fMRI參數與直腸癌患者病理學分期及淋巴結轉移的關系

謝宗源，王志強，李暉，王晶晶，王雅靜，譚志斌，劉濤

(華北理工大學附屬醫院,河北唐山 063100)

·臨床研究·

fMRI參數與直腸癌患者病理學分期及淋巴結轉移的關系

謝宗源，王志強，李暉，王晶晶，王雅靜，譚志斌，劉濤

(華北理工大學附屬醫院,河北唐山 063100)

目的 探討功能性磁共振成像(fMRI)方法擴散加權成像(DWI)和動態對比增強磁共振成像(DCE-MRI)參數與直腸癌患者病理學T分期、Dukes分期及淋巴結轉移的相關性。方法 通過對78例經病理檢查證實的直腸癌患者DWI及DCE-MRI圖像進行回顧性分析，獲得DWI參數ADC值及DCE-MRI定量參數Ktrans、Ve、Kep值，進一步對這些參數值與腫瘤的T分期、Dukes分期及有無淋巴結轉移進行相關性分析。結果 直腸癌患者的DWI參數ADC值隨腫瘤T分期、Dukes分期的增加及淋巴結轉移而減低(P均<0.05)。DCE-MRI定量參數Ktrans、Ve值隨腫瘤T分期、Dukes分期的增加及淋巴結轉移而升高(P均<0.05)；不同T分期、Dukes分期、有無淋巴結轉移者Kep值差異無統計學意義(P均>0.05)。結論 fMRI中DWI參數ADC值及DCE-MRI定量參數Ktrans、Ve值與直腸癌患者的病理學分期及淋巴結轉移有一定關系，能為直腸癌術前分期提供有價值的信息。

直腸癌；功能性磁共振成像；動態對比增強；表觀擴散系數

直腸癌是消化系統常見的惡性腫瘤之一，我國直腸癌的發病率和病死率呈逐年遞增趨勢[1]。MRI是直腸癌的重要影像學檢查方法，近年來隨著MRI新技術的廣泛應用，包括擴散加權成像(DWI)和動態對比增強磁共振成像(DCE-MRI)的功能性磁共振成像(fMRI)方法，實現了形態與功能相結合，已成為國內外研究的熱點[2]。2016年6月，我們主要分析DWI參數表觀擴散系數(ADC值)和DCE-MRI定量參數Ktrans、Ve、Kep值與直腸癌患者T分期、Dukes分期及有無淋巴結轉移的相關性。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 收集2014年3月～2015年12月在我院接受盆腔MRI常規、DWI及DCE-MRI檢查并經手術病理檢查證實的直腸癌患者78例，男47例、女31例，年齡29～80(60.3±12.6)歲。病理分期:T1期10例、T2期14例、T3期35例、T4期19例；Dukes A期16例、B期34例、C期20例、D期8例；無淋巴結轉移53例、有淋巴結轉移25例。

1.2 fMRI檢查方法 采用Siemens Skyra 3.0T MR超導儀，18通道體表相控陣列線圈，掃描范圍包括整個盆腔，先行常規MRI掃描(T1WI軸位,T2WI軸位、矢狀位、冠狀位),后行DWI (b=0,1000)軸位掃描及DCE-MRI掃描。DWI掃描:b值取0和1 000 s/mm2，TR 6 500 ms，TE 75 ms，層厚5 mm，層距1 mm，FOV 380 mm×380 mm，距陣128×128,激勵次數1,掃描結束后自動生成表觀彌散系數ADC圖；DCE-MRI掃描:采用T1 VIBE序列(TR 5.10 ms, TE 1.75 ms，層厚3.5 mm，FOV 260 mm×260 mm,矩陣154×192，激勵次數1)，對比劑選用釓雙胺注射液，由高壓注射器自肘靜脈注射，速度3 mL/s，劑量0.1 mmol/kg；重復掃描35個時相，第二個時相掃描結束后注入對比劑，掃描時間共280 s，對比劑注射完成后即刻用20 mL生理鹽水沖洗管道。

1.3 圖像處理及分析方法 所有病例由兩名具有5年以上直腸MRI工作經驗的放射科醫師采用雙盲法閱片,各自進行ROI 的勾畫。參照T1WI、T2WI、常規增強掃描圖像上腫瘤的位置及形態，選取腫瘤最大徑線的連續層面，在DCE-MRI強化最明顯的區域及b=1 000 s/mm2DWI圖像上明顯高信號區域，與病灶的周邊部分保持一定距離，選擇圓形或橢圓形為感興趣區(ROI)面積約30 mm2，盡量避開肉眼可見大血管、出血、脂肪、液化壞死及腫瘤周圍正常組織，以減少部分容積效應，記錄每個ROI參數值，每名醫師均重復測量3次，取平均值。最終結果取2名醫師所測量的平均值，用Kappa檢驗兩名醫師測量的一致性，fMRI參數的一致性均>0.85。①在ADC圖像上測量病灶的表觀擴散系數(ADC 值)；②使用Siemens Skyra工作站Tissue 4D軟件包進行定量分析，獲得Ktrans、Ve、Kep偽彩圖及定量參數值,容量轉移常數(Ktrans)：對比劑從血管泄漏到細胞外血管外間隙(EES)的速率；EES容積比(Ve)：EES容積分數；速率常數( Kep)：對比劑從EES返流回血管的速率。

2 結果

2.1 直腸癌患者不同T分期ADC值及Ktrans、 Ve、Kep值比較 見表1。隨著腫瘤T分期的增加，ADC值逐漸減低，Ktrans、Ve值逐漸升高(P均<0.01)。T2、T3期ADC值差異無統計學意義(P>0.05)；其余各T分期間ADC值差異均有統計學意義(P均<0.05)。T1、T2期之間與T2、T3期之間Ktrans值差異無統計學意義(P均>0.05)；其余各T分期間Ktrans值差異均有統計學意義(P均<0.05)。T1、T2期之間與T1、T3期之間及T2、T3期之間Ve值差異無統計學意義(P均>0.05)；其余各T分期間Ve值差異均有統計學意義(P均<0.05)。不同T分期直腸癌患者的 Kep值差異無統計學意義(P均>0.05)。

2.2 直腸癌患者不同Dukes分期ADC值及Ktrans、 Ve、 Kep值比較 見表2。隨腫瘤Dukes分期的增加，ADC值逐漸減低、Ktrans值及Ve值逐漸升高，差異均有統計學意義(P均<0.01)。Dukes C、D期之間ADC值差異無統計學意義(P>0.05)；其余各Dukes分期間ADC值差異均有統計學意義(P均<0.05)。各Dukes分期間Ktrans值差異均有統計學意義(P均<0.05)。Dukes A、B期之間與Dukes B、C期之間及Dukes C、D期之間Ve值差異無統計學意義(P均>0.05)；其余各Dukes 分期間Ve值差異均有統計學意義(P均<0.05)。不同Dukes分期直腸癌患者的Kep值差異無統計學意義(P均>0.05)。

2.3 直腸癌患者有無淋巴結轉移ADC值及Ktrans、 Ve、 Kep值比較 見表3。有淋巴結轉移者的ADC值低于無淋巴結轉移者、有淋巴結轉移者的Ktrans值及Ve值高于無淋巴結轉移者，差異均有統計學意義(P均<0.05)，而有無淋巴結轉移者之間Kep值差異無統計學意義(P>0.05)。

表1 不同T分期直腸癌患者ADC值及Ktrans、Ve、Kep值比較(±s)

表2 不同Dukes分期直腸癌患者ADC值及Ktrans、Ve、Kep值比較(±s)

表3 有無淋巴結轉移的直腸癌患者ADC值及Ktrans、Ve、Kep值比較(±s)

3 討論

DWI是通過檢測不同組織間水分子的擴散差異來反映組織的結構特性，從而反映體內水分子彌散運動能力及運動方向的成像方法。ADC值能較客觀地量化病變組織中水分子擴散能力，從而在一定程度上反映腫瘤組織腫瘤細胞構成，該技術已廣泛用于腫瘤性病變的診斷與鑒別診斷。大量研究[3]證實，惡性腫瘤的平均ADC值明顯低于良性腫瘤，在惡性腫瘤中，腫瘤組織的細胞增殖旺盛，細胞密度較高，異型性顯著，細胞核漿比例較大，導致細胞外間隙減小,共同造成惡性腫瘤水分子擴散受限[4]，在DWI中呈現出擴散受限的高信號，ADC值減低，因此通過ADC值能定量反映腫瘤組織的細胞結構及其微觀變化，從而判斷ADC值與病理學分期及淋巴結轉移間的關系[5]。ADC值至少需2個不同b值的DWI數據，在一定范圍內隨b值的增加，腫瘤組織與正常組織的對比度增加，腫瘤組織檢出的敏感度和特異度均提高，測得的ADC值越準確。因此本研究參考b=1 000 s/mm2可較好地克服灌注、T2穿透效應對直腸癌DWI成像的影響，能更準確地反映擴散狀態，是直腸癌DWI成像的最佳b值[6]，分別選取0 s/mm2和1 000 s/mm2，經過計算機自動分析獲得ADC圖，測出ADC值。本研究結果顯示，隨腫瘤T分期、Dukes分期的增加ADC值逐漸減低；有淋巴結轉移者的ADC值低于無淋巴結轉移者，差異均有統計學意義。直腸癌T分期、Dukes分期越高及在有淋巴結轉移的患者，腫瘤的生長速度越快、浸潤深度越大，越有可能伴結外腫瘤種植，增殖指數亦越高。DWI對診斷直腸癌T、Dukes分期及區域有無淋巴結轉移有一定價值，此與之前研究[7，8]得出DWI可評價直腸癌病理學分期及淋巴結轉移的結論一致。

DCE-MRI是在注射磁共振對比劑前、中、后連續掃描記錄病灶信號強度隨時間發生的變化,根據其藥代動力學特征在分子水平上評價組織和腫瘤血管結構和功能特性,因而為觀察直腸腫瘤血管屬性提供了可能。本研究采用藥代動力學Tofts模型[9]定量分析對比劑向腫瘤血管內和EES的擴散過程和分布，從而得到相關的血流動力學參數：Ktrans、Kep、Ve。Ktrans值代表對比劑由從血管泄漏到細胞外血管外間隙的速率，是反映腫瘤內新生血管形成程度的最常用定量參數[10]。本研究結果表明Ktrans值隨腫瘤T分期、Dukes分期程度的增加而升高，有淋巴結轉移者Ktrans值高于無淋巴結轉移者，由于病理學分期越高及有淋巴結轉移的直腸癌血管越不成熟，血管內皮生長因子的增加，從而誘導血管內皮細胞的增殖和遷移，使血管的完整性存在不同程度破壞或缺陷，血管通透性增大，導致對比劑滲出增加,Ktrans值升高。Ve值代表對比劑分子從血管內滲漏到EES的容積與整個EES容積的百分數。本研究結果顯示，Ve值隨腫瘤T分期、Dukes分期程度的增加而升高，有淋巴結轉移者Ve值高于無淋巴結轉移者，說明Ve值與組織的病理結構密切相關，與腫瘤組織微血管生成、細胞增殖程度和其內部結構相關。腫瘤病理學分期越高及有淋巴結轉移者，腫瘤微血管滲透性越高，對比劑分子從血管內泄漏到血管外的量增多、占EES的比值增大，Ve值增大。Kep值代表滲漏到EES的對比劑分子流回血管內的通過率。本研究結果顯示，Kep值與腫瘤T分期、Dukes分期及淋巴結轉移無關。原因可能是腫瘤細胞的生長進展不一致，各種分期腫瘤生長程度的時間不一致，有所重疊，受血流灌注時間和空間上不平衡分布及細胞成分復雜等多種因素的共同影響。本研究中Ktrans值、Ve值對T分期、Dukes分期及有無淋巴結轉移的直腸癌診斷效能較高；Kep值與腫瘤病理學分期及淋巴結轉移無相關性。此與之前研究[11]結果一致，證實上述定量參數對判斷直腸癌的病理學分期及淋巴結轉移有一定價值。

綜上所述，fMRI中DWI參數的ADC值及DCE-MRI定量參數Ktrans、Ve值與直腸癌患者的病理學分期及淋巴結轉移有一定關系，ADC值反映腫瘤組織中水分子擴散能力，Ktrans、Ve值可提供腫瘤內部的微循環信息，fMRI參數能為直腸癌術前分期提供有價值的信息，為制定臨床治療方案提供參考依據。

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河北省科技計劃資助項目(162777139)。

譚志斌(E-mail：1772145519@qq.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2017.09.014

R735.37

B

1002-266X(2017)09-0045-03

2016-08-29)