直腸癌不同表觀擴散系數測量方法的一致性研究

王 勇，王秀平

江蘇省泰州市人民醫院影像科，江蘇 泰州 225300

直腸癌不同表觀擴散系數測量方法的一致性研究

王 勇，王秀平

江蘇省泰州市人民醫院影像科，江蘇 泰州 225300

目的：比較直腸癌不同表觀擴散系數(apparent diffusion coefficient，ADC)的測量方法，評價其對直腸癌ADC的影響。方法：回顧性收集37例直腸癌患者，術前行MRI包括擴散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)(b值為0、1 000s/mm2)檢查。由2名閱片者采用3種方法獨立測量腫瘤ADC：全腫瘤測量、最大層面測量、腫瘤實性成分測量。計算不同測量方法所得ADC的一致性。結果：2名閱片者之間全腫瘤測量ADC的一致性極好(組內相關系數為0.87)，而最大層面和實性成分測量ADC的一致性一般(組內相關系數分別為0.56、0.58)。實性成分測量所得ADC低于全腫瘤測量(P＜0.001)和最大層面測量(P＜0.001)，而全腫瘤測量和最大層面測量所得SD值高于實性成分測量(P＜0.001、P=0.02)。結論：測量方法影響直腸癌ADC的大小和測量一致性，全腫瘤測量ADC的可重復性最優。

直腸腫瘤；擴散加權成像；表觀擴散系數

直腸癌是常見惡性腫瘤，手術切除是其主要治療方法。但對于局部進展期腫瘤包括T3-4期腫瘤或局部淋巴結轉移(≥N1)腫瘤，在術前需進行新輔助放化療，而T、N分期主要依靠高分辨率MRI T2WI進行評價[1-2]。近年來擴散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)開始應用于直腸癌的術前評估，尤其是表觀擴散系數(apparent diffusion coefficient，ADC)對直腸癌的生物學行為[3]、預測新輔助放化療療效[4]和術后復發[5]等有重要價值。然而，不同研究采用的測量方法不同，包括全腫瘤測量[6]、最大層面測量[7]或部分腫瘤實性成分測量[8]。本研究通過不同方法測量直腸癌的ADC值，并進行比較，以評價測量方法對直腸癌ADC值的影響。

1 資料和方法

1.1 臨床資料

回顧性收集江蘇省泰州市人民醫院直腸癌患者37例，均經腸鏡檢查后發現腫塊，行活檢組織病理證實為直腸癌，術前行MRI檢查。患者一般在MRI檢查后2周內進行手術切除腫塊。患者中男性19例、女性18例；年齡52～82歲，平均68.78歲。

1.2 MRI檢查

采用SIEMENS 1.5T MRI掃描儀(Magnetom Avanto，Siemens AG，Erlangen，Germany)，梯度場強45 mT/m，切換率每毫秒200 mT/m。信號采集聯用1個6通道表面線圈和2個脊柱相控陣線圈單元。MR掃描定位片后行快速自旋回波(turbo spin-echo，TSE) T2WI矢狀位成像，然后矢狀位行T2WI斜橫斷位掃描，掃描方位垂直于腫瘤所在直腸段的長軸。T2WI參數如下：重復時間(repetitive time，TR)/回波時間(echo time，TE) 3000/95 ms，層厚3 mm，層間距0 mm，矩陣272×320，視野(field of view，FOV) 180～240 mm，激勵次數(number of excitation，NEX)為2。DWI掃描采用單次激發自旋回波-平面回波序列(spin-echo echo planar imaging，SE-EPI)。掃描參數如下：TR/TE 3200/74 ms，層厚7mm，層間距2.1 mm，矩陣128×128，FOV 300～360 mm，NEX為2，b值為0和1000 s/mm2，一次屏氣中完成，常規加抑脂以減少化學位移偽影。應用全面自動校準部分并行采集(generalized autocalibrating partially parallel acquisitions，GRAPPA)技術，加速因子為2，同時由工作站自動重建ADC圖。

1.3 ADC值測量

由2名放射科醫師分別評價，閱片者采用盲法讀片，測量ADC值并記錄平均ADC值及其SD值。ADC測量采用下列3種方法(圖1)。① 全腫瘤ADC值：閱片者在DWI (b=1 000 s/mm2)圖像上沿高信號腫瘤邊緣勾畫感興趣區(region of interest，ROI)，每層覆蓋整個腫瘤，并復制ROI至相應ADC圖，記錄每層腫瘤ADC和SD值，取平均值；② 最大層面ADC值：選擇腫瘤最大層面測量腫瘤ADC和SD值；③ 腫瘤實性成分測量：同一層面上3個ROI放置于腫瘤的實性成分(參照T2WI圖像)，計算ADC和SD平均值。

圖1 不同ROI測量方法

1.4 統計學處理

兩名閱片者之間結果的一致性采用組內相關系數(intraclass correlation coefficient，ICC)。ICC值＞0.75時認為一致性極好，0.60～0.74認為一致性好，0.40～0.59認為一致性一般，＜0.40認為一致性較差。不同測量方法之間ADC和SD值(平均值)的比較采用配對t檢驗。采用SPSS 16統計分析軟件，P＜0.05為有統計學差異。

2 結 果

直腸中段17例，直腸下段7例。手術方式：直腸低位前切除術(Dixon手術) 22例，腹會陰聯合直腸癌根治術(Miles手術) 15例。術后病理結果T分期：T11例，T29例，T321例，T46例；N分期：N019例，N113例，N25例。

2.1 觀察者之間ADC測量的一致性

兩名閱片者的ADC測量值及ICC值見表1。兩名閱片者之間全腫瘤ADC測量的ICC為0.87，一致性極好；最大層面和實性成分ADC測量的ICC分別為0.56、0.58，一致性一般。

37例直腸癌患者中，位于直腸上段13例，

表1 觀察者之間不同測量方法所得ADC值(×10-3mm2/s)的一致性

表1 觀察者之間不同測量方法所得ADC值(×10-3mm2/s)的一致性

測量方法 閱片者1 閱片者2 ICC值全腫瘤測量 1.09±0.21 1.07±0.23 0.87最大層面測量 1.14±0.24 1.05±0.26 0.56實性成分測量 0.93±0.17 1.04±0.15 0.58

2.2 不同測量方法所得ADC值

全腫瘤測量、最大層面測量、實性成分測量所得平均ADC值分別為1.08×10-3、1.10×10-3、0.99×10-3mm2/s。實性成分測量所得ADC值低于全腫瘤測量(P＜0.001)和最大層面測量(P＜0.001)；而全腫瘤測量與最大層面測量所得ADC值差異無統計學意義(P=0.31)。全腫瘤測量、最大層面測量所得SD值高于實性成分測量(P＜0.001，P=0.02)；而全腫瘤測量與最大層面測量所得SD差異無統計學意義(P=0.42)。

3 討 論

人體組織內水分子擴散程度與細胞內外間隙大小密切相關。DWI能無創檢測人體組織內水分子擴散運動情況，ADC可定量描述組織內水分子擴散程度，腫瘤惡性程度越高，水分子擴散衰減慢，ADC越小，在高b值DWI上表現為明顯高信號。因此，DWI不僅對直腸癌檢出有價值[9]，對腫瘤治療反應也有預測價值[4,7-8]。但Curvo-Semedo[10]等研究表明，ADC預測直腸癌術前放化療療效的價值有限，推測可能原因是ADC的測量易出現誤差，尤其是ADC圖上腫瘤的邊界顯示不清，ROI的大小和位置的微小變化即可導致ADC的明顯變化。本研究亦表明，ROI的大小和位置影響ADC測量的一致性。比較3種不同ADC測量方法，發現全腫瘤測量所得ADC的一致性(ICC=0.87)優于最大層面測量(ICC=0.56)和實性成分測量(ICC=0.58)，表明分析ADC圖的體素越多，越能代表腫瘤真實的ADC，可重復性越高。

本研究結果還顯示，不同的ROI選擇對直腸癌ADC有一定影響。直腸癌實性成分測量所得ADC低于全腫瘤和最大層面測量。直腸癌實性成分中水分子擴散的限制程度明顯高于腫瘤纖維化和腫瘤壞死，因此實性成分少，ROI測量所得ADC明顯低，但其并不能反映腫瘤的整體情況。有研究證明，全腫瘤測量所得ADC值對腫瘤治療反應的預測價值明顯優于腫瘤局部測量[11]。另有研究針對結直腸癌CT灌注掃描，發現灌注掃描參數與ROI大小和位置密切相關，全腫瘤測量中腫瘤血流狀態最可靠[12]。這也解釋了全腫瘤測量所得ADC的變異度(即SD值)高于實性成分測量的原因，因為全腫瘤測量所得ADC包括腫瘤的全部，如腫瘤實質部分、纖維化、黏液變及腫瘤壞死，能更好地代表腫瘤的異質性，更適合評價腫瘤治療反應。另一方面，全腫瘤測量所得ADC與最大層面測量之間無顯著差異，這在臨床工作中有重要意義。目前，全腫瘤測量還沒有商業化的自動或半自動測量軟件，需花費大量時間；而最大層面測量花費時間相對較短，臨床較易推廣。此外，觀察者之間最大層面測量差異明顯，可重復性相對較差。

本研究存在一定的局限性：首先，本研究是回顧性分析，病例數相對較少；其次，本科室在臨床常規檢查中只采用了2個b值(0和1 000 s/mm2)，而ADC可能受微循環灌注的影響。近年來多b值DWI技術如體素內不相干運動成像(intravoxel incoherent motion，IVIM)[13]、擴散峰度成像(diffusion kurtosis imaging，DKI)[14]開始用于直腸癌定量研究，但目前尚未常規用于臨床。綜上所述，直腸癌的ADC測量受ROI大小和位置的影響，全腫瘤測量方法的可重復性優于最大層面和小ROI實性成分測量。

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Interobserver variability for different methods of tumor apparent diffusion coefficient measurement in rectal cancer

WANG Yong, WANG Xiuping

(Department of Radiology, Jiangsu Taizhou People’s Hospital, Taizhou 225300,Jiangsu Province, China)

WANG Xiuping E-mail: wangxiuping126@126.com

Objective:To evaluate the interobserver variability for different methods of tumor apparent diffusion coefficient(ADC) measurement in rectal cancer.Methods:A total of 37 patients with rectal cancer were analyzed retrospectively. They underwent MRI including diffusion weighted imaging (DWI) (b values: 0 and 1 000 s/mm2). The mean ADC values were measured by two readers using three region of interest (ROI) protocols: whole-volume, single slice and small solid samples. The values of ADC and standard deviation (SD) and interobserver variability were compared.Results:Intraclass correlation coefficient (ICC) for whole-volume measurement was excellent (0.87), while for single slice and small solid sample measurements were moderate (ICC:0.56 for single slice, 0.58 for small solid sample). ADC values measured by small solid sample method were signi ficantly lower than those by whole-volume (P＜0.001) and single slice (P＜0.001). The SDs calculated by whole-volume and single slice methods were signi ficantly larger than that by small solid sample method (P＜0.001 and P=0.02, respectively).Conclusion:ADC values and interobserver variability are in fluenced by different measurement methods. There peatability of whole-volume method is the best.

Rectal neoplasm; Diffusion weighted imaging; Apparent diffusion coefficient

R445.2

A

1008-617X(2017)04-0285-04

2017-03-23

2017-04-22)

王秀平 E-mail：wangxiuping126@126.com