宋奇科，鐘時玲，劉媛媛，楊銳，石喻

作者單位：中國醫(yī)科大學附屬盛京醫(yī)院放射科，沈陽110004

胰腺導管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC)是全球最致命的惡性腫瘤之一，患者5年生存率僅9%左右[1]。是人類最堅硬的實體腫瘤之一，其特征是伴有顯著的促纖維組織增生反應[2]。研究證明，從胰腺上皮內瘤變到導管腺癌的進展過程中，病灶硬度逐漸增加，硬度還與腫瘤大小成比例增加，表明硬度的增加是PDAC 進展中的持續(xù)過程[3]。磁共振彈性成像(magnetic resonance elastography，MRE)是一項通過動態(tài)機械波定量測量組織彈性或硬度的成像方法，可無創(chuàng)性地獲得活體的實時機械力學參數，實現影像觸診，目前已經用于評價慢性肝炎、肝纖維化及鑒別胰腺良惡性腫瘤[4-8]。與高、中分化PDAC 腫瘤相比，低分化PADC 腫瘤細胞周圍的基質更致密、膠原纖維更厚，內部張力更高，預后更差[9]。既往研究表明[10]，MRE 彈性值與更具侵襲性的組織學腫瘤分級及預后密切相關。然而，并沒有探討彈性值評價不同PDAC 組織病理學分級的價值。因此，本研究的目的是探討術前MRE 所測彈性值評價PDAC 組織病理學分級及評估預后的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2014 年1 月至2016 年12 月，本研究前瞻性招募計劃接受胰腺癌切除術的患者。納入標準：(1)術前經CT/MR 檢查高度懷疑或經組織病理學檢查證實胰腺癌；(2)簽署書面知情同意書，同意并接受進行MRE成像檢查。排除標準包括：(1)患者磁共振彈性圖質量不佳；(2)患者腫瘤直徑小于0.5 cm；(3)有胰腺外其他惡性腫瘤病史；(4)有新輔助放療或化療病史，術前有膽道引流或膽道支架植入；(5)經病理證實為非PDAC 的腫瘤。根據美國癌癥聯合委員會(American、Joint Committee on Cancer，AJCC)第八版分期系統(tǒng)，從術后病理報告中提取腫瘤位置、病理大小和分級、切緣等信息[11]。本研究經我院倫理委員會批準(2014PS103K)，所有受試者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法

本研究采用GE 3.0 T Signa Excite HD 超導型MR成像系統(tǒng)，8通道相控陣Torsopa體部線圈，聯合陣列空間敏感編碼技術(array spatial sensitivity encoding technique，ASSET)，掃描MRE 序列及常規(guī)T1WI、T2WI和脂肪抑制序列。MRE掃描所用的主動及被動刺激器均由美國Resoundant 公司提供，將主動刺激器置于掃描室外部，產生40 Hz的低頻聲波。被動刺激器為定制的長方形木板，以腹帶緊密貼合于受試者上腹部劍突下，以塑料連接管連接兩端；長方形板貼于腹部一側質軟，遠離腹部一側為質硬的反襯板，可將機械波均勻反射入腹部。MRE 掃描采用自旋回波-平面回波成像(spin-echo-echo planar imaging，SE-EPI)，TR 1375 ms，TE 39.4 ms，層數32 層，層厚3.5 mm，FOV 380 mm×380 mm，矩陣96×96。MRE 采用屏氣掃描，共5 次屏氣，前4 次屏氣22 s，第五次屏氣11 s。MRE 軟件自動完成圖像重建，若重建圖像質量不佳，則重新掃描。

1.3 圖像后處理及彈性值的測量

采用Mayo Clinic 研發(fā)的專用彈性處理軟件AW 4.4 工作站對圖像進行后處理，由獲得的波形圖通過直接反演擬合算法生成胰腺彈性圖。由兩名經過培訓、分別有6 年及8 年腹部影像診斷經驗的放射科醫(yī)師綜合術前T1WI、T2WI 圖像，在MRE 幅度圖上繪制感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，在逐層幅度圖上繪制單個ROI，以包括盡可能大的腫瘤體積，同時盡量避開胰管、大血管及腫瘤邊界，ROI 自動復制至彈性圖及波形圖上，記錄其彈性值，最終彈性值為每名患者所有ROI層面的彈性平均值，單位為kPa。

1.4 臨床及病理學評估

術后腫瘤切片用蘇木精-伊紅(hematoxylin-eosin staining，HE)染色。組織學評估由兩名具有10 年診斷經驗的病理科醫(yī)師共同進行，采用雙盲法評估腫瘤組織學分級。結果不一致者經討論協商，重復評價后統(tǒng)一。記錄患者的基本資料(年齡、性別)及實驗室生化檢查結果(CA19-9)。

1.5 隨訪

以手術結束為隨訪起始時間，術后每3～6 個月復查胰腺增強CT 或胰腺MRI 和血清生化檢查，計錄總生存時間(overall survival，OS)。OS定義為從手術日期至死亡或最后一次隨訪的時間間隔，最終隨訪至2021年11月。

1.6 統(tǒng)計學分析

采用IBM SPSS Statistics 26.0 統(tǒng)計分析軟件。以xˉ±s表示符合正態(tài)分布的計量資料，以中位數(上下四分位數)表示非正態(tài)分布的計量資料，分類變量表示為計數。以Spearman 秩相關分析PDAC 病理分級與彈性值間的相關性。對于不同病理分級間彈性值比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD檢驗。繪制ROC曲線，評價彈性值對于高、中-低分化與高-中分化、低分化PDAC 的診斷效能，計算曲線下面積(area under curve，AUC)、敏感度、特異度及診斷閾值。兩組AUC 比較采用DeLong 檢驗，P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學意義。采用Kaplan-Meier法分析PDAC患者總生存率，以Cox比例風險模型行單因素及多因素分析其影響因素，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

本研究共招募73 名患者，排除11 名患者，其中5 名患者磁共振彈性圖質量不佳(3 名患者無有效的波形數據，1 名患者疼痛難忍，1 名患者有心臟支架)；3 名患者腫瘤直徑小于0.5 cm；2 名患者為胰腺實性假乳頭狀瘤，1 名患者為胰腺導管內乳頭狀黏液腫瘤。最終62 名患者納入研究隊列，年齡(61.76±11.14)歲，男34名，女28名。

隨著胰腺硬度的增加，彈性圖上腫瘤的顏色為黃色或紅色。62 例PDAC 患者的臨床及病理資料見表1。所有PDAC 的彈性值為(3.06±0.82) kPa。病理分級為高分化、中分化及低分化PDAC 患者的彈性值 分 別 為(2.31±0.62) kPa、(2.98±0.78) kPa 及(3.83±1.08) kPa，不同分級之間彈性值差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.001)。兩兩比較發(fā)現，低分化PDAC患者彈性值大于中分化及高分化PDAC 患者(P均＜0.001)，中分化PDAC 患者彈性值大于高分化PDAC 患者(P＜0.001) (圖1、2)。病理分級為高分化、中分化及低分化PDAC 患者的血清CA19-9 水平分別為病理分級為(267.41±51.96) U/mL，(223.97±65.25) U/mL及(162.37±53.02) U/mL，不同分級之間血清CA19-9 水平差異有統(tǒng)計學意義(P=0.003)。兩兩比較發(fā)現，高分化與中分化PDAC 患者血清CA19-9 水平差異無統(tǒng)計學意義(P=0.056)。高分化PDAC 患者血清CA19-9 水平高于低分化PDAC 患者(P＜0.001)；中分化PDAC 患者血清CA19-9 水平高于低分化PDAC 患者(P=0.017)。

圖1 男，53 歲，低分化胰腺導管腺癌。1A：T2WI圖，病灶表現為T2 稍高信號影；1B：幅度圖，病灶表現為低信號；1C：彈性圖，腫瘤區(qū)域呈黃色及紅色，彈性值為3.84 kPa；1D：病理診斷為低分化胰腺導管腺癌，腫瘤細胞核異型性明顯，排列成無規(guī)則狀或條索狀癌巢(HE×200)。 圖2 男，67歲，高分化胰腺導管腺癌。2A：T2WI圖，病灶表現為T2稍高信號影；2B：幅度圖，胰頭部腫脹，呈等信號；2C：彈性圖，腫瘤硬度為1.73 kPa；2D：病理診斷為高分化胰腺導管腺癌，腫瘤細胞核失去極性，形成較好的腺體結構，與正常胰腺導管有不同程度的相似(HE×200)。Fig. 1 A 53-year-old male patient with poorly differentiated pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC). 1A: T2WI, the lesion showed slightly higher signal;1B: Amplitude, the lesion showed low signal; 1C: Elastogram, the PDAC shown yellow and red, with the stiffness measured using MRE was 3.84 kPa; 1D:Pathological diagnosis was poorly differentiated PDAC,tumor cells with obvious nuclear atypia,arranged in irregular or cord-like nests (HE ×200).Fig.2 A 67-year-old male patient with well-moderate differentiated pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC). 2A: T2WI, the lesion showed slightly higher signal; 2B: Amplitude graph,swelling of head of pancreas,showed normal signal as well as the surrounding tissue signal;2C:Elastogram graph,the stiffness measured using MRE was 1.73 kPa;2D: Pathological diagnosis was well-moderate differentiated PDAC, tumor cell nuclei lose polarity and form better glandular structures, which were similar to normal pancreatic ducts to varying degrees(HE×200).

表1 患者的基本資料特征Tab.1 Baseline characteristics of patients

PDAC 患者彈性值與PDAC 病理分級呈正相關(rs=0.831，P＜0.001)。MRE 彈性值診斷高、中-低分化與高-中、低分化PDAC 的閾值分別為2.51 kPa 和3.50 kPa。MRE彈性值診斷高、中-低分化與高-中、低分化PDAC的AUC分別為0.826 (95%CI：0.822～0.973)及0.884 (95%CI：0.853～0.982)。CA19-9診斷高、中-低分化與高-中、低分化PDAC 的閾值分別為221.50 U/mL和200.00 U/mL。CA19-9診斷高、中-低分化與高-中、低 分 化PDAC 的AUC 分 別 為0.713 (95%CI：0.628～0.854)及0.678 (95%CI：0.590～0.756)，見圖3。彈性值的AUC 高于CA19-9，兩兩比較顯示彈性值與CA19-9的AUC差異有統(tǒng)計學意義(P=0.002)。

圖3 彈性值診斷胰腺導管腺癌病理分級的ROC 曲線。3A：高分化與中-低分化；3B：高-中分化與低分化。 圖4 胰腺導管腺癌患者生存曲線。4A：以彈性值進行分組，彈性值≥3.50 kPa 組預后較差，風險比為2.547(95%CI：1.809～5.950)；4B：以病理分級進行分組，低分化組比高-中分化組預后差，風險比為1.863(95%CI：1.068～3.139)。Fig. 3 ROC curve for the diagnosis of pancreatic ductal adenocarcinoma pathological grading by elasticity value. 3A is well differentiated and moderate-poorly differentiated; 3B is well-moderate differentiated and poorly differentiated. Fig. 4 Survival curve of patients with pancreatic ductal adenocarcinoma. 4A is grouped by elasticity value,the group with stiffness ≥3.50 kPa had poor prognosis with a hazard ratio of 2.547(95%CI:1.809-5.950);4B is grouped by pathological grade,the poorly differentiated group had a worse prognosis than the well-moderate differentiated group,with a hazard ratio of 1.863(95%CI:1.068-3.139).

隨訪結束時，62例患者中56例死亡，分別以病理分級(高-中、低分化)及彈性值診斷高-中、低分化的閾值(3.50 kPa)為分割點進行分組，分析組間生存率，高-中分化患者的中位生存期為26 個月，低分化患者的中位生存期為22 個月；高硬度(彈性值≥3.50 kPa)組患者的中位生存期為18 個月，低硬度患者的中位生存期為25 個月，見圖4。影響PDAC 患者生存時間的單因素及多因素分析結果見表2。

表2 術前胰腺導管腺癌患者生存時間的單因素及多因素分析結果Tab.2 Univariate and multivariate analysis of overall survival of patients with pancreatic ductal adenocarcinoma in preoperative

3 討論

本研究通過對PDAC患者行術前MRE成像，發(fā)現通過MRE測量的彈性值與腫瘤組織學分級呈正相關，組織學分級越高的患者彈性值越高。MRE 彈性值診斷高、中-低分化與高-中、低分化PDAC的AUC值均＞0.8，有較好的診斷價值。術前MRE的彈性值是影響術后預后的獨立因素，較硬的PDAC與較低的OS相關。

3.1 體素內不相干運動擴散加權成像評價PDAC組織學分級

體素內不相干運動擴散加權成像(intravoxel incoherent motion-diffusion weighted imaging,IVIM-DWI)成像使用多個b 值將信號衰減擬合為雙指數函數，然后區(qū)分無灌注擴散和毛細血管灌注，從而可以同時評估擴散和灌注參數[10]。Ma等[12]研究表明，IVIM-DWI 的慢表觀擴散系數(ADCslow)和灌注分數(perfusion fraction,f)對評估PDAC 分化程度有重要價值，f 值與PDAC 分化程度呈正相關，而D 值與分化程度呈負相關。然而Ma 等的研究只評估了ADCslow值和f 值對高-中分化和低分化PDAC 的診斷效能。ADCslow值和f 值分別是基于PDAC 組織水分子真實擴散情況和微循環(huán)血流灌注評估分化程度。高-中分化PDAC 豐富的大導管樣結構內含大量黏液，黏液中含有大分子蛋白限制水分子的擴散，導致ADCslow值減低。MRE則是基于彈性值來評估PDAC分化程度，我們的研究顯示，分化程度越高，腫瘤的彈性值越低，究其原因可能是由于PDAC 病理級別不同，其組織學特征及生物力學特征也不相同。研究表明，與高、中分化PDAC 相比，低分化PDAC 導管周圍基質張力更高，纖維直徑更厚，更致密，腫瘤細胞比例更大[9]，我們的研究結果與之相符。

3.2 影像學評估PDAC生存期

既往研究報道術前動態(tài)增強影像特征可預測PDAC 的預后。在Fukukura 等[13]的研究中，測量腫瘤在不同時期的CT 值，得到實質期腫瘤強化程度高的患者比強化程度低的總體生存時間更長，中位生存時間分別是60.8 個月和18.3 個月，并將實質期測得的腫瘤CT 值的中位值48 HU 作為分界點納入多因素生存分析中，得到實質期腫瘤強化是影響預后的獨立因素。Lee 等[14]研究發(fā)現，增強MRI 及增強CT 中PDAC 的強化方式(環(huán)狀強化)與其細胞間質比例及預后密切相關。蔡小麗等[15]研究發(fā)現，胰腺實質期腫瘤與周圍胰腺實質的CT值差可評估預后，CT值差越大，患者存活的時間越短，預后越差。除此之外，研究表明[16]，DWI 的ADC 值與胰腺導管腺癌的OS 存在顯著相關性，ADC值越低，預后越差。

3.3 彈性值對PDAC預后的影響

既往研究多是基于原子力顯微鏡或超聲彈性成像所測彈性值預測PDAC預后。Nguyen等[17]用原子力顯微鏡測量PDAC 細胞的楊氏模量，發(fā)現PDAC 中的細胞剛度和侵襲潛力之間存在很強的關聯，原子力顯微鏡對PDAC 組織生物力學的測試顯示，較硬的PDAC可誘導鄰近膠原纖維的結構更加致密。更重要的是，纖維化不是機體對腫瘤被動的反應，相反，纖維化可以通過提高PDAC組織間硬度來直接激活關鍵信號通路[如Yes 相關蛋白(Yes-associated protein，YAP)]，以促進腫瘤的進展、侵襲和轉移[18]。纖維化及組織液壓的增高同時影響化療藥物的輸送，導致PDAC 的化療耐藥性，同時，較硬的細胞外基質可以誘導PDAC 細胞代謝發(fā)生變化，通過肌酸磷酸化途徑增強腫瘤的侵襲性及轉移[19-20]。在Shi 等[21]的臨床研究中，侵襲性內鏡超聲彈性成像獲得的應變比(strain ratio，SR)與胰腺癌的不良預后相關，SR 與腫瘤間質比例正相關。Vincent 等[22]在動物中發(fā)現，PDAC 腫瘤系中局部彈性值與局部藥物分布及血管通暢性呈反比關系。然而上述對于PDAC彈性值的測量多是在術后或有侵襲性的。目前用MRE 彈性值預測PDAC 預后的研究較少，張顯怡等[10]對231 例PDAC 患者行術前MRE 檢查，并將所有PDAC 彈性值的中位值3.0 kPa 設為閾值，分成高彈性值組和低彈性值組，發(fā)現較硬的PDAC 與較低的無病生存率(disease free survival，DFS)和OS 相關[危險比分別為1.922 (P＜0.001)和1.532 (P＜0.001)]。本試驗研究結果與之相似，采用無創(chuàng)性方法，通過術前MRE成像，測量胰腺癌硬度，將彈性值診斷高-中、低分化的閾值(3.50 kPa)為界值點，得到彈性值高于閾值的患者總體生存時間短于彈性值低于閾值的患者，在多因素分析中，得到彈性值是影響患者預后的獨立影響因素。

局限性：(1)本研究為單中心研究，缺乏多中心驗證；(2)本研究樣本量較小；(3) MRE 分辨率不及傳統(tǒng)MRI，尚不適用于小病灶(直徑小于0.5 cm)；(4)受試者性別、被動刺激器位置等因素對彈性值測量結果的影響尚需進一步觀察。

總之，本研究運用術前無創(chuàng)性MRE評估胰腺癌病理學分級及預后與彈性值的關系，將MRE彈性值納入術前PDAC臨床特征分析中發(fā)現，MRE測量的彈性值是OS的獨立影響因素，并與PDAC組織學分級呈負相關。PDAC術前行無創(chuàng)MRE檢查，有助于評價其組織學分級及預后。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。