磁共振IVIM與宮頸鱗癌微血管密度相關性分析*

黃文亮,吳淑芬,周 山,趙 路,金少舉

(1.漯河醫學高等專科學校第二附屬醫院MRI室，河南漯河 462300；2.漯河醫學高等專科學校第二附屬醫院婦產科，河南漯河 462300；3.漯河醫學高等專科學校第二附屬醫院病理科，河南漯河 462000；4.漯河醫學高等專科學校藥學系，河南漯河 462002；5.河南省腫瘤發生與防治研究創新型科技團隊，河南漯河 462002)

宮頸癌作為女性最常見惡性腫瘤，腫瘤內血管生成多少直接影響其生長速度[1]，微血管密度(microvessel density,MVD)可以作為一個定量指標反映腫瘤內血管多少，因此，MVD成為影響患者預后的一個重要因素[1]。CD31對宮頸鱗癌組織染色可以反映出MVD[2]，但如何術前通過影像學定量方式反映宮頸鱗癌MVD，從而評估患者預后成為臨床術前迫切需要解決的問題。體素內不相干運動(IVIM) 技術不需要造影劑可以計算出真、假性擴散系數及灌注分數，能無創地反映宮頸癌腫瘤中水分子自由擴散及腫瘤微血管循環信息[3]。本研究目的是通過分析IVIM后處理得到的純水分子擴散系數D值、與灌注相關的擴散系數D*值、灌注指數f值與宮頸鱗癌中MVD相關性，從而術前間接反映宮頸鱗癌MVD，為預測宮頸癌患者預后和診療提供幫助。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集漯河醫學高等專科學校第二附屬醫院婦科2017年6月至2020年6月住院并經病理證實的30例宮頸鱗癌患者，患者術前均未進行放化療，且均進行手術治療，年齡22～68歲，平均49.3歲。

1.2 方法

1.2.1MRI檢查方法

所有患者采用GEMR7503.0 T超導型MR磁共振成像(MRI)儀，32通道相控陣體部表面線圈，30例宮頸癌患者治療前均經MRI常規序列及IVIM序列掃描，橫斷面TSET1WI：TR 582 ms，TE 8.0 ms，層厚4 mm，層間距1 mm，視野220 mm×220 mm，激勵次數1，矩陣244×244；橫斷面脂肪抑制TSET2WI：TR 4 000 ms，TE 93 ms，層厚4 mm，層間距1 mm，視野220 mm×220 mm，激勵次數1，矩陣244×244；矢狀位脂肪抑制TSET2WI：TR 2 600 ms，TE 100 ms，層厚5 mm，層間距0.5 mm，視野240 mm×240 mm，激勵次數2，矩陣284×238；IVIM 序列：選擇單次激發自旋回波平面成像(SS-EPI)序列橫斷位成像：TR 4 555 ms，TE 83 ms，FOV 200 mm×129 mm，矩陣 160×88，層厚 4.0 mm，層數 25，激勵次數為1,擴散敏感梯度b值為0、50、100、150、200、300、500、700、1 000、1 500、2 000 mm2/s檢查。

1.2.2圖像后處理及數據測量

利用GEADW4.7工作站的Functool軟件對IVIM 原始數據通過 MITK 后處理得到 D 圖、D*圖、f圖，感興趣區(ROI)選擇避開腫瘤囊變、壞死及出血區域，盡量選擇腫瘤實質部分，可參考常規掃描序列，尤其是T2WI序列，選擇ROI的范圍為80～150 mm2，測量感興趣區，得到表觀擴散系數(ADC)、D、D*、f，多次測量最終取均值為確定值，對IVIM后處理參數測量由漯河醫學高等專科學校第二附屬醫院2位經驗豐富磁共振診斷醫生在不同時間段獨立進行，數值取兩人測量平均值。

1.2.3標本取材

收集患者術后切除并送病理的標本，標本選擇宮頸鱗癌病灶，避免選擇病灶外組織，陽性對照選原發性肝癌。所取標本大小約0.2 cm×0.3 cm×0.2 cm，選取的標本用中性甲醛液固定。

1.2.4蘇木素-伊紅(HE)染色

組織經石蠟包埋切片、脫蠟水化、漂洗后，HE染色，脫水、透明，中性樹膠封片。宮頸癌HE染色切片均請漯河醫學高等專科學校第二附屬醫院中級以上病理醫師閱讀，病理必須確診為宮頸鱗癌，若不能確診或存在爭議則放棄該樣本。

1.2.5免疫組織化學(IHC)染色

組織經石蠟包埋切片、脫蠟水化、漂洗后，放入乙二胺四乙酸(EDTA)液(福州邁新生物技術有限公司)中，然后放入微波爐中行抗原修復11 min，加入一抗(CD31小鼠抗人內皮細胞單克隆抗體，福州邁新生物技術有限公司)，PBS清洗，加入二抗(福州邁新生物技術有限公司)，PBS清洗，DAB顯色(福州邁新生物技術有限公司)，蘇木素復染。IHC染色血管內皮細胞呈淺棕至深棕色。微血管計數方法：根據Weidner校正方法，血管尋找及區域確定在低倍鏡下(×40)進行，具體毛細血管計數和小靜脈計數在高倍(×200)物鏡下進行，排除腫瘤邊緣非腫瘤組織內微血管。腫瘤內(排除鄰近正常組織)染色棕黃色即計數為1個微血管，所有血管計數均有2名病理科醫師在不同的時段計數2次，并取平均數。

1.3 統計學處理

采用SPSS22.0軟件進行統計學分析，采用 Pearson 相關分析方法分析D、D*、f 值與宮頸鱗癌MVD之間的相關性，以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 宮頸鱗癌IVIM各參數及IHC染色MVD

D值(0.64～0.86)×10-3mm2/s，平均(0.78±0.06)×10-3mm2/s；D*值(10.27～14.31)×10-3mm2/s，平均(12.57±1.22)×10-3mm2/s;f值(20.12%～25.92%)，平均(23.34±1.64)%;MVD(CD31+，5～27個)，平均(16.50±5.24)個。

2.2 宮頸鱗癌 IVIM 各參數與MVD相關性分析

通過計算Spearman等級相關系數，D值與CD31標記的MVD呈負相關(r=-0.830，P<0.001)，見圖1；D*值、f 值與CD31標記的MVD呈正相關(r=0.889、0.897，P<0.001)，見圖2、3。

圖1 宮頸癌D值與CD31標記MVD的散點圖

圖2 宮頸癌D*值與CD31標記MVD的散點圖

圖3 宮頸癌f值與CD31標記MVD的散點圖

3 討 論

3.1 IVIM的原理

IVIM是以彌散加權成像(DWI)為基礎，DWI及ADC值與組織分子的自由擴散和微血管灌注有關，惡性腫瘤之所以存在擴散障礙，在于惡性腫瘤與正常組織的細胞在體積、密度間存在差異，導致水分子不能自由在惡性腫瘤細胞內、外彌散[4-5]。腫瘤組織ADC值低于正常組織，特別是受血流灌注因素影響，使得測量的ADC值不能真實反映病變擴散信息。需要一種檢查方式把病變擴散信息與血流灌注區分開，而IVIM 可以無創地通過雙指數模型把兩者區分開。IVIM 掃描時采用不同b值進行，不同b值掃描得到的參數反映組織病變信息也不同，b值的變化會改變參數靈敏度，血流灌注對較低的b值最終信號的影響較大，故低b值主要反映血管灌注信息，相反，血流灌注對較高的b值最終信號的影響較小，通過不同的b值很好把宮頸鱗癌內水分子的自由擴散信息和血流灌注信息區分開，IVIM通過后處理獲得D值、D*值、f 值，反映病變水分子擴散信息和血流灌注信息，使得IVIM成為可以檢測宮頸鱗癌早期分子水平改變的成像技術[6-13]。

3.2 宮頸鱗癌MVD及與IVIM各參數相關性

腫瘤病變內究竟有多少血管可以用多種方式表示，而最常用并且可以量化的指標為MVD。宮頸癌生長速度較正常組織快，癌組織生長需要的營養成分及氧氣依靠腫瘤內血管提供，如果腫瘤內血管少，不能提供腫瘤生長需要的氧氣,腫瘤不可能生長，這也是腫瘤較大時出現壞死的原因。腫瘤內微血管依據分化程度，可分為未分化微血管及分化微血管，通常所描述的MVD包括這兩種血管，因此腫瘤內血管多少可以用MVD來量化，MVD的高低與腫瘤治療方式選擇及預后有關。IHC染色CD31可以在分化與未分化血管內皮細胞上呈陽性表達，因此可以通過CD31標記的微血管計數來表示腫瘤內總的MVD[14-15]。

IVIM 不同于以往單指數模型，通過雙指數模型把病變組織自由擴散和微血管灌注有效區分開，通過工作站后處理可以得到量化指標D、D*、f值，不同參數代表腫瘤內部不同微觀改變。D值真正反映腫瘤內分子向各個方向自由彌散程度，D*值及 f 值反映腫瘤組織微血管血流信息及灌注信息。腫瘤生長必由腫瘤內血管提供氧氣，腫瘤內MVD決定了腫瘤生長快慢，但D、D*值及f值是否與腫瘤內MVD相關尚不確定，而本研究發現，D值與CD31標記腫瘤內總的MVD呈負相關；D*、f值與CD31標記腫瘤內總的MVD呈正相關。腫瘤內MVD密度越高，提供氧氣越多，腫瘤生長增殖越快，腫瘤細胞體積大，細胞之間間隙變小，擴散障礙越嚴重，D值減低，兩者呈負相關。因此，作者認為，通過IVIM后處理得到的D、 D*、f值可以成為術前無創評價宮頸鱗癌MVD的影像學指標之一。