T2 mapping聯(lián)合mDixon-Quant多參數(shù)成像定量評估子宮內(nèi)膜癌微衛(wèi)星不穩(wěn)定狀態(tài)的研究

馬長軍，田士峰，陳麗華，宋慶玲，宋清偉，林良杰，劉愛連*

作者單位：1.大連醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院放射科，大連 116011；2.大連市醫(yī)學影像人工智能工程技術(shù)研究中心，大連 116011；3.飛利浦（中國）投資有限公司，上海 200040

子宮內(nèi)膜癌（endometrial cancer, EC）是女性生殖系統(tǒng)常見的惡性腫瘤，在發(fā)達國家位居首位，并且呈年輕化趨勢[1]。導(dǎo)致EC發(fā)生的危險因素有很多，如代謝異常、初潮早、攜帶子宮內(nèi)膜癌遺傳的易感基因[2]等。微衛(wèi)星不穩(wěn)定（microsatellite instability,MSI）是因錯配修復(fù)（mismatch repair, MMR）基因缺陷而導(dǎo)致錯配堿基不能被糾正，引起基因突變累積，最終導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生[3-4]，這些基因的突變會引起遺傳性非息肉病性結(jié)直腸癌、林奇綜合征（Lynch syndrome,LS）、EC[5]等。同時評估MSI 狀態(tài)在EC 的治療[6]及預(yù)后評估[7]方面也有一定的價值，如在MSI 的EC 患者中程序性死亡受體（programmed death 1, PD-1）及程序性死亡受體配體（programmed cell death-ligand,PD-L1）高表達[8-9]，二者可以抑制T細胞的增殖、分化，使T 細胞功能失活，對腫瘤細胞的抑制作用減弱。PD-1/PD-L1 抑制劑可以恢復(fù)T 細胞對腫瘤細胞的抑制作用[10]，可以對MSI的EC患者進行靶向治療。有研究[11]也報道了PD-1/PD-L1 抑制劑對MSI 狀態(tài)EC 的療效高于MSS 者，故檢測EC 患者MSI 狀態(tài)可以篩查LS及評估腫瘤療效與預(yù)后等，可為EC 患者個性化精準治療提供合理依據(jù)。

T2 定量成像（T2 mapping）作為一種定量的MRI技術(shù)，可提供水和膠原纖維的含量和組成的量化信息[12]，已應(yīng)用于心臟、神經(jīng)和骨關(guān)節(jié)的定量評估。魔鏡成像（mDixon-Quant）序列是一種水脂分離定量技術(shù)[13-14]，利用水質(zhì)子和脂肪質(zhì)子進動頻率差，通過調(diào)節(jié)回波時間做多次采集，一次屏氣采集6 個回波，結(jié)合7 個峰值脂肪模型和T2*校正，得到脂肪分數(shù)圖（fat fraction, FF）、R2*圖、T2*圖。mDixon-Quant 技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于定量評估脂肪含量的相關(guān)研究中，如肝臟脂肪含量的定量研究[15]、腰椎椎體脂肪含量的研究[16]等。據(jù)我們所知，之前沒有報道使用mDixon-Quant 和T2 mapping 定量參數(shù)來評估EC MSI 狀態(tài)。本研究擬基于T2 mapping 與mDixon-Quant 多參數(shù)成像，從分子層面對EC MSI狀態(tài)進行評估。

1 材料與方法

1.1 研究對象

本研究經(jīng)大連醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院倫理委員會批準，免除知情同意，批文號：PJ-KS-KY-2021-99（X）。回顧性分析2019 年6 月至2021 年9 月在大連醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院因臨床懷疑子宮疾病行子宮MRI 檢查的299 例患者資料。納入標準：（1）經(jīng)手術(shù)后病理證實為EC，并且有完整、翔實的臨床病理資料，根據(jù)MMR 蛋白（MLH-1、MSH-2、MSH-6、PMS-2）的表達缺失情況，本研究分為MSI組與MSS組，其中四種MMR蛋白均表達被定義為MSS狀態(tài)，至少有一種MMR蛋白不表達被定義為MSI 狀態(tài)[17]；（2）術(shù)前兩周內(nèi)行盆腔3.0 T MRI檢查，掃描序列包括mDixon-Quant、T2 mapping，且圖像質(zhì)量良好；（3）檢查前未接受其他治療或處置。排除標準：（1）患者免疫組化指標中無MMR 蛋白表達情況；（2）圖像偽影大或病灶顯示不清影響診斷與數(shù)據(jù)測量；（3）掃描序列中不包括mDixon-Quant序列或T2 mapping序列。最終MSI組納入12例患者，MSS組納入22例。

1.2 掃描方法及參數(shù)

采用Philips Ingenia 3.0 T CX 磁共振掃描儀（Philips Healthcare，Best，the Netherlands）進行掃描，使用32通道線圈。檢查前囑咐患者排空膀胱和腸管，禁食水4 h。同時訓(xùn)練患者呼吸，以免檢查過程中出現(xiàn)大的呼吸運動偽影影響圖像質(zhì)量。有節(jié)育環(huán)者檢查前1 d取出，患者取仰臥位，足先進，掃描序列包括軸位2D-T2WI、矢狀位2D-T2WI、擴散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging, DWI）（b=0、800 s/mm2）、mDixon-Quant及T2 mapping序列，具體參數(shù)如表1所示。

表1 MRI序列掃描參數(shù)Tab.1 MRI scan parameters of each sequence

1.3 圖像分析和數(shù)據(jù)測量

圖像的分析和數(shù)據(jù)的測量由兩位放射科醫(yī)生（分別具有7年、2年子宮MRI讀片經(jīng)驗）在對患者病理信息未知的情況下獨立進行。把mDixon-Quant 序列和T2 mapping序列的圖像傳輸?shù)絀SP（Intellispace Portal,Philips Healthcare）7.0工作站，分別生成mDixon-Quant序列的FF圖、R2*圖、T2*圖及T2 mapping序列的T2圖（圖1、圖2）；以T2WI圖像為參考，選擇腫瘤最大徑所在層面，在腫瘤實質(zhì)區(qū)域逐點手動勾畫兩個感興趣區(qū)（region of interest, ROI），ROI覆蓋范圍盡可能大（ROI大小大于腫瘤實質(zhì)的1/3），避開壞死、囊變、出血區(qū)，并適當避開腫瘤邊緣，避免部分容積效應(yīng)。勾畫的ROI會自動復(fù)制到功能參數(shù)圖上（FF圖、R2*圖、T2*圖、T2圖），然后記錄每個參數(shù)的平均值做進一步的研究。

圖1 66 歲中分化子宮內(nèi)膜樣腺癌患者，微衛(wèi)星不穩(wěn)定狀態(tài)。1A：軸位T2WI 示子宮體積增大，見宮腔內(nèi)稍高信號腫塊；1B：脂肪分數(shù)（FF）圖，F(xiàn)F 值為2.06%；1C：R2*圖，R2*值為30.195 Hz；1D：T2*圖，T2*值為48.325 ms；1E：T2 mapping 序列的T2 圖，T2 值為107.1 ms；1F～1I：錯配修復(fù)（MMR）蛋白表達情況（免疫組化圖片，×200），1F 為MSH6表達、1G為MSH2表達、1H為PMS缺失、1I為MLH1表達。Fig. 1 A 66-year-old patient with moderately differentiated endometrioid adenocarcinoma, microsatellite instability status.1A:Axial T2WI showing enlarged uterus with slightly high signal mass in the uterine cavity;1B:Fat fraction(FF)map, FF value is 2.06%; 1C: R2* map, R2* value is 30.195 Hz; 1D: T2* map, T2* value is 48.325 ms; 1E: T2 map, T2 value is 107.1 ms; 1F-1I: Mismatch repair protein expression (immunohistochemistry, ×200), where 1F is MSH6 expression,1G is MSH2 expression,1H is PMS deletion,and 1I is MLH1 expression.

圖2 51 歲高分化子宮內(nèi)膜癌患者，微衛(wèi)星穩(wěn)定狀態(tài)。2A：軸位T2WI 示子宮體積增大，見宮腔內(nèi)稍高信號腫塊；2B：脂肪分數(shù)（FF）圖，F(xiàn)F值為1.435%；2C：R2*圖，R2*值為18.3 Hz；2D：T2*圖，T2*值為59.18 ms；2E：T2 mapping序列的T2圖，T2值為82.265 ms；2F～2I：錯配修復(fù)（MMR）蛋白表達情況（免疫組化圖片，×200），其中2F為MSH6表達、2G為MSH2表達、2H為PMS表達、2I為MLH1表達。Fig. 2 A 51-year-old patient with well-differentiated endometrial cancer, microsatellite stabilization status. 2A: Axial T2WI showing enlarged uterus, a slightly high signal mass in the uterine cavity; 2B: Fat fraction (FF) map, FF value is 1.435%; 2C: R2* map, R2* value is 18.3 Hz; 2D: T2* map, T2* value is 59.18 ms; 2E: T2 map, T2 value is 82.265 ms;2F-2I: Mismatch repair protein expression (immunohistochemistry, ×200), where 2F is MSH6 expression, 2G is MSH2 expression,2H is PMS expression,and 2I is MLH1 expression.

1.4 統(tǒng)計學方法

使用SPSS 22.0軟件（Chicago, IL, USA）及MedCalc 15.2.2 軟件（MedCalc Software, Ostend, Belgium）進行統(tǒng)計學分析。使用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（intra-class correlation coefficient, ICC）比較兩位觀察者對兩組患者mDixon-Quant 序列參數(shù)和T2 mapping 序列參數(shù)測量值間的一致性，ICC＞0.75為一致性良好，采用兩位觀察者測量數(shù)據(jù)的平均值進行后續(xù)的分析。兩種序列參數(shù)值采用Kolmogorov-Smirnov檢驗各數(shù)據(jù)是否符合正態(tài)分布，符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)用均值±標準差的形式表示，并進行獨立樣本t檢驗；不符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)采用中位數(shù)(25%分位數(shù)，75%分位數(shù)）來表示，并進行Mann-WhitneyU檢驗。兩組患者一般臨床病理資料以例數(shù)或率（%）表示，組間比較采用卡方檢驗或者Fisher 確切概率法。采用受試者工作特征（receiver

operating characteristic, ROC）曲線評估差異有統(tǒng)計學意義的參數(shù)在評估EC MSI狀態(tài)的效能，計算曲線下面積（area under the curve, AUC），并根據(jù)最大約登指數(shù)確定其閾值、敏感度和特異度。采用二元logistic回歸計算差異有統(tǒng)計學意義的參數(shù)聯(lián)合評估EC MSI狀態(tài)的預(yù)測值。采用Delong檢驗比較各AUC間的差異性。P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 臨床一般資料

納入本研究的34 例EC 患者中，MSI 組12 例，陽性率為35.29%。兩組病例在年齡、病理分化等級、國際婦產(chǎn)科聯(lián)盟（International Federation of Gynecology and Obstetrics, FIGO）分期、肌層浸潤深度、絕經(jīng)前后、有無陰道不規(guī)則流血間差異均無統(tǒng)計意義（P＞0.05），如表2所示。

表2 MSI組與MSS組患者一般臨床資料的比較Tab.2 Comparison of general clinical data of patients in MSI group and MSS group

2.2 兩位觀察者測量結(jié)果的一致性

兩位觀察者對mDixon-Quant 序列的FF 值、R2*值、T2*值及T2 mapping序列的T2值測量結(jié)果的一致性良好，ICC均＞0.75，如表3所示。

表3 兩位觀察者測量結(jié)果的一致性Tab.3 Agreement between two observers'measurements

2.3 兩組病例間參數(shù)差異

MSI 組的R2*值及T2 值均高于MSS 組，差異均具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；MSI組的T2*值低于MSS組，差異具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；MSI 組的FF 值低于MSS組，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）（表4、圖3）。

圖3 微衛(wèi)星不穩(wěn)定（MSI）組和微衛(wèi)星穩(wěn)定（MSS）組子宮內(nèi)膜癌（EC）各參數(shù)小提琴圖。3A～3C：MSI組與MSS組EC的R2*值、T2*值及T2值差異均有統(tǒng)計學意義。注：*：P＜0.05，**：P＜0.01，***：P＜0.001。 圖4 受試者工作特征曲線分析各參數(shù)評估MSI EC狀態(tài)的效能。Fig. 3 The violin chart for R2* (3A),T2* (3B), and T2 (3C) values in microsatellite instability (MSI) and microsatellite stabilization (MSS) endometrial cancer (EC).There were significant differences in R2*,T2*, and T2 values between MSI group and MSS group EC. Note: *: P＜0.05; **: P＜0.01; ***: P＜0.001. Fig. 4 Receiver operating characteristic curve analysis of the efficacy of each parameter to assess EC MSI status.

表4 兩組病例各參數(shù)比較結(jié)果Tab.4 Comparison of the parameters of the two groups of patients

2.4 兩組病例各參數(shù)評估效能比較

R2*值、T2*值、T2值及mDixon-Quant聯(lián)合T2 mapping（R2*值+T2*值+T2 值）評估EC MSI 狀態(tài)的效能依次為0.773、0.761、0.780、0.939；Delong 檢驗結(jié)果顯示各單一參數(shù)評估EC MSI 狀態(tài)的AUC 間差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；mDixon-Quant 聯(lián)合T2 mapping 評估EC MSI狀態(tài)的AUC與單一參數(shù)評估EC MSI狀態(tài)的AUC間差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）（圖4、表5、表6）。

表5 兩組病例各參數(shù)評估效能比較Tab.5 Comparison of the evaluation performance of each parameter between the two groups of cases

表6 各參數(shù)評估子宮內(nèi)膜癌微衛(wèi)星不穩(wěn)定狀態(tài)效能差異的比較Tab.6 Comparison of differences in the efficacy of various parameters to assess endometrial cancer microsatellite instability status

3 討論

3.1 評估EC MSI狀態(tài)的臨床意義和現(xiàn)狀

檢測EC 患者MSI 狀態(tài)可以篩查LS 及評估腫瘤療效與預(yù)后等，如PD-1/PD-L1抑制劑可以對MSI的EC患者進行靶向治療[10]，可為EC患者個性化精準治療提供合理依據(jù)。以往有研究通過影像學手段于術(shù)前對胃癌、直腸癌、EC 等腫瘤MSI 狀態(tài)進行了預(yù)測評估，如Zhang等[18]通過基于T2WI序列的深度學習方法對直腸癌MSI狀態(tài)進行了評估，其預(yù)測效能良好；Bhosale等[19]通過小視野體素內(nèi)不相干運動（reduced field-of-view intravoxel incoherent motion, rFOV-IVIM）成像序列區(qū)分FIGO ⅠA期MSI狀態(tài)EC與MSS狀態(tài)EC，發(fā)現(xiàn)MSS組EC 的表觀擴散系數(shù)（apparent diffusion coefficient,ADC）值和真擴散系數(shù)（D）值高于MSI 組EC；也有研究利用擴散張量成像（diffusion tensor imaging,DTI）序列[20]和磁敏感序列[增強梯度回波T2*加權(quán)血管成像序列（enhanced T2 star weighted angiography,ESWAN）][21]評估了EC MSI狀態(tài)。其中IVIM和DTI功能成像技術(shù)對水分子的擴散運動可進行更為精確的描述，ESWAN 序列對順磁性和逆磁性等血液代謝產(chǎn)物具有很高的敏感性，可以間接反映腫瘤內(nèi)新生血管的形成和腫瘤的乏氧狀態(tài)，且擁有高分辨率、薄層掃描的優(yōu)勢，其較常規(guī)MRI序列不僅可獲得幅值圖以及相位圖的信息，并提供多個量化參數(shù)，可以對EC MSI狀態(tài)進行定量評估，然而這幾種成像序列信噪比和分辨率不高，易受腸氣、呼吸及蠕動偽影等影響，且成像技術(shù)要求較高，IVIM 成像需要多個高b 值，DTI未建立子宮掃描參數(shù)及重建技術(shù)的統(tǒng)一標準而主要借鑒于神經(jīng)系統(tǒng)，ESWAN 序列處于研究初步階段，所得到的定量成像參數(shù)T2*值及R2*值目前在臨床疾病中并沒有臨床統(tǒng)一的界定值。

3.2 T2 mapping評估EC MSI狀態(tài)的價值

T2 mapping技術(shù)是定量成像技術(shù)中的一種，具有客觀性及較好的可重復(fù)性、穩(wěn)定性，已廣泛應(yīng)用于關(guān)節(jié)軟骨病變[22-23]、軟組織損傷[24]、心肌病[25]等的研究中，而關(guān)于T2 mapping技術(shù)應(yīng)用于EC的研究鮮有報道。本研究基于T2 mapping 技術(shù)，發(fā)現(xiàn)MSI 組EC 的T2 值低于MSS組EC的T2值，可能是因為MSI相關(guān)腫瘤通常有更多的淋巴血管浸潤性生長以及淋巴細胞浸潤腫瘤組織[20,26]，局部細胞數(shù)目增多，細胞間隙減小，水分子運動受限，自由水含量減低，使得MSI組EC的T2值高于MSS組。

3.3 mDixon-Quant評估EC MSI狀態(tài)的價值

mDixon-Quant 序列的R2*參數(shù)是橫向弛豫率，通過不同時間梯度的重聚得到，與組織中的脫氧血紅蛋白濃度直接相關(guān)[27-28]，其不受TE、B0等影響，可直接反映組織成分的變化。T2*為有效橫向弛豫時間，T2*值是R2*值[29-30]的倒數(shù)。當血液的代謝產(chǎn)物脫氧血紅蛋白、含鐵血黃素、正鐵血紅蛋白等順磁性物質(zhì)使磁場不均勻性發(fā)生去相位時，T2*值降低，R2*值升高。mDixon-Quant序列已經(jīng)在EC中得到了初步探索和研究，如鑒別Ⅰ期EC和子宮內(nèi)膜息肉[31]，發(fā)現(xiàn)Ⅰ期EC的R2*值高于子宮內(nèi)膜息肉，且差異具有統(tǒng)計學意義；評估EC 免疫組化指標Her-2 的表達[32]，發(fā)現(xiàn)在Her-2 陽性表達的EC 患者中R2*值高。本研究中MSI 組EC 的R2*值高于MSS組而T2*值低于MSS組，是由于MSI型腫瘤具有更高的循環(huán)內(nèi)皮祖細胞和血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor, VEGF）水平[33]，使其具有更高的微血管密度，但是腫瘤組織新生血管的血管壁較弱且不穩(wěn)定，使得腫瘤組織出血，血液淤積，血氧利用過度，脫氧血紅蛋白、含鐵血黃素等順磁性物質(zhì)增多[34-35]，與此同時MSI 相關(guān)腫瘤淋巴細胞浸潤，單位體積內(nèi)細胞密度增高，增加腫瘤組織的耗氧量，使得腫瘤局部脫氧血紅蛋白等順磁性物質(zhì)增多[27]，綜合上述原因，最終使得MSI組EC的R2*值高于MSS組EC而T2*值低于MSS組EC。本研究中兩種序列聯(lián)合評估EC MSI 狀態(tài)的效能較R2*值、T2*值、T2 值評估EC MSI 狀態(tài)的效能有明顯的提升，但是mDixon-Quant與T2 mapping序列各參數(shù)間無相關(guān)性，提示兩種成像序列從不同的角度反映腫瘤的微環(huán)境及功能信息，其評估EC MSI狀態(tài)的作用互相不可代替。

3.4 局限性

本研究存在一定局限性：（1）病例數(shù)較少，有待增加樣本量進行更深入的分析，提高統(tǒng)計分析結(jié)果的可靠性；（2）研究中選擇了腫瘤最大層面來進行數(shù)據(jù)測量，而沒有測量腫瘤全域，這種測量方法可能丟失部分腫瘤的異質(zhì)性信息，有待于今后進行紋理分析、影像組學等腫瘤全域相關(guān)研究；（3）雖然mDixon-Quant序列和T2 mapping序列都是軸位圖像，且ROI放置時均選擇了兩種序列的腫瘤最大層面，但兩序列掃描層厚和層間隔不同，ROI 放置未能完全匹配，可能導(dǎo)致測量結(jié)果存在一定偏差。

綜 上 所 述，T2 mapping 聯(lián) 合mDixon-Quant 可 定量評估EC MSI 狀態(tài)，兩者聯(lián)合可提升預(yù)測的效能，mDixon-Quant 與T2 mapping 序列各參數(shù)間無相關(guān)性，其評估EC MSI狀態(tài)的作用互相不可代替，具有很好的臨床應(yīng)用前景。

作者利益沖突聲明：全部作者均聲明無利益沖突。