張 靜,趙 亮,武永杰
長治市人民醫院影像中心,山西 長治 046099
直腸癌是常見的消化道腫瘤之一,多發于40~60歲男性,發病率為17.1/10萬[1]。直腸癌根據癌細胞分化程度可分為高分化、中分化、低分化和未分化,其組織病理學分化程度不同,生物學特征性差異較大,可表現為緩慢生長,也可表現為廣泛轉移、快速生長。當前多通過活體組織檢查確定患者病理學分級,但多數患者確診時已錯過最佳治療時機,因此早期診斷、盡早明確病理學分級、選擇合適的治療方案對提高患者生存率及改善患者預后有重要意義[2]。動態增強磁共振成像(dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging,DCE-MRI)是通過顯示組織毛細血管水平的血流灌注情況,對腫瘤微循環灌注進行在體評價,對腫瘤良惡性程度進行定量評估[3]。腫瘤標志物是由惡性腫瘤細胞在增殖過程中分泌的生化物質,有一定的生物學特性,是臨床常用的早期診斷、預測預后的方法之一,研究[4]表明,血清糖類抗原(carbohydrate antigen,CA)19-9、CA724水平在一定程度上可反映原發腫瘤的特征,在腫瘤細胞轉移、侵襲中發揮重要作用。DCE-MRI參數對乳腺癌病理學分級有預測價值[5],血清CA19-9、CA724已廣泛應用于多種腫瘤的診斷,包括胃癌、胰腺癌等[6-7],且均取得了良好的效果,但關于DCEMRI參數聯合血清CA19-9、CA724水平評價直腸癌患者分化程度的研究較少,有待深入探討。有鑒于此,本研究選取129例不同腫瘤分化程度的直腸癌患者,通過DCE-MRI檢查和檢測血清CA19-9、CA724水平,探討上述指標對腫瘤分化程度的評估價值。
納入標準:① 符合《直腸癌診治應用指南2013修訂版》[8]中直腸癌相關診斷標準,且經病理學檢查,包括組織病理學、大體病理標本及免疫組織化學結果;② 所有患者術前行直腸MRI檢查;③ 均具有正常的語言溝通能力,能積極配合研究;④ 已簽署知情同意書。
排除標準:① 合并心、腎、肝、肺等重要臟器嚴重疾病;② 合并血液系統疾病;③ 就診前接受過腫瘤相關治療者,如放化療;④ 病灶最大直徑<1 cm或直腸蠕動幅度較大無法精確測量;⑤ DCE-MRI圖像質量不佳,或有偽影影響數據測量;⑥ 妊娠及哺乳期患者。
本研究經醫院倫理委員會批準。選取2018年5月—2020年11月長治市人民醫院收治且經病理學檢查確診的129例直腸癌患者作為研究對象。其中男性72例,女性57例,年齡28~83歲,平均年齡(58.72±10.52)歲;病理學類型:隆起型19例,潰瘍型92例,浸潤型18例;Dukes分期:A期29例,B期61例,C期28例,D期11例。
1.2.1 MRI檢查方法及圖像分析和處理
采用德國Siemens公司的Skyra 3.0 T MRI掃描儀和腹部相控陣線圈。所有患者檢查前4 h禁食、禁水。MRI檢查行常規的T1加權成像(T1-weighted imaging,T1WI)軸位,T2加權成像(T2-weighted imaging,T2WI)軸位、冠狀位、矢狀位,彌散加權成像(diffusion weighted imaging,DWI)軸位;DCE掃描應用T1三維容積內插體部檢查(volume interpolated body examination,VIBE)序列,掃描層面同T2WI。CE-MRI掃描參數:視野(field of view,FOV)260 mm,重復時間(repetition time,TR)5.08 ms,回波時間(echo time,TE)1.77 ms,矩陣154×192,層厚3.5 mm,翻轉角度為15°,激勵次數(number of excitation,NEX)為1。對比劑選用注射釓噴替酸葡甲胺(Gd-DTPA),以3 mL/s的流率由高壓注射器經肘靜脈注射,劑量0.1 mmol/kg。35個掃描時相不間斷掃描,每個時相掃描時間8 s,全程自由呼吸,第3個時相掃描開始注入對比劑,總劑量為15~20 mL,范圍包括整個腫瘤部分,掃描時間280 s,對比劑注射后以相同流率用20 mL生理鹽水沖洗管道。結束后將所有原始圖像傳至Siemens后處理工作站,采用Tissue 4D軟件進行DCE-MRI。
由2名具有5年以上經驗的MRI診斷醫師進行盲法閱片,在不清楚病理學檢查結果的情況下閱讀MRI動態增強圖像,在腫瘤實質強化明顯區選擇3個圓形或橢圓形感興趣區(region of interest,ROI)。ROI大小盡量保持一致,且需覆蓋病灶實質部分,面積大于病灶實質的1/3,盡量避開腫瘤壞死區及囊變區。參數計算采用藥代動力學血液雙室模型(Tofts模型)分析容量轉運常數(volume transfer constant,Ktrans)、速率常數(exchange rate constant,Kep)、增強的曲線下面積(intensive area under the cure,iAUC)、血管外細胞外間隙容積分數(extracellular volume fraction,Ve)。DWI分析:在表觀彌散系數(apparent diffusion coefficient,ADC)圖上選取與動態增強掃描相同層面的ROI,盡量與前次大小一致,測量3次取平均值作為ADCmean值。
1.2.2 血清CA19-9、CA724檢測方法
取所有患者清晨空腹靜脈血4 mL,離心10 min(3 000 r/min),分離血清,使用意大利DiaSorin公司的Liaison XL type 2210全自動電化學發光分析儀檢測CA19-9、CA724。所有試劑盒均購自意大利DiaSorin公司,具體操作方法嚴格按照試劑盒說明書進行。
1.2.3 病理學分級標準
由2名具有5年以上臨床經驗的病理科醫師按照盲法進行組織學分級[9],分為高分化、中分化、低分化、未分化。其中高分化:細胞分化程度較好,接近源組織的成熟形態,腫瘤細胞分裂速度較慢,惡性程度低,轉移晚;中分化:細胞分化程度居中,但明確保留源組織的特點;低分化:細胞分化程度較差,接近來源組織的不成熟形態;未分化:瘤細胞分化程度極差,呈彌漫性排列,無聚集傾向。若兩者結果一致則錄入數據庫,若兩者判斷結果不一致則交由第三方(本院臨床研究中心)裁定。根據患者分化程度分為中/高分化組(97例)和未/低分化組(32例)。
⑴ 比較兩組患者一般資料、DCE-MRI參數及血清CA19-9、CA724水平。
⑵ DCE-MRI參數(Ktrans、Kep、iAUC、Ve、ADCmean)對直腸癌患者分化程度的評估價值:最佳截斷點(cut-off值)、靈敏度、特異度、AUC、95% CI。其中任一項評估陽性即為聯合評估陽性。
⑶ DCE-MRI參數聯合血清CA19-9、CA724水平對直腸癌患者分化程度的評估價值:cut-off值、靈敏度、特異度、AUC、95% CI。其中任一項評估陽性即為聯合評估陽性。
兩組患者一般資料對比差異無統計學意義(P>0.05,表1)。中/高分化患者Ktrans、Ve、iAUC低于未/低分化者(P<0.05),Kep與未/低分化者比較差異無統計學意義(P>0.05),ADCmean值高于未/低分化者(P<0.05),血清CA19-9、CA724水平均低于未/低分化者(P<0.05,表2)。
表1 不同腫瘤分化程度患者一般資料比較 n(%)
表2 不同腫瘤分化程度患者DCE-MRI參數及血清CA19-9、CA724水平比較 M(Q1,Q3)
DCE-MRI參數聯合對直腸癌患者分化程度的評估靈敏度高于單獨預測(χ2=5.741,P=0.003;χ2=4.655,P=0.005;χ2=8.212,P=0.001;χ2=6.926,P=0.002),特異度與單獨預測對比差異均無統計學意義(χ2=0.346,P=0.557;χ2=0.000,P=1.000;χ2=1.503,P=0.220;χ2=1.104,P=0.314),AUC高于單獨預測(Z=2.569,P=0.008;Z=2.663,P=0.007;Z=2.777,P=0.006;Z=2.863,P=0.004),詳見圖1、表3。
圖1 DCE-MRI參數對直腸癌患者分化程度的評估價值ROC曲線
表3 DCE-MRI參數對直腸癌患者分化程度的評估價值分析
DCE-MRI參數聯合血清CA19-9、CA724水平對直腸癌患者分化程度的評估靈敏度高于單獨預測(χ2=4.010,P=0.006;χ2=10.256,P=0.001;χ2=8.892,P=0.003),特異度與單獨預測對比差異均無統計學意義(χ2=0.000,P=1.000;χ2=1.846,P=0.174;χ2=0.761,P=0.383),AUC高于單獨預測(Z=2.913,P=0.004;Z=4.653,P=0.001;Z=2.738,P=0.001),詳見圖2、表4。
表4 DCE-MRI參數聯合血清CA19-9、CA724水平對直腸癌患者分化程度的評估價值分析
圖2 DCE-MRI參數聯合血清CA19-9、CA724水平對直腸癌患者分化程度的評估價值ROC曲線
腫瘤血管生成是直腸癌腫瘤生長的基礎,且與腫瘤的病理學分化程度有關,腫瘤分化程度越低,異型性越高,核分裂象、病理性核分裂象多見,惡性程度越高,直腸癌早期診斷準確度低,多數患者確診時病情已發展至中晚期,患者預后差[10],因此,準確評估患者腫瘤分化程度,對改善患者預后、提高患者生存率有重要意義。當前多通過病理學檢查明確患者病理學分級,確診時大多患者病情嚴重,腫瘤分化程度低,不利于患者的治療及預后[11],因此,尋找早期診斷技術盡早明確腫瘤分化程度有重要意義。DCE-MRI是影像學檢查的一種,傳統影像學方法一般僅能從形態學上對腫瘤進行術前評估,DCE-MRI可結合形態學與血流動力學改變,對直腸癌分化程度作出精確的定量評估[12];腫瘤標志物檢測是早期診斷常用的方法之一,其中CA19-9、CA724常用于消化系統惡性腫瘤的診斷,其異常表達能反映出細胞的病變及惡變,可用于評估腫瘤分化程度[13]。為更好地指導臨床工作,本研究采用DCE-MRI參數聯合血清CA19-9、CA724水平評估直腸癌腫瘤分化程度。
本研究中,中/高分化患者Ktrans、Ve、iAUC低于未/低分化者,ADCmean值高于未/低分化者,Kep與未/低分化者比較差異無統計學意義,提示DCE-MRI參數能反映直腸癌的微循環差異,且Ktrans、Ve、iAUC隨著腫瘤分化程度降低而升高,ADCmean值隨著腫瘤分化程度降低而降低。DCE-MRI檢查的病理學基礎為腫瘤微血管結構異常,基底膜不完整,且血管外細胞外空間(extravascular extracellular space,EES)大,使得腫瘤微血管通透性增大,對比劑外滲速度增加,從而處于高供血狀態[14]。Ktrans描述對比劑從血管內轉移至EES的速率,是反映血管通透性常用的參數;Ve指單位容積組織內EES的體積,反映EES中對比劑濃度占整個提速的百分比;Kep值描述對比劑從EES回返至血管間隙的速率,反映腫瘤微血管生長狀態[15]。不同腫瘤分化程度中DCE-MRI參數呈現顯著差異,推測其原因:隨著直腸癌分化程度降低,惡性程度逐漸升高,其局部新生血管增多,血流灌注量增大,血管內皮生長因子對血管的刺激增加,血管通透性變強,越容易引起血漿對比劑外滲,從而引起Ktrans值升高,促進細胞外基質改變和EES變大,進而引起Ve值升高,而Kep與組織細胞外間隙內成分有關,盡管癌腫局部微血管滲透性高,但不同分化程度的病灶細胞外組織間隙成分相對差異較小[16]。劉曉東等[17]的研究結果顯示,低分化組Ktrans、Ve值均高于中/高分化組,Kep值在不同病理學分級中差異無統計學意義,本研究結果與上述報道一致。iAUC值與腫瘤灌注、腫瘤組織間隙以及腫瘤內流入的血量有關,反映腫瘤新生血管造成的血管通透性的改變,與腫瘤分化程度亦密切相關,腫瘤分化程度越低,細胞形態和組織結構上異型性越大,細胞密度越高,細胞間隙變小,從而iAUC降低[18],本研究結果與上述分析及相關報道相符。ADCmean值較客觀地量化組織中水分子的自由彌散程度,能在一定程度上反映腫瘤組織細胞的構成[19]。本研究中ADCmean值降低可能與水分子自由彌散程度受限有關,其機制為腫瘤惡性程度隨直腸癌細胞分化程度降低而升高,細胞增殖增多,細胞核異型性明顯,單位體積內腫瘤細胞密度增大,導致細胞外間隙減小,水分子自由彌散受限,從而導致ADCmean值降低[20]。程有根等[21]研究表明,隨著腫瘤分化程度降低,ADCmean隨之降低,本研究結果與上述報道和分析相符。本研究經過ROC曲線分析,發現DCEMRI各項參數對直腸癌分化程度均有一定的評估價值,其各項參數聯合對直腸癌患者分化程度的評估的靈敏度達到了81.25%,高于任一單項參數對直腸癌患者腫瘤分化程度的評估的靈敏度,這與既往研究[22]結果一致,說明其聯合評估價值更高,其原因可能為DCE-MRI各項參數通過不同途徑反映腫瘤微血管結構與功能異常,聯合應用更有助于減少漏診、誤診,提高評估價值。
本研究結果還顯示,中/高分化患者血清CA19-9、CA724水平均低于未/低分化者,提示隨著腫瘤分化程度降低,血清CA19-9、CA724水平均升高。腫瘤標志物是腫瘤細胞產生和釋放的某種特異性物質,腫瘤分化程度越低,惡性程度越高,腫瘤細胞增殖越活躍,因而腫瘤標志物水平呈上升趨勢[23]。CA19-9是一種從人結腸癌細胞系中提取出來的一種黏蛋白型的糖類蛋白,作為非特異性腫瘤相關抗原,主要存在于胎兒胃腸和胰腺的上皮,其在正常人體中表達水平甚低,高水平表達可能提示患者腫瘤惡性程度高,多作為惡性腫瘤的輔助診斷指標[24]。CA724是具有雙抗原決定簇的一類高分子黏蛋白類的高分子蛋白,廣泛分布于上皮細胞和惡性腫瘤的細胞質內,同樣屬于非特異性腫瘤標志物,主要用于消化道腫瘤的早期篩查,隨著腫瘤惡性程度增高,腫瘤細胞增殖異常,通過外分泌釋放進入血液循環,其血清檢測水平急劇升高[25],說明血清CA724水平可用于判定直腸癌惡性程度,腫瘤惡性程度與腫瘤細胞分化程度密切相關,因此血清CA724在不同分化程度直腸癌中表達有顯著差異,且隨著分化程度降低呈上升趨勢。通過進一步的ROC曲線分析發現,血清CA19-9、CA724水平單一評估直腸癌腫瘤分化程度的靈敏度均較低,但二者與DCE-MRI參數聯合評價時靈敏度可達到96.88%,提示聯合檢測可顯著提高評估直腸癌腫瘤分化程度的靈敏度,有利于直腸癌分化程度早期鑒別和指導臨床治療,其原因可能為DCE-MRI參數從影像學角度了解直腸癌腫瘤分化程度,血清CA19-9、CA724從血清生化學角度反映直腸癌腫瘤分化程度,二者互相補充,可減少漏診、誤診。相關研究[26]指出,DCE-MRI聯合血清腫瘤標志物檢測對肝細胞肝癌術后患者腫瘤轉移的診斷效能高于DCE-MRI單項或血清腫瘤標志物單項診斷,本研究結果與上述文獻報道一致。
綜上所述,DCE-MRI參數(Ktrans、iAUC、Ve、ADCmean值)及血清CA19-9、CA724表達水平在不同分化程度的直腸癌患者中均呈現顯著差異,均可作為臨床評估直腸癌分化程度的指標之一,但DCE-MRI參數(Ktrans、iAUC、Ve、ADCmean值)與血清CA19-9、CA724水平聯合評估時效能最高,對臨床病情判斷及治療選擇更具指導意義,值得推廣應用。但本研究樣本量較少,研究結果可能存在一定的偏差,需要進一步擴大樣本量進行研究,各項指標聯合評估直腸癌分化程度的價值。