段書峰， 郁曉路， 馮 峰*

1.南通市腫瘤醫(yī)院影像科，南通 226001 2.海軍軍醫(yī)大學(xué)護(hù)理系，上海 200433

2018年全球癌癥統(tǒng)計(jì)報(bào)告[1]顯示，結(jié)直腸癌的發(fā)病率及死亡率位于第三位及第二位，男性發(fā)病率高于女性，發(fā)達(dá)國家的發(fā)病率高于不發(fā)達(dá)國家。2015中國癌癥統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)[2]顯示：中國結(jié)直腸癌的發(fā)病率及死亡率在所有惡性腫瘤中均為第五位，大部分人發(fā)現(xiàn)時(shí)已是中晚期。隨著當(dāng)今社會(huì)發(fā)展，我國結(jié)直腸癌的發(fā)病率呈持續(xù)上升態(tài)勢，年輕群體的發(fā)病率也逐年提高[3]。直腸癌的治療方案需要綜合臨床病理及預(yù)后等多種因素，其中最重要的指標(biāo)包括腫瘤的TN分期[4]、周圍脈管侵犯情況[5]、病理分化程度[6]及年齡是否大于70歲等[7]。

近年來，MRI被越來越多地應(yīng)用于直腸癌患者的檢查，其中功能性MRI成像能間接反映活體組織生物學(xué)行為，有助于腫瘤的療效評價(jià)及預(yù)后。磁共振擴(kuò)散峰度成像(diffusion kurtosis imaging, DKI)是基于擴(kuò)散張量成像(diffusion tensor imaging, DTI)技術(shù)進(jìn)一步拓展而來的。近年來DKI技術(shù)在腦卒中、腦膠質(zhì)瘤、帕金森綜合征等腦部疾病及肝臟疾病、子宮內(nèi)膜癌、鼻咽癌、前列腺癌等診斷方面取得了初步效果[8-12]，但在直腸癌方面的應(yīng)用較少，因此本研究主要探討磁共振DKI成像在直腸癌術(shù)前診斷中的應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2017年11月至2019年11月南通市腫瘤醫(yī)院收治的43例直腸癌患者，收集患者的病理及臨床資料，其中男性34例，女性9例。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)術(shù)前均經(jīng)消化道內(nèi)鏡活檢病理證實(shí)；(2)患者無遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，可行手術(shù)治療；(3)術(shù)前常規(guī)行盆腔MRI平掃、動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描及多b值DWI掃描，且圖像可滿足診斷要求；(4)行手術(shù)切除并行病理檢查。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)術(shù)后證實(shí)病理為黏液腺癌及其他非腺癌患者；(2)術(shù)前進(jìn)行過新輔助放化療的患者；(3)術(shù)后病理未進(jìn)行分化程度描述；(4)圖像質(zhì)量不佳，不能用于診斷。本研究經(jīng)南通市腫瘤醫(yī)院倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)(通腫倫審2019-026)，所有患者均知情并簽署知情同意書。

1.2 MR機(jī)器選擇、掃描方法及參數(shù) 所有受試者均采用3.0 T磁共振掃描儀(Siemens VERIO；西門子公司，德國)，4通道相控陣體線圈。掃描中心位于恥骨聯(lián)合上2 cm處，術(shù)前禁食6 h，訓(xùn)練患者呼吸氣，以減少盆腔臟器移動(dòng)偽影。

常規(guī)MRI掃描，定位于矢狀面，TSE T2WI：TR 4 440 ms，TE 107 ms，層厚3 mm，間隔0.6 mm，F(xiàn)OV 180 mm×180 mm，矩陣384×180，激勵(lì)次數(shù)4；橫軸面TSE T2WI：TR 2 100 ms，TE 64 ms，層厚3 mm，間隔0.6 mm，F(xiàn)OV 180 mm×160 mm，矩陣384×320，激勵(lì)次數(shù)4；冠狀位TSE T2WI：TR 3 500 ms，TE 103 ms，層厚3 mm，間隔0.6 mm，F(xiàn)OV 180 mm×180 mm，矩陣320×180，激勵(lì)次數(shù)4。

多b值DWI檢查采用單次激發(fā)平面回波(SS EPI)序列軸面成像，掃描參數(shù)：TR 5 000 ms，TE 78 ms，層厚5 mm，間隔1 mm，F(xiàn)OV 380 mm×180 mm，矩陣192×120，DKI b值取0、500、1 000、1 500、2 000、2 500 s/mm2，激勵(lì)次數(shù)1～4次。病灶MR連續(xù)增強(qiáng)掃描層面垂直于病灶長軸，增強(qiáng)掃描T1-vibe序列：TR 3.41 ms，TE 1.3 ms，層厚3 mm，間距0.6 mm，F(xiàn)OV 380 mm×210 mm，矩陣320×224，激勵(lì)次數(shù)1。

1.3 術(shù)后病理及臨床數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 術(shù)后標(biāo)本由具有10年臨床工作經(jīng)驗(yàn)的病理診斷醫(yī)師進(jìn)行取材及分析。病理指標(biāo)主要包括腫瘤TN分期、腫瘤分化程度、周圍脈管侵犯及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況。

依據(jù)2017版結(jié)直腸癌診療規(guī)范[2]，腫瘤T分期分為4期，腫瘤N分期分為3期。根據(jù)WHO 2010版結(jié)直腸癌組織學(xué)分級標(biāo)準(zhǔn)[13]，依照顯微鏡下腫瘤的腺樣結(jié)構(gòu)的多少及腺管形態(tài)特征分為3級。

周圍脈管侵犯的判定標(biāo)準(zhǔn)：顯微鏡下送檢組織的小動(dòng)、靜脈或淋巴管的管壁受到腫瘤細(xì)胞浸潤及破壞，或直接發(fā)現(xiàn)管腔內(nèi)瘤栓。

1.4 圖像分析與數(shù)據(jù)采集 所有常規(guī)MRI圖像均由2名具有10年影像診斷經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師獨(dú)立進(jìn)行TNM分期，且閱片者均不知曉患者的病理結(jié)果。當(dāng)出現(xiàn)較大分歧時(shí)，經(jīng)共同討論得出結(jié)果。另將患者的DKI序列圖像導(dǎo)入DKE軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析。ROI選取方式遵循以下原則：選取腫瘤最大層面且面積盡量大，參考T2WI平掃高清掃描圖像及彌散圖像，選取實(shí)性成分最明顯區(qū)域，同時(shí)避開出血、壞死、囊變及其內(nèi)大血管組織(圖1A)。選取合適的感興趣區(qū)域(region of interest, ROI)，所有ROI均為人工繪制。對同一患者在不同時(shí)間測量3次，取其平均值。通過軟件計(jì)算DKI參數(shù)值，包括MD值和MK值(圖1B、1C)。

圖1 典型病例的MRI特征

2 結(jié) 果

2.1 一般資料分析 共43例患者納入本研究，其中男性34例，女性9例，年齡50～85歲。T1期4例、T2期8例、T3期13例、T4期18例；N0期26例、N1期10例、N2期7例；高分化腺癌(Ⅰ級)5例，中分化腺癌(Ⅱ級)31例、低分化腺癌(Ⅲ級)7例；根據(jù)腫瘤是否突破肌層，分為早期組(T1+T2)12例，晚期組(T3+T4)31例；有脈管侵犯者11例，無脈管侵犯32例。

2.2 磁共振DKI各參數(shù)在腫瘤T分期間比較

2.2.1 不同T分期患者各參數(shù)比較 結(jié)果(表1)顯示：MK在各組患者間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。MD值在各組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2.2.2 T1+T2與T3+T4分期患者各參數(shù)比較 結(jié)果(表2)表明：MK值在兩組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)，MD值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表1 不同T分期患者各參數(shù)比較

*P<0.05與T1期相比；△P<0.05與T2期相比

表2 T1+T2與T3+T4分期患者各參數(shù)比較

2.2.3 MK值對T分期的ROC曲線 結(jié)果(圖2)表明：MK值在診斷T分期的AUC為0.849，且MK診斷T分期的閾值為0.564時(shí)，靈敏度為83.9%、特異度為83.3%。

圖2 MK值對T分期的ROC曲線分析

2.3 磁共振DKI各參數(shù)在病理分級間比較 不同病理分級患者M(jìn)K、MD經(jīng)單因素方差分析結(jié)果(表3)顯示，各組患者間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

表3 不同病理分級患者各參數(shù)比較

2.4 DKI參數(shù)在有無脈管侵犯患者間比較

2.4.1 有無脈管侵犯患者間各參數(shù)比較 結(jié)果(表4)顯示：有脈管侵犯患者M(jìn)K值明顯高于無脈管侵犯患者，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。MD值組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表4 有無脈管侵犯患者各參數(shù)比較

2.4.2 MK值對脈管侵犯的ROC曲線 結(jié)果(圖3)表明：MK值對脈管侵犯的ROC曲線的AUC為0.810，診斷脈管侵犯的閾值為0.772時(shí)，靈敏度為81.8%，特異度為68.7%。

圖3 MK對脈管侵犯的ROC曲線

2.5 DKI參數(shù)在直腸癌有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者間比較 結(jié)果(表5)顯示：有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的患者M(jìn)K高于無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者，有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者M(jìn)D低于無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

表5 有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者間各參數(shù)比較

結(jié)果(圖4)表明：MK+MD聯(lián)合診斷淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的價(jià)值最高。MK+MD診斷淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的閾值對應(yīng)的靈敏度為82.4%、特異度為76.9%。

圖4 不同參數(shù)對淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的ROC曲線

3 討 論

術(shù)前直腸癌準(zhǔn)確的分期及分級對臨床治療方案選擇及患者預(yù)后具有重要指導(dǎo)意義。DKI采用的非高斯分布模型，能更好地反映高b值下組織內(nèi)水分子的實(shí)際擴(kuò)散分布情況，體現(xiàn)水分子擴(kuò)散的受限程度及不均質(zhì)性，從而更好地反映組織內(nèi)部復(fù)雜的微觀結(jié)構(gòu)。謝輝等[14]分別采用DKI和DWI定量參數(shù)評估直腸癌組織學(xué)特性，經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)，DKI能反映直腸癌組織結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,其定量參數(shù)MD和MK比DWI的定量參數(shù)ADC對直腸癌組織結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性更敏感。然而DKI對直腸癌病理分期的診斷價(jià)值尚未得到臨床驗(yàn)證，還需要結(jié)合病理基礎(chǔ)開展更進(jìn)一步的研究。另外，胡飛翔等[15]在一項(xiàng)研究中對DKI和DWI成像預(yù)測及評價(jià)直腸癌新輔助放化療后病理完全緩解(pCR)的應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，DKI的MK參數(shù)特異度高于DWI，提示DKI可用于直腸癌患者在新輔助放化療的療效評價(jià)。本研究主要觀察DKI在直腸腺癌中的應(yīng)用價(jià)值。

3.1 DKI各參數(shù)在直腸癌術(shù)前T分期中比較 本研究顯示，MK值在直腸癌各T分期的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這與張玉娟等[16]的研究結(jié)果類似，表明MK值可作為潛在的生物學(xué)指標(biāo)應(yīng)用于直腸癌術(shù)前分期中。究其原因，隨著直腸癌T分期的增加，腫瘤病灶相對更大，腫瘤微血管組織等結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，細(xì)胞內(nèi)密度更緊密，腫瘤向外浸潤程度更深，瘤內(nèi)可出現(xiàn)壞死囊變導(dǎo)致密度更加不均勻，其內(nèi)微觀結(jié)構(gòu)更復(fù)雜。因此，中晚期直腸癌的腫瘤組織顯微結(jié)構(gòu)較早期更為復(fù)雜和不均勻。組織的微觀結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，水分子偏離高斯分布越明顯，MK值越高。所以臨床上對早中期(T1+T2)患者多采用全直腸系膜切除術(shù)(total mesorectal excision, TME)，對于局部晚期(T3+T4)患者一般先行新輔助化療，然后再行手術(shù)。本研究發(fā)現(xiàn)，T3+T4組的MK值高于T1+T2組，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。表明當(dāng)臨床僅憑高分辨MRI對T1+T2及T3+T4分期患者鑒別困難時(shí)，MK值有一定的提示意義。本研究尚顯示MD值在T分期各組之間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。這是因?yàn)槔碚撋想S著T分期增加，病灶體積更大，惡性程度更高，細(xì)胞更密集，MD值會(huì)降低；但實(shí)際上隨著病灶增大，病灶內(nèi)常出現(xiàn)壞死、出血及囊性變，進(jìn)而導(dǎo)致MD值升高。這種病理變化過程導(dǎo)致MD值診斷價(jià)值有限。

3.2 DKI參數(shù)在病理分級之間的比較 直腸癌的預(yù)后與腫瘤分化程度密切相關(guān)[17]，因此，術(shù)前評估腫瘤的分化程度在選擇治療方案及評估預(yù)后中有重要作用。有研究[18]表明，應(yīng)用DKI進(jìn)行腫瘤分化程度的研究具有可操作性，認(rèn)為DKI可用來評價(jià)組織內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。本研究顯示MK與病理分級正相關(guān)，MD與病理分級負(fù)相關(guān)。直腸癌低分化的病理特征主要表現(xiàn)為周圍組織解剖結(jié)構(gòu)的浸潤，細(xì)胞的增多、壞死、出血、內(nèi)皮細(xì)胞增殖；其分化強(qiáng)度越低，腫瘤細(xì)胞所形成的腺體樣結(jié)構(gòu)越多，異型性越明顯，腫瘤的異質(zhì)性就越大。而高分化腫瘤病理學(xué)特征表現(xiàn)為腫瘤密度更均勻，細(xì)胞密度更低。所以低分化直腸癌比高分化直腸癌的腫瘤微環(huán)境更加復(fù)雜；腫瘤組織內(nèi)部微環(huán)境越復(fù)雜，水分子擴(kuò)散受限的程度就越嚴(yán)重，MD值就越低；同時(shí)水分子發(fā)生非高斯運(yùn)動(dòng)的情況更多，偏離高斯運(yùn)動(dòng)的程度可能越大，MK值越高[19]。

3.3 DKI參數(shù)在有無脈管侵犯之間的比較 直腸脈管有無侵犯是直腸癌患者的重要預(yù)后因素[20-21]。有脈管侵犯的患者，說明腫瘤已經(jīng)發(fā)生轉(zhuǎn)移。有研究[20-21]表明，有脈管內(nèi)癌栓的直腸癌患者生存率明顯低于無脈管癌栓患者。本研究顯示，脈管有侵犯的情況下腫瘤病灶MK值更大，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這與王錦錦等[22]研究結(jié)果類似。使用ROC曲線分析，MK診斷脈管侵犯的閾值為0.772，此時(shí)對應(yīng)的靈敏度為81.8%、特異度為68.7%。MK值主要反映組織的復(fù)雜性，有脈管侵犯的患者惡性程度更高，分化程度可能更低；腫瘤內(nèi)部出現(xiàn)大量不成熟新生血管，細(xì)胞體積更大、形態(tài)多樣，細(xì)胞排列更緊密，內(nèi)部結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，腫瘤內(nèi)異質(zhì)性更明顯，MK值就越高。MD參數(shù)無明顯差異，可能由于本研究入組有脈管侵犯的病例較少，導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)結(jié)果誤差較大，有待后續(xù)較大樣本量的進(jìn)一步研究。

3.4 DKI參數(shù)對是否有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的直腸癌的分析 實(shí)際工作中淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的診斷準(zhǔn)確率較低，常規(guī)磁共振有時(shí)難以區(qū)分炎性增生淋巴結(jié)及轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)。有時(shí)即使MRI結(jié)果陰性，卻不能排除淋巴結(jié)內(nèi)的微轉(zhuǎn)移[23]。本研究結(jié)果表明有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的直腸癌患者，MK值更高，MD值更低，其差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，此研究結(jié)果與Yamada等[11]及Yu等[24]類似，ROC曲線分析顯示MK、MD聯(lián)合使用時(shí)擁有最大的曲線下面積，診斷效能高，這表明有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移直腸癌患者的病灶內(nèi)水分子彌散受限程度及內(nèi)部異質(zhì)性較無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移者更明顯。一種可能的解釋是，與侵襲性較弱的直腸腫瘤相比，侵襲性較強(qiáng)的直腸腫瘤(有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移)的細(xì)胞大小和形狀有著更明顯的差異。在侵襲性較強(qiáng)的腫瘤組織中，細(xì)胞數(shù)量的增加通常會(huì)導(dǎo)致組織內(nèi)屏障增多，擾亂細(xì)胞內(nèi)外的正常平衡，從而限制了水的擴(kuò)散，細(xì)胞內(nèi)的微結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，更不均勻。本研究通過直接測量直腸癌病灶生物學(xué)特性間接反映淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況。

本研究存在一定局限性：病例數(shù)較少；b值選取不同及測量者之間有差異；采用單層ROI勾畫而非腫瘤全體積參數(shù)分析，不能充分反映腫瘤的異質(zhì)性而出現(xiàn)偏倚現(xiàn)象。

綜上所述，DKI參數(shù)MK值可輔助診斷直腸癌T分期。MK值、MD與病理分級分別呈正、負(fù)相關(guān)性，可預(yù)測直腸癌病理分化程度。DKI參數(shù)MK值可用來預(yù)測直腸癌周圍脈管是否有侵犯。DKI參數(shù)MK、MD值可輔助診斷直腸癌是否發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，MK、MD聯(lián)合時(shí)具有更好的診斷效能。