對比分析擴散峰度成像和體素內不相干運動成像診斷宮頸鱗癌與腺癌及其分級

孟 楠，王 競，張 夢，侯孟巖，劉文玲，劉旺毅，韓東明

(新鄉醫學院第一附屬醫院核磁共振科，河南 新鄉 453100)

治療前準確有效評估腫瘤分型和分級，對宮頸癌患者的生存及預后意義重大[1]。MR擴散峰度成像(diffusion kurtosis imaging， DKI)和體素內不相干運動成像(intravoxel incoherent motion, IVIM)是近年來興起的新型擴散加權成像技術，可從細胞密度、微循環灌注、組織復雜程度等方面反映病變特征，為準確評估宮頸癌組織病理信息提供可能。本研究對比分析DKI、IVIM診斷宮頸鱗癌與腺癌及其分級的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性收集2017年7月—2018年2月于我院接受MR檢查的原發宮頸癌患者。納入標準：①患者及家屬知情同意；②MR掃描后1周內獲得明確病理結果，為鱗癌或腺癌；③病灶長徑>10 mm。排除標準：①檢查前接受放化療；②掃描序列不完整或圖像存在明顯偽影。最終納入60例宮頸癌患者，宮頸鱗癌38例(鱗癌組)，年齡39～78歲，平均(56.4±10.4)歲；宮頸腺癌22例(腺癌組)，年齡41～78歲，平均(59.1±10.6)歲。以術后病理結果為金標準進行亞組分組，鱗癌組G1亞組(n=10)，G2亞組(n=16)，G3亞組(n=12)；腺癌組G1亞組(n=5)，G2亞組(n=8)，G3亞組(n=9)。

1.2 儀器與方法 采用GE Discovery MR750 3.0T MR掃描儀，16通道相控陣體線圈，檢查前對患者行陰道凝膠海綿填塞，并適度充盈膀胱。矢狀位FSE-T2WI：TR 3 750 ms，TE 62.5 ms，FOV 36 cm×28 cm，層厚6 mm，層間距1 mm；斜軸位(垂直于宮頸長軸)脂肪抑制FSE-T2WI：TR 3 765 ms，TE 68 ms，FOV 36 cm×28 cm，層厚5 mm，層間距1 mm；斜軸位DKI：SE-EPI序列，TR 2 500 ms，TE 58.9 ms，FOV 36 cm×28 cm，層厚5 mm，層間距1 mm，矩陣128×128，NEX 2，b值分別為0、1 000、2 000 s/mm2，彌散方向30個；斜軸位IVIM：TR 2 500 ms，TE 79.3 ms，層厚、層間距、FOV、矩陣同DKI，b值分別為0、25、50、75、100、150、200、300、400、500、600、800、1 000 s/mm2，NEX分別為1、1、1、1、1、1、2、2、4、4、6、6、8。

1.3 圖像分析 將DKI、IVIM圖像(圖1)傳至GE AW 4.6工作站，利用Functool工具包中的DKI/MADC軟件進行后處理。由2名醫師(分別具有5年和10年工作經驗)共同閱片。ROI選取：于腫瘤實性部分勾畫3個形狀、大小近似的ROI，面積50 mm2左右，盡可能避開壞死、囊變、出血等區域，且與病灶邊緣保持適當間距，獲取每個ROI的平均擴散系數(mean diffusion， MD)、平均擴散峰度(mean kurtosis， MK)、慢速擴散系數(D)、快速擴散系數(D*)和灌注分數(f)。每名觀察者測量2次，取各自的平均值。

1.4 統計學分析 采用SPSS 21.0統計分析軟件。以組內相關系數(intraclass correlation coefficient， ICC)評價2名醫師測量結果的一致性，ICC為0～0.40為一致性較低，0.41～0.60為一致性中等，0.61～1.00為一致性高。對符合正態分布的計量資料以±s表示。以獨立樣本t檢驗比較宮頸鱗癌組與腺癌組各參數值的差異；采用Levene檢驗評估方差齊性，單因素方差分析評估2組中各亞組間參數值的差異，兩兩亞組間比較采用LSD檢驗；采用Spearman相關分析評價差異有統計學意義的參數值與病理分級的相關性；采用ROC曲線評價各參數值鑒別宮頸鱗癌與腺癌、不同病理分級的診斷效能及最佳診斷閾值，采用MedCalc軟件中的Hanley&McNeil檢驗對不同參數的AUC進行比較；P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2名醫師測量各參數的一致性高，ICC均>0.75，取兩者的平均值。

鱗癌組MK值高于腺癌組，MD、D、D*和f值均低于腺癌組(P均<0.05)，見表1。

鱗癌組中，MD、MK和D值在各亞組間總體差異均有統計學意義(P均<0.05)，f、D*值在各亞組間總體差異均無統計學意義(P均>0.05)；兩兩亞組間比較MD、MK差異均有統計學意義(P均<0.05)，G1和G2亞組、G1和G3亞組間D值差異有統計學意義(P均<0.05)。腺癌組上述參數變化情況與鱗癌組一致，其中MK、MD、D及f值在各亞組間總體差異均有統計學意義(P均<0.05)，且兩兩亞組間比較差異均有統計學意義(P均<0.05)；見表2。

表1 宮頸鱗癌組與腺癌組各參數值比較(±s)

表1 宮頸鱗癌組與腺癌組各參數值比較(±s)

組別MD(×10-3 mm2/s)MKD(×10-3 mm2/s)D*f鱗癌組0.99±0.140.87±0.090.81±0.1428.17±9.840.21±0.06腺癌組1.14±0.070.77±0.070.92±0.0835.05±5.630.27±0.06t值-4.4914.481-3.349-2.999-3.853P值<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05

表2 宮頸鱗癌和腺癌不同分級亞組各參數值比較(±s)

表2 宮頸鱗癌和腺癌不同分級亞組各參數值比較(±s)

組別MD(×10-3 mm2/s)MKD(×10-3 mm2/s)D*f鱗癌組 G1亞組1.12±0.130.78±0.060.93±0.1128.67±6.640.17±0.05 G2亞組0.99±0.090.87±0.060.81±0.1228.68±13.630.21±0.06 G3亞組0.89±0.120.95±0.060.69±0.0927.09±5.580.23±0.07F值11.33818.91712.2160.1012.832P值<0.05<0.05<0.05>0.05>0.05腺癌組 G1亞組1.22±0.050.69±0.030.99±0.0435.48±5.420.21±0.01 G2亞組1.15±0.050.75±0.020.93±0.0534.67±6.370.26±0.04 G3亞組1.08±0.050.83±0.070.86±0.0635.14±5.720.32±0.07F值12.04813.4389.8760.0307.313P值<0.05<0.05<0.05>0.05<0.05

宮頸鱗癌MK、f值與病理分級呈正相關(rs=0.741，P<0.01；rs=0.353，P=0.03)，MD、D值與病理分級呈負相關(rs=-0.647、-0.630，P均<0.01)。腺癌MK、f值與病理分級呈正相關(rs=0.819、0.653，P均<0.01)，MD、D值與病理分級呈負相關(rs=-0.758、-0.730，P均<0.01)。

大于AUCMD、AUCD(P=0.041、0.026)。在鑒別G1與G2期腺癌中，AUCMK大于AUCf(P=0.038)；鑒別G2與G3期腺癌中，AUCMK大于AUCMD、AUCD、AUCf(P=0.041、0.026、0.029)。各參數鑒別診斷宮頸鱗癌與腺癌以及不同分級宮頸鱗癌和腺癌的敏感度、特異度見表3。

圖2 各參數診斷宮頸鱗癌與腺癌的ROC曲線

3 討論

3.1 宮頸鱗癌和腺癌的DKI、IVIM參數特征分析 MK、MD和D值均為反映水分子微觀運動的變量，與細胞排列緊密程度關系密切[2]。鱗癌細胞排列較腺癌更為緊密、細胞間隙更小，水分子擴散受限程度更高，故MK值升高，MD、D值降低。本研究宮頸鱗癌組MK值高于腺癌組，MD、D、D*和f值均低于腺癌組(P均<0.05)，與Wang等[3-4]的研究結果一致。D*和f值均為反映組織微循環灌注信息的變量，主要體現微血管密集度[5]及血流速度[6]。研究[7]表明，腺癌組織較鱗癌組織具有更強微血管生成能力和更高微血管密度；同時鱗癌組織細胞密度大，細胞間距離小，導致微血管受壓顯著，血管內血液流速減慢，故鱗癌組織微循環灌注降低，D*、f值減小。本研究結果與葉曉華等[8]有所不同，可能腺癌病例較少有關。

3.2 不同病理分級宮頸腺癌和鱗癌的DKI、IVIM參數特征分析 本研究結果顯示，宮頸鱗癌和腺癌組的MK均隨分級升高而增大，MD、D值均隨分級升高而降低，且除鱗癌G2與G3亞組間的D值外，不同分級亞組間差異均有統計學意義(P<0.05)，可能與不同分級亞組患者的癌組織微結構不同有關，即分級越高的癌組織其細胞密集度越大、異型性越大、膜結構越多，對水分子擴散的影響程度增大，導致各參數值發生變化，與Jiang等[9-10]的研究結果一致。D*值為反映組織灌注信息的參數之一。本研究宮頸鱗癌及腺癌組不同分級亞組間D*值差異均無統計學意義(P>0.05)，可能因D*反映的灌注信息是依靠不同運動狀態下水分子信號衰減程度不同擬合而來，對水分子的運動速度較敏感[11]，雖然宮頸癌隨分級增加血供逐漸豐富，但病理分級增加伴隨微血管壁發育不良、易扭曲變形，腫瘤細胞間隙減小及血管受壓程度增加等，使微血管內血液流速并無明顯變化，導致D*變化不明顯。f值代表灌注信息所占的百分比，可綜合反映微環境中所有相關灌注信息。本研究鱗癌組f值雖在不同亞組間差異無統計學意義，但隨病理分級增高，其數值有逐漸增加趨勢；腺癌組中f值亦與病理分級呈正相關，不同分級亞組間差異均有統計學意義(P均<0.05)。相比D*，f值能更準確地反映組織灌注信息。鱗癌組和腺癌組f值變化不完全一致，可能與腺癌組織血管密度較大、結構較疏松、微血管受壓程度較輕等因素有關。

3.3 診斷效能分析 本研究中MK鑒別不同分級宮頸鱗癌及宮頸腺癌的AUC最高，MD值次之；在各參數值與腫瘤病理分級的相關性分析中，MK和MD值的rs值也居于前2位，表明相比于IVIM模型，DKI模型對鑒別宮頸鱗癌與腺癌、同一病理類型不同病理分級更具優勢。分析其原因，MK和MD值均是以非高斯模型為基礎從整體反映病灶內水分子擴散特點的參數，更能反映生物體內水分子的真實運動狀態。IVIM模型雖然將灌注信息與擴散信息分離，但其擴散信息仍以高斯模型為基礎擬合，僅能部分反映實際擴散情況；其灌注信息受圖像信噪比、血液流速、掃描參數等因素影響，僅能部分反映真實灌注情況，故其診斷效能相對較差。

本研究的局限性：①研究對象未包含腺鱗癌、小細胞癌等少見類型；②DKI和IVIM所需b值個數及取值尚無統一標準；③取ROI時避開囊變、壞死區域，降低了腫瘤組織的異質性，可能影響部分參數的診斷效能。