雙指數模型DWI對宮頸癌分期及分級診斷的價值

李 君，吳獻華，馮 峰，李洪江，夏淦林

（1.南通市腫瘤醫院 南通大學附屬腫瘤醫院放射科，江蘇 南通 226361；2.南通大學附屬醫院，江蘇 南通 226001）

宮頸癌約占女性生殖器官腫瘤的70%，其發病率逐年遞增[1－2]。常規的臨床診斷方法雖然準確、可靠，但其無法對子宮肌層及子宮外的浸潤程度做出判斷。B超、CT及常規MRI檢查能夠有效地輔助宮頸癌的臨床分期[3]，但對宮頸癌的分級診斷仍存在困難。單指數模型DWI已常規用于宮頸癌術前評估，而雙指數模型DWI作為MRI檢查的一種新技術，也越來越多的應用于宮頸癌的定量和定性診斷，使得對宮頸癌的診斷分析由傳統的宏觀向微觀轉變[4－5]。宮頸癌的術前病理較容易獲取，也為臨床所必需，但宮頸癌的術前分期及分級臨床存在一定的限度，因而用影像學幫助區分宮頸癌的術前分期及分級相比區分病理類型意義更大。本研究主要對單指數模型及雙指數模型DWI在宮頸癌分期、分級診斷中的臨床價值進行探討。

1 資料與方法

1.1 一般資料

搜集南通市腫瘤醫院2014年5月—2016年6月經手術病理證實的65例宮頸癌患者的臨床及影像學資料進行回顧分析，年齡42～65歲，平均53.6歲。所有患者的MRI檢查均在術前2周內進行，且MRI檢查前后直至手術均未行任何抗腫瘤治療。65例中宮頸鱗癌42例（高分化14例、中與低分化28例），宮頸腺癌23例（高分化4例、中與低分化19例）。根據FIGO分期，臨床對Ⅱa期以下早期患者及Ⅱb期以上中晚期患者的治療方法截然不同[6]，對65例患者根據病理結果分為Ⅱa期及以下組（包括Ⅱa期）及Ⅱa期以上組，其中Ⅱa期及以下組37例（Ⅰ期17例，Ⅱa期20例），Ⅱa期以上組28例（Ⅱb期16例，Ⅲ期12例）。

1.2 檢查方法

采用Siemens Magnetom Espree 1.5T超導型磁共振掃描儀，8通道相控陣體線圈。所有患者在行MRI檢查前均禁食4～6 h，但適量飲水，使膀胱適當充盈。MR動態增強對比劑為釓噴替酸葡甲胺（Gd－DTPA），劑量 0.1 mmol/kg，用高壓注射器經肘靜脈以2.0 mL/s的速率團注，注射后追加10～20 mL生理鹽水沖洗注射管道。軸位病灶部位連續掃描層面垂直于子宮長軸，T1WI：TR 5.61 ms，TE 2.38 ms，層厚4 mm，間距 0.8 mm，視野 339 mm×233 mm，矩陣 192×125。 矢狀面 FSE T2WI：TR 2740ms，TE 73ms，層厚4 mm，間距 1.2 mm，視野 250 mm×250 mm，矩陣 256×256。 軸位 FSE T2WI：TR 3 400 ms，TE 105 ms，層厚7 mm，間距 2 mm，視野 400 mm×400 mm，矩陣 256×256。軸位 SPAIR T2WI：TR 4000ms，TE 108ms，層厚7 mm，間隔 2 mm，視野 400 mm×400 mm，矩陣 320×320，激勵次數均為1。單b值DWI采用軸位單次激發自旋平面回波（SS EPI）成像，TR 4000ms，TE 100ms，層厚 7 mm，層間距 2.1 mm，視野 400 mm×400 mm，矩陣 128×128，激勵次數 6，b 值取 0、800 s/mm2。 多 b值DWI采用單次激發自旋回波平面序列軸位成像，TR 3 200 ms，TE 100 ms，層厚 5 mm，間距 1.5 mm，視野 400 mm×400 mm，矩陣 128×90，激勵次數 12，b值 取 0、50 s/mm2、100 s/mm2、150 s/mm2、200 s/mm2、400s/mm2、600s/mm2、800s/mm2、1000s/mm2、1200s/mm2、1 500 s/mm2。

1.3 圖像處理

由兩名從事影像診斷8年以上的醫師分別對所納入病例的多b值DWI圖像以雙盲法進行分析，采用不同形態的感興趣區（ROI）勾畫重復測量，第一位觀察者測量2次，兩次測量間隔1周，第二位觀察者測量1次，合計測量3次，分析組間和組內一致性。雙側病變時僅測量較為復雜一側以避免組內一致性的潛在影響。結合平掃軸位T1WI、壓脂T2WI及垂直于宮體長軸動態增強圖像，在原始多b值圖像上選取ROI。ROI的確定遵循以下原則：①將ROI置于病灶邊緣最靠近宮旁組織處，并置于增強明顯強化的區域，避開囊變、壞死區。②將ROI置于病灶內實質部分，避開囊變、壞死或出血區。每個ROI面積＞50 mm2。應用Matlab軟件，建立相應數據模型，測出每個病例的表觀擴散系數（ADC）、慢速表觀擴散系數（ADCslow）、快速表觀擴散系數（ADCfast）、快速擴散成分所占比（Ffast），并生成ROI相應的參數平均值（圖1）。

1.4 統計學處理

使用SPSS 16.0軟件進行統計學分析。采用組內相關系數 （Intraclass correlation coefficient，ICC）來評價各參數組間與組內的一致性，ICC≤0.40為低度可信，0.41＜ICC≤0.75 為中度可信，ICC＞0.75 為高度可信。比較Ⅱa期以上組與Ⅱa期及以下組符合正態分布的各種ADC值，采用兩獨立樣本t檢驗。應用單因素方差分析比較不同病理級別宮頸癌的ADC值，組與組之間兩兩比較，采用LSD檢驗；若為非正態分布的ADC值，則采用秩和檢驗或H檢驗法。P＜0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

65例宮頸癌中，兩位測量者采用不同形態的ROI勾畫法，測得組內與組間ICC分別為0.878～0.948、0.856～0.932，表現為較高的一致性（表1）。

表1 不同測量者采用不同ROI勾畫法組間及組內重復性

Ⅱa期以上患者中出現宮旁浸潤患者的ADCslow及ADC小于Ⅱa期及以下組，差異具有統計學意義（P＜0.05）。 Ⅱa 期以上組 ADCfast及 Ffast均低于Ⅱa期及以下組，差異無統計學意義（P＞0.05，表2）。

表2 Ⅱa期及以下組與Ⅱa期以上組ADC值和F值比較

圖1 女，56歲，宮頸鱗癌Ⅱ級。圖1a：在多b值DWI序列的原始融合圖像上宮頸高信號腫塊區設置ROI（白箭）。圖1b：ADCslow=0.36×10－3mm2/s。 圖1c：ADCfast=58.16×10－3mm2/s。 圖1d：Ffast=0.46。 圖1e：ADC=0.69×10－3mm2/s。 圖1f：病理圖片（HE）。Figure 1.A 56－year－old female with cervical squamous cell carcinoma of grade Ⅱ by pathological test.Figure 1a:Set the region of interest(white arrow)in the high signal area of the cervical cancer in multi－b value DWI original image.Figure 1b:ADCslow=0.36×10－3mm2/s.Figure 1c:ADCfast=58.16×10－3mm2/s.Figure 1d:Ffast=0.46.Figure 1e:ADC=0.69×10－3mm2/s.Figure 1f:Pathological picture(HE).

宮頸高分化鱗癌或腺癌ADCslow及ADC均高于中、低分化鱗癌或腺癌，差異均具有統計學意義（P＜0.05）。 而不同級別宮頸鱗癌或腺癌的 ADCfast、Ffast均無明顯差異，無統計學意義（P＞0.05，表3）。

ROC曲線分析顯示在各ADC值中，ADCslow曲線下所占面積最大（圖2），在宮頸癌分期及分級診斷中效能最高。各ADC值診斷效能指標見表4，5。

3 討論

宮頸癌的分期、分型和分級診斷，特別是術前診斷正確與否，對選擇正確的治療方案至關重要。常規MRI T2WI雖然能夠較好的顯示宮頸癌侵犯范圍及浸潤深度，而且對宮頸癌病理分期診斷的準確率甚至達到92.9%，但與DWI聯合常規MRI的診斷準確率仍存在一定差距[7]，并且常規MRI對宮頸癌的分期和分級診斷存在限度。DWI通過反映人體內組織細胞內外水分子的布朗運動，呈現腫瘤微環境的狀況，有助于對腫瘤進行定量分析。本研究旨在探討單指數模型和雙指數模型DWI在宮頸癌的分期及分級診斷中的臨床價值。

表3 不同分化程度宮頸癌ADC值和F值比較

圖2 a ADC值對宮頸癌分期鑒別的ROC曲線。 圖2b ADC值對宮頸癌分級鑒別的ROC曲線。Figure 2a.ROC curves for ADCslow,ADCfast,Ffastand ADCtotalin cervical cancer of different stages.Figure 2b.ROC curves for ADCslow,ADCfast,Ffastand ADCtotalin cervical cancer of different differentiation.

本研究中，ADCslow、ADCfast、Ffast及 ADC 的組間及組內ICC值分別為0.867、0.896、0.856、0.932 和0.878、0.902、0.883、0.948， 表現為較高的一致性，結果與同類文獻報道相符[8]。

廖秋玲等[7]對不同病理分期的宮頸癌DWI ADC與指數化ADC（eADC）進行了比較，認為二者對于宮頸癌的診斷與分期具有相同價值。本研究采用單指數模型和雙指數模型DWI在宮頸癌性病灶最靠近宮旁組織處取 ROI， 測得 ADC、ADCslow、ADCfast及Ffast值，并與術后病理結果進行對照，測得Ⅱa期以上出現宮旁浸潤患者的ADCslow及ADC值低于Ⅱa期及以下組（P＜0.05），且 ADCslow值更低，與文獻[3]報道結果相符。宮頸癌的分期與其ADC值有一定的關聯，病變分期越晚，ADC值就越低。Ⅱa期以上出現宮旁浸潤患者的ADCslow值小于Ⅱa期及以下組，這可能與患者癌細胞快速增殖、密度較大、排列致密、細胞外間隙縮小有關，而Ⅱa期及以下組非浸潤區的正常細胞密度小于浸潤區域癌細胞密度，加上生物膜對水分子的限制、大分子物質吸附作用增強等因素共同阻止了細胞內水分子的有效運動，明顯限制了水分子擴散。同時ADCslow值剔除了微循環灌注的影響，能更真實地反映細胞內水分子的擴散運動，所以測得ADCslow值低于ADC值。由于Ⅱa期及以下的早期宮頸癌首選手術治療，而Ⅱa期以上的中晚期宮頸癌治療以放化療為主[9]，因此宮頸癌術前分期十分重要。本研究結果表明，ADC值及ADCslow值均可以作為宮頸癌分期的參考指標，對于宮頸癌術前早期診斷具有重要價值。

本研究還顯示宮頸鱗癌與腺癌因分化程度不同，其ADCslow炯然不同，高分化宮頸鱗癌或腺癌ADCslow及ADC值均大于中、低分化鱗癌或腺癌，差異具有統計學意義（P＜0.05）。此結果表明無論是宮頸鱗癌或腺癌，其級別越高 （分化越低）ADC值及ADCslow值反而越低，而宮頸鱗癌或腺癌各種級別之間的 ADCfast、Ffast則無明顯差異，與文獻[10－12]報道的研究結果一致。有學者認為，宮頸癌的病理分級與ADC值及ADCslow值呈負相關，可能的原因是低分化癌的細胞內細胞器增多，細胞的密度加大，細胞膜的屏障功能增強；也可能與細胞發生明顯異型性，核大、深染伴顯著核分裂，導致細胞內間隙縮小，水分子擴散受限有關[13]，筆者贊同這一觀點。而不同級別宮頸癌ADCfast、Ffast值未發生明顯差異，筆者認為可能與癌細胞分布密集的同時，腫瘤組織內豐富的不規則毛細血管網導致的微循環灌注增強相關。

本研究通過ROC曲線分析顯示，在宮頸癌的分期、分級診斷中，雙指數模型DWI ADCslow值在曲線下所占面積最大（91.3%、87.5%），診斷效能最高，對分期與分級診斷的敏感性、特異度、準確度分別為96.3%、88.7%、94.3%和 93.2%、89.4%、96.7%， 優于傳統單指數模型DWI ADC值。傳統DWI基于單指數模型所產生的ADC不能代表體素內全部水分子的擴散，導致對組織微觀結構評價出現偏差[14－15]。基于體素內不相干運動理論的雙指數模型DWI，其相關參數ADCslow表示水分子緩慢布朗運動的純擴散系數，ADCfast為壓力梯度形成微循環血液快速流動的灌注擴散系數，Ffast系灌注分數，表示微循環灌注在組織擴散中所占的比重，為組織內血管密集程度的真實反映。多b值雙指數模型能有效的表達水分子擴散與血液灌注狀況，得出近似生物組織的ADC，從而更好地反映其特性[16]。另外，取最佳ADCslow截止值為 0.67×10－3mm2/s、0.39×10－3mm2/s，可分別作為鑒別宮頸癌Ⅱa期、高分化與中或低分化宮頸癌的閾值。此結論有待更多的病例予以佐證。

本研究存在不足之處：樣本量不夠大，未能細化中、低分化宮頸癌的分級診斷；Ⅰ期腫瘤較小，未考慮腫瘤周圍容積效應影響因素；缺乏ADCslow、ADCfast、Ffast與組織學指標的對應研究，有待在后續研究中加以完善。