蔣恒，陸志華，翁曉燕，季立標(biāo)，陳光強(qiáng)

1．蘇州大學(xué)附屬常熟醫(yī)院，常熟市第一人民醫(yī)院影像科，江蘇常熟 215500；2．蘇州大學(xué)附屬第二醫(yī)院影像科，江蘇蘇州 215004；*通訊作者 陳光強(qiáng) cgq74158@163.com

擴(kuò)散加權(quán)成像（DWI）是一種對(duì)體內(nèi)水分子運(yùn)動(dòng)敏感的功能成像，可檢測(cè)出組織內(nèi)與含水量變化相關(guān)的形態(tài)學(xué)病理生理學(xué)的早期變化，其表觀擴(kuò)散系數(shù)（ADC）是組織中水分子擴(kuò)散的定量評(píng)估參數(shù)[1]。已有研究顯示，腫瘤的平均ADC值可在術(shù)前作為影像標(biāo)記評(píng)估直腸癌的分期、預(yù)后及放化療效果[2-5]。然而，在腫瘤的最大層面手動(dòng)勾畫(huà)感興趣區(qū)（ROI）得到平均ADC值無(wú)法真實(shí)地反映組織成分多樣的直腸癌生物學(xué)特性。基于整個(gè)腫瘤體積的ADC直方圖可最大程度地消除潛在的偏倚，反映腫瘤內(nèi)ADC值整體分布特征，結(jié)果可靠，可重復(fù)性強(qiáng)[6]。本研究擬探討腫瘤全體積ADC直方圖鑒別早期直腸癌的價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 回顧性分析2015年9月—2018年5月常熟市第一人民醫(yī)院收治的直腸腺癌患者的臨床資料，納入標(biāo)準(zhǔn)：①M(fèi)RI檢查前組織活檢明確為直腸腺癌；②術(shù)前未行輔助放化療；③術(shù)前有完整的MRI影像資料，包括T2WI和DWI；④術(shù)后取得完整的病理結(jié)果，TNM分期參照美國(guó)癌癥聯(lián)合會(huì)第8版的標(biāo)準(zhǔn)[7]。排除標(biāo)準(zhǔn)：①病變區(qū)偽影較多不能用于分析；②術(shù)后病理確診的黏液腺癌。最終納入87例患者，其中男47例，女40例；年齡41～84歲，中位年齡75歲。

1.2 MRI檢查 采用Philips Achieva 3.0T 超導(dǎo)MR掃描儀，16通道體部相控陣線圈。檢查前清潔腸道，檢查前10～15 min 肌內(nèi)注射鹽酸山莨菪堿10 mg 以使腸道處于低張狀態(tài)。直腸的采集序列見(jiàn)表1。定位采用矢狀位T2WI，橫軸位T2WI 垂直于矢狀位病變段腸壁，斜冠狀位T2WI 平行于矢狀位病變段腸壁。

表1 直腸MRI掃描序列

1.3 圖像分析 將圖像以DICOM格式傳至Omni-Kinetics軟件（GE公司），分別由1名主治醫(yī)師和1名副主任醫(yī)師獨(dú)立測(cè)量病灶的ADC直方圖參數(shù)。參考三平面T2WI 及DWI圖像，在每層ADC圖像上手動(dòng)勾畫(huà)直腸癌灶的邊界，避開(kāi)腸道內(nèi)氣體，直至剪切出整個(gè)腫瘤體積，并計(jì)算所有體素的ADC直方圖參數(shù)，包括ADC的平均值和中位值，ADC 第5、10、25、50、75、90百分位數(shù)（ADC_5th、ADC_10th、ADC_25th、ADC_50th、ADC_75th、ADC_90th）、偏度及峰度。各ADC直方圖參數(shù)取2名醫(yī)師測(cè)量結(jié)果的平均值進(jìn)行定量分析。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 應(yīng)用SPSS 19.0軟件，采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（ICC）評(píng)價(jià)2名醫(yī)師測(cè)量數(shù)據(jù)的一致性。計(jì)量資料以或M（P25，P75）表示，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)或Mann-WhitneyU檢驗(yàn)比較Ⅰ期和≥Ⅱ期直腸癌ADC 各直方圖參數(shù)的差異。采用受試者工作特征（ROC）曲線評(píng)估ADC直方圖各參數(shù)鑒別Ⅰ期和≥Ⅱ期直腸癌的診斷效能。P<0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 病理分期 本組患者包括T1期8例、T2期 26例、T3期48例、T4期5例；N0期51例、N1期24例、N2期12例；本組術(shù)前無(wú)轉(zhuǎn)移病例，最終分為Ⅰ期27例、Ⅱ期23例、Ⅲ期37例。

2.2 Ⅰ期和≥Ⅱ期直腸癌ADC直方圖參數(shù)結(jié)果比較 2名醫(yī)師測(cè)量的各ADC直方圖參數(shù)的一致性良好（ICC=0.878～0.961），見(jiàn)表2。Ⅰ期和≥Ⅱ期直腸癌ADC值直方圖均以正偏態(tài)為主，≥Ⅱ期直腸癌的偏度更大，兩者偏度值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。Ⅰ期直腸癌的ADC平均值、ADC中位值、ADC_5th、ADC_10th、ADC_25th、ADC_50th和ADC_75th 均高于≥Ⅱ期直腸癌，其中ADC_5th、ADC_10th和ADC_25th的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.014、0.028、0.047）。Ⅰ期直腸癌的ADC_90th和峰度低于≥Ⅱ期直腸癌，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。Ⅰ期和Ⅲ期直腸癌的ADC直方圖分析見(jiàn)圖1、2。

2.3 ADC直方圖參數(shù)鑒別Ⅰ期和≥Ⅱ期直腸癌的診斷效能 ADC_5th 鑒別Ⅰ期和≥Ⅱ期直腸癌的效能最高，ROC曲線下面積為0.652。以532.8×10-6mm2/s為截?cái)嘀?，其敏感度和特異度分別為80.0%和48.1%，見(jiàn)表3。

表2 Ⅰ期和≥Ⅱ期直腸癌ADC直方圖參數(shù)結(jié)果比較

圖1 直腸上段Ⅰ期直腸癌（T1N0M0）。A、B分別為矢狀位、橫斷位T2WI 示病變呈腫塊樣突入腔內(nèi)（箭），侵犯直腸淺表黏膜下層；C.DWI示腫塊明顯高信號(hào)（箭）；D.軟件在ADC圖像上勾畫(huà)整個(gè)腫瘤邊界；E.經(jīng)計(jì)算后得出的ADC直方圖，偏度值為0.21

圖2 直腸中上段Ⅲ期直腸癌（T3N1M0）。A.矢狀位T2WI 示直腸中上段腸壁局限性異常增厚（箭）；B.橫斷位T2WI 示病變段腸壁固有肌層受侵犯破壞（箭），病變向直腸系膜內(nèi)侵犯；C.DWI 示腫塊明顯高信號(hào)，外側(cè)輪廓不光整（箭）；D.ADC圖像上勾畫(huà)整個(gè)腫瘤邊界；E.經(jīng)計(jì)算后得出的ADC直方圖，偏度值為0.47

表3 ADC直方圖參數(shù)鑒別Ⅰ期和≥Ⅱ期直腸癌的診斷效能

3 討論

MRI 在直腸癌的術(shù)前分期中發(fā)揮重要作用，其中DWI 由于能夠突出癌組織與正常組織間的信號(hào)強(qiáng)度差異，是直腸癌術(shù)前定位及分期的主要檢查序列[2]。ADC值能定量反映組織中水分子的擴(kuò)散特性，間接定量反映腫瘤的病理組織學(xué)信息。既往研究將ADC值作為影像學(xué)標(biāo)記評(píng)估病變分期和治療反應(yīng)[8-9]。在直腸癌方面，已有研究證實(shí)ADC值可在術(shù)前評(píng)估直腸癌患者的預(yù)后，并與腫瘤的分期及治療反應(yīng)相關(guān)[2-5]。以往研究多采用在腫瘤最大層面勾畫(huà)圓形ROI 計(jì)算平均值的方法；但平均ADC值無(wú)法反映腫瘤整體的異質(zhì)性，而直腸癌的異質(zhì)性是其生物學(xué)行為的一個(gè)非常重要的特質(zhì)[10]。

ADC直方圖分析是一種新的基于像素分布的定量分析方法，可以提供更多的定量信息反映腫瘤的異質(zhì)性，其低比例區(qū)域（如最小值、第5、第10百分位）ADC值與腫瘤的等級(jí)和生物學(xué)行為相關(guān)，因低比例區(qū)域的ADC值反映腫瘤細(xì)胞的高密集程度，而高比例區(qū)域（如第90百分位）ADC值反映腫瘤細(xì)胞的低密集程度、腫瘤壞死、囊變[11]。已有研究顯示ADC直方圖分析能評(píng)估卵巢癌和進(jìn)展期直腸癌對(duì)放化療的反應(yīng)[12-15]。另外，由于惡性腫瘤的異質(zhì)性，ROI 大小和定位的變化對(duì)腫瘤ADC值的結(jié)果和觀察者間的差異有顯著影響。基于整個(gè)腫瘤體積的ADC直方圖可最大程度地消除潛在的隨機(jī)誤差，反映腫瘤內(nèi)ADC值整體分布特征，結(jié)果可靠，可重復(fù)性強(qiáng)，觀察者間一致性良好[6]。綜合上述原因，本研究采用全體積ADC直方圖分析方法，ICC 結(jié)果顯示2位醫(yī)師測(cè)量結(jié)果一致性好，提示采用全體積ADC直方圖分析方法測(cè)得的結(jié)果可靠，可重復(fù)性強(qiáng)，與既往研究結(jié)果相仿[15-17]。

本研究結(jié)果顯示除ADC_90th 外，其他ADC百分位數(shù)Ⅰ期均高于≥Ⅱ期，其中ADC_5th、ADC_10th和ADC_25th 差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明低百分位數(shù)ADC值對(duì)于早期和進(jìn)展期直腸癌的鑒別診斷具有更加顯著的意義，與Xie 等[18]的研究結(jié)果一致。原因正好對(duì)應(yīng)了ADC直方圖分析中低百分位數(shù)ADC值與腫瘤細(xì)胞的高密集程度相關(guān)。Ⅱ期以上的中晚期直腸癌，腫瘤異型細(xì)胞更多、更大，核分裂象更多，細(xì)胞密度更大，導(dǎo)致水分子擴(kuò)散受限程度更高，故絕大多數(shù)ADC百分位數(shù)Ⅰ期均高于≥Ⅱ期，而以低百分位數(shù)ADC值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。而潘霞等[19]的研究結(jié)果中，T3期直腸癌的各ADC百分位數(shù)與T1～2期均無(wú)顯著差異，其原因可能與樣本量過(guò)小有關(guān)（n=35）。ROC曲線結(jié)果顯示ADC_5th 鑒別Ⅰ期和≥Ⅱ期直腸癌的效能最高，盡管敏感度較高，但特異度較低（48.1%），其原因可能與本研究總體樣本量偏少，且以進(jìn)展期病例偏多有關(guān)。

偏度是描述變量取值分布對(duì)稱(chēng)性的統(tǒng)計(jì)量。正偏度表明分布的不對(duì)稱(chēng)尾部趨向于更多較大值，即絕大多數(shù)值位于平均值的左側(cè)，負(fù)偏度則相反[19]。本研究結(jié)果中Ⅰ期和≥Ⅱ期直腸癌ADC值直方圖均以正偏度為主，≥Ⅱ期直腸癌的偏度更大，提示絕大多數(shù)進(jìn)展期直腸癌的ADC值比早期直腸癌更低，ADC百分位數(shù)值結(jié)果亦是如此。盡管本研究結(jié)果中Ⅰ期和≥Ⅱ期直腸癌的偏度差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但P值接近0.05，且ROC曲線下面積較高，因而提示偏度具有潛在的優(yōu)勢(shì)，可鑒別Ⅰ期和≥Ⅱ期直腸癌。該結(jié)果與其他少數(shù)研究相仿。潘霞等[19]的研究結(jié)果提示偏度與直腸癌T分期具有顯著相關(guān)性。Rozenberg 等[20]的結(jié)果提示包含各種ADC紋理分析特性的模型（偏度和峰度等）能夠區(qū)分中度風(fēng)險(xiǎn)前列腺癌。

本研究的局限性：①本研究為回顧性分析，今后應(yīng)該收集圖像、組織學(xué)和臨床特征并進(jìn)行整體分析；②研 究樣本量相對(duì)較小，特別是早期T1期病例，因此有待進(jìn)一步增加樣本量，同時(shí)納入T、N、M分期進(jìn)行全面分析；③直腸癌常沿腸壁呈浸潤(rùn)性生長(zhǎng)形成不規(guī)則形態(tài)，另外腸腔內(nèi)的氣體可造成偽影和DWI圖像變形，因此，病變體積可能無(wú)法準(zhǔn)確反映實(shí)際整個(gè)腫瘤體積；④本研究未能將ADC直方圖分析與患者的預(yù)后進(jìn)行相關(guān)性分析，有待隨訪結(jié)果完成后做進(jìn)一步研究。

總之，全體積ADC直方圖鑒別Ⅰ期和≥Ⅱ期直腸癌具有一定的價(jià)值，其中低百分位數(shù)ADC 更有意義，ADC_5th 具有較高的診斷效能。