劉曉冬，劉愛連，李燁，田士峰，韓錚，趙瑩，徐明哲

大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院，遼寧大連 116011；

直腸癌是最常見的消化道惡性腫瘤之一，其發(fā)病率居惡性腫瘤的第五位，預(yù)后與腫瘤的病理分級(jí)密切相關(guān)。MRI 在直腸癌的診斷分期[1]、綜合治療方案的選擇[2]及預(yù)后評(píng)估[3]中發(fā)揮重要作用。動(dòng)態(tài)增強(qiáng)磁共振成像（dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging，DCE-MRI）可全面描述腫瘤的血流動(dòng)力學(xué)過程及新生血管的生物學(xué)特性，已成為直腸癌術(shù)前評(píng)估的重要方法。近年，體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)（intravoxel incoherent motion，IVIM）因可同時(shí)反映組織擴(kuò)散及微循環(huán)灌注而受到廣泛關(guān)注[4-5]。本研究擬分析DCEMRI及IVIM 在直腸癌病理分級(jí)中的應(yīng)用價(jià)值，并探討兩者灌注參數(shù)的相關(guān)性。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 回顧性分析2015年9月—2017年2月大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院行直腸MRI 檢查患者的臨床及影像學(xué)資料。納入標(biāo)準(zhǔn)：①具有完整的盆腔DCE-MRI 掃描及多b值DWI 掃描資料；②掃描前未接受任何放化療；③經(jīng)手術(shù)或腸鏡病理證實(shí)為直腸腺癌。排除標(biāo)準(zhǔn)：①腫瘤長徑<1.0 cm；②運(yùn)動(dòng)或金屬偽影較大，影響圖像觀察；③患者配合欠佳致DCE 所得時(shí)間-信號(hào)曲線不穩(wěn)定。最終納入37例直 腸癌患者，其中手術(shù)病理證實(shí)25例，腸鏡病理證實(shí)12例；男25例，女12例，平均年齡（62±14）歲。高分化腺癌組11例，男8例，女3例，平均年齡（71±10）歲，病灶大?。?.83±0.96）cm；中分化腺癌組12例，男8例，女4例，平均年齡（61±14）歲，病灶大小（2.64±1.00）cm；低分化腺癌組14例，男9例，女5例，平均年齡（56±13）歲，病灶大?。?.02±0.78）cm。3組病灶大小差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=0.580，P=0.566）。

1.2 檢查方法 采用GE Discovery 750 3.0T MRI 掃描儀，配體部8 通道相控陣線圈。檢查當(dāng)日禁食，檢查前排空腸內(nèi)容物。掃描前盡量排空膀胱?；颊呷⊙雠P位，足先進(jìn)，定位線于患者劍突。所有患者均行常規(guī)T1WI、T2WI 抑脂掃描、三維容積超快速多期動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描（LAVA）、DWI、eDWI、HB DWI（超高b值）序列掃描。掃描參數(shù)見表1。eDWI 序列b值取0、20、50、100、150、200、400、800、1200、2000、3000 s/mm2；DCE-MRI 采用LAVA 序列，翻轉(zhuǎn)角15°，對(duì)比劑采用馬根維顯，經(jīng)肘前靜脈注射，劑量0.1 mmol/kg，速度2.5 ml/s。分別于注藥后16 s、40 s、70 s、90 s 左右進(jìn)行掃描。

表1 MRI 檢查各序列掃描參數(shù)

1.3 圖像分析 由2名分別具有3年、5年診斷經(jīng)驗(yàn)的觀察者共同觀察病灶邊界情況，記錄病灶大小。將圖像傳至ADW 4.6 工作站。應(yīng)用GenIQ 軟件對(duì)圖像進(jìn)行重建，獲得DCE 定量灌注參數(shù)容積轉(zhuǎn)移常數(shù)（Ktrans）、速率常數(shù)（Kep）和血管外細(xì)胞外容積分?jǐn)?shù)（Ve）。采用Functool 后處理軟件對(duì)eDWI 序列進(jìn)行重建，分別獲得單指數(shù)模型標(biāo)準(zhǔn)ADC值、雙階單指數(shù)純擴(kuò)散系數(shù)（D-mono）、灌注系數(shù)（D*-mono）、灌注分?jǐn)?shù)（f-mono），雙階雙指數(shù)模型純擴(kuò)散系數(shù)（DBi）、灌注系數(shù)（D*-Bi）、灌注分?jǐn)?shù)（f-Bi）。根據(jù)T1WI、T2WI、LAVA 增強(qiáng)的信號(hào)情況聯(lián)合定位，保證DCE-MRI及IVIM 系列所選取病灶一致。每個(gè)病灶均放置3個(gè)感興趣區(qū)（ROI），ROI 大小覆蓋病變區(qū)實(shí)質(zhì)部分，ROI 面積大于病灶實(shí)質(zhì)1/3，盡量避開出血、壞死處，取平均值進(jìn)行分析。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 應(yīng)用SPSS 21.0軟件，采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（ICC）對(duì)2名觀察者客觀測量數(shù)據(jù)的一致性進(jìn)行檢驗(yàn)，若一致性良好及以上采用高年資觀察者數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；若一致性差，加入第三者的測量數(shù)據(jù)。采用方差分析比較不同分化程度直腸癌病灶各參數(shù)的差異，兩兩比較采用LSD 法，使用Spearman 相關(guān)分析對(duì)DCE 的各灌注指標(biāo)Ktrans、Ve、Kep與IVIM模型的灌注參數(shù)D*-mono、f-mono、D*-Bi、f-Bi值進(jìn)行雙變量相關(guān)性分析。P<0.05 表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 觀察者間測量數(shù)據(jù)的一致性 2位觀察者間客觀測量數(shù)據(jù)的一致性良好（ICC>0.5）。

2.2 不同病理分級(jí)直腸癌的DCE-MRI定量參數(shù)比較 Ktrans及Ve值隨分化程度降低而升高，且不同分化程度直腸癌的Ktrans及Ve差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）；高分化腺癌組Ktrans及Ve值顯著低于低分化組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。Kep在不同病理分級(jí)的直腸癌間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05，表2）。

2.3 不同病理分級(jí)直腸癌在IVIM 不同指數(shù)模型中各參數(shù)值比較 不同病理分化程度直腸癌的D-mono及D*-mono值差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），且隨分化程度降低，D-mono值逐漸降低，D*-mono值逐漸升高，組間分析顯示高分化及低分化直腸癌的D-mono 及D*-mono值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。標(biāo)準(zhǔn)ADC、f-mono、D-Bi、D*-Bi、f-Bi值在不同病理分級(jí)直腸癌間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05，表3）。

表2 不同病理分級(jí)直腸癌DCE-MRI參數(shù)值比較（±s）

表2 不同病理分級(jí)直腸癌DCE-MRI參數(shù)值比較（±s）

分組 Ktrans（/min） Ve Kep（/min） 高分化組（n=11） 0.41±0.15 0.17±0.05 2.73±1.21 中分化組（n=12） 0.46±0.14 0.22±0.06 2.32±0.61 低分化組（n=14） 0.63±0.31 0.28±0.13 2.81±1.09 F值 3.61 4.46 0.84 P值 0.038 0.019 0.437 0.330 P值高、低分化組 0.016 0.006 0.059 P值高、中分化組 0.552 0.244 P值中、低分化組 0.059 0.887 0.226

表3 不同病理分級(jí)直腸癌在IVIM 不同指數(shù)模型中各參數(shù)比較（±s）

表3 不同病理分級(jí)直腸癌在IVIM 不同指數(shù)模型中各參數(shù)比較（±s）

images/BZ_24_845_1658_850_1662.png分組 單指數(shù) 雙階單指數(shù) 雙階雙指數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)ADC (×10-3 mm2/s) D-mono (×10-3 mm2/s) D*-mono (×10-3 mm2/s) f-mono D-Bi (×10-3 mm2/s) D*-Bi (×10-3 mm2/s) f-Bi 高分化組(n=11) 0.90±0.17 0.73±0.15 5.41±1.97 0.52±0.08 0.59±0.18 18.47±9.59 0.47±0.09 中分化組 0.48±0.14 低分化組 (n=14) 1.25±0.77 0.58±0.11 10.30±5.23 0.51±0.12 0.97±0.68 31.43±21.03 0.45±0.07 (n=12) 0.99±0.27 0.64±0.11 9.12±5.48 0.52±0.13 0.71±0.29 21.19±13.58 Z值 1.66 4.18 3.64 0.02 2.10 2.34 0.23 P值 0.205 0.024 0.037 0.973 0.138 0.111 0.789 0.890 P值高、低分化組 0.096 0.007 0.013 0.847 0.057 0.052 0.624 P值高、中分化組 0.687 0.116 0.063 0.998 0.564 0.687 P值中、低分化組 0.194 0.219 0.517 0.841 0.171 0.113 0.517

2.4 DCE-MRI與IVIM 灌注參數(shù)的相關(guān)性 DCEMRI 灌注參數(shù)Ve與IVIM 灌注參數(shù)f-Bi 呈正相關(guān)（r=0.365，P=0.026），其余參數(shù)間無顯著相關(guān)性（表4）。

表4 DCE-MRI與IVIM 灌注參數(shù)的相關(guān)性

3 討論

常規(guī)MRI 基于形態(tài)學(xué)和解剖結(jié)構(gòu)可為直腸癌提供較準(zhǔn)確的TNM 分期，但隨著功能磁共振成像（fMRI）的不斷發(fā)展，腫瘤的微循環(huán)也得到越來越多的關(guān)注。定量DCE-MRI及IVIM模型均能反映組織灌注狀態(tài)，兩種模型下獲得的灌注信息均與組織血流量等灌注指標(biāo)相關(guān)，但存在一定的差別，不能完全對(duì)應(yīng)[6]。

3.1 定量DCE-MRI評(píng)估直腸癌的組織學(xué)基礎(chǔ)及應(yīng)用價(jià)值 定量DCE-MRI 作為一種結(jié)合形態(tài)學(xué)與血流動(dòng)力學(xué)的MRI 技術(shù)，可對(duì)腫瘤微血管情況進(jìn)行更精確的定量評(píng)估，較為客觀地評(píng)價(jià)病變強(qiáng)化情況，從而反映病變的病理生理特性。DCE-MRI 通過血液雙室模型可定量分析對(duì)比劑在腫瘤血管內(nèi)和血管外細(xì)胞外間隙（extravascular extracellular space，EES）的擴(kuò)散分布，可評(píng)價(jià)感興趣區(qū)的血流灌注和血管通透性。Ktrans反映局部微血管血流狀態(tài)及其表面滲透面積，Kep反映血漿與EES 之間的速率常數(shù)。Ve是EES對(duì)比劑的容積分?jǐn)?shù)。

本研究中，Ktrans及Ve值在不同分化程度直腸癌間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且隨著分化程度降低，Ktrans及Ve值逐漸升高；高分化腺癌組Ktrans及Ve值顯著低于低分化組，與Yeo 等[7]的研究結(jié)果一致，其原因?yàn)椋耗[瘤組織侵襲性增強(qiáng)致新生血管增多，血管通透性增加，導(dǎo)致Ktrans升高。Kim 等[8]研究發(fā)現(xiàn)Ve值與直腸癌臨床病理無相關(guān)性，與本研究結(jié)果不一致，其原因可能是腫瘤的微循環(huán)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不均質(zhì)，EES 與組織靜水壓及缺血分?jǐn)?shù)等諸多因素有關(guān)，從而引起Ve值的多變性。本研究中，Kep與直腸癌分化程度相關(guān)性不明顯，可能與血流在時(shí)間和空間分布不平衡有關(guān)。

3.2 IVIM模型參數(shù)特點(diǎn)及對(duì)直腸癌組織學(xué)評(píng)估的價(jià)值 與傳統(tǒng)DWI 的單指數(shù)模型不同，IVIM 的雙指數(shù)模型可同時(shí)獲得水分子擴(kuò)散及微循環(huán)灌注情況。通過施加多個(gè)b值進(jìn)行DWI 采樣，并采用雙指數(shù)擬合分析，得到標(biāo)準(zhǔn)ADC、D、D*及f值。理論上，D值反映組織中水分子的擴(kuò)散狀態(tài)；D*值受血流速度及毛細(xì)血管形態(tài)的影響，反映細(xì)胞外水分子的假擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)；f值代表灌注分?jǐn)?shù)，指微循環(huán)灌注相關(guān)的擴(kuò)散占總擴(kuò)散的比重，與毛細(xì)血管血容量有關(guān)。

本研究發(fā)現(xiàn)，不同病理分化程度直腸癌的D-mono 及D*-mono值差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且隨著分化程度降低，D-mono值逐漸降低，D*-mono值逐漸升高，組間分析可見高、低分化直腸癌差異顯著，與邱麟等[9]的研究結(jié)果相似。由于腫瘤的分化程度與細(xì)胞異形性相關(guān)，分化程度越低，細(xì)胞異形性越大；腫瘤細(xì)胞增殖活躍致微血管密度增高，導(dǎo)致水分子擴(kuò)散受限，微血管間質(zhì)壓增高，血流灌注減少，從而使D值降低，D*值升高。既往研究[10-11]通過不同病理分化程度的肝癌發(fā)現(xiàn)，隨著分化程度增高，D值呈逐漸下降趨勢，而f值與分化程度無相關(guān)性。本研究中，標(biāo)準(zhǔn)ADC值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明D值及D*值可能較傳統(tǒng)ADC值更準(zhǔn)確地反映腫瘤實(shí)際的擴(kuò)散信息。

3.3 DCE-MRI與IVIM 灌注參數(shù)的相關(guān)性 DCEMRI 臨床應(yīng)用時(shí)間長，掃描系列及數(shù)據(jù)模型更為完善，而IVIM模型無需使用對(duì)比劑，且具有替代DCEMRI評(píng)價(jià)組織血流灌注的潛力，探索兩者的相關(guān)性尤為重要。林蒙等[12]研究子宮頸癌發(fā)現(xiàn)，D*及fD*與DCE-MRI 灌注參數(shù)均呈輕、中度正相關(guān)，且與Ktrans相關(guān)性最高。本研究發(fā)現(xiàn)，DCE-MRI 灌注參數(shù)Ve值與IVIM 灌注參數(shù)f-Bi 呈正相關(guān)，而其他參數(shù)無顯著相關(guān)性。直腸癌較其他實(shí)質(zhì)性器官灌注相對(duì)較低，同時(shí)腫瘤內(nèi)更易出現(xiàn)缺血改變，可能是導(dǎo)致兩種模型間灌注參數(shù)一致性減低的主要原因。

3.4 本研究的局限性 ①盡管本研究進(jìn)行了不同病理類型的分組研究，但樣本量較少，將來可擴(kuò)大樣本量進(jìn)一步分析。②腫瘤勾畫ROI 僅選取最大層面的平均值，操作簡單、臨床實(shí)用性強(qiáng)，但未進(jìn)行相對(duì)復(fù)雜的直方圖分析。

總之，DCE-MRI及IVIM模型在直腸癌的診斷中均具有一定的價(jià)值，兩者存在不同程度的相關(guān)性，均可獲得組織的灌注信息。因此，非侵入性IVIM 可成為DCE-MRI 較好的替代方法。