林宇寧，李華燦，唐勁松，張玉琴，鄭春紅，李 輝

（1.福建中醫(yī)藥大學附屬第二人民醫(yī)院影像科，福州 350003；2.聯(lián)勤保障部隊第900 醫(yī)院放射診斷科，福州 350025）

0 引言

在宮頸癌MRI 檢查中，T2WI、擴散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI）和動態(tài)增強磁共振成像（dynamic contrast enhance MR，DCE-MR）已成為臨床廣泛應用的常規(guī)成像序列，可提供關(guān)于宮頸癌的解剖形態(tài)學（T2WI）、水分子擴散（DWI）及微循環(huán)灌注（DCE-MR）等信息。隨著圖像紋理分析技術(shù)運用于影像醫(yī)學，研究者們發(fā)現(xiàn)腫瘤的異質(zhì)性可間接反映在圖像像素（或體素）的灰度強度及分布特征上，而這些人眼無法識別的特征可通過一系列數(shù)學運算分析得以提取[1]。國內(nèi)外學者基于紋理分析技術(shù)對宮頸癌的研究已有一些報道，如運用T2WI、DWI或增強紋理評價宮頸癌病理分級、淋巴脈管間隙及宮旁浸潤等[2-8]，或基于紋理分析預測宮頸癌治療療效與預后[9-11]。有研究表明[12-13]，在腹盆部腫瘤中，一階紋理分析有助于區(qū)分腫瘤的亞型、分化及浸潤特征，且一階紋理特征比二階或高階紋理特征具有更好的可重復性[14]，這對該技術(shù)的臨床推廣應用尤為重要，故本研究擬分析宮頸癌T2WI 與DWI 的表觀擴散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）圖的一階紋理特征，探討紋理分析技術(shù)評價宮頸癌病理異質(zhì)性的價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象

回顧性選取2019 年1 月至2022 年3 月經(jīng)手術(shù)或活檢病理確診的85 例宮頸癌患者，平均年齡（58±14）歲，所有患者治療前均行MRI 檢查，其中FIGOⅠB～ⅡA 期52 例、FIGO ⅡB～Ⅳ期33 例，鱗癌57例、腺癌28 例，中高分化46 例、低分化39 例。52 例FIGO ⅠB～ⅡA 期患者行手術(shù)切除并提供脈管/神經(jīng)侵犯信息，其中有脈管/神經(jīng)侵犯29 例、無脈管/神經(jīng)侵犯23 例，其余33 例FIGO ⅡB～Ⅳ期患者經(jīng)宮頸活檢確診。共67 例患者行免疫組化檢查并提供Ki-67結(jié)果，其中Ki-67 高表達（≥50%）40 例、低表達（<50%）27 例。

納入標準：（1）手術(shù)或活檢標本組織學證實為宮頸癌，且均行免疫組化檢查；（2）檢查序列完整，須包含T2WI、DWI 和增強掃描；（3）無其他腫瘤病史，無手術(shù)和放化療病史；（4）圖像符合診斷標準，無明顯偽影；（5）病理診斷為宮頸鱗癌或腺癌。本研究經(jīng)我院倫理委員會批準。

1.2 成像方案

患者治療前均采用3.0T MR（Siemens，Skyra）行MRI 掃描，采用腹部32 通道相控陣線圈，掃描序列均包括T1WI（軸面）、T2WI（軸面+矢狀面）、DWI（軸面+矢狀面）及DCE-MR（軸面+延遲矢狀面及冠狀面）。

軸面T1WI 采用快速自旋回波（turbo spin-echo，TSE）序列，掃描參數(shù)如下：重復時間（time of repetition，TR）/回波時間（time of echo，TE）910 ms/23 ms，掃描視野（field of view，F(xiàn)OV）22 cm×22 cm，矩陣512×512，層厚4 mm，層間距1 mm，信號采集次數(shù)為2，回波鏈長度為3。軸面及矢狀面T2WI 采用TSE 序列，掃描參數(shù)如下：軸面TR/TE 7 790 ms/68 ms，F(xiàn)OV 22 cm×22 cm；矢狀面TR/TE 3 660 ms/78 ms，F(xiàn)OV 23 cm×23 cm。其他參數(shù)相同：矩陣512×512，層厚4 mm，層間距1 mm，信號采集次數(shù)為2，回波鏈長度為15。

軸面及矢狀面DWI 采用平面回波序列（echo planar imaging，EPI），掃描參數(shù)如下：軸面TR/TE 7 200 ms/55 ms，F(xiàn)OV 22 cm×32 cm；矢狀面TR/TE 5 900 ms/58 ms，F(xiàn)OV 21 cm×30 cm。其他參數(shù)相同：b值為0、1 000 s/mm2，矩陣256×256，層厚4 mm，層間距0 mm，信號采集次數(shù)為6，回波鏈長度為15。由工作站自動生成軸面及矢狀面ADC 圖。

DCE-MR 采用VIBE（volumetric interpolated body examination）序列，掃描參數(shù)如下：軸面TR/TE 4.8 ms/1.8 ms，F(xiàn)OV 30 cm×30 cm；矢狀面TR/TE 3.8 ms/1.4 ms，F(xiàn)OV 28 cm×28 cm；冠狀面TR/TE 3.7 ms/1.3 ms，F(xiàn)OV 32 cm×32 cm。其他參數(shù)相同：b 值為0、1 000 s/mm2，矩陣256×256，層厚3 mm，層間距0 mm。對比劑采用釓噴替酸葡甲胺（Gd-DTPA），對比劑劑量：0.1 mmol/kg，采集8～10 個軸面增強序列，范圍覆蓋整個子宮，采集時間2～3 min，5 min 后采集延遲矢狀面及冠狀面圖像。

1.3 圖像紋理分析方法

將T2WI 及ADC 圖導入FireVoxel 軟件（Build 358A，www.FireVoxel.org）。由2 名放射學醫(yī)師（分別有10 a 及14 a 腹部影像診斷經(jīng)驗）共同定義病灶感興趣區(qū)（region of interest，ROI）范圍，ADC 圖病灶范圍參照T2WI 及DCE-MR。圖像紋理特征由病灶每個斷層圖像的ROI 生成整個瘤體的ROI，勾勒整個瘤體的ROI 范圍時注意避開腫瘤囊變、壞死區(qū)，分析得出圖像一階特征（first order features），包括直方圖曲線（包含圖像所有灰度值信息的統(tǒng)計參數(shù)圖）、平均值（Mean）、標準差（standard deviation，SD）、方差（Variance）、偏度（Skewness）、峰度（Kurtosis）、熵值（Entropy）、灰度不均勻度（Inhomogeneity）和直方圖中的第1、5、10、25、50、75、90、95 及99 百分位數(shù)（即1%、5%、10%、25%、50%、75%、90%、95%及99%），如圖1 所示。

圖1 病灶ROI 定義、直方圖及一階紋理特征參數(shù)生成圖

1.4 統(tǒng)計學方法

采用SPSS 16.0 軟件進行統(tǒng)計學分析。各紋理參數(shù)經(jīng)Levene 檢驗驗證方差齊性，方差齊時采用t檢驗或方差分析，方差不齊時采用Mann-Whitney U 檢驗。采用ROC 曲線分析評價紋理參數(shù)區(qū)分宮頸癌病理特征的能力。P<0.05 為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

T2WI 圖中，進展期宮頸癌（出現(xiàn)宮旁侵犯，F(xiàn)IGOⅡB～Ⅳ）組與早期宮頸癌（無宮旁侵犯，F(xiàn)IGOⅠB～ⅡA）組、鱗癌組與腺癌組、Ki-67 高表達組與低表達組間Entropy 差異均具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），中高分化組與低分化組間Variance 差異具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。詳見表1。

表1 各個病理特征組的T2WI 圖像紋理參數(shù)比較（P 值）

ADC 圖中，進展期宮頸癌組與早期宮頸癌組間Entropy 和Skewness 差異均具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），鱗癌組與腺癌組間ADC 值第25 百分位數(shù)、Entropy 和Skewness 差異均具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）[見表2，如圖2（a）、（b）所示]，中高分化組與低分化組間ADC 值第1、5、10 百分位數(shù)差異均具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）[見表2，如圖2（c）、（d）所示]，Ki-67 高表達組與低表達組間ADC 值第5 百分位數(shù)差異具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），有或無脈管/神經(jīng)侵犯組間各紋理參數(shù)差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）（詳見表1、2）。

表2 各個病理特征組的ADC 圖像紋理參數(shù)比較（P 值）

圖2 不同病理類型及分化間直方圖曲線與紋理參數(shù)對比

繪制ROC 曲線對上述存在統(tǒng)計學差異的紋理參數(shù)進行分析，結(jié)果提示ADC 圖的一階紋理特征區(qū)分宮頸癌的病理特征較T2WI 圖具有更大的AUC 值及準確率，見表3。

表3 紋理參數(shù)鑒別不同病理特征的ROC 曲線分析結(jié)果

3 討論

在我國，因人乳頭瘤病毒（human papilloma virus，HPV）感染高發(fā)，宮頸癌患病率呈年輕化和上升趨勢，早期發(fā)現(xiàn)、診斷宮頸癌對患者的健康和生育狀況極為重要[15]。陰道鏡宮頸組織活檢為有創(chuàng)性檢查，而無創(chuàng)性的MRI 亦可及時發(fā)現(xiàn)早期宮頸癌和準確分期，故后者逐漸成為宮頸癌患者臨床首選的檢查手段。隨著MRI 圖像中的紋理信息及其內(nèi)涵不斷被挖掘和研究，MRI 紋理分析技術(shù)無創(chuàng)性地評估腫瘤病理組織學特征的巨大潛力也慢慢被學者們所認識。本研究分析T2WI（解剖）及ADC 圖（功能）的一階紋理參數(shù)，以區(qū)分宮頸癌的各項病理特征，結(jié)果表明該技術(shù)有較好的診斷效能。

宮頸癌分期越高，其瘤體結(jié)構(gòu)越紊亂、異質(zhì)性越明顯[16]。紋理參數(shù)中的Entropy（熵）值作為圖像灰度紋理的復雜及不規(guī)則程度的指標，灰度紋理越不規(guī)則Entropy 值越大，因此這種圖像紋理的不規(guī)則性或許就反映了腫瘤微觀結(jié)構(gòu)的紊亂。在本研究中，F(xiàn)IGOⅡB～Ⅳ組T2WI、ADC 圖的Entropy 值顯著大于ⅠB～ⅡA 組，該結(jié)果也支持了上述猜想。Skewness 值反映了體素內(nèi)灰度紋理分布的不對稱性，本研究中ⅡB～Ⅳ組ADC 圖的Skewness 值顯著增大，體現(xiàn)了腫瘤的ADC 值分布以右（正）偏態(tài)為主，直觀地顯示為ADC直方圖的右側(cè)尾部較長[如圖1（e）所示]、ADC 值分布以低值為主，這可能與進展期腫瘤具有更大的細胞密度（水分子擴散受限更明顯）相關(guān)。上述早期與進展期宮頸癌間的Entropy 與Skewness 值差異與Wang 等[6]的研究結(jié)果較一致。

宮頸癌病理類型以鱗癌和腺癌為主。在本研究中，鱗癌的紋理特征表現(xiàn)為ADC 圖的Skewness 值較腺癌大，ADC 值第25 百分位數(shù)及Entropy 較腺癌小[如圖2（a）、（b）所示]。腺癌因含腺樣結(jié)構(gòu)，細胞周圍間隙較大，水分子擴散較為自由，而鱗癌的細胞密度較大，細胞周圍間隙較小，故水分子擴散較弱，這種微觀結(jié)構(gòu)的差異可以解釋鱗癌的低ADC 值和右（正）偏態(tài)分布，而鱗癌的T2WI 與ADC 圖的Entropy值更小或許與其較為均勻的細胞密度結(jié)構(gòu)相關(guān)。盡管如此，本研究中紋理參數(shù)區(qū)分病理類型的AUC值仍然較低（見表3），原因可能在于一些同是高分化的腺癌與鱗癌紋理特征存在較多重疊。黨俊明等[2]的研究通過提取灰度共生矩陣（gray level cooccurence matrix，GLCM）和灰度游程矩陣（gray level run length matrix，GLRLM）等高階紋理參數(shù)，亦發(fā)現(xiàn)宮頸腺癌和鱗癌間的T2WI 圖像紋理存在顯著差異，且診斷效能更高。

本研究對宮頸癌各個分化組的紋理數(shù)據(jù)進行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)中高分化組T2WI 圖的Variance 值較低分化組大。Variance 和SD 為反映像素灰度值與均值偏差的度量，當圖像中灰度變化較大時，Variance、SD 值較大，推測中高分化宮頸癌可能因較顯著的腺樣結(jié)構(gòu)（腺癌）或角化珠（鱗癌）而表現(xiàn)為較明顯的T2WI 圖灰度值變化。此外，有研究提示較低ADC 值對區(qū)分低分化宮頸癌有較好的診斷效能[17]，因理論上低ADC 值區(qū)腫瘤細胞密度最高、增殖最活躍，故低ADC 值可較好地體現(xiàn)腫瘤的低分化特征。本研究結(jié)果亦支持上述觀點，如宮頸癌低分化組ADC 值第1、5、10 百分位數(shù)均顯著降低[如圖2（c）、（d）所示]，且上述參數(shù)區(qū)分低分化與中高分化宮頸癌的能力較高（見表3）。

另外，本研究還探討了脈管/神經(jīng)侵犯和Ki-67表達對圖像紋理的影響，在以脈管/神經(jīng)侵犯分組比較時未發(fā)現(xiàn)顯著的T2WI 及ADC 圖紋理特征差異。Ki-67 是一種增殖細胞相關(guān)的核蛋白質(zhì)，在多種惡性腫瘤包括宮頸癌中常呈高表達，有文獻報道Ki-67 的指數(shù)高低與宮頸癌轉(zhuǎn)移及預后生存期等密切相關(guān)[18]。在本研究病例中，高Ki-67 組的T2WI 圖的Entropy 值顯著大于低Ki-67 組，該結(jié)果與張兵等[19]報道的關(guān)于乳腺癌T2WI 紋理研究的結(jié)果類似，即熵值與乳腺癌的Ki-67 表達呈正相關(guān)。因Ki-67 高表達提示腫瘤細胞的高增殖，這種活躍的生物學行為或使圖像紋理的復雜性增高，隨即熵值增大。同理，在腫瘤細胞高增殖區(qū)域因細胞密度較大，可以預見相應的ADC 值較低，但在本研究中僅觀察到ADC值第5 百分位數(shù)有顯著差異。

本研究還存在一些局限性：首先，本研究為回顧性研究，部分進展期宮頸癌難以獲取與治療前影像圖像相對應的病理結(jié)果，將研究目標縮小至早期（ⅠB～ⅡA 期）宮頸癌或可得到較完整的影像、病理對照資料；其次，紋理分析過程中ROI 的定義范圍難免存在觀察者間或觀察者內(nèi)偏倚。

綜上所述，基于MRI 的T2WI 及ADC 圖的紋理分析技術(shù)有助于評價宮頸癌病理異質(zhì)性，ROC 曲線分析結(jié)果提示ADC 圖的一階紋理特征區(qū)分宮頸癌病理特征的能力較T2WI 更好。