DWI聯(lián)合DCE-MRI方法在評(píng)估直腸癌區(qū)域性淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移中的作用研究

顧洪衛(wèi) 鄭信兵 陸鳴建

江蘇省張家港市第六人民醫(yī)院 215625

直腸癌是我國(guó)目前最常見的惡性腫瘤之一，據(jù)我國(guó)衛(wèi)健委數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，直腸癌已高居惡性腫瘤排行榜第4位。不良的生活習(xí)慣及不合理的飲食結(jié)構(gòu)導(dǎo)致直腸癌有著明顯年輕化趨勢(shì)，而直腸癌的治療方案及預(yù)后判斷依賴直腸癌的發(fā)展程度。目前在直腸癌的T分期中，由于高分辨MRI序列的使用及普及，分期較為準(zhǔn)確；M分期中由于PET-CT的普及，使得直腸癌的M分期判別亦較為容易；目前的直腸癌TMN分期中的焦點(diǎn)集中在N分期中區(qū)域淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的情況評(píng)估，如何界定區(qū)域淋巴結(jié)是否有轉(zhuǎn)移成為直腸癌準(zhǔn)確分期的重點(diǎn)及難點(diǎn)，解決好該問題能夠明顯減低治療并發(fā)癥的發(fā)生率及提高治療后生存率，意義重大。DWI(Diffusion-weighted imaging)序列的應(yīng)用能夠很好發(fā)現(xiàn)問題淋巴結(jié)的存在，ADC值有初步鑒別淋巴結(jié)性質(zhì)的作用，但特異性不足；DCE-MRI(Dynamic contrast enhanced-MRI)是目前較為熱點(diǎn)的淋巴結(jié)性質(zhì)鑒別技術(shù)，可以通過定量技術(shù)檢測(cè)是否為轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)。因此，本研究通過收集部分典型臨床病例、對(duì)比MRI與病理結(jié)果，采用DWI與DCE-MRI技術(shù)對(duì)直腸癌區(qū)域淋巴結(jié)同步數(shù)據(jù)采集的方法，相互補(bǔ)充單一技術(shù)的局限性，通過針對(duì)淋巴結(jié)形態(tài)、信號(hào)及動(dòng)態(tài)強(qiáng)化指標(biāo)的綜合研究力求最大限度提高磁共振對(duì)直腸癌區(qū)域淋巴結(jié)性質(zhì)的診斷效率。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象 前瞻性對(duì)2016年12月—2020年6月張家港市第六人民醫(yī)院及張家港市第一人民醫(yī)院經(jīng)腸鏡確診的40例直腸癌患者進(jìn)行術(shù)前基于MRI技術(shù)的區(qū)域淋巴結(jié)性質(zhì)研究，其中男 25 例，女15 例，年齡34～89歲，平均年齡(62.3±16.1)歲。在MRI圖像引導(dǎo)下行直腸癌根治術(shù)及區(qū)域淋巴結(jié)清掃，術(shù)后淋巴結(jié)行病理切片診斷。入組患者需符合以下條件：(1)首次由腸鏡確診的直腸癌；(2)身體條件經(jīng)MDT成員評(píng)估能夠行根治手術(shù)。入組者同時(shí)需排除以下情況：(1)患者已行放化療等相關(guān)腫瘤治療；(2)患者曾行盆腔其他手術(shù)治療；(3)患者M(jìn)RI圖像難以符合診斷條件或軟件分析條件。本項(xiàng)研究經(jīng)我院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有患者均簽署知情同意書。

1.2 MRI成像及數(shù)據(jù)處理方法

1.2.1 掃描設(shè)備及序列選擇：成像設(shè)備采用西門子1.5T磁共振設(shè)備及體部8通道相控陣線圈。在直腸癌檢查中的常規(guī)序列(T1WI、T2WI及抑脂序列)后加掃DWI及DCE序列。

1.2.2 序列參數(shù)設(shè)置：(1)T1WI：采用三維容積式內(nèi)插法屏氣檢查(3D volume tric interpolated breath-hold examination，3D VIBE)序列，TR 5.11ms，TE 1.25ms，F(xiàn)OV 260mm×260mm，矩陣：150×200，層厚3mm，翻轉(zhuǎn)角度15°NEX 1；(2)T2WI：橫軸位呼吸觸發(fā)脂肪抑制快速自旋回波(respiratory-triggered fat-suppressed turbo spin-echo sequence，F(xiàn)S-TSE)T2WI序列: TR 2 000ms，TE 79ms，層厚 3mm，間隔 1mm，翻轉(zhuǎn)角140°，F(xiàn)OV 260mm×260mm；(3)DWI(彌散加權(quán)成像)：軸位掃描，采用b值為50、1 000s/mm2；(4)DCE(動(dòng)態(tài)增強(qiáng)對(duì)比成像)：采用3D VIBE T1WI及3D twist T1WI序列通過注射釓噴酸葡胺(Gd-DTPA)對(duì)淋巴結(jié)成像，采用高壓注射器經(jīng)肘靜脈團(tuán)注，注射劑量為0.1mmol/kg，流率為3ml/s，連續(xù)采集75個(gè)時(shí)相，每個(gè)時(shí)相采集8s，最后行軸位、冠位及矢位常規(guī)增強(qiáng)掃描。

1.2.3 圖像分析及數(shù)據(jù)處理：后處理采用Siemens VB12工作站分析軟件。ADC值的測(cè)量：依據(jù)T1WI及T2WI序列形態(tài)學(xué)特征，由兩位高年資醫(yī)師進(jìn)行手動(dòng)淋巴結(jié)邊界勾勒，將ROI區(qū)域放置于淋巴結(jié)中心進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量避免壞死區(qū)域。DCE-MRI相關(guān)指標(biāo)測(cè)量：基于Tissue 4D 軟件對(duì) T2WI及DCE-MRI 進(jìn)行同層面圖像校準(zhǔn)，選擇淋巴結(jié)最大層面后測(cè)量其長(zhǎng)短徑并放置ROI生成時(shí)間—強(qiáng)化曲線(Time-relative enhancement curve，TIC)，依次匹配軟件內(nèi)的“Fast”、“Intermediate”及“Slow”動(dòng)脈輸入函數(shù)(Arterial input function，AIF)模型，選擇卡方值最小的模型進(jìn)行擬合；最后通過軟件計(jì)算 Ktrans、Kep及 Ve的值。見圖1。

圖1 MRI成像及數(shù)據(jù)處理

聯(lián)合診斷法：DWI序列與DCE序列幾乎是同步數(shù)據(jù)采集，前后相隔約2.5min，以往臨床工作中往往單一觀察淋巴結(jié)彌散信號(hào)強(qiáng)度變化或增強(qiáng)后的淋巴結(jié)強(qiáng)化程度，局限性較為明顯，本研究通過兩種特殊序列的同步數(shù)據(jù)采集后將淋巴結(jié)長(zhǎng)短徑比值、ADC值、Ktrans值、Kep值及 Ve值分別作為變量綜合入ROC曲線研究，利用兩種序列的多個(gè)指標(biāo)分析提高直腸癌區(qū)域淋巴結(jié)性質(zhì)的診斷效能。

2 結(jié)果

40例患者經(jīng)手術(shù)共清掃74枚淋巴結(jié)并行病理檢查，其中轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)56枚，非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)18枚。

2.1 DWI序列中不同性質(zhì)淋巴結(jié)ADC值對(duì)比及其診斷效能分析 根據(jù)病理與DWI診斷結(jié)果進(jìn)行匹配，DWI序列對(duì)轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)診斷的準(zhǔn)確率為76.4%，敏感度為89.0%，特異度為43.5%，ROC曲線下面積(AUC)為0.63。轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)ADC值為(0.77±0.23)×10-3mm2/s，非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)ADC值為(0.96±0.23)×10-3mm2/s，兩者差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表1及圖2。

表1 DWI序列中不同性質(zhì)淋巴結(jié)ADC值對(duì)比

2.2 DCE-MRI序列中不同性質(zhì)淋巴結(jié)各參數(shù)值對(duì)比及其診斷效能分析 根據(jù)病理與DCE-MRI診斷結(jié)果進(jìn)行匹配，DCE-MRI序列對(duì)轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)診斷的準(zhǔn)確率為84.2%，敏感度為79.2%，特異度為88.4%，ROC曲線下面積(AUC)為0.75。轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)與非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)除Ve值外，S/L(短徑/長(zhǎng)徑)、Ktrans值、Kep值指標(biāo)差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表2及圖2。

圖2 DWI、DCE-MRI及兩者聯(lián)合對(duì)直腸癌區(qū)域淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移評(píng)估效能ROC曲線

表2 DCE-MRI序列中不同性質(zhì)淋巴結(jié)各參數(shù)值對(duì)比

2.3 DWI聯(lián)合DCE-MRI序列對(duì)直腸癌區(qū)域淋巴結(jié)性質(zhì)診斷效能分析 根據(jù)病理與聯(lián)合診斷結(jié)果進(jìn)行匹配，聯(lián)合診斷對(duì)轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)診斷的準(zhǔn)確率為90.2%，敏感度為91.3%，特異度為90.4%，ROC曲線下面積(AUC)為0.93。見圖2。

3 討論

隨著臨床對(duì)疾病診斷準(zhǔn)確性要求的提高，精準(zhǔn)影像學(xué)成為目前一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)[1]，如何對(duì)疾病進(jìn)行有效準(zhǔn)確的診斷并正確分期分型，成為如今影像學(xué)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域富有挑戰(zhàn)性的話題。本研究中所涉及的直腸癌分期，T分期及M分期由于高分辨MRI及PET的應(yīng)用[2]，其精準(zhǔn)預(yù)估已變得日常化，但目前難點(diǎn)就在于N分期，諸多報(bào)道直腸癌的TNM分期中，準(zhǔn)確率最低的就是N分期[3]，該難點(diǎn)的解決對(duì)直腸癌的影像學(xué)診斷及分期準(zhǔn)確性提高有著重要的臨床意義。

直腸癌的N分期主要依賴淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況而定，目前對(duì)于直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的判斷標(biāo)準(zhǔn)不一，有學(xué)者通過研究淋巴結(jié)大小形態(tài)及境界來判斷是否為轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)[4]，有學(xué)者利用淋巴結(jié)信號(hào)強(qiáng)弱及強(qiáng)化程度來判斷是否有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，但準(zhǔn)確率有待進(jìn)一步提升[5]。DWI序列雖然成為淋巴結(jié)性質(zhì)判斷的一個(gè)重要參考點(diǎn)，但其過高的假陽性率成為目前一個(gè)診斷瓶頸[6]，且對(duì)于淋巴結(jié)細(xì)胞及周圍組織的功能變化情況無法做到有效觀察。如何將淋巴結(jié)形態(tài)學(xué)表現(xiàn)、信號(hào)差異、強(qiáng)化特征及功能變化結(jié)合在一起綜合判斷其性質(zhì)成為疾病診斷的關(guān)鍵。針對(duì)單純DWI序列的局限性，DCE-MRI序列掃描是近年來針對(duì)病變性質(zhì)判斷的一項(xiàng)重要補(bǔ)充技術(shù)，能夠以藥代動(dòng)力學(xué)模型為基礎(chǔ)，定量計(jì)算出一系列參數(shù)用于評(píng)估性質(zhì)，以反映病變尤其是腫瘤的新生血管生成情況、內(nèi)皮細(xì)胞異常情況及異常血管血流量、表面積及滲透性情況[7]，得到了諸多學(xué)者的重視，雖然敏感性上不如DWI序列，但結(jié)合DWI序列同步掃描能夠有效克服這一缺點(diǎn)。

本研究通過DWI聯(lián)合DCE-MRI的方法，依據(jù)病理結(jié)果對(duì)直腸癌區(qū)域淋巴結(jié)進(jìn)行了各參數(shù)的對(duì)比并探索了該方法的診斷效能是否有明顯提高。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種不同性質(zhì)淋巴結(jié)的ADC值有著明顯的差異，這與Sivesgaar等人[8]通過DWI序列對(duì)于炎性增生淋巴結(jié)及癌性轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的研究結(jié)果一致：轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的ADC值明顯小于炎性淋巴結(jié)；S/L(短徑/長(zhǎng)徑)的比較結(jié)果亦符合Li等人[9]的淋巴結(jié)形態(tài)學(xué)研究；Ktrans值及Kep值的降低是轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)強(qiáng)化特點(diǎn)及功能變化的一種重要指標(biāo)，馬小梅等人[10]的研究結(jié)果證實(shí)了這一表現(xiàn)。筆者通過對(duì)比單一DWI序列、單一DCE-MRI序列及聯(lián)合方法的診斷效能，發(fā)現(xiàn)聯(lián)合診斷是三種方法中效能最高的，ROC曲線下面積達(dá)到了0.93，對(duì)直腸癌N分期準(zhǔn)確性的提升起到了很有效的幫助。

轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)由于其內(nèi)正常細(xì)胞被腫瘤細(xì)胞替代，腫瘤細(xì)胞的增殖導(dǎo)致淋巴結(jié)失去正常扁平形態(tài)，腫瘤細(xì)胞核較大亦導(dǎo)致細(xì)胞間隙狹窄，水分子彌散明顯受限，靶目標(biāo)ADC值減小；同時(shí)，轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)中腫瘤細(xì)胞代謝旺盛、新生血管較多且內(nèi)皮細(xì)胞不完整導(dǎo)致血管通透性明顯增高，Ktrans代表的血管腔內(nèi)外流速度明顯加快[11]，同理，Kep代表的對(duì)比劑回流血管腔內(nèi)速度亦同步加速；至于Ve值相對(duì)保持恒定，筆者推測(cè)是腫瘤細(xì)胞核增大與血管通透性增高相互抵消了血管外細(xì)胞外間隙的總占比。以往研究指標(biāo)比較單一，導(dǎo)致直腸癌N分期效率低下，聯(lián)合診斷通過將淋巴結(jié)多種不同角度的評(píng)價(jià)指標(biāo)總體歸納，以ROC曲線的方式體現(xiàn)聯(lián)合診斷的優(yōu)越性。

DCE-MRI作為一種定量分析技術(shù)對(duì)淋巴結(jié)性質(zhì)的判斷起到重要作用，但也要認(rèn)識(shí)到該方法的不足，及時(shí)結(jié)合其他敏感方法尤其是DWI進(jìn)行聯(lián)合診斷，在臨床實(shí)際工作中，揚(yáng)長(zhǎng)避短，互補(bǔ)不足，為直腸癌區(qū)域淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的評(píng)估貢獻(xiàn)影像學(xué)的一份力量。