期直腸癌的診斷有優勢。

直腸癌；磁共振成像；T分期；高分辨率；三維可變反轉角快速自旋回波

術前準確判斷直腸癌分期是合理制訂治療方案的關鍵[1]。高分辨率MRI是直腸癌術前分期的主要影像學方法，其臨床應用價值已得到廣泛認可[2-3]。三維可變反轉角快速自旋回波(3D sampling perfection with application optimized contrasts using different flip angle evolution，3DSPACE)是一種較新的MRI成像技術[4-5]，提供了高分辨率的三維快速自旋回波 (turbo spin echo，TSE)對比度成像，在臨床上應用越來越廣，從開始的頭部掃描延伸至腹部及骨關節成像，甚至血管成像，滿足了高精度的診斷需求[6-8]。本研究通過對比3D SPACE-TSE技術與快速自旋回波(fast spin echo，FSE)技術對直腸癌分期的準確率，探討3D SPACE序列在直腸癌術前分期中的臨床應用價值。

1 資料和方法

1.1 臨床資料

納入標準：術前未接受放化療且有完整MRI資料，并于復旦大學附屬腫瘤醫院接受術后治療者。排除標準：有盆腔手術史；伴有或患過其他腫瘤并接受盆腔放療和(或)化療；圖像質量不能滿足診斷要求。共收集178例，其中107例腫瘤軸位T2WI使用薄層小視野(field of view，FOV) T2WI序列(以下簡稱高分辨率T2WI序列)，71例使用3D SPACE的T2WI序列 (以下簡稱3D SPACE序列)。男性111例、女性67例；年齡20～94歲，中位年齡60歲。所有患者均于MRI檢查后2周內接受手術治療，手術按全直腸系膜切除術(total mesorectal excision，TME)原則進行。

1.2 檢查方法

MRI掃描前患者盡量排空內容物，未經藥物抑制腸道蠕動，未使用腸道對比劑。分別采用GE公司Milwaukee及SIEMENS公司MAGNETOM Skyra MR，場強均為3.0 T使用相控陣表面線圈完成圖像采集。患者仰臥位，腳先進。GE主要掃描序列包括常規T1WI、高分辨T2WI及擴散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)序列。SIEMENS主要掃描序列包括常規T1WI、3D SPACE-T2WI序列及DWI序列，以上均為不抑脂序列。主要掃描參數見表1。

表1 主要MRI掃描參數

1.3 研究方法

應用高分辨率T2WI或3D SPACE的T2WI序列，必要時結合矢狀位，判斷腫瘤T分期。分期標準如下：T1期，腫瘤信號未超過黏膜下層，與鄰近黏膜下層的高信號相比，腫瘤呈相對低信號；T2期，腫瘤信號侵入肌層，肌層與黏膜下層間的分界消失；T3期，腫瘤信號穿透肌層，伸入腸周脂肪，肌層與周圍脂肪間分界面消失；T4期，腫瘤信號明顯侵入周圍結構或臟器[9]。由一名影像科醫師術前分析兩種不同序列的MRI圖像，根據標準判斷T分期，分析遇到困難時，請另外一名醫師讀片，經兩人討論后給出意見。術后分期按美國癌癥聯合委員會(American Joint Committee on Cancer，AJCC) TNM分期標準進行,并與術后病理結果進行對比分析。

1.4 統計學處理

采用SPSS統計軟件，計算MRI診斷T分期的靈敏度、特異度及準確率，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 MRI術前T分期與病理T分期比較

高分辨率T2WI序列診斷T分期的總準確率為75.7%，3D SPACE序列的總準確率為83%。兩種序列診斷直腸癌各分期的靈敏度、特異度及準確率詳見表2～5。

表2 高分辨率T2WI序列術前T分期與病理結果的比較

表3 高分辨率T2WI序列診斷T分期的準確率

表4 3D SPACE序列術前T分期與病理結果的比較

表5 3D SPACE序列診斷T分期的準確率

3 討 論

MRI可多角度、多方位、多參數成像，軟組織分辨率高且無輻射損傷，加之直腸位置相對固定，周圍有良好的脂肪襯托等解剖優勢，可更好地顯示直腸腸壁的各層結構及與直腸相關的解剖細節，因此成為術前評估直腸癌患者局部情況的重要影像學方法[10]。MRI診斷直腸癌T分期準確率的研究從未止步，但相關meta分析顯示其T分期診斷的準確率從44%～100%不等[11]，差異明顯。MRI技術及影像學判讀標準是導致結果差異的重要原因[12]。

目前，通常采用的直腸MRI常規檢查序列有橫斷位T1WI、矢狀位T2WI、高分辨率T2WI (腫瘤軸位)序列(以上均為不抑脂序列)、DWI、橫斷位抑脂T1增強及矢狀位抑脂T1增強序列。DWI有利于檢出直腸癌，但空間分辨率低，且隨著b值增加，解剖結構變形明顯，對腫瘤細節顯示不佳，因此不能增加對T分期診斷的準確率[13]。橫斷位抑脂T1增強序列由于FOV較大，加之直腸系膜內脂肪信號降低，直腸癌周圍增生纖維組織及炎性反應同樣強化，也不能增加直腸癌T分期的準確率[14-15]。因此，高分辨率T2WI仍是診斷T分期的主要參考序列。

為更清晰地顯示直腸各層及周圍組織結構，本研究試用SIEMENS公司SPACE技術進行直腸MRI掃描。此序列最初是由美國維吉尼亞大學的Mugler等學者首先提出，為TSE的一種變異。相對于二維TSE成像，SPACE具有如下幾點優勢：① 真正的高分辨率。通常二維TSE成像能提供相當高的層面內分辨率，但層厚一般在3 mm以上，再考慮到層間距，層面方向的分辨率進一步降低，體素的這種幾何形狀在一定程度上使其層面內高分辨率喪失了意義。細小的病灶極有可能由于部分容積效應而被掩藏起來。SPACE掃描一般提供各向同性的分辨率，不僅減輕了部分容積效應，還支持任意平面重建，實際上提高了成像效率。② 高信噪比。二維成像中選擇較厚的層片，部分源于硬件的限制，例如最大選層梯度的局限，而信噪比的制約也是一個原因，以犧牲層面方向的分辨率換取層面內高分辨率。與二維成像不同，三維激發的信號區域一般較大，信號強度極高，其信噪比足以支持所有維度的高分辨率成像。③ 高采集效率。三維成像允許SPACE采用超長回波鏈，長度甚至達1 000以上，二維成像中由于受相位編碼步限制，是不可能實現的。此外，三維成像為并行采集和K空間重排提供更大的自由度，具備更高的加速潛力，這些都是二維成像的局限所在[16]。SPACE具備上述技術優勢，提供了快速高分辨率的三維TSE成像，臨床應用越來越廣。

利用3D SPACE序列高信噪比、高分辨率和高采集效率的成像優勢來提高直腸癌T分期的準確率是本研究的目的。共收集病例178例，其中107例腫瘤軸位T2WI成像使用高分辨率T2WI序列，71例使用3D SPACE序列。對于總T分期準確率(83.0% vs. 75.7%)，早期T1、T2期準確率(T1：98.6% vs. 88.8%；T2：87.3% vs. 75.7%)，3D SPACE序列均高于高分辨率T2WI序列，對于T3期的準確率，兩者相當(85.9% vs. 86.0%)。高分辨率T2WI序列診斷T1～2期的主要錯誤是過分期。13例T1期直腸癌中，12例過分期為T2期(圖1A)；31例T2期患者中，10例過分期為T3期(圖1B)。而應用3D SPACE序列可獲得高信噪比、高分辨率圖像；對腸壁各層等細微結構尤其是黏膜層、肌層的顯示更清晰(正常腸管不同狀態下腸壁各層的顯示見圖2A～2C)，因此有利于對早期直腸癌準確判斷(圖2D)。3D SPACE序列對T1～2期的診斷也存在過分期，但相對較少；腸壁周圍發生的炎癥反應引起的異常信號及良性反應性纖維增生誤認為是腫瘤侵犯深度增加[16]。大多數直腸癌為T2及T3期，而T2期及臨界T3期即T3a (腫瘤浸潤直腸系膜深度＜1 mm)的鑒別是臨床工作的重點和難點。研究認為，腫瘤信號結節樣突入直腸系膜內是腫瘤腸外侵犯的可靠依據，3D SPACE序列空間分辨率高，細節顯示清楚，也有助于對這一征象的判斷(圖2E～2F)。需指出的是，3D SPACE序列中3例T3期直腸癌過分期，這是因為直腸腸壁增厚范圍較廣，一部分位于腹膜返折水平上方的腫瘤(圖2G)由于部分容積效應，影響系膜筋膜與腫瘤之間距離的判斷，導致腫瘤過分期。

圖1 直腸癌高分辨率T2WI序列

圖2 直腸癌3D SPACE T2WI序列

本研究有以下不足：各T分期病例分布不均勻，尤其是T1及T4期病例較少，主要是由于早期直腸癌癥狀隱匿，大多數患者因發覺癥狀而就診時腫瘤明顯且分期較高，而T4期患者屬于局部進展期，此次入組的T4期患者大部分因為拒絕新輔助治療或出現腸道梗阻征象而行手術治療。

綜上所述，3D SPACE序列可獲得高信噪比、高分辨率圖像，提高直腸癌T分期的準確率，尤其對早期直腸癌的診斷有優勢。3D SPACE序列對直腸癌淋巴結轉移的診斷是今后研究重點之一。

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Diagnostic value of MRI with 3D SPACE sequence in T staging of rectal cancer

SUN Yiqun, TONG Tong, GU Yajia, XIN Chao, PENG Weijun
(Department of Diagnostic Radiology, Fudan University Shanghai Cancer Center; Department of Oncology, Shanghai Medical College, Fudan University, Shanghai 200032, China)

GU Yajia E-mail: cjr.guyajia@vip.163.com

Objective: To analyze the diagnostic value of MRI with 3D sampling perfection with application optimized contrasts using different flip angle evolution (3D SPACE) sequence in T staging of rectal cancer. Methods: A total of 178 rectal cancer patients who received surgical resection without neoadjuvant therapy in Fudan University Shanghai Cancer Center between December 2015 and November 2016 were selected. Among them, 107 patients underwent primary MRI with high-resolution T2WI sequence, and 71 patients underwent MRI with 3D SPACE T2WI sequence. The patients received operation in two weeks. The MRI results of T staging were compared with pathological results. The sensitivity, specificity and accuracy were evaluated. Results: The overall accuracy of T staging was 75.7% using high-resolution T2WI, 83.0% using 3D SPACE. The accuracies of T1 and T2 staging diagnosed by 3D SPACE were higher than those by high-resolution T2WI (T1: 98.6%vs. 88.8%; T2: 87.3%vs. 75.7%). The accuracy was the same for T3 staging (85.9%vs. 86.0%). There were no obvious advantages for T4 staging using 3D SPACE. Conclusion: 3DSPACE sequence can obtain high signal intensity ratio and high resolution of images, and has advantages for early T staging of rectal cancer.

Rectal cancer; Magnetic resonance imaging; T staging; High resolution; 3D sampling perfection with application optimized contrasts using different flip angle evolution

R445.2

A

1008-617X(2017)01-0025-05

2017-02-01）

國家自然科學基金(No：81501437)

顧雅佳 E-mail：cjr.guyajia@vip.163.com