MRI平掃聯合增強掃描在直腸癌腫瘤分期中的價值比較△

萬麗娟,張紅梅,張翀達,孟閆凱,葉楓,劉媛,趙心明,周純武

國家癌癥中心/國家腫瘤臨床醫學研究中心/中國醫學科學院北京協和醫學院腫瘤醫院影像診斷科,北京1000210

準確的直腸癌治療前分期是選擇合適的治療 方案、實現精準治療及改善患者預后的前提[1-2].根據第7版美國癌癥聯合委員會(American Joint Committee on Cancer,AJCC)指南[3]以及中國結直腸癌診療規范[4]的建議,T1期、T2期的直腸癌患者可直接選擇手術治療,而對于T3、T4期的患者或合并淋巴結轉移的患者,術前放化療有利于改善患者的預后與生存質量.磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)是直腸癌TNM分期的主要影像學檢查方法,T2加權成像(T2 weighted imaging,T2WI)是最常用的檢查序列,有文獻報道,其診斷直腸癌T分期的準確率約59%～95%,診斷N分期的準確率約43%～85%[1,5-8],由于部分腫瘤周圍存在炎性纖維反應,單純利用T2WI進行腫瘤分期會造成不同程度的誤判,尤其是對于T2期與T3期的鑒別.為了提高診斷直腸癌腫瘤分期的準確性,功能性MRI逐漸應用于臨床,其中,彌散加權成像(diffusion-weighted imaging,DWI)可以較好地鑒別腫瘤組織與周圍炎性纖維反應,是腫瘤分期的重要輔助序列[6-7];動態增強(dynamic contrast-enhanced,DCE)序列可以用于直腸癌放化療后的療效評價,但對于腫瘤分期的診斷價值尚有爭議.基于以上原因,本研究擬將95例直腸癌患者的術前磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)資料分為T2WI+DWI、DCE和T2WI+DWI+DCE三組,分別對直腸癌患者的術前T分期進行評價,并將MRI診斷結果與病理學診斷結果進行對照,從而評價T2WI+DWI、DCE和T2WI+DWI+DCE在直腸癌腫瘤分期中的診斷價值,現報道如下.

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2014年2月至2016年1月于中國醫學科學院腫瘤醫院收集的直腸癌患者的臨床資料.納入標準:①均經腸鏡及病理學檢查證實為直腸癌;②直接行直腸癌手術切除;③術前接受直腸MRI檢查;④臨床資料完整.研究共包括120例直腸癌患者,全部患者均直接行直腸癌手術切除治療,其中,25例直腸癌患者因未行增強MRI檢查而被刪除,最終共有95例患者入組.其中,男64例,女31例;年齡為17～83歲,平均年齡為(57.7±11.2)歲.腫瘤部位:直腸上段9例,直腸中段33例,直腸下段53例.MRI檢查距手術時間為1～16天,平均天數為(6.2±4.7)天.手術方式:患者行直腸低位前切除術(Dixon術)44例,腹會陰聯合直腸癌根治術(Miles術)47例,經肛門直腸腫瘤切除術3例,直腸切除乙狀結腸造口術(Hartman術)1例.腫瘤病理:非黏液性腺癌92例(高分化9例,中分化72例,低分化11例),黏液腺癌3例.

1.2 檢查方法

1.2.1 檢查前準備 設備選擇3.0T GE Signa EXCITE磁共振檢查儀,掃描線圈選擇八通道專用線圈.檢查前2～3 h用開塞露行腸道清潔準備,檢查前30 min肌肉注射山莨菪堿10 mg以緩解腸道蠕動(有禁忌證如顱內高壓、嚴重心臟病、青光眼以及前列腺增生者除外).患者仰臥于檢查床,根據腸鏡提示腫瘤位置的高低不同經肛門向腸腔注入超聲耦合劑約100～150 ml.

1.2.2 檢查序列與參數 采用快速恢復FSE序列行橫斷位T1WI、T2WI、DWI及矢狀位T2WI,腫瘤位于直腸下段者加掃冠狀位T2WI.其中,橫斷位T2WI垂直于腫瘤長軸,掃描參數:TR/TE,4500～5000/95～105,矩陣256X320;FOV為160 mmX160 mm,回波鏈21,激勵次數4次,層厚3 mm,間隔0.3 mm.DWI序列采用自由呼吸,應用單次激發回波平面成像技術行橫斷位掃描,掃描參數:TR 5000,TE最小值,FOV 300 mmX300 mm,矩陣128X128,激勵次數4～8次,層厚4 mm,層間距1 mm.擴散敏感因子b值取0、1000 s/mm2,同時聯合并行采集空間靈敏度編碼技術,R值為2.平掃結束后行DCE掃描,應用橫斷位3D肝臟容積加速采集成像(liver acquisition with volume acceleration-extended volume,LAVA-XV),TR 3.7,TE 1.1,FOV 300 mmX 300 mm,矩陣288X192,層厚4 mm,無間距掃描.經肘靜脈以2 ml/s的速率團注0.1 mmol/kg的增強掃描對比劑,增強掃描對比劑使用釓噴酸葡胺注射液(Gadolinium dtpa,Gd-DTPA),再以相同的速率注射20 ml生理鹽水沖管.增強掃描先掃蒙片,隨后注射對比劑,注射15 s后開始掃描,掃描9期,每期掃描時間為15 s.延遲掃描行矢狀面和冠狀面掃描.

1.2.3 圖像評價 腫瘤TN分期依據第7版AJCC指南[3]進行,由兩位多年從事腹部MRI診斷的影像科醫師在不知任何患者信息的前提下共同協商進行,意見不一致時第3位醫師參與.將MRI檢查序列分為T2WI+DWI、DCE及T2WI+DWI+DCE三組,分別對95例直腸癌患者的T分期進行獨立評價.直腸癌在T2WI序列表現為相對正常腸壁的低信號,DWI序列表現為相對正常腸壁的高信號,DCE序列表現為早期明顯強化,延遲期強化減低.本研究圖像評價:T2WI+DWI組以T2WI為基礎,DWI圖像輔助進行評價;DCE組以顯示最佳期橫斷面結合矢狀面、冠狀面進行評價;在序列T2WI+DWI+DCE組,當不同序列顯示的腫瘤侵犯范圍不一致時,以顯示腫瘤邊緣最佳的序列為主要依據進行評價.T1期:腫瘤信號局限于黏膜或黏膜下層;T2期:腫瘤侵犯固有肌層,但固有肌層外緣仍完整;T3期:腫瘤穿透固有肌層達漿膜下層(腹膜反折以上)或無腹膜覆蓋的直腸旁組織(腹膜反折以下);T4:腫瘤穿透腹膜臟層(T4a)或直接侵犯器官或結構(T4b).因本研究中T4期的病例相對較少,因此,將T4a與T4b合并為T4期進行統一評價.

考慮到單獨DCE序列對于部分淋巴結與血管斷面難以辨別,需要T2WI或DWI序列輔助識別;另一方面,目前,大部分研究認為DWI有利于發現系膜淋巴結,但對于定性診斷無明確價值[6-7,9],因此,本研究僅應用T2WI+DWI+DCE序列對淋巴結分期進行評價,而未對三組進行獨立評價.3例患者行經肛門直腸腫瘤切除術,因未獲得淋巴結分期的病理結果,因此在該部分研究中未入組,僅對其余92例患者進行MRI淋巴結分期評價,以與病理結果進行對照.結合文獻,將T2WI上表現為邊界不清或內部信號不均勻,或DCE序列表現為不均勻強化的淋巴結定義為轉移淋巴結[8-11].因已有大量文獻證實淋巴結大小對于診斷淋巴結性質有較高的假陰性率與假陽性率[6-10],因此,本研究未將淋巴結大小納入診斷標準.

1.3 觀察指標

靈敏度=篩檢試驗正確診斷陽性例數/金標準確診陽性例數X100%,特異度=篩檢試驗正確診斷陰性例數/金標準確診陰性例數X100%,準確度=(篩檢試驗正確診斷陽性例數+篩檢試驗正確診斷陰性例數)/總例數X100%.陽性預測值=篩檢試驗正確診斷陽性例數/篩檢試驗陽性總例數X100%,陰性預測值=篩檢試驗正確診斷陰性例數/篩檢試驗陰性總例數X100%.

1.4 統計學分析

采用SPSS 20.0軟件對數據進行統計分析,計數資料以例和率(%)表示,組間比較采用χ2檢驗.采用Kappa一致性檢驗對三組序列檢查結果的差異性和一致性進行檢驗,Kappa值≥0.75認為一致性良好,0.75>Kappa≥0.4認為一致性一般,Kappa<0.4認為一致性較差.

2 結果

2.1 T分期

通過 T2WI+DWI、DCE 及 T2WI+DWI+DCE三組序列對腫瘤T分期的診斷結果(表1)進行分析發現,T2WI+DWI、DCE及T2WI+DWI+DCE對直腸癌T分期的診斷總準確度分別為91.6%(87/95)、76.8%(73/95)及88.4%(84/95).T2WI+DWI序列將4例(40.0%)pT1期病變高估為T2,將3例(15.0%)pT2期病變高估為T3期,將1例(1.7%)pT3期病變高估為T4期;DCE序列將5例(50.0%)pT1期病變高估為T2期,將12例(60.0%)pT2期病變高估為 T3期,將 5例(8.5%)pT3期病變低估為 T2期(4例)或高估為T4期(1例);T2W+DWI+DCE序列將2例(20.0%)T1期病變高估為T2期,將7例(35.0%)T2期病變高估為T3期,將2例(3.4%)pT3期病變分別低估為T2期(1例)或高估為T4期(1例)(圖1).

表1 三組序列對直腸癌 T分期診斷結果與病理學結果的對照

根據三組序列對直腸癌T分期診斷結果與病理結果的對照(表1),得出三組序列的靈敏度、特異度、陽性預測值、陰性預測值及診斷準確度(表2).從表中可以看出,DCE序列診斷T2期的靈敏度、T3期特異度均低于T2WI+DWI序列(40.0%vs85.0%,66.7%vs91.7%),差異均有統計學意義(P<0.05);T2WI+DWI+DCE序列診斷T2期的特異度與T3期的靈敏度也均低于T2WI+DWI序列(65.0%vs85.0%,80.6%vs91.7%),但差異均無統計學意義(P>0.05).Kappa一致性檢驗結果顯示,T2WI+DWI、DCE和T2WI+DWI+DCE三組序列的 Kappa值分別為 0.845、0.555、0.783,T2WI+DWI序列與T2WI+DWI+DCE序列的診斷結果與病理結果均具有良好的一致性,而單純DCE序列的一致性一般.

表2 3種序列對直腸癌 T分期的診斷效能(%)

2.2 N分期

T2WI+DWI+DCE序列診斷N0分期的靈敏度與特異度分別為62.7%、80.5%,診斷N1的靈敏度與特異度分別為57.1%、67.6%,診斷N2的靈敏度與特異度分別為50.0%、90.3%.T2WI+DWI+DCE序列診斷N分期的靈敏度為58.7%,Kappa值為0.346.(表3)

表3 T 2WI+DWI+DCE序列對直腸癌 N分期診斷結果與病理結果的對照(n=92)

3 討論

準確的治療前分期是實現直腸癌精準治療的前提,同時也是患者療效與預后評估的重要指標.對于早期(≤T1期)的直腸癌,可以行損傷性小的經肛局部切除術;對于T3～4NxM0及TxN+M0的患者,術前新輔助放化療有利于降低局部復發率,增加保肛的機會,使患者更多地從治療中獲益[12-13].因此,這也為影像診斷與分期提出了更高的要求.目前磁共振(magnetic resonance,MR)小野高分辨T2WI是評價直腸癌療前分期的最關鍵序列,但其對于T2期與T3期的鑒別仍有差強人意及亟待提高之處[1,9,14-15].DWI序列是成像相對穩定、臨床接受度最高的功能MR序列[6-7,9],可以作為直腸癌分期的輔助序列.增強掃描有利于直腸癌新輔助放化療后的療效評價,但其在療前分期中的價值尚有爭議.

正常直腸腸壁在高分辨T2WI上可以顯示四層結構,最內側為低信號的黏膜層,其下方為線狀高信號的黏膜下層,再向外是低信號的固有肌層,最外層為腹膜反折以下的高信號系膜層以及腹膜反折以上的漿膜下脂肪與漿膜層[9,16].良好的解剖信息使得T2WI序列成為直腸癌T分期的最關鍵序列.但是,當腫瘤侵犯肌層或更深位置時,腫瘤邊緣經常會伴有炎性反應或纖維化,這種炎性反應或纖維化在T2WI上表現為與腫瘤組織相似的等信號或低信號,是導致T分期高估的主要原因[14-15,17].

由于腫瘤細胞排列緊密,細胞異型性及細胞質比例的失調使直腸癌組織與周圍正常腸壁相比,在DWI序列上組織內水分子擴散受限表現為明顯的高信號,而腫瘤邊緣的炎性反應或纖維化則表現為相對等的信號或低信號,這就使得腫瘤的邊界顯示得更加直觀,因此,盡管受到低空間分辨率的限制,DWI對于正常腸壁的解剖結構顯示較差,尚不足以作為獨立序列進行T分期,但有助于糾正T2WI對pT2期的高估[12,18-19].本研究顯示,T2WI聯合DWI序列對于T分期的診斷總準確度為91.6%,誤診的主要原因是將4例pT1期病例及3例pT2期病例分別高估為T2期與T3期,另外,將1例pT3期病例高估為T4期.

單獨DCE序列對于T分期的診斷總準確率僅為76.8%.這是由于增強序列對腸壁解剖結構的顯示要遜于平掃T2WI,因此,當腫瘤局限于腸壁內時,T分期的診斷效能較差,這與部分文獻報道一致[11,19].也有研究報道,增強MRI序列可以提高直腸癌放化療后再分期的準確性[20].本研究中,平掃聯合增強掃描并不能提高腫瘤T分期的準確性.相反,有更多的pT2期病例被誤診為T3期.但同時,有2例平掃序列被高估的pT1期病例,在加入增強序列綜合評價后被很好地糾正,這可能是因為黏膜下層含有豐富的血管結構,增強序列通過黏膜下血管的明顯強化更有利于T1期的判讀.因此,當平掃序列不能確定腫瘤是否為T1期而影響手術方式的選擇時,可以考慮加入增強序列.

淋巴結轉移一直是影像診斷的難點之一,有文獻報道,MR對于直腸癌區域淋巴結診斷的準確率僅約43～85%[1,5-8].缺乏客觀有效的診斷標準是診斷效能較低的主要原因.本研究中,平掃T2WI+DWI序列聯合DCE序列以T2WI上表現為邊界不清或內部信號不均勻,或DCE序列表現為不均勻強化的淋巴結作為轉移淋巴結的診斷標準,診斷淋巴結分期的準確率為58.7%.已有文獻證明原發腫瘤的位置、分期、分化程度等因素與腫瘤N分期具有一定的相關性[21-24],因此,鑒于淋巴結本身的MR特征尚不足以對淋巴結分期進行滿意的評價,建議在臨床工作中評價直腸癌淋巴結分期時,可以將原發腫瘤的信息加入其中綜合考慮.

本研究的不足之處:T4期的病例數量較少,這是因為在臨床工作中,大部分診斷為T4期的患者會選擇術前新輔助放化療而非手術切除治療.受病例數量的限制,本研究未將T4期的病例進一步進行亞分期;在淋巴結分期方面,本研究未將DWI序列的表觀彌散系數(apparent diffusion coefficient,ADC)值作為觀察指標進行分析,這是因為已有文獻證實,ADC值難以對淋巴結的性質進行準確地判定[6-7],更重要的是,ADC值受機型、場強、b值等多種因素的影響,限制了其在臨床工作中的推廣與應用.

總之,高分辨T2加權序列由于具有良好的空間分辨率,可以較清晰地顯示腸壁的解剖結構,T2WI結合DWI序列有助于鑒別腫瘤與周圍的炎性纖維反應,從而提高T分期診斷準確性,增強序列可以不作為療前分期的常規序列.但當早期腫瘤擬行局部切除時,為了進一步明確是否為T1期或原位癌,可以考慮加作增強掃描觀察腫瘤局部黏膜下血管的情況.MRI對直腸癌N分期的準確率處于中等水平,尚需進一步研究與提高.在臨床工作中,對淋巴結的性質判定困難時,建議可以將原發性腫瘤的信息(如位置、分期、分化程度等因素)加入其中進行綜合考慮.