氨基質子轉移成像及擴散峰度成像用于宮頸鱗癌病理分級

侯孟巖，孟 楠，張 夢，劉文玲，韓東明，任繼鵬

(新鄉醫學院第一附屬醫院核磁共振科，河南 新鄉 453100)

圖1 患者女，56歲，中分化宮頸鱗癌 A.MK偽彩圖示病變部位呈黃綠色信號(箭)； B.MD偽彩圖示病變部分呈藍、淺藍色混雜信號(箭)； C.APT原始圖像示病變呈高信號(箭)； D.APT偽彩圖示病變呈藍、綠色混雜信號(箭)

宮頸癌是女性生殖系統常見惡性腫瘤，發病率逐年遞增，且逐漸趨于年輕化[1]。宮頸癌最常見病理類型為鱗癌，其病理分級影響選擇治療方式及患者預后[2]。擴散峰度成像(diffusion kurtosis imaging, DKI)和氨基質子轉移(amide proton transfer, APT)成像為新的MR功能成像技術，可無創探測細胞代謝及病理生理信息[3-4]，其對于膠質瘤分級[5-6]的應用價值已獲肯定。本研究旨在探討APT及DKI參數鑒別不同病理級別宮頸鱗癌的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2018年2月—2019年3月36例于新鄉醫學院第一附屬醫院接受MR檢查的原發宮頸鱗癌患者，年齡36～70歲，平均(53.8±9.4)歲；其中高分化11例，中分化16例，低分化9例，分別將其歸為高、中、低分化組。納入標準：①有明確病理分級結果；②MR檢查前未接受手術、放射及藥物等治療。排除標準：①病灶最大直徑<1 cm；②圖像偽影明顯或掃描序列不完整；③存在MR檢查禁忌證。

1.2 儀器與方法 采用GE Discovery MR750 3.0T MR掃描儀，32通道體部相控陣線圈。檢查前囑患者適度充盈膀胱，并行陰道填塞。采集矢狀位、冠狀位、軸位T1WI/T2WI，參數：FOV 36 cm×28 cm，層間距1.0 mm，層厚5.0 mm；斜軸位(垂直于子宮長軸)無壓脂、小視野、薄層T2WI，FOV 22 cm×22 cm，層間距 0，層厚4.0 mm；斜軸位(垂直于宮頸長軸)DKI(SE-EPI)，參數：FOV 36 cm×28 cm，層間距 1 mm，層厚 5 mm，TR 2 500 ms，TE 58.9 ms，激勵次數2，矩陣128×128，擴散敏感梯度b值分別為0、1 000、2 000 s/mm2，30個均勻分布的擴散方向；APT，參考軸位T2WI，選取病灶最大層面行單層定位掃描，采用2D單次激發EPI序列，TR 3 000 ms，TE 最小值，翻轉角 20°，飽和時間 4 s，化學位移±3.5 ppm，FOV 36×28 cm，矩陣 128×128，層厚 8 mm，NEX 4，掃描時間 4 min 36 s。

1.3 圖像處理及分析 將DKI及APT圖像上傳至GE AW 4.6工作站進行后處理，分別獲得非對稱性磁化轉移率(magnetization transfer ratio asymmetry, MTRasym)、平均峰度系數(mean kurtosis, MK)及平均擴散系數(mean diffusion, MD)偽彩圖(圖1)。由2名具有5年和11年腹部影像學診斷經驗的主治和副主任醫師在未知病理結果的情況下參考腫瘤常規MRI，分別于MTRasym、MK、MD偽彩圖中腫瘤實質區手動勾畫3個大小約50 mm2的類圓形ROI，測量MTRasym、MK及MD值，勾畫ROI時盡量避開較為明顯的囊變、壞死及出血等區域，且與病灶邊緣維持適當間距以避免容積效應。每個ROI測量2次，取其均值為最終結果。

表1 不同病理級別宮頸鱗癌各參數值比較(±s)

表1 不同病理級別宮頸鱗癌各參數值比較(±s)

組別MTRasym(%)MKMD(×10-3 mm2/s)高分化組(n=11)2.93±0.040.85±0.041.03±0.03中分化組(n=16)3.01±0.050.90±0.040.98±0.03低分化組(n=9)3.09±0.040.95±0.040.94±0.05F值25.8215.2115.35P值<0.01<0.01<0.01

表2 各參數值鑒別中、高分化宮頸鱗癌的ROC曲線結果

表3 各參數值鑒別中、低分化宮頸鱗癌的ROC曲線結果

圖2 APT、DKI各參數鑒別診斷高、中分化宮頸鱗癌的ROC曲線 圖3 APT、DKI各參數鑒別診斷中、低分化宮頸鱗癌的ROC曲線

1.4 統計學分析 采用SPSS 25.0統計分析軟件。以Kolmogorov-Smirnov檢驗計量資料是否符合正態分布，符合正態分布者以±s表示。采用組內相關系數(intraclass correlation coefficient, ICC)檢驗2名醫師測量各參數結果的一致性，ICC<0.40為一致性差，0.40≤ICC<0.60為一致性中等，0.60≤ICC<0.75為一致性良好，ICC≥0.75為一致性高[7]。采用單因素方差分析評估各組宮頸鱗癌間各參數差異，以LSD檢驗行組間兩兩比較；繪制APT和DKI各參數值的ROC曲線，評價其診斷效能；采用Spearman相關分析APT、DKI各參數值與病理組織學分級間的關系。P<0.05為差異有統計學意義，P<0.01為差異有顯著統計學意義。

2 結果

2名醫師測量MTRasym、MK及MD值結果的一致性均高(ICC=0.92、0.87、0.84，P均<0.01)，以高年資醫師測量數據進行分析。3組間MTRasym值、MK值、MD值差異均具有統計學意義(P均<0.01)，組間兩兩比較差異均有統計學意義(P均<0.01)，見表1。繪制APT、DKI各參數與宮頸鱗癌病理分級的ROC曲線(圖2、3)，各參數鑒別高、中分化及中、低分化宮頸鱗癌的ROC曲線分析結果顯示MTRasym值的診斷效能最佳(AUC=0.85及0.90，P均<0.01)，見表2、3。宮頸鱗癌病理分級與MK值、MTRasym值均呈正相關(rs=0.78、0.69，P均<0.01)，與MD值呈負相關(rs=-0.68，P<0.01)。

3 討論

DKI是基于DWI及DTI發展而來的一種新的MR成像技術，以非高斯分布為基礎，定量觀察水分子擴散位移偏離高斯分布的程度[8]，可更真實地反映活體組織的微觀結構特點。對DKI進行后處理可獲得多個參數，MK是其中最具代表性者，與被測量組織微觀結構的復雜程度相關，組織微觀結構越復雜則MK值越大[9]。MD反映水分子整體的彌散水平，與組織細胞密度有關，MD值越大表明組織內水分子彌散受限程度越小。

本研究高、中、低分化宮頸鱗癌間MK、MD值差異具有統計學意義，且兩兩比較差異均有統計學意義，與閆坤等[10]的結果一致。宮頸癌病理分級與MK值呈正相關，而與MD值呈負相關，推測這是由于腫瘤病理級別越高，腫瘤細胞的增殖能力越旺盛，更易發生囊變、壞死，組織微觀結構更復雜，水分子偏離高斯分布程度更高，導致MK值增高；而腫瘤細胞增殖活躍可致細胞密集程度增加，細胞間隙減小，增加水分子擴散受限程度，MD值降低。

APT成像是ZHOU等[11]于2003年提出的一種MR分子成像技術，無需外源性對比劑即可于細胞分子水平反映組織內源性游離多肽及蛋白質的特性[12]，提供細胞代謝及相關病理生理信息。研究[13]發現MTRasym值與腫瘤組織中蛋白質及多肽含量密切相關，通過觀察病灶信號強度及MTRasym值，可于術前較準確地對腦膠質瘤進行分級。TOGAO等[14]指出，高級別腦膠質瘤的APT信號顯著高于低級別腦膠質瘤，且對于增強掃描無強化的膠質瘤，APT成像的分級診斷價值高于PWI及DWI。本研究各組間MTRasym值差異均有統計學意義，且MTRasym值與宮頸癌病理級別呈正相關，推測腫瘤級別越高，腫瘤細胞有絲分裂越活躍，細胞密度越高，合成的游離蛋白質和多肽含量亦升高，導致APT信號增高，MTRasym值增加。TAKAYAMA等[7]發現APT信號與子宮內膜樣腺癌組織學分級呈正相關，提示核異型性和微觀組織液化壞死可能是導致低分化子宮內膜樣腺癌APT信號增高的重要因素，本研究結果與之相似。

本研究結果顯示，MTRasym值對于鑒別高、中分化宮頸鱗癌及中、低分化宮頸鱗癌的診斷效能均最高，且與宮頸鱗癌病理級別的相關性亦最高，表明相對于DKI，APT技術對鑒別不同病理級別宮頸鱗癌更具優勢。TOGAO等[15]發現，在預測腦腫瘤侵襲性方面，APT成像具有最大診斷效能，是最準確的非侵入性成像技術。DKI是基于DWI模型發展而來的一種高階擴散模型，可測量活體內水分子的擴散軌跡，反映組織內微觀結構特點，然而其穩定性及可靠性目前仍被質疑，臨床應用存在一定局限性。首先，DKI采用高b值觀察水分子的非高斯分布特點，可能對圖像信噪比產生一定影響，導致過高評估峰度值[5]；其次，DKI僅以四階擴散中心測量水分子擴散，并未測量水分子在所有方向的運動狀態，測量結果可能產生一定偏差[16]。APT成像不受上述因素影響，可從細胞分子水平更精確地反映細胞的代謝及生理信息。另一方面，APT技術的臨床應用亦有其局限性，一次掃描僅能獲取單層圖像，無法獲取腫瘤的完整信息，且空間分辨率及信噪比較低，顯示小病灶欠佳。

本研究的局限性：①樣本量相對較少，且各組分布不均；②DKI僅采用3個b值掃描，最高b值為2 000 s/mm2；③因APT成像顯示微小病變欠佳，納入研究對象均為宮頸處可見軟組織腫塊患者，在一定程度上影響結果的準確性。

綜上所述，APT和DKI參數MTRasym、MK、MD對鑒別不同病理級別宮頸鱗癌具有一定價值，可為臨床選擇治療方案及評估預后提供更多信息；相比DKI參數，APT參數的診斷效能更高。