直腸癌術前ADC值與腫瘤分化程度及Ki-67增殖指數的相關性

程有根 敖煒群 茅國群 包向東 楊光釗 張宏霞 魏福全

結直腸癌是常見的惡性腫瘤，其中直腸癌占30%～35%[1]。目前主要依據直腸癌分化程度、TNM分期、腫瘤細胞增殖指數評估預后[2]，但部分指標無法在術前進行觀察，而需依賴于組織活檢或外科手術標本組織病理學檢查[3]。磁共振擴散加權成像（DW-MRI）是目前唯一能無創檢測活體組織內水分子擴散運動的方法，可以評估組織學特征（包括細胞和水分子）。表觀擴散系數（ADC）值是DW-MRI的定量指標，可能反映了特定腫瘤的免疫組織化學特征[4]，在腫瘤良惡性判斷方面的應用較為廣泛。Ki-67增殖指數是一種成熟的免疫組化標志物，可用于直腸癌侵襲性及預后的評估[5]。本研究對直腸癌術前ADC值與術后腫瘤分化程度及Ki-67增殖指數的相關性作一分析，以探討ADC值預測腫瘤生物學行為及預后的價值。

1 對象和方法

1.1 對象 選取2010年1月至2018年6月本院收治且經手術病理學檢查證實為直腸癌的患者125例，術前均未行新輔助放化療，術前1周內均行常規MRI檢查及DW-MRI檢查。其中男80例，女45例；年齡38～87（65.01±9.88）歲；腺癌117例，腺癌伴部分黏液腺癌4例，腺癌伴局部神經內分泌癌分化4例；腫瘤部位為高位（距離肛門 11～15cm）28例，中位（距離肛門 6～10cm）40例，低位（距離肛門1～5cm）57例。排除完成MRI檢查但DW-MRI和ADC圖像無明確腫瘤顯示者、手術病理資料不完整者。

1.2 MRI檢查 檢查前囑患者盡量排空糞便。采用德國SIEMENS公司生產的3.0T Verio超導磁共振成像儀，8通道相控陣線圈。掃描序列：T2WI軸位、矢狀位、冠狀位及T1WI軸位、DW-MRI及3D-VIBE增強掃描。掃描參數：T2WI采用TSE序列非脂肪抑制技術，TR 3 900ms，TE 80ms，FOV 220mm×220mm，層厚 5mm，層距1mm；T1WI 采 用 SE 序 列 ，TR 400ms，TE 16ms，FOV 260mm×260mm，層厚5mm，層距1mm；橫斷位DW-MRI采用 EPI-stir序列，TR 9 700ms，TE 40.3ms，b 值分別取0、1 000s/mm2，層厚 5mm，層距 1.5mm；T1WI增強序列（3D-VIBE）：TR 3.3ms，TE 1.3ms，FOV 260mm×260mm，層厚3mm，層距0mm。使用MR自動高壓注射器，對比劑為釓噴酸葡胺注射液（Gd-DTPA，德國拜耳公司），劑量根據患者體重（0.1mmol/kg）計算，速率2ml/s。所有患者檢查完畢后1周內，行全直腸系膜切除術。

1.3 ADC值測量 由同1位影像科醫生（腹部診斷經驗12年）在影像工作站直接調取圖像測量，該醫生對組織病理學檢查結果并不知情。在ADC圖上手工繪制感興趣區（ROI），測量病變的ADC值。ROI為圓形或橢圓形，面積50～150mm2。測量時對照同層T2WI圖像及增強圖像病灶，盡量取病灶最大層面，同時避開血管及壞死區，記錄相應ADC值，重復測量3遍，取其平均值。高、中、低分化直腸癌的ADC值測量見圖1-3。

圖1 男性，45歲。高分化直腸癌，距肛門12cm處直腸腫塊（a：DW-MRI圖，呈高信號；b：ADC 圖，ADC 值為 0.982×10-3mm2/s）

圖2 女性，53歲。中分化直腸癌，距肛門5cm處直腸不規則腫塊（a：DW-MRI圖，呈高信號；b：ADC 圖，ADC 值為 0.758×10-3mm2/s）

圖3 男性，60歲。低分化直腸癌，距肛門12cm處直腸腫塊（a：DW-MRI圖，呈高信號；b：ADC 圖，ADC 值為 0.668×10-3mm2/s）

1.4 組織病理學檢查 取手術標本腫瘤實質部分進行常規HE染色和免疫組化染色。Ki-67增殖指數采用Ki-67標記陽性細胞百分比表示，Ki-67陽性細胞定義為細胞核存在明顯的棕色染色[6]。從1 000個腫瘤細胞核中選取10個染色明顯的區域，在400倍放大鏡下進行檢測。

1.5 統計學處理 應用PASW 18.0統計軟件。計量資料用表示，不同腫瘤分化程度直腸癌術前ADC值比較采用單因素方差分析，術前ADC值與Ki-67增殖指數的相關性分析采用Pearson相關。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 直腸癌術前ADC值與腫瘤分化程度的相關性直腸癌術前 ADC 值為（0.56～1.46）×10-3mm2/s，平均為（0.83±0.16）×10-3mm2/s；術后組織病理學檢查結果顯示高分化29例，中分化71例，低分化25例。高、中、低分化直腸癌術前 ADC 值分別為（0.86±0.11）×10-3mm2/s、（0.77±0.10）×10-3mm2/s 和（0.65±0.04）×10-3mm2/s，差異有統計學意義（F=9.26，P＜0.05），箱式圖見圖 4。

圖4 125例不同分化程度直腸癌術前ADC值的箱式圖

2.2 直腸癌術前ADC值與Ki-67增殖指數的相關性術后組織病理學檢查結果顯示Ki-67增殖指數為10%～90%，平均為（55.3±20.2）%。直腸癌術前 ADC 值與Ki-67增殖指數呈負相關（r=-0.19，P＜0.05），即 Ki-67增殖指數越高，ADC值越低，見圖5。

圖5 125例直腸癌術前ADC值與Ki-67增殖指數的散點圖

3 討論

相關研究表明，MRI掃描多種序列可以提供形態學和功能學的信息，還與腫瘤的病理評估相對應，且新的MRI技術可以量化與評估腫瘤生物學指標[7]。DWMRI是目前唯一能檢測活體組織內水分子擴散運動的無創方法，它從細胞及分子水平反映病變內部結構變化，包括細胞密度、細胞膜的完整性、壞死等，ADC值是其定量指標[8]。腫瘤的ADC值能直接反映病變區水分子彌散受限程度，間接反映腫瘤最大細胞含量區域及腫瘤細胞增殖最高的區域。直腸腫瘤細胞增殖旺盛，生長活躍，細胞代謝時結合水增多；而增殖旺盛的腫瘤細胞合成的大分子蛋白對水分子的吸附作用增強，使得細胞內外水分子活動空間相對減少，擴散運動受限[9]。DW-MRI有助于良惡性腫瘤的鑒別。研究表明，DW-MRI在鑒別腸道腫瘤良惡性方面明顯優于其他MRI序列[9-10]。Busard等[11]研究發現惡性腫瘤的ADC值在（0.97～1.19）×10-3mm2/s之間，而良性腫瘤的 ADC 值在（1.37～2.69）×10-3mm2/s之間。相關文獻報道的直腸癌ADC值不盡相同[8，11-12]。本組患者低分化直腸癌ADC值在（0.6～1.2）×10-3mm2/s之間，而中高分化直腸癌 ADC值在（0.78～1.46）×10-3mm2/s之間；分析原因可能與 MRI機器型號、場強和b值選取范圍不同有關。李健丁等[13]研究認為結直腸癌DW-MRI序列b值取1 000s/mm2時病灶顯示信噪較好，本研究采納了該觀點，b值選取了0、1 000s/mm2。腫瘤分化程度是一個重要的預后因素。本研究結果顯示，不同腫瘤分化程度直腸癌術前ADC值比較，差異有統計學意義，這與Curvos-Semedo等[3]研究結果一致。但Sun等[12]對49例直腸癌患者進行研究，結果發現ADC值與腫瘤分化程度無關。原因可能與納入病例數、ROI手工繪制方法等有關。

Curvos-Semedo等[3]研究表明，DW-MRI檢查可以提供直腸癌侵襲性的信息，且ADC值越低，腫瘤侵襲性越強；同時認為腫瘤細胞的密度是影響ADC值的主要因素，這可能與ADC值來源于水分子的擴散運動，而它又通常受微觀結構、細胞密度和組織中在微環境水平上存在的其他組織學成分的影響有關。因此，ADC值可能反映了特定腫瘤組織的侵襲性。Ki-67是一種貫穿表達于增殖期細胞中的核內大分子蛋白質，對維持細胞增殖活性具有重要作用，其高表達是增殖活躍的重要標記，與腫瘤的發生、發展、轉移和預后等有關[14]。Ki-67高表達提示腫瘤細胞數目增多，腫瘤細胞增殖活躍，密度增大。在臨床實踐中，Ki-67增殖指數是常用于評估直腸癌侵襲性和預后的一種傳統免疫組化標志物[4]。Bae等[4]研究認為，ADC值可能反映了特定腫瘤的免疫組化特征，從而更精確地預測特定腫瘤在初始治療前的侵襲性和潛在反應。另有研究表明，ADC值與不同病變的Ki-67增殖指數有較強的相關性[15-16]。Kobayashi等[15]報道了ADC值與膀胱癌Ki-67增殖指數呈負相關，同時發現ADC值越低，腫瘤侵襲性越強。Heijmen等[16]研究發現，結直腸癌肝臟轉移病灶ADC值與Ki-67表達水平呈高度相關。Sun等[12]研究發現，直腸癌ADC值與幾個病理指標均有相關性，其中與Ki-67表達呈負相關。本研究結果亦顯示，直腸癌術前ADC值與Ki-67增值指數呈負相關。

綜上所述，直腸癌術前ADC值能反映腫瘤分化程度及Ki-67增殖指數的高低；ADC值越低，腫瘤侵襲性越強。直腸癌術前ADC值可作為一種無創的影像學生物標志物，用來評估腫瘤術前狀況，以更好地指導臨床個體化治療方案的選擇。但本研究也存在一定的局限性：（1）DW-MRI檢查時間與手術時間非一致性；（2）ADC值是在影像工作站上測量的，只有圓形或橢圓形測量方法，不能任意形狀描繪病灶測量，故ROI無法包括整個病灶；（3）納入病例偏少。