增強T2＊加權血管成像在宮頸癌診斷及評估放療療效的價值

王燕鳴 ，殷成 ，周濤，韓雨，高珊珊，管玥，王錫臻*

宮頸癌是女性生殖系統常見的惡性腫瘤之一，已經成為發展中國家女性癌癥死亡的主要原因[1]。目前對宮頸癌臨床診斷主要依據細胞學檢查、陰道鏡和宮頸管活組織檢查等，其雖為可靠的診斷依據，但是為創傷性檢查。宮頸癌的總體治療原則以手術和放療為主、化療為輔[2]，臨床在評價腫瘤治療療效時多選用無創傷性檢查。MRI具有良好的軟組織分辨力，并且檢查時無輻射傷害、無創傷性，而且可以反映組織內部的微觀結構變化以及功能狀態的變化，在臨床上可作為疾病的診斷及治療療效評價的重要檢查方式[3-4]。增強T2*加權血管成像(enhanced T2 star-weighted angiography，ESAWAN)是在磁敏感加權成像(susceptibility weighted imaging，SWI)基礎上發展而來的功能磁共振成像技術，可以通過組織間磁敏感性的差異，從而反映組織之間鐵含量及氧含量的變化，其序列最早應用于神經系統疾病的診斷[5]，我們課題組前期研究將ESWAN序列用于前列腺、子宮肌瘤及子宮腺肌病方面，獲得了相關研究基礎[6-8]。本文通過初步分析ESWAN不同參數值在宮頸癌的診斷以及評估宮頸癌放療療效的差別，探討ESWAN序列對宮頸癌的診斷價值以及評估宮頸癌放療后組織學變化的情況。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本研究為前瞻性研究。招募2017年10月至2020年12月期間在濰坊醫學院附屬醫院接受治療的宮頸癌患者，共35例被納入研究。招募同時期進行MRI檢查的非宮頸疾病女性志愿者共32例，宮頸癌患者治療前后及志愿者行常規MRI及ESWAN序列檢查。放射治療結束后2周患者行MRI檢查。宮頸癌患者納入標準為：①經活檢或病理證實的初診宮頸癌患者；②在檢查前未做過任何相關治療。年齡24～78(53.9±10.5)歲，其中I期患者13例，Ⅱ期患者例18，Ⅲ期患者3例，Ⅳ期患者1例。志愿者納入標準為：①婦科檢查及MRI檢查宮頸無明顯異常病灶；②圖像清晰無運動偽影。年齡22～67(46.2±10.9)歲。15例根據醫生建議及患者自身意愿選擇放療治療，該組患者年齡31～53(49.3±6.53)歲。本研究經濰坊醫學院附屬醫院倫理機構審查委員會批準，批準文號：濰醫倫研[2019]11號，征得所有受試者知情同意并簽署知情同意書。

1.2 MRI檢查

磁共振檢查采用GE 3.0 T(GE HDxt)超導磁共振和8通道HD Cardiac線圈，患者采取仰臥位足先進。對患者行盆腔常規MRI成像、DCE-MRI及ESWAN檢查。ESWAN成像參數：TR=49.8 ms，TE=4.5 ms，帶寬=31.25 MHz，翻轉角=20°，回波數=8，層厚=2.0 mm，層間距=0.0 mm，激勵次數=0.7，FOV=40 cm×40 cm，矩陣=320 cm×288 cm。

1.3 治療方案

術前根據患者臨床及影像資料制訂相應治療方案，合理勾畫靶區，采用美國瓦里安21EX型直線加速器結合銥192遙控后裝治療機對靶區行足夠劑量的照射以保證療效，同時需最大限度保護鄰近正常組織，提高生存質量。

1.4 圖像分析

將所有納入研究患者的ESWAN圖像上傳至GE ADW 4.5后處理工作站進行圖像后處理，得到ESWAN參數圖像，包括磁矩圖、相位圖、T2*圖和R2*圖。對照MRI常規的圖像序列，由兩名具有10年以上影像診斷經驗的副主任醫師或主任醫師選擇在盡量避開腫瘤囊變區及壞死區最佳顯示病變區的層面并在宮頸癌和正常肌層標記感興趣區(region of interest，ROI)，ROI在不超出病灶邊界的前提下盡可能大。選取放療后患者對比其初診時常規MRI圖像，于ESWAN上選取放療前近似層面標記ROI，方法同前。測量所得到的磁矩值、相位值、R2*值和T2*值，記錄兩組數據平均數。

1.5 統計學方法

采用SPSS 19.0軟件對數據進行數據分析，計量資料使用(±s)表示。對宮頸癌和正常子宮肌層ESWAN參數值采用獨立樣本t檢驗，P＜0.05認為差異有統計學意義。配對樣本t檢驗對接受治療的患者放療前后的宮頸癌進行比較，P＜0.05認為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 宮頸癌與正常子宮肌層的ESWAN參數值分析

宮頸癌病變區較正常子宮肌層磁矩值減低(t=3.810，P=0.001)、相位值減低(t=2.178，P=0.033)及T2*值減低(t=1.886，P=0.043)，R2*值增高(t=-2.551，P=0.013)，且差異具有統計學意義(P＜0.05)(表1)。

表1 宮頸癌與正常子宮肌層ESWAN各參數值的比較(±s)Tab.1 Comparison of ESWAN parameters between cervical cancer and normal myometrium(±s)

表1 宮頸癌與正常子宮肌層ESWAN各參數值的比較(±s)Tab.1 Comparison of ESWAN parameters between cervical cancer and normal myometrium(±s)

注：ESWAN為增強T2*血管加權成像。

宮頸癌正常子宮肌層t P磁矩值1237.25±472.50 1638.72±406.70 3.810 0.001相位值-0.053±0.072 0.025±0.201 2.178 0.033 R2*值30.89±10.18 25.48±7.34-2.551 0.013 T2*值36.19±10.25 40.38±8.26 1.886 0.043

2.2 宮頸癌放療前后ESWAN參數比較

宮頸癌放療治療后較治療前磁矩值減低(t=6.629，P＜0.001)及 R2*值減低(t=2.191，P=0.046)，相位值增加(t=-2.367，P=0.033)及T2*值增加(t=-2.849，P=0.013)，差異具有統計學意義(P＜0.05)(表 2)。

表2 宮頸癌放療前后ESWAN各參數值的比較(±s)Tab.2 Comparison of ESWAN parameters before and radiotherapy for cervical cancer(±s)

表2 宮頸癌放療前后ESWAN各參數值的比較(±s)Tab.2 Comparison of ESWAN parameters before and radiotherapy for cervical cancer(±s)

注：ESWAN為增強T2*血管加權成像。

宮頸癌放療前宮頸癌放療后t P磁矩值1198.28±210.58 817.33±131.11 6.629＜0.001相位值-0.144±0.191-0.011±0.083-2.367 0.033 R2*值36.01±10.78 26.86±8.58 2.191 0.046 T2*值31.54±6.28 40.46±7.69-2.849 0.013

2.3 ESWAN各參數圖像分析

宮頸癌在磁矩圖、相位圖表現為等信號(圖1A、1B)，R2*圖呈低信號(圖 1C)，T2*圖呈稍高信號(圖 1D)。患者放療治療后，可見病變區明顯縮小，與放療前ESWAN參數圖相比，磁矩圖、相位圖信號變化不明顯(圖 2A、2B)，R2*圖信號略降低，T2*圖信號略增加(圖2C、2D)。

圖1 女，42歲，宮頸鱗癌Ⅱb期，宮頸癌放療前ESWAN圖像。A～B：宮頸癌在磁矩圖、相位圖呈等信號；C：R2*圖呈低信號；D：T2*圖呈稍高信號 圖2 同一患者宮頸癌放療后ESWAN圖像。A～B：宮頸癌放療后磁矩圖、相位圖信號變化不明顯；C：R2*圖信號略降低；D：T2*圖信號略增加Fig.1 Female,42 years old,cervical squamous cell carcinoma stageⅡb,parameter maps of ESWAN before radiotherapy of cervical cancer.Cervical cancer shows iso-signal signals(1A,1B)in magnitude map and phase map,R2*map shows low signal(1C),T2*map shows slightly high signal(1D).Fig.2 The same patient,parameter maps of ESWAN after radiotherapy of cervical cancer.After cervical cancer radiotherapy,the magnitude map and phase map signal was no significant change(2A,2B),the signal in the R2*map decreased slightly(2C),and the signal in the T2*map increased slightly(2D).

3 討論

3.1 ESWAN對宮頸癌的診斷價值的分析

ESWAN序列是在SWI基礎上進一步發展的成像技術，不同組織中磁敏感性物質含量不同，可以根據其間磁敏感的差異，同時獲得磁矩值、相位值、R2*值和T2*值等定量參數[7]，將ESWAN應用于宮頸癌的影像診斷，可以更加直觀地了解宮頸癌和正常子宮肌層的信號差異。在本研究中，宮頸癌患者ESWAN磁矩值、相位值及T2*值與正常子宮肌層相比減低，而R2*值升高。R2*值為表觀橫向弛豫率，可以評價組織內氧含量的變化，與氧含量呈負相關，T2*值為自由感應衰減產物，R2*值和T2*值互為倒數關系[9]。與正常組織相比，腫瘤細胞快速增殖，腫瘤組織耗氧量增加導致對氧需求量增加，組織呈缺氧狀態，氧的消耗量增加使得R2*值增加，T2*值降低[6]。腫瘤細胞較正常細胞血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)高表達，VEGF在腫瘤內發病機理作用已變得顯而易見，腫瘤組織內微血管密度(microvessel density，MVD)隨之增高，易滿足腫瘤細胞快速增長的需要，血氧代謝水平異常導致血液循環障礙，進一步加重病變組織內乏氧狀態，造成R2*值增加，T2*值降低[10-11]。磁矩值能夠反映組織中信號強度以及磁敏感物質的含量的變化[9,12]，相位值能夠反映組織中鐵含量變化[13]，組織中的鐵導致蛋白質發生氧化損害從而造成組織細胞的損傷[14]，組織代謝產物脫氧血紅蛋白、含鐵血黃素等順磁性物質可導致磁場場強變強，組織內質子不均勻性發生去相位，導致磁矩值及相位值減低[15]。腫瘤內新生血管大多為不成熟血管，其更脆弱容易破裂形成微出血灶[16-17]，微出血灶等磁敏感物質的增多使磁矩值、相位值降低。

3.2 ESWAN評價宮頸癌放療療效的分析

根據2012 NCCN宮頸癌臨床實踐指南[2]，宮頸癌總體治療原則以手術和放療為主、化療為輔，早期宮頸癌的治療主要以手術切除為主,但是現在隨著宮頸癌年輕化發展，微創治療的廣泛開展，患者對保留子宮的意識越來越強，放療越來越多地應用于惡性腫瘤的治療。放射治療通過射線來殺滅腫瘤細胞以達到治療效果。ESWAN序列作為重要的功能成像方法之一，較常規MRI序列提供病變內血氧水平及磁敏感物質含量等信息，為臨床調整及制訂最佳方案提供一定的參考，可作為常規MRI序列的補充。本研究中，放療后磁矩值和R2*值減低，而相位值和T2*值較放療前增高，差異均具有統計學意義。ESWAN不同參數值的變化可能與病變處細胞壞死、腫瘤微血管破壞等因素有關。研究表明腫瘤組織對放療的敏感程度在很大程度上受細胞內氧含量的影響[18]。放射治療能夠殺滅病變處腫瘤細胞，腫瘤細胞壞死使病變處耗氧量減低，氧含量增加。同時放射治療使得腫瘤內部微血管被破壞，組織耗氧量進一步下降，從而改善病變組織的乏氧狀態[6]，使得R2*值減低，T2*值增加。有研究表明[7]，ESWAN的T2*值受水含量以及水分子運動的自由度影響，若組織中水含量較高或水分子運動自由度大時T2*值可增高。放療對腫瘤細胞的殺滅作用使得腫瘤細胞數量明顯減少，細胞密度減低，細胞間隙增寬，水分子運動自由度變大[19-20]，T2*值以增加升高。放療射線對腫瘤組織的損害，導致含鐵物質散布于組織間質內使得磁場場強變強[12]，磁矩值降低，但本研究結果相位值增加，可能與腫瘤組織發生鈣化有關[21]，順磁性物質會使相位值減低，但鈣化為抗磁性物質，雖不能完全抵消順磁性效應，但可能對最終的統計結果產生影響，后期將會繼續收集數據進一步研究相位值在宮頸癌放療前后變化的意義。

3.3 研究的局限和不足

ESWAN在宮頸癌中應用較少，其掃描技術和后處理目前沒有統一的規范。采用勾畫ROI的方法只能反映宮頸癌局部組織特征，不能完全代表腫瘤整體病變情況，可能導致結果存在偏差。此外本研究中納入放療前后標準的病例僅15例，未來還需擴大樣本量進一步研究予以驗證。

綜上所述，ESWAN序列磁矩值，相位值，R2*值和T2*值均能在一定程度上反映宮頸癌與正常子宮肌層間的信號差異，有助于宮頸癌的診斷。通過分析宮頸癌放療前后組織內磁敏感物質及氧含量的變化，可反映放療前后宮頸癌組織學變化。

作者利益沖突聲明：全部作者均聲明無利益沖突。