磁共振紋理分析、彌散加權(quán)成像在直腸癌肝轉(zhuǎn)移中的臨床應(yīng)用

劉欣，蔣兆貫，章逸平

無錫市中醫(yī)醫(yī)院放射科，江蘇無錫 214121

直腸癌是全世界癌癥導(dǎo)致死亡的主要原因之一，其中，15%～25%的直腸癌患者在原發(fā)灶確診時便已經(jīng)合并同時性肝轉(zhuǎn)移［1］。一旦出現(xiàn)肝轉(zhuǎn)移，未經(jīng)治療的肝轉(zhuǎn)移患者中位生存期僅為6～9個月，無法切除5年存活率接近于0。相反，完全切除肝轉(zhuǎn)移灶，中位生存期為35個月，5年存活率可達30%～50%，但手術(shù)治療可達到較好預(yù)后的前提是肝臟轉(zhuǎn)移病灶少并且范圍局限［2］。因此，提早預(yù)測直腸癌是否合并肝轉(zhuǎn)移是提高治愈率的關(guān)鍵途徑。但是，預(yù)測直腸癌是否合并肝轉(zhuǎn)移仍缺乏有效的生物學(xué)指標［3］。

近年來，隨著數(shù)字化醫(yī)學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大促進了醫(yī)學(xué)影像新技術(shù)的開發(fā)與臨床應(yīng)用，其中，彌散加權(quán)成像（Diffusion Weighted Imaging,DWI）技術(shù)已得到廣泛的發(fā)展與運用，其在結(jié)直腸癌的發(fā)現(xiàn)、分期、分級、轉(zhuǎn)移及放化療后的療效評價方面有著突破性的進展［4-6］。MRI紋理分析（Magnetic resonance texture analysis，MTA）也逐漸應(yīng)用于各種腫瘤診療研究中，有助于腫瘤的精確診斷、良惡性鑒別、分期分級、療效評價及預(yù)后評估等［7-8］。本研究旨在探討直腸癌原發(fā)病灶的MRI紋理分析、彌散加權(quán)成像在檢測同時性肝轉(zhuǎn)移中的價值，現(xiàn)將結(jié)果報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析無錫市中醫(yī)醫(yī)院2014年1月—2019年10月經(jīng)手術(shù)切除或活檢病理確診為直腸癌的病例，經(jīng)納入標準、排除標準后共計17例合并同時性肝轉(zhuǎn)移的患者納入本研究，并以樣本量（1∶1）配比篩選無肝轉(zhuǎn)移患者。（1）納入標準：患者經(jīng)病理確診為直腸癌，確診時并有病理或臨床確診有無合并肝轉(zhuǎn)移，具體標準參照2018版《結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移診斷和綜合治療指南》；患者確診前后兩周內(nèi)有包含直腸癌病灶的完備MRI平掃圖像。（2）排除標準：患者確診為直腸癌前合并其他原發(fā)癌的肝轉(zhuǎn)移；患者確診前后兩周內(nèi)的MRI檢查前經(jīng)過放療、化療或放化療；患者合并炎癥性疾病/家族遺傳性疾??；MRI圖像缺乏或質(zhì)量差而無法評估者。本研究符合《世界醫(yī)學(xué)協(xié)會赫爾辛基宣言》相關(guān)要求，患者或近親屬知情同意并簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 MRI掃描方案選用Philips Ingenity 3.0 TMR，患者取仰臥位，足先進，平靜呼吸。掃描范圍包括兩側(cè)髂前上棘到恥骨聯(lián)合。T1WILAVA（TR5.0 ms，TE1.8 ms）、AX T2 Propeller及高分辨率AX T2 Propeller（TR 5 000～8 000 ms，TE 60～90 ms）、Sag T2 FSE（TR 3 000 ms，TE90 ms）、Cor T2 FSE（TR 5 000 ms，TE 60～90 ms）、多b值A(chǔ)x fs DWI（TR 6 200 ms，TE 66 ms，b=0、100、300、500、800、1 000、1 500 s/mm2）。

1.2.2 圖像及數(shù)據(jù)處理所有圖像后處理均由兩名具有多年工作經(jīng)驗的影像診斷醫(yī)師進行分析。將b=1 000 s/mm2的DWI序列圖像數(shù)據(jù)傳到GE ADW4.6工作站上，得到相應(yīng)的ADC與EADC的偽彩圖，找出腫瘤輪廓最大的層面放置感興趣區(qū)，大小約50～100 mm2，避開血管、壞死、鈣化及囊變區(qū)。每次畫取3個ROI（Region of interest），取平均值，從而得到相應(yīng)ADC值與EADC值。通過紋理分析軟件FireVoxel，在AX T2 Propeller序列的圖像上，手動選取顯示明顯強化的各個層面，利用軟件自動生成ROI，包括壞死、囊變及出血成分。從而得到腫瘤的熵值、偏度等相關(guān)參數(shù)，并計算平均值。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 21.0軟件進行統(tǒng)計分析。計量資料以均數(shù)±標準差（±s）表示，組間比較采用t檢驗或非參數(shù)檢驗，并計算相關(guān)參數(shù)的ROC曲線下面積。計數(shù)資料以例數(shù)和百分比（%）表示，組間比較采用χ2檢驗。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組患者人口學(xué)特征

肝轉(zhuǎn)移組與無肝轉(zhuǎn)移組間患者年齡、性別構(gòu)成比，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；癌胚抗原（CEA）水平構(gòu)成比，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），且CEA升高的患者合并肝轉(zhuǎn)移的占比（63.7%）高于CEA正常水平的患者（36.3%），見表1。

表1 肝轉(zhuǎn)移組與無肝轉(zhuǎn)移組患者人口統(tǒng)計學(xué)特征

2.2 彌散加權(quán)成像、紋理分析的相關(guān)參數(shù)情況

對兩名放射科醫(yī)師所測得的各參數(shù)數(shù)值采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)進行一致性檢驗，相關(guān)數(shù)據(jù)具有一致性。兩組患者直腸癌原發(fā)病灶的ADC、EADC、偏度、熵值、對比度值的差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），同時，肝轉(zhuǎn)移組的EADC、偏度、熵值、對比度值參數(shù)高于無肝轉(zhuǎn)移組；其余參數(shù)值差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），見表2。某患者直腸上段癌伴同時性肝轉(zhuǎn)移情況，見圖1。

圖1 女，65歲直腸上段癌伴同時性肝轉(zhuǎn)移

表2 原發(fā)腫瘤區(qū)域ADC、EADC值及紋理分析相關(guān)參數(shù)的情況（±s）

表2 原發(fā)腫瘤區(qū)域ADC、EADC值及紋理分析相關(guān)參數(shù)的情況（±s）

參數(shù)ADC（10-3 mm2/s）EADC（mm2/s）均數(shù)標準差偏度峰度熵值相關(guān)性對比度肝轉(zhuǎn)移組1.032±0.085 0.312±0.117 665.701±151.37 112.595±27.036 0.698±0.442 1.599±1.715 6.965±0.420 0.107±0.070 14.873±4.711無肝轉(zhuǎn)移組1.110±0.117 0.189±0.122 752.238±157.10 144.581±73.198 0.407±0.232 0.975±1.423 6.569±0.330 0.137±0.090 10.596±2.677 t值P值-2.224 3-1.635-1.690 2.405 1.155 3.057-1.085 3.255 0.034 0.005 0.112 0.101 0.022 0.257 0.004 0.286 0.003

在ROC曲線下面積的比較中，ADC及偏度的曲線下面積差異無統(tǒng)計學(xué)意義；而EADC、熵值和對比度參數(shù)ROC曲線下面積，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。對比度參數(shù)的ROC曲線下面積最大，即對比度參數(shù)具有較高的診斷價值。同時，當對比度參數(shù)診斷界值取11.751時，其診斷的敏感性最高（82.4%），且原發(fā)腫瘤區(qū)域的對比度值較11.751越大，合并肝轉(zhuǎn)移的可能性就越大，見表3、表4。

表3 原發(fā)腫瘤區(qū)域ADC、EADC值、偏度、熵值、對比度ROC曲線下面積

表4 原發(fā)腫瘤區(qū)域EADC值、熵值、對比度參數(shù)診斷價值

3 討論

目前，臨床常用的診斷直腸癌肝轉(zhuǎn)移的方法主要包括血清學(xué)檢查、B超、CT、MRI及PET-CT檢查。血清學(xué)檢查主要包括CEA、CA199等檢測，但血清學(xué)檢測普遍存在敏感性及特異性較差等問題，這些指標并不能作為是否合并肝轉(zhuǎn)移的準確依據(jù)，而影像學(xué)的各種方法都有相對優(yōu)勢及不足。對于體積較大，表現(xiàn)典型的肝轉(zhuǎn)移瘤，各種影像學(xué)方法均能有效檢出，診斷率相近，但對于微小及表現(xiàn)不典型者，各種方法的檢出率不盡一致［9］。Nobuyuki等［10］報道，Gd-EOB-DTPA MR增強診斷肝轉(zhuǎn)移瘤的敏感性為91.4%，明顯優(yōu)于CT增強的80.9%，尤其對≤1 cm的轉(zhuǎn)移灶或有脂肪肝背景的肝轉(zhuǎn)移患者其優(yōu)勢更為明顯。盡管如此，還是有一部分為轉(zhuǎn)移灶或者隱匿性轉(zhuǎn)移灶難以發(fā)現(xiàn)。所以，尋找一種生物學(xué)標志對于臨床醫(yī)生選擇合適的治療決策并實施個體化治療具有重要意義。

近年來，彌散加權(quán)成像技術(shù)得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用，它反映了組織內(nèi)細胞密度和微結(jié)構(gòu)循環(huán)的變化，是一種能夠有效、敏感以及準確反應(yīng)組織在生理或者病理狀態(tài)下的功能活動的方法［8］，近年來被應(yīng)用于多種疾病的診斷、風險評估、預(yù)后預(yù)測及治療療效評價。與無肝轉(zhuǎn)移組相比，肝轉(zhuǎn)移組的原發(fā)灶細胞分布更為密集、細胞間隙很小，細胞體積更大，而且細胞內(nèi)細胞器和網(wǎng)狀纖維分布更豐富，所以腫瘤細胞內(nèi)的水分子運動明顯減慢，DWI表現(xiàn)為更高信號，ADC值更低。因此，ADC值和EADC值在預(yù)測是否合并同時性肝轉(zhuǎn)移中差異有統(tǒng)計學(xué)意義。但是由于DWI的可見分辨率比較差，并且由于b值的不同，其圖像質(zhì)量和敏感性有所差別。所以，感興趣區(qū)的選擇與測量仍然有很大的局限性，如何提高彌散加權(quán)的空間分辨率的問題仍是目前亟待解決的難題。

紋理分析技術(shù)是目前臨床腫瘤影像研究的熱點，可以借助計算機的運算分析能力，計算圖像像素的分布規(guī)律及特征，從而反映病變的異質(zhì)性和病變的細微差異［11］。Rianne等［12］多中心回顧性研究發(fā)現(xiàn)均勻度為預(yù)測早期肝轉(zhuǎn)移的指標，但并未發(fā)現(xiàn)相應(yīng)紋理參數(shù)進一步預(yù)測中期和晚期轉(zhuǎn)移。Ganeshan［13］等對直腸癌肝轉(zhuǎn)移患者的肝臟平掃CT紋理特征進行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩組患者的熵值存在差異。以往大量直腸癌肝轉(zhuǎn)移的紋理分析研究主要是基于肝臟實質(zhì)背景的影像在結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移方面結(jié)果并不一致，另有部分研究并未找到可以預(yù)測肝轉(zhuǎn)移發(fā)生的紋理參數(shù)［14-15］，肝臟血流動力學(xué)的復(fù)雜性以及肝實質(zhì)背景在人群中的差異也是導(dǎo)致各研究結(jié)果不一致及診斷效能低的原因。本文是基于直腸癌原發(fā)病灶的研究，因為原發(fā)病灶往往受影響因素較少且更加穩(wěn)定。目前基于原發(fā)病灶的研究國外現(xiàn)有報道，國內(nèi)研究僅見黃燕琪［16］的報道，發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌原發(fā)病灶合并肝轉(zhuǎn)移組的風險評分較無肝轉(zhuǎn)移組的風險評分高，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

本次研究中，有意義的兩側(cè)紋理參數(shù)包括熵和對比度，這兩個參數(shù)是反映圖像中紋理的非均勻程度或復(fù)雜程度，轉(zhuǎn)移組的原發(fā)病灶的惡性程度更高，腫瘤細胞越密集、排列越雜亂無章，因此肝轉(zhuǎn)移組的熵值、對比度明顯大于無肝轉(zhuǎn)移組。ROC分析顯示，對比度參數(shù)在鑒別肝轉(zhuǎn)移及無肝轉(zhuǎn)移組時，顯示最佳的診斷能力，敏感度為82.4%、特異度為76.5%，且兩組的截斷點為11.751，說明當對比度取值大于11.751時，更有可能合并同時性肝轉(zhuǎn)移。

綜上所述，磁共振彌散加權(quán)成像及紋理分析對預(yù)測直腸癌患者是否合并同時性肝轉(zhuǎn)移有一定的臨床應(yīng)用價值，可以為臨床診療提供更大幫助，但本文選取樣本量偏小，且紋理分析還在發(fā)展階段，故今后還需深入研究。