不同擴散模型對Ⅰ期子宮內膜癌肌層浸潤深度的診斷價值

尹希，吳慧，高陽，喬鵬飛，牛廣明

子宮內膜癌發(fā)病率逐年上升，是女性常見的惡性腫瘤之一。根據(jù)國際婦產科聯(lián)盟(federation internationale gynecologie obstetrique，F(xiàn)IGO)提出的2009版子宮內膜癌分期方法，腫瘤局限于子宮體且浸潤深度＜1/2肌層為Ⅰa期，而＞1/2肌層為Ⅰb期[1]。據(jù)報道，與Ⅰa期子宮內膜癌相比，Ⅰb期子宮內膜癌發(fā)生淋巴結轉移的風險及腫瘤復發(fā)風險要大得多[2]。準確的術前評估子宮內膜癌的肌層浸潤深度對于危險分層、手術規(guī)劃和后續(xù)治療是非常重要的。MRI在對子宮內膜癌術前分期方面具有獨特優(yōu)勢，然而常規(guī)的MRI局限于形態(tài)學成像，而不同擴散模型可從分子水平進行子宮的無創(chuàng)成像。其中，單指數(shù)模型已成為傳統(tǒng)MRI的重要補充并逐步應用于臨床。有文獻報道雙指數(shù)模型在子宮內膜癌分期方面優(yōu)于單指數(shù)模型[3-4]。近年，拉伸指數(shù)模型被提出并認為具有更高的穩(wěn)定性[5]。本研究旨在探討單指數(shù)、雙指數(shù)、拉伸指數(shù)模型各參數(shù)對診斷Ⅰ期子宮內膜癌肌層浸潤深度的價值。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

收集2016年10月至2018年5月在我院婦科經診刮術診斷為子宮內膜癌的70例患者行標準盆腔MRI檢查。診刮術與MRI檢查的平均間隔時間為7 d。入組標準：(1) MRI檢查前未經放療或化療；(2)子宮全切術后按照FIGO分期標準病理證實為子宮內膜癌且病理分期為Ⅰ期；(3)腫瘤最大徑≥1 cm。其中17例患者被排除(9例為非Ⅰ期子宮內膜癌，6例未行子宮全切術，2例腫瘤體積太小無法識別)，共53例患者(年齡32～75歲，中位年齡53歲)納入研究。其中Ⅰa期32例，Ⅰb期21。

1.2 檢查設備及掃描方法

掃描采用GE公司 Discovery 750 3.0 T 超導型MR掃描儀，8通道相位陣列線圈。所有患者簽署MRI檢查知情同意書后行盆腔MRI掃描。檢查前囑患者禁食5～6 h，行腸道準備(服用乳果糖，硫酸鎂)，線圈中心置于髂前上棘與大轉子之間。常規(guī)掃描序列包括軸位壓脂T2WI (AXT2Fs)，TR 3429 ms，TE 68 ms，層厚5 mm，間隔2 mm，F(xiàn)OV 32 cm×32 cm；軸位T1WI，TR 547 ms，TE 9 ms，層厚 5 mm，間隔2 mm，F(xiàn)OV 32 cm×32 cm；矢狀位壓脂T2WI，TR 3264 ms，TE 85 ms，層厚5 mm，間隔0.5 mm，F(xiàn)OV 24 cm×24 cm；動態(tài)增強掃描，高壓注射器注射釓噴酸葡甲胺0.2 mL/kg，流率2.0 mL/s。

增強掃描前行多b值擴散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)掃描。多b值DWI參數(shù)：b值取0、10、25、50、75、100、150、200、500、800、1000、1500、2000 s/mm2，NEX分別為2、3、3、1、1、2、2、2、4、6、8、10、10，TR 5000 ms，TE 68.1 ms，層厚 5 mm，間隔2 mm，F(xiàn)OV 32 cm×32 cm，矩陣96×128。

1.3 數(shù)據(jù)分析及后處理

參照業(yè)內通用診斷標準[4，6]，科內中、高級職稱各一位及研究生一人參與研究，所有數(shù)據(jù)后處理均在未知病理結果的前提下進行。進入GE AW 4.6工作站，采用Functool工具包中的 MADC 軟件處理得出各參數(shù)值偽彩圖。將偽彩圖與AXT2Fs圖像融合，使腫瘤的實性部分定位更精確。講師及研究生兩人分別手動勾畫感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，ROI置于腫瘤及腫瘤周圍區(qū)域。腫瘤周圍區(qū)域為圍繞子宮內膜癌并與其相鄰的5 mm厚的肌層。避開囊變壞死出血區(qū)域及周圍直腸、膀胱，選擇病變實質部分最大的連續(xù)3個層面，測得的3個值取平均值。當出現(xiàn)爭議時請教副主任醫(yī)師并3人會診取得一致性意見。本研究只出現(xiàn)過4例有輕微爭議。各參數(shù)值通過以下公式由工作站自動計算得出：(1)單指數(shù)模型：Sb/S0=exp (-b×ADC)；其中，ADC為表觀擴散系數(shù)(apparent diffusion coefficient)；(2)雙指數(shù)模型：Sb/S0=(1-f)·exp (-bD)+f·exp [-b(D+D*)]，其中，D是真擴散系數(shù)，D*是假擴散系數(shù)，f值是灌注分數(shù)，D*和f值是灌注相關參數(shù)；(3)拉伸指數(shù)模型：Sb/S0=exp [-(b×DDC)α]，其中，DDC是分布擴散系數(shù)，α是水擴散異質性指數(shù)。

1.4 統(tǒng)計學方法

應用 SPSS 20.0 統(tǒng)計學軟件對實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，計量資料滿足正態(tài)分布，以均值±s表示，Ⅰa期與Ⅰb期組間比較行兩獨立樣本t檢驗。繪制各參數(shù)的受試者工作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲線，評價各參數(shù)對診斷Ⅰ期子宮內膜癌肌層浸潤深度的效能。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

Ⅰa期子宮內膜癌(圖1)與Ⅰb期(圖2)比較，Ⅰb期D、f、DDC、ADC值小于Ⅰa期，且差異均有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)，Ⅰb期D*值大于Ⅰa期，差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)，Ⅰb期α值小于Ⅰa期，差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)(表1)。D、f、DDC、ADC值對診斷Ⅰ期子宮內膜癌肌層浸潤深度的曲線下面積(area under curve，AUC)分別為0.867、0.762、0.794、0.774。見圖3。

表1 Ⅰ期子宮內膜癌各擴散模型參數(shù)結果比較(±s)Tab. 1 Comparison of results of various parameters of stage Ⅰ endometrial cancer (±s)

表1 Ⅰ期子宮內膜癌各擴散模型參數(shù)結果比較(±s)Tab. 1 Comparison of results of various parameters of stage Ⅰ endometrial cancer (±s)

注：D：真擴散系數(shù)，D*：假擴散系數(shù)，f：灌注分數(shù)，DDC：分布擴散系數(shù)，α：異質性指數(shù)，ADC：表觀擴散系數(shù)；與Ⅰa期比較，*P＜0.05

分期 D (×10-3 mm2/s) D* (×10-3 mm2/s) f (%) DDC (×10-3mm2/s) α (mm2/s) ADC (×10-3mm2/s)Ⅰa期 0.63±0.09 8.43±6.54 0.30±0.08 0.81±0.21 0.74±0.05 0.92±0.15Ⅰb期 0.52±0.03* 8.63±3.34 0.23±0.06* 0.61±0.05* 0.73±0.06 0.78±0.09*t值 5.013 -0.101 2.885 4.012 0.643 3.036 P值 ＜0.001 0.920 0.007 ＜0.001 0.524 0.005

圖1 女，53歲，Ⅰa期子宮內膜癌。A：T2壓脂圖，B：DWI圖，C～H：分別為真擴散系數(shù)(D)、假擴散系數(shù)(D*)、灌注分數(shù)(f)、分布擴散系數(shù)(DDC)、擴散異質性指數(shù)(α)、ADC偽彩圖。D=0.524×10-3 mm2/s，D*=4.4×10-3 mm2/s，f=32%，DDC=0.820×10-3 mm2/s，α=0.773 圖2 女，58歲，Ⅰb期子宮內膜癌。A：T2壓脂圖，B：DWI圖，C～H：分別為D、D*、f、DDC、α、ADC偽彩圖，D=0.499×10-3 mm2/s，D*=6.41×10-3 mm2/s，f=18.4%，DDC=0.605×10-3 mm2/s，α=0.762Fig. 1 Female, 53 years old, stage Ⅰa endometrial cancer. A: T2 pressure-pressure diagram, B: DWI diagram, C—H: The true diffusion coefficient (D), the pseudo-diffusion coefficient (D*), the perfusion fraction (f), the distribution diffusion coefficient (DDC), diffusion heterogeneity index (α), ADC pseudo color map.D=0.524×10-3 mm2/s, D*=4.4×10-3 mm2/s, f=32%, DDC=0.820×10-3 mm2/s, α=0.773. Fig. 2 Female, 58 years old, stage Ⅰb endometrial cancer. A: T2 pressurepressure diagram, B: DWI diagram, C—H: D, D*, f, DDC, α, ADC pseudo-color map. D=0.499×10-3 mm2/s, D*=6.41 ×10-3 mm2/s, f=18.4%, DDC=0.605×10-3 mm2/s,α= 0.762.

3 討論

3.1 各擴散模型參數(shù)對Ⅰa期及Ⅰb期子宮內膜癌的對照分析

圖3 D、f、DDC、ADC診斷Ⅰ期子宮內膜癌肌層浸潤深度的ROC曲線Fig. 3 ROC curve of D, f, DDC, ADC for diagnosis of myometrial invasion of stageⅠendometrial cancer.

本研究中，Ⅰb期子宮內膜癌ADC、D、DDC值較Ⅰa期低，且差異有統(tǒng)計學意義。可能因為ADC、D、DDC值均可根據(jù)細胞密度不同來定量評估擴散受限程度[6]。深肌層浸潤癌比淺肌層浸潤癌范圍大且侵襲性更高，細胞數(shù)量增加、細胞核增大、色素增多、核質比增高、膜結構增加，水分子擴散受限更嚴重[7-8]。

本研究中，所有病例的D值均低于相應的ADC值，可能是因為單指數(shù)模型既受到水擴散的影響，還受到微循環(huán)血液灌注的影響；而水擴散受限使ADC值降低，血液灌注卻使ADC值升高[9]。故ADC值不能精確地反映擴散信息。雙指數(shù)模型可以將血液灌注與實際擴散效應分開，分別為D*值與D值。本研究發(fā)現(xiàn)，ADC值在Ⅰa期與Ⅰb期子宮內膜癌之間有部分重疊，D值組間重疊較ADC值小，說明D值能更精確地反映擴散信息。但由于兩組間的D值差異較小，且本研究樣本較少，沒有找到準確的臨界值來區(qū)分Ⅰa期與Ⅰb期子宮內膜癌。

拉伸指數(shù)模型未對導致信號衰減的內部體素質子池的數(shù)目作出假設，擬合穩(wěn)定性高于雙指數(shù)模型[9]。DDC可被認為是ADC的加權和，通過連續(xù)分布的ADC中每部分水分子的體積分數(shù)加權所得[9]。DDC和ADC有很強的相關性[9]。理論上，當α=1時，DDC反映單指數(shù)信號衰減；當α=0時，DDC反映多指數(shù)信號衰減。本研究中，兩組的DDC值均小于對應的ADC值，這與Liu等[10]對前列腺癌的研究相一致。

ROC分析顯示，D值和DDC值對診斷Ⅰ期子宮內膜癌肌層浸潤深度的效能均高于ADC值。D值的診斷效能最佳。

Ⅰb期子宮內膜癌D*值均值雖高于Ⅰa期子宮內膜癌，但差異無統(tǒng)計學意義。造成D*值較大的標準差和數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定性原因可能是D*值對信噪比水平的依賴性高[11]，也可能是因為D*值受心動周期影響較大，收縮期D*值明顯大于舒張期[12]。

f值反映正常毛細血管血流量。本研究中，Ⅰb期子宮內膜癌f值均低于Ⅰa期子宮內膜癌。據(jù)文獻報道，子宮內膜癌微血管增生與毛細血管血流量呈負相關，是因為腫瘤的新生血管由于不規(guī)則且易破碎使它們完全失去功能[13]。血流量下降導致腫瘤缺氧，這可能在促進癌細胞繁殖和轉移擴散的致病機制中起關鍵作用[14]。缺氧與腫瘤的侵襲性呈正相關[13]。由于Ⅰb期子宮內膜癌病變范圍大，腫瘤的侵襲性及缺氧等明顯增加，導致Ⅰb期子宮內膜癌f值均低于Ⅰa期子宮內膜癌。

α值不僅描述了水分子擴散與單指數(shù)衰減的偏差，還反映微觀結構的異質性，變動范圍為0～1[6]。微觀結構異質性低時α值接近1，反之則接近0。微觀結構異質性與細胞多形性、新生血管扭曲和微觀壞死的程度等呈正相關[14]。但由于不同個體的腫瘤內可能會發(fā)生獨特的體細胞突變，即使同一腫瘤內也可能存在具有特定遺傳、表觀遺傳和表型特征的不同細胞亞群，故即使分期相同甚至同一腫瘤內的異質性可能也會不同[15]。因而兩組之間α值差異無統(tǒng)計學意義。

3.2 本研究的局限性

由于樣本量較少，ADC、D、DDC值的AUC差距不顯著，沒有找到兩組的臨界值；多b值掃描時間較長，臨床實用價值需要進一步驗證。今后需增加樣本量做進一步研究。

總之，各種擴散模型的每個參數(shù)反映相應組織的病理和生理變化，可定量評估Ⅰ期子宮內膜癌的肌層浸潤深度，比肉眼觀察更準確。其中，D值和DDC值優(yōu)于ADC值。f值可以提供補充信息。雙指數(shù)和拉伸指數(shù)模型可以提供更全面、準確的信息，但它們在臨床工作中的實用性仍有待評估。

利益沖突：無。