體素內不相干運動成像和動態增強磁共振成像在子宮頸癌病理分級中的診斷價值

佟晶，卑貴光，李玉澤，冉儀婷，劉珈璐

（北部戰區總醫院放射科，沈陽 110812）

子宮頸癌是女性常見的惡性腫瘤，發病率及死亡率呈上升趨勢。子宮頸癌治療方式及預后與病理分級密切相關［1］，準確評估子宮頸癌病理分級對患者治療方案的制訂和預后預判極其重要。傳統磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）是診斷子宮頸癌的重要檢查方法［2］，但其對子宮頸癌病理分級缺乏特異性，近年來發展的體素內不相干運動（intravoxel incoherent motion，IVIM）成像和動態增強MRI（dynamic contrast enhanced-MRI，DCE-MRI）對子宮頸癌病理分級的價值日益受到國內外學者關注。IVIM和DCE-MRI可以用來評價子宮頸癌的微觀結構及微循環情況［3］，反映腫瘤不同分級程度在灌注上的差異。本研究探討IVIM和DCE-MRI在子宮頸癌病理分級中的診斷價值。

1 材料與方法

1.1 研究對象

回顧性分析我院放射科2017年6月至2018年5月經手術病理證實的71例子宮頸癌患者，年齡45～70歲，平均56歲。患者均術前2周內行IVIM成像和DCE-MRI檢查。納入標準：（1）病灶最大徑≥1.0 cm；（2）術前未經任何治療。排除標準：（1）經病理檢查不能確定病理分級；（2）圖像質量不能滿足診斷要求。根據病理結果將患者分為3組：G1組（高分化，27例）、G2組（中分化，21例）和G3組（低分化，23例）。其中鱗癌46例，腺癌25例。ⅠB1期8例，ⅠB2期34例，ⅡA1期13例，ⅡA2期9例，ⅡB期7例。本研究通過我院倫理委員會審核并獲得患者知情同意。

1.2 儀器與檢查方法

應用3.0 T MR掃描儀（Discovery MR750，美國GE Healthcare）和8通道控陣線圈對患者行盆腔MRI掃描。掃描序列包括（1）常規矢狀位、軸位和冠狀位T2WI（FSE序列，TR 3 156 ms，TE 85 ms，帶寬50 kHz，矩陣320×224，FOV 26 cm×26 cm，層厚6.0 mm，層間距1.0 mm）；（2）軸位T1WI（TR 450 ms，TE 6 ms，帶寬83.33 kHz，矩陣256×192，FOV 26 cm×26 cm，層厚6.0 mm，層間距1.0 mm）；（3）軸位多b值DWI（SEEPI序列，TR 2 688 ms，TE 71 ms，帶寬250.0 kHz，矩陣98×128，FOV 26 cm×26 cm，層厚6.0 mm，層間距1.0 mm，b值 分 別為0、10、20、50、100、200、400、800、1 200）；（4）軸位動態增強序列（LAVA-T1WI，TR 3.9 ms，TE 2.2 ms，帶寬166.7 kHz，反轉角13°，矩陣320×200，FOV 38 cm×38 cm，層厚4.0 mm，無間斷掃描10期，每期15 s，掃描第一期結束時經肘正中靜脈團注Gd-DTPA，劑量0.2 mmol/kg，流率2 m/s）。

1.3 圖像分析

IVIM圖像應用GEAW4.5 Functool MADC軟件，處理生成表觀擴散系數（apparent diffusion coefficient，ADC）、慢擴散系數（slow diffusion coefficient，D）、快擴散系數（fast diffusion coefficient，D*）及灌注分數（perfusion fraction，f）參數圖，測量后計算D*與f乘積值（fD*）。DCE-MRI圖像應用Functool自動分析軟件，處理生成DCE-MRI半定量參數：最大上升斜率（maximum slop of increase，MSI）、最大下降斜率（maximum slop of decrease，MSD）、正性增強積分（positive enhancement integral，PEI）、信號增強比率（signal enhancement ratio，SER）。

在b=800 s/mm2擴散加權成像（diffusion weighted imaging，DWI）圖像上高信號腫瘤層面，于腫瘤邊緣手動繪制感興趣區（region of interest，ROI），包含距腫瘤邊緣5 mm以內的區域，同時結合T2WI和增強掃描圖像避開壞死及囊變區［4］。每個病灶測量3次取其平均值，IVIM參數圖和DCE-MRI參數圖ROI放置盡量保持一致。

1.4 統計學分析

應用SPSS 20.0軟件對數據進行統計學分析。由于數據不服從正態分布，統計描述采用中位數（四分位間距）表示，組間比較采用Kruskal-WallisH檢驗，組間差異有統計學意義者采用LSD檢驗進行組內兩兩比較。對存在統計學意義的各參數行受試者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲線分析，計算曲線下面積（area under curve，AUC）和最佳截斷值。應用Spearman秩相關分析研究各參數和病理分級的相關性以及兩種方法參數間的相關性。P＜ 0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 子宮頸癌不同病理分級MRI參數比較

結果顯示，3組IVIM各個參數指標比較均有統計學差異（均P＜ 0.05）。G2組ADC值低于G1組，G3組D*值、fD*值低于G1組和G2組，G3組f值高于G1組和G2組，差異均有統計學意義（P＜ 0.05），見表1。DCEMRI半定量參數中MSD值組間比較均有統計學差異（均P＜ 0.05），見表2、圖1～3。

2.2 各參數診斷效能的ROC曲線分析

對有鑒別診斷意義的參數行ROC曲線分析，結果顯示，IVIM參數中D對低分化子宮頸癌診斷的敏感度及特異度均高；其他參數敏感度高，特異度不高；DCE-MRI半定量參數MSD特異度高，敏感度不高，見表3，圖4、5。

表1 子宮頸癌不同病理分級IVIM參數比較Tab.1 Comparison of IVIM parameters in different pathological gradings of cervical cancer

表2 子宮頸癌不同病理分級DCE-MRI半定量參數比較Tab.2 Comparison of semi-quantitative DCE-MRI parameters in different pathological gradings of cervical cancer

圖1 高分化子宮頸癌患者影像結果（女，59歲）Fig.1 Imaging results of a patient with highly differentiated cervical cancer（female，59 years old ）

2.3 IVIM、DCE-MRI各參數之間及與病理分級的相關性分析

結果顯示，D、D*、fD*及MSD與病理分級呈負相關（r分別為-0.620、-0.368、-0.270、-0.504，均P＜ 0.05），f與病理分級呈正相關（r=0.287，P＜ 0.05）。ADC、D、D*及fD*與MSD呈正相關（r分別為0.312、0.435、0.282、0.254，均P＜ 0.05）。

圖2 中分化子宮頸癌患者影像結果（女，56歲）Fig.2 Imaging results of a patient with moderately differentiated cervical cancer（female，56 years old ）

圖3 低分化子宮頸癌患者影像結果（女，52歲）Fig.3 Imaging results of a patient with poorly differentiated cervical cancer（female，52 years old ）

表3 IVIM與DCE-MRI各參數對低分化子宮頸癌的診斷效能Tab.3 Diagnostic accuracy of IVIM and DCE-MRI parameters in diagnosing poorly differentiated cervical cancer

3 討論

圖4 IVIM各參數的ROC曲線Fig.4 ROC curves of IVIM parameters

圖5 DCE-MRI半定量參數中MSD的ROC曲線Fig.5 ROC curves of MSD in the semiquantitative DCE-MRI parameters

IVIM成像是在DWI技術基礎上發展而來的一項新的功能磁共振技術。LE BIHAN等［5］提出的體素內不相干加權運動理論旨在將組織中進行布朗運動的純水分子擴散與進行非布朗運動的微循環灌注相關的擴散區分開來，用以反映組織的微觀結構及微循環情況。D為組織內水分子純擴散系數，D*為微循環灌注相關系數，f為微循環灌注在DWI信號衰減中所占的比重［6］。目前很多研究［7-9］顯示IVIM參數在子宮頸癌與正常子宮頸中有顯著差異，但在子宮頸癌分級方面的研究結果尚不一致。LEE等［7］研究發現子宮頸癌的f值與D值顯著低于正常子宮頸，而二者D*值無顯著差異。李靖等［8］研究發現子宮頸癌的ADC值、D值及f值均顯著低于正常子宮頸，D值較ADC值診斷子宮頸癌更準確。本研究對不同病理分級的子宮頸癌進行比較，發現IVIM-DWI各參數組間比較均有統計學差異，但僅D值在組內兩兩比較中有統計學差異，D值與低分化子宮頸癌病理分級呈負相關，可能是因為低分化子宮頸癌細胞增殖活躍，細胞密度增加，細胞內間隙減小，細胞內水分子擴散運動受限，進而導致D值降低。ZHOU等［4］研究發現不同病理分級子宮頸癌的ADC值、D值和f值差異顯著（均P＜ 0.05），而D*值組間比較無統計學差異（P＞ 0.05）。相世峰等［10］研究發現中低分化子宮頸癌的ADC值與D值顯著低于高分化子宮頸癌，而D*值與f值2組比較差異無統計學意義（P＞0.05）。張潔等［11］研究發現子宮頸癌級別越高D值越低，但不同級別子宮頸癌的D*值及f值未見顯著差異。由此可見，D值對子宮頸癌分級的診斷價值較高，本研究中D*值和f值結果與其他研究不同，可能因為D*值和f值變異度較高。LEE等［12］研究發現fD*與子宮頸癌腫瘤毛細血管滲漏和血流量相關。本研究發現低分化子宮頸癌的fD*值顯著低于中分化和高分化子宮頸癌，而中分化和高分化子宮頸癌的fD*值無統計學差異，其診斷價值尚需進一步研究證實。

DCE-MRI是通過注射對比劑前后連續的MRI掃描定量分析組織血管，對病變血液微循環和血管通透性進行評價［13］。DCE半定量參數中MSI反映微血管血液流入的速度，MSD反映微血管血液流出的速度，PEI與相對血容量有關，SER是病變增強前后灌注信號強度之差的絕對值同增強前信號強度之比，與組織微血管血容量、血管通透性及細胞外間隙有關。目前DCE-MRI半定量參數在子宮頸癌方面的研究大多為評估腫瘤放化療的療效及預后［14-15］。YANG等［14］研究發現MSI與子宮頸癌療效相關，并且是腫瘤復發的獨立危險因素。趙博等［15］研究發現MSI和PEI是子宮頸癌同步放化療無疾病生存的影響因素。尚未發現DCE-MRI半定量參數在子宮頸癌病理分級方面的研究。本研究結果顯示MSD值在不同級別子宮頸癌組間及組內比較中均有顯著差異，且與病理分級呈負相關，可能是低分化子宮頸癌的微血管密度高于中分化和高分化子宮頸癌［16-17］，加上血管更加扭曲走行紊亂，使其阻力相對增高，血流速度下降。

LE BIHAN等［18］首次研究IVIM和DCE灌注參數在腦部的相關性，發現f和腦血容量、D*和平均通過時間、fD*和腦血流量間具有相關性。隨后不同研究者［19-22］嘗試在多個系統論證IVIM和DCE灌注參數的相關性，但結論不一。本研究發現ADC值、D值、D*值及fD*值與MSD值呈正相關，其中D值與MSD值相關性最大。盡管DCE-MRI在子宮頸癌分級上有一定價值，但是臨床應用受到數據獲得和圖像后處理的技術限制，而且可能存在引發磁共振釓對比劑相關的腎源性系統性纖維化的風險。IVIM優勢在于不依賴外源性的磁共振對比劑，對新生毛細血管引起的不相干運動更敏感，而且較少受大血管的影響［23］。

綜上所述，IVIM和DCE-MRI對子宮頸癌病理分級有一定的診斷價值，且兩者部分參數具有相關性。本研究患者均依據術后病理進行子宮頸癌分級，比活檢等方法得到的病理結果更準確，但是IVIM和DCE-MRI存在一定技術限制，模型和后處理方法、多b值的數量和大小等差異存在主觀性，均可能使研究結果存在偏差。另外，本研究樣本量偏少，仍需擴大樣本量進一步論證。