磁共振DWI預測直腸癌分化程度、T分期、淋巴結轉移情況的應用價值

潘艷霞，茍文梟，張傳德

(1.成都市新津縣人民醫(yī)院放射科，四川 成都 611430；2.成都市溫江區(qū)人民醫(yī)院放射科，四川 成都 611130；3.四川省醫(yī)學科學院·四川省人民醫(yī)院放射科，四川 成都 610072)

磁共振DWI成像是反映活體組織內水分子擴散自由度的一種特殊成像技術，在中樞神經系統(tǒng)應用非常廣泛且技術成熟，對及時發(fā)現(xiàn)超急性期腦梗塞并指導臨床治療方案價值很大[1]。目前，DWI技術已廣泛應用于體部臟器的檢查與研究，如乳腺、子宮、前列腺、直腸等[2～5]。DWI通常通過表觀擴散系數值(ADC)測量來量化評價水分子在活體組織中的擴散自由度。目前國內外已有一些文獻報道利用ADC值的差異來預測直腸癌腫瘤細胞分化程度、T分期、N分期(淋巴結轉移)情況，但研究結果相悖或存在差異性[6，7]。本研究探討DWI技術在術前無創(chuàng)性預測直腸癌腫瘤細胞分化程度、T分期及是否伴發(fā)淋巴結轉移的價值，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料2017年6月至2018年11月因臨床診斷直腸腫瘤在我院行常規(guī)MRI序列及DWI檢查的53例患者。納入標準：①在MRI檢查前均已接受腸鏡病理活檢，并被證實為原發(fā)性直腸腺癌；②未在檢查前接受過放療或化療等相關治療；③完成MRI檢查后一周內患者接受手術治療并獲得手術病理結果。排除標準：①MRI檢查后一周內未行手術治療并獲得病理結果；②其它部位的惡性腫瘤轉移至直腸或直接侵犯直腸。本組男38例，女15例，年齡27～80歲[(58.3±10.4)歲]。

1.2 分組方法53例患者根據手術病理結果分為高分化腺癌組13例、中分化腺癌組30例、低分化腺癌組10例；依照2016年第八版UICC/AJCC分期系統(tǒng)分為T1期5例、T2期8例、T3期24例、T4期16例；淋巴結轉移組17例、無淋巴結轉移組36例。

1.3 檢查方法檢查設備為SIEMENS Aera1.5 T MRI掃描儀，采用24通道體部相控陣線圈。首先行常規(guī)平掃：包括軸位T1W、軸位T2W、矢狀位T2W、冠狀位T2W；然后行軸位DWI掃描(b=0、1000 s/mm2)；最后行T1W矢狀位動態(tài)增強、常規(guī)軸位增強掃描。增強掃描Gd-對比劑(釓雙胺注射液，GE藥業(yè)公司)由高壓注射器經肘正中靜脈注射，對比劑劑量0.2 mmol/kg，流速3 ml/s，注射完后用20 ml生理鹽水沖洗管道。具體掃描參數見表1。

表1 MRI掃描序列參數

1.4 圖像后處理及數據測量所有患者的MRI檢查圖像均上傳至MMWP Version：VE40工作站上進行處理，測量每個患者直腸癌病灶的ADC值。方法：將b=1000 s/mm2的DWI圖像進行ADC圖像重建，參照T2W及增強掃描圖像在ADC圖像上選擇腫瘤顯示較好的層面，盡量選擇高信號區(qū)，在腫瘤范圍內手動勾畫3個圓形或橢圓形感興趣區(qū)(ROI)測量其ADC值，ROI面積約15 mm2，注意避開壞死、囊變、出血及液化區(qū)域，然后取各ROI的平均ADC值作為標準值。

1.5 統(tǒng)計學方法采用SPSS 20.0統(tǒng)計學軟件處理數據。計量資料以均數±標準差表示，多組間比較采用單因素方差分析及SNK-q檢驗，檢驗水準α=0.05。對相鄰組間差異有統(tǒng)計學意義的參數值繪制受試者工作特征曲線(ROC)，計算AUC(曲線下面積)及各參數值的敏感度、特異度，確定敏感度+特異度的最大值作為區(qū)別兩組的閾值。

2 結果

2.1 直腸癌不同分化程度組間ADC值比較高分化組、中分化組與低分化組ADC值分別為(1.335±0.219)mm2/s、(1.132±0.270)mm2/s、(0.876±0.097)mm2/s，組間差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。采用高分化組與中分化組的ADC值繪制ROC曲線，AUC為0.763、閾值為1.1790 mm2/s(敏感度0.769，特異度0.733)，見圖1；采用中分化組與低分化組的ADC值繪制ROC曲線，AUC為0.967、閾值為0.9055 mm2/s(敏感度0.967，特異度1.00)，見圖2。

圖1 高分化與中分化直腸癌患者ADC值ROC曲線

圖2 中分化與低分化直腸癌患者ADC值ROC曲線

2.2 直腸癌不同T分期組間ADC值比較T1期、T2期、T3期、T4期患者ADC值分別為(1.503±0.265)mm2/s、(1.399±0.352)mm2/s、(1.091±0.226)mm2/s、(1.031±0.349)mm2/s。僅T2與T3期患者ADC值比較，差異有統(tǒng)計學意義(P=0.013)。采用T2與T3期患者的ADC值繪制ROC曲線，AUC為0.742，閾值為1.5785 mm2/s(敏感度0.500，特異度0.958)，見圖3。

圖3 T2期與T3期直腸癌患者ADC值ROC曲線

2.3 直腸癌有淋巴結轉移組與無淋巴結轉移組ADC值比較17例有淋巴結轉移組ADC值0.616～1.891 mm2/s，均值1.202 mm2/s；36例無淋巴結轉移組腫瘤ADC值0.530～1.751 mm2/s，均值1.135 mm2/s；組間ADC值比較，差異無統(tǒng)計學意義(P=0.086)。

3 討論

3.1 DWI的基本成像原理及彌散敏感系數(b值)選擇DWI成像的理論基礎是人體組織中的水分子在細胞內、外及血液中的布朗運動。水分子在活體組織中的擴散運動會受到大分子蛋白、細胞膜等的限制，水分子擴散運動限制越多，DWI信號衰減越少，圖像信號強度越高。為增加DWI成像序列對水分子布朗運動的敏感性，還需人為施加兩個強度及持續(xù)時間相同但方向相反的擴散敏感梯度場。

擴散敏感梯度場的場強與持續(xù)時間可以用b值來表示，單位是s/mm2。b值反映了DWI探測水分子運動的敏感性，是DWI最為重要的參數。DWI成像至少需要2個b值，一個b=0 s/mm2，另一個是根據檢查部位而決定的較高b值(b=500～1000 s/mm2)。b值與信號強度的關系：s=s0e-bD，D代表水分子的擴散系數，s代表施加梯度場前的信號強度，s0代表施加梯度場后的信號強度。從這個公式可以得知b值越大對信號變化的影響越大，當水分子擴散程度相同時，b值越大，信號衰減越大，DWI探測水分子的運動越敏感；但是隨著b值的升高，圖像的信噪比會下降，圖像質量也會相應的下降，因此選擇一個合適的b值至關重要。目前認為DWI診斷直腸癌的最佳b值為b=1000 s/mm2[8，9]，其不僅能克服血流灌注及T2穿透效應對直腸癌DWI信號的影響，還能保證圖像質量，能較清晰觀察腫瘤以及周圍組織的情況，使得直腸癌在DWI圖像上的顯示更為敏感、真實。

DWI的量化指標是ADC值，其大小主要根據DWI信號強度的變化來計算：ADC=(ln S1/S2)/b2-b1，ln是指自然對數，b2、b1指兩種不同的b值(如b=0與b=1000 s/mm2)，S1、S2分別指兩種不同b值下的DWI信號強度。通常來說，水分子的彌散越受到限制，DWI的信號衰減越少，則DWI信號強度越高，ADC值越低。因此，通過測量ADC值可以定量分析水分子的彌散特性，從而反映生物組織的一些組織學特性[10]。

3.2 ADC值預測直腸癌分化程度、T分期及淋巴結轉移的價值直腸癌患者腫瘤分化程度越低，細胞異型性越明顯，細胞核/細胞漿比值越大，細胞與細胞之間排列越緊密，細胞內、外可供水分子自由運動的空間越小，ADC值相應降低。本研究表明不同腫瘤細胞分化程度直腸癌組間ADC值的差異有統(tǒng)計學意義，并且ADC值隨著分化程度的降低而降低，這與Akashi、Luís等[11，12]研究結果一致。進一步對高、中、低分化組相鄰組間的ADC值進行比較發(fā)現(xiàn)，高分化組與中分化組、中分化組與低分化組的ADC值組間差異均有統(tǒng)計學意義。采用高、中分化組的ADC值繪制ROC曲線，區(qū)別高、中分化組的ADC閾值為1.1790 mm2/s(特異度0.733，敏感度0.769)；通過中、低分化的ROC曲線分析，得到1.1790 mm2/s為區(qū)別中分化與低分化的ADC閾值(特異度1.000，敏感度0.967)。

多位學者[7，11，12]認為不同T分期直腸癌的ADC值差異無統(tǒng)計學意義。但本組病例中不同T分期直腸癌組間ADC值差異有統(tǒng)計學意義，且隨著T分期的升高ADC值降低，可能歸因于隨著腫瘤的生長，腫瘤細胞體積增大、數目增多，同時核漿比例增大，同時隨著腫瘤浸潤腸壁深度增加，正常細胞逐漸被腫瘤細胞代替，導致細胞內外間隙越來越小，水分子擴散范圍逐漸減小，ADC值相應減低，這與Lu等[6]的研究結論相符。進一步比較相鄰T分期腫瘤組的ADC值結果表明：僅T2與T3期ADC值差異有統(tǒng)計學意義，繪制ROC曲線后得到ADC=1.5785 mm2/s可以做為區(qū)分兩組的閾值(敏感度、特異度分別為0.500、0.958)。而T1與T2期、T3與T4期ADC值比較，差異無統(tǒng)計學意義，分析原因可能是：①腫瘤細胞的生長是一個漸進性過程，而腫瘤對腸壁的浸潤也是一個漸進性過程，這兩個過程并非時刻同步；②ADC值的準確性受到微循環(huán)灌注、心跳、呼吸等除水分子擴散運動外的其它生理運動的影響[13]。

本研究中直腸癌有淋巴結轉移組與無淋巴結轉移組的ADC值比較，差異無統(tǒng)計學意義，這與Akashi等[11]的研究結果類似，表明是否出現(xiàn)淋巴結轉移可能與個體差異等綜合因素有關，而與腫瘤組織本身的水分子擴散運動無明顯聯(lián)系。但有文獻[14～16]表明淋巴結本身的ADC值與其轉移情況呈顯著相關。

總之，磁共振DWI通過ADC值測量可為術前無創(chuàng)性評估、預測直腸癌分化程度及T分期提供有價值的信息，但其預測直腸癌是否發(fā)生淋巴結轉移的作用尚待進一步探討。