擴散峰度成像多定量參數鑒別子宮肉瘤與變性肌瘤的價值

鞠燁 ，聶健 ，田士峰 ，劉愛連 *，陳麗華 ，魏強

子宮肉瘤(uterine sarcoma，US)約占女性生殖系統惡性腫瘤的1%，多見于40～60歲婦女，組織學主要包括癌肉瘤、平滑肌肉瘤、內膜間質肉瘤和未分類肉瘤等[1]，其特點是侵襲性強，局部復發，遠處播散以及死亡率高等。US易被誤診為變性子宮肌瘤(degenerative hysteromyoma，DH)[2]，子宮肌瘤是女性生殖系統最常見的良性腫瘤，好發于30～50歲女性[3]，兩種病變在臨床上的治療與預后完全不同，子宮肌瘤微創或非侵入性方法的治療過程中難以識別出US，因此US和DH的術前鑒別診斷至關重要[4]。當子宮肌瘤中含有變性的成分，其常規磁共振征象與US相似，臨床鑒別診斷通常是困難的[5-6]。磁共振功能成像對常規影像難以鑒別的腫瘤有其優勢，如彌散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)及其衍生序列擴散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)在腫瘤性質判斷方面具有一定的價值[7]，既往研究將DWI及DTI等序列應用于鑒別US與DH并取得一定經驗[8-12]。但以上兩種功能成像受限制于高斯分布模型，然而人體中的微觀結構及內環境如細胞、細胞膜和這些組織的生化特性可改變水分子的擴散狀態并使其偏離高斯分布[13]。擴散峰度成像(diffusion kurtosis imaging，DKI)可描繪組織內非高斯分布水分子的擴散狀態，可對組織內細微結構變化情況進行更真實客觀的描述，且不受組織水分子擴散狀態的限制[14]，目前其在其他臟器的腫瘤診斷方面應用范圍不斷擴大[15-19]。而在US與DH的鑒別價值方面尚沒有研究，本研究旨在探討DKI多定量參數鑒別US與DH的價值，為術前無創、定量診斷提供參考。

1 資料與方法

1.1 研究對象

本文為回顧性研究，分析2014年8月至2019年4月于我院行MR檢查并且經病理檢查證實為US和DH患者數據共208例，符合以下標準納入此次研究：①經手術病理確證實，相應的病歷數據很全面完整；②患者可接受MRI檢查，術前行盆腔1.5 T MR檢查；③病灶為單發性的，相應病灶直徑超過2.0 cm。排除標準：①在檢查前進行過其他治療；②患者同時存在其他子宮類病變；③MRI的影像質量差，影響了判斷結果的準確性和可靠性。最終US入組13例，按DH與US(2∶1)比例匹配，即隨機在符合入組條件的DH患者中隨機選取26例進行入組研究。本研究經過大連醫科大學附屬第一醫院醫學倫理委員會批準，免除受試者知情同意，批準文號：PJ-KS-KY-2021-99(X)。

US組13名患者年齡(62.5±22.5)歲，病灶大小(5.6±3.0)cm，其中臨床分期IA期7例，IB期3例，Ⅲ期3例，其中癌肉瘤12例、平滑肌肉瘤1例；DH組26名患者年齡(43.9±22.1)歲，其中絕經前后分別為23、3例，病灶大小(6.8±6.0)cm，脂肪變性1例，黏液變性1例，紅色變性2例，透明變性22例，其中22例為體檢發現，4例臨床表現為經量增多。

1.2 掃描方法

在進行掃描時選擇了1.5 T MR(型號：GE SignaHDxt)，檢查前告知患者禁食4～6 h，不過需飲水大約500 mL從而確保膀胱處于一定充盈狀態。掃描序列相關情況如下：①橫軸位T1WI序列：選擇了快速擾相梯度回波序列，TR/TE 400/8.0 ms，矩陣 320×192，激勵次數(NEX)2.0，掃描時間約100 s。②橫軸位T2WI序列：根據掃描要求選擇了快速自旋回波序列，TR/TE 4000/125 ms，矩陣320×192，NEX 4.0，掃描時間約143 s。③橫軸位DKI序列：對應的序列為單次激發自旋回波序列，TR/TE 3000/98 ms，矩陣128×128，NEX 2.0，b值取0、1000 s/mm2和2000 s/mm2，在15個正交方向施加擴散梯度，掃描時間約180 s。各序列的層厚保持為5.0 mm，間隔l.0 mm。

1.3 圖像分析與數據測量

對所得結果進行處理時，安排觀察者1記錄病灶種類、病理分級、分期相關的信息，同時記錄病灶的大小。將DKI序列數據傳到相應AW 4.6工作站，然后由兩個觀察者分別通過盲法進行測量。在此基礎上通過Functool軟件工具來重建處理，而獲取出平均擴散峰度(mean kurtosis，MK)、平均擴散系數(mean diffusivity，MD)、平行擴散峰度(axial kurtosis，Ka)、垂直擴散峰度(radial kurtosis，Kr)、平行擴散系數(axial diffusivity，Da)、垂直擴散系數(radial diffusivity，Dr)、各向異性分數(fractional anisotropy，FA)及峰度各向異性分數(fractional anisotropy of kurtosis，FAK)圖。接著對比分析而確定出相應最大截面病灶實質區，并據此勾畫出感興趣區(region of interest，ROI)，然后避開囊變、壞死偽影區，且控制面積超過總面積三分之一基礎上，于相鄰三個層面各勾畫一個ROI，取其平均值(圖1)。

1.4 統計學分析

采用SPSS17.0統計分析采集的數據，采用Kolmogorov-Smirnov檢驗各參數的正態性，符合正態分布的計量資料以均值±標準差表示；符合偏態分布的計量資料以中位數(四分位間距)表示。通過組內相關性系數(intra-group correlation coefficient，ICC)檢驗兩名觀察者所得2組病灶DKI結果的一致性(ICC≤0.40則判斷一致性差，0.40＜ICC＜0.75則判斷一致性為中等，ICC≥0.75為一致性良好)，取兩名觀察者測量結果的均值進行統計分析。通過獨立樣本t檢驗(正態分布)對比兩組MK、Ka、Kr、FA、FAK、Dr參數值的差異，采用Mann-Whitney秩和檢驗(非正態分布)比較MD、Da參數值的差異，P＜0.05表示差異具有統計學意義。通過受試者工作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲線評價各參數判斷兩組病灶的診斷效能，確定出曲線下面積(area under curve，AUC)，根據最大約登指數評得出診斷閾值及相應的敏感度和特異度。

2 結果

表1顯示出兩名觀察者所得的2組患者DKI各參數值及一致性檢驗。2名觀察者所測US組Kr、FAK參數值一致性中等，0.40＜ICC＜0.75，其余各組各參數值一致性均很好，各參數ICC≥0.75。US組與DH組各參數對比情況如表2。US組的MK、Ka、值大于DH組，FA、MD值小于DH組，差異具有統計學意義(P＜0.05)。各參數的診斷效能(AUC)、診斷界值、敏感度情況如表3，各參數均顯示較高的診斷效能。

表1 兩名觀察者測得各參數值及一致性檢驗結果(MD、Da、Dr單位為μm2/ms)

表2 兩組病例各參數值以及比較結果(MD、Da、Dr單位為μm2/ms)

3 討論

3.1 臨床意義及既往研究

US早期診斷和治療有至關重要的意義，由于其不同組織學成分，因此常規MRI圖像表現各異，當腫瘤內部出現出血、壞死和囊變時，表現為信號不均勻，腫瘤血供豐富，增強掃描多呈明顯不均勻強化。子宮肌瘤出現變性時(主要包括透明變性、黏液變性、囊性變性、紅色變性、鈣化以及肉瘤樣變性)，也可在常規MRI圖像上表現出現囊變、出血等信號，二者不易鑒別。應用磁共振功能成像如DWI、DTI序列對二者的鑒別診斷已有報道，DWI序列及ADC值、DTI序列的FA值對二者鑒別均有一定價值，肉瘤ADC值小于DH，且DWI序列聯合ADC圖可以提高其診斷敏感度及特異度[11]，肉瘤FA值小于DH且具有較高的診斷效能[9]。

3.2 DKI序列優勢

相比較DWI及DTI序列，本研究選用的DKI序列具有更為突出的優勢。DWI序列從微觀水平反映了組織中水分子擴散運動的快慢，通過其ADC值反映水分子擴散受限程度。DWI可作為US與DH的診斷方法，但其特異度不高。DTI序列應用的前提是組織內水分子的運動符合高斯分布擴散，然而人體組織在各種微觀結構及復雜內環境的作用與影響下，水分子的擴散運動很難完全符合高斯分布。DKI基于非高斯分布模型，其優勢在于可以更為精準地反映組織內微環境變化，量化水分子非高斯分布擴散所產生的偏差，并提供多個量化參數。本研究中2名觀察者所得結果進行統計分析，除US組的Kr及FAK值一致性一般(0.40＜ICC＜0.75)以外，其余各參數的ICC值均大于0.75，提示DKI序列各參數一致性處于較高水平，數據測量穩定性良好，而US組的Kr及FAK值一致性一般的原因可能是US組病變復雜性高，導致測量穩定性一般。

3.3 本研究結果分析

本研究中結果表明US組的MK、Ka、Kr值均高于DH組，而MD、Da、Dr值均低于DH組，差異具有統計學意義(P＜0.05)。MK值代表空間各方向上擴散峰度值的平均值，真實反映了高斯分布的水分子擴散位移與組織水分子擴散位移之間的偏離程度，其大小與組織的結構復雜程度呈正相關。Ka值對應于擴散張量長軸擴散峰度值，Kr值則為相應的同方向平均擴散峰度值，其數值可反映出組織的結構復雜性，二者之間存在一定的正相關關系[19]。既往DKI對子宮內膜漿液性腺癌與內膜樣腺癌的研究結果中[19]，漿液性腺癌組的腫瘤內復雜程度高于內膜樣腺癌組，其MK、Ka、Kr值均高于內膜樣腺癌組。本研究進一步驗證了這一現象，US細胞大量增殖，有絲分裂活躍，密集度較高，生長迅速，進而提高了水分子在組織中擴散的復雜性，因此可能導致US組的MK、Ka、Kr值大于DH組。MD、Da、Dr值與水分子運動自由程度成正比，在既往研究中[19]子宮內膜漿液性腺癌較內膜樣腺癌細胞排列更為緊密、細胞外間隙減小，水分子擴散受限程度增加，MD、Da、Dr值低于內膜樣腺癌組，本研究也驗證了這一結果，US組的MD、Da、Dr均低于DH組，原因可能是由于US的惡性程度明顯高于DH，因此其增殖能力亦較高，從而增加US的細胞密度，從而顯著增加了水分子擴散受限程度。另外，惡性腫瘤細胞密集，細胞核大、深染、異型性高，胞外基質較少，使得胞內和胞外水分子的擴散空間進一步減小[8]，在這些因素的影響下，US組MD、Da的值處于較低水平。兩組間FAK值差異不明顯，不存在統計意義，其臨床價值仍需要進一步研究。DKI序列中的FA值代表相應的水分子運動各向異性水平，其主要影響因素為組織纖維束完整性，此外也與纖維束的方向有關[9]。US細胞密集，水分子一般情況下都沿細胞間隙走行，因而方向性較一致，即FA值較小；DH的主要組成為膠原纖維和平滑肌細胞，雖大部分發生變性，不過其中大部分依然保持為編織狀及旋渦狀結構，水分子沿此結構走行，致使其方向性較差，FA值增高，這一結果與既往研究結果一致[9]。

3.4 本研究局限性

本實驗存在一定的局限性，由于腫瘤存在異質性，也可能會對實驗結果有一定的影響而存在偏差，尤其本次研究US組的Kr和FAK值測量穩定性一般，另外由于US樣本量較少，統計結果可靠性有待提高，應增加樣本量進一步深入分析。

綜上所述，DKI對US及DH鑒別診斷有重要作用，在無需應用對比劑的條件下，利用重建圖像得出的多個穩定性好的定量參數，其中MK、Ka、MD、Da及Dr值具有更高的診斷效能，說明DKI序列具有更好的診斷準確性，為鑒別兩者提供了一種安全可行的評估方法，具有很好的研究及臨床應用前景。

作者利益沖突聲明：全部作者均聲明無利益沖突。