ADC值直方圖分析方法鑒別IB期和II期宮頸癌的應用初探

劉潔，程敬亮，張勇

鄭州大學第一附屬醫院 磁共振科，河南 鄭州 450052

引言

宮頸癌作為第三大最常見的女性惡性腫瘤，也是導致女性死亡的第四個重要原因[1-3]。宮頸癌的發病率逐年增加[4]，然而腫瘤的分期可指導臨床治療。對于早期宮頸癌，手術是首選治療方法，同步放化療則適用于進展期宮頸癌[5]。故準確區分IB期和II期宮頸癌十分重要。

目前，國內外有文獻報道利用MR擴散加權成像表觀彌散系數（Apparent Diffusion Coefficient，ADC）值直方圖來診斷IB期宮頸癌[6]。本研究通過收集42例經手術病理證實的宮頸癌IB及II期患者，以擴散加權成像ADC值為基礎，觀察兩者直方圖參數值的差異，探討ADC值直方圖鑒別IB期及II期宮頸癌的價值。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

回顧性收集2015年5月至2018年5月經手術病理證實的42例宮頸癌患者，所有宮頸癌患者根據MRI和相關臨床檢查結果，依據國際婦產科聯盟（International Federation of Gynecology and Obstetrics，FIGO）分期系統進行分期，其中IB期21例，年齡35～58歲，平均（45±6）歲；II期21例，年齡33～71歲，平均（52±11）歲。臨床表現主要為陰道不規則出血。納入標準：① 經宮頸涂片組織檢查診斷為宮頸癌，未接受手術、放療、化療及其他治療的患者；② 術前在本院行常規MRI檢查，包括常規盆腔MRI平掃、DWI及動態增強掃描；③ MRI圖像清晰無明顯偽影，支持進一步圖像分析。排除標準：① 經手術病理證實非宮頸癌患者；② 有幽閉恐懼癥或者不能夠配合檢查的患者；③ 陰道有紗布填塞或者盆腔內有金屬偽影影響圖像質量的患者。本研究共收集51例，排除9例，其中5例經手術病理證實為宮頸上皮內瘤變，3例為宮頸息肉，1例患者有陰道填塞物。本研究通過醫學倫理委員會批準，研究對象簽署知情同意書。

1.2 MRI檢查方法

檢查前禁食禁水4～6 h，去除金屬異物，囑受檢者膀胱內留中等尿液，取仰臥位。采用德國Siemens Skyra 3.0T磁共振成像系統，32通道體部線圈，掃描中心置于恥骨聯合上2 cm。

（1）MRI平掃。層厚4 mm，層間距1 mm，FOV 50 cm×50 cm，矩陣512×512。掃描序列包括：軸面SE序列T1WI：TR 902 ms，TE 9.4 ms，信號采集次數4；軸面快速自旋回波T2WI：TR 3600 ms，TE 86 ms，信號采集次數2；矢狀面快速自旋回波T2WI：TR 4020 ms，TE 68 ms，信號采集次數2。

（2）DWI掃描。行軸位脂肪抑制單次激發平面回波序列DWI。軸面TR 3000 ms，TE 76 ms。層厚4 mm，層間距1 mm，b值0、800 s/mm2，FOV 240 mm×165 mm，矩陣128×128，信號采集次數6，體素大小為9.7 mm3。軸位ADC圖由工作站自動生成。

（3）動態增強掃描。對比劑采用Gd-DTPA，采用高壓注射器以2.5 mL/s流率注射0.1 mmoL/kg，對比劑注射完畢后立即注射20 mL生理鹽水沖管。注射對比劑的同時采集圖像，采集8～10個增強序列，采集時間2 min，覆蓋整個子宮。掃描序列為矢狀面脂肪抑制三維容積梯度回波成像，層厚TR 3 mm，無間距掃描，TR 5.01 ms，TE 2.3 ms，FOV 36 cm×36 cm，矩陣256×256。5 min后采集延遲期軸面、冠狀面圖像，參數同上。

1.3 圖像分析

將所有患者的MRI圖像從PACS工作站以BMP格式導出，導出時調整窗寬窗位，保證所有圖像窗寬窗位一致，選擇軸位ADC圖像用于進一步分析。直方圖采用MaZda軟件，分析所選擇軸位ADC病變范圍最大且較清晰的圖像，通過手動勾畫感興趣區（Region of Interest，ROI）計算直方圖參數，包括平均值、方差、偏差、峰度、百分位數值。紋理特征計算及評估過程：由1名醫師沿著病變邊緣參照T2WI及動態增強圖像手動勾畫多邊形選中病灶區域，并用紅色填充腫瘤區域。

1.4 統計學分析

采用SPSS 16.0.0軟件進行統計學分析。符合正態分布采用兩獨立樣本t檢驗比較兩種直方圖各參數間的差異，不符合正態分布，采用非參數檢驗，P0.05具有統計學意義。繪制受試者工作特征（Receiver Operating Characteristic，ROC）曲線，計算曲線下面積（Area Under Curve，AUC），預測IB期與II期宮頸癌的最佳閾值。

2 結果

42例患者中，IB期及II期宮頸癌各21例，其中IB組年齡35～58歲，平均（45±6）歲；II組年齡33～71歲，平均（52±11）歲，兩組年齡有統計學差異（t=2.371，P=0.023）。直方圖各參數值，見表1。由表1中數據可知第99百分位數、峰度值和偏度值均具有統計學意義，且峰度值的顯著性最高。根據峰度值呈正態分布，并繪制ROC曲線，AUC為0.753，最佳截斷點值取51.5時，敏感度和特異度分別為80.1%和71.4%。影像學圖像，見圖1。

3 討論

近年來，DWI已被廣泛用于評價婦科惡性腫瘤[7]，其在高b值上表現為明顯高信號[8-10]。此外，DWI還可以生成定量參數如ADC值，后者和許多微觀因素有關，如細胞密度、增殖活動、細胞外空間、細胞內外水分子和液體粘稠度有關[11]。許多研究表明ADC值和腫瘤組織學惡性程度呈負相關[12-13]。宮頸癌作為婦科實性惡性腫瘤，易因缺血、缺氧及水腫等導致腫塊內部水分子擴散異質性，然而ADC值并不能反映腫瘤異質性[14]，從而影響臨床治療及預后。然而ADC值直方圖分析法能夠為影像醫師提供很多肉眼無法獲取的信息，相比于傳統影像，前者采用數學方法對所得的數據進行評價，反映ROI之間的灰階強度分布，從而量化腫瘤異質性。因而無須影像醫師的主觀評價和臨床經驗，能夠客觀準確地判斷腫瘤內部的組織病理特征。Downey等[15]采用ADC值直方圖分析法評價I期宮頸癌的組織病理特征。Xue等[8]運用ADC值直方圖分析法評估宮頸癌局部浸潤，并發現該方法有助于腫瘤的分型及分級。但二者均未采用偏度、峰度等反映腫塊整體特征的參數。本研究采用ADC值直方圖分析法鑒別診斷IB期和II期宮頸癌，所用參數包括平均值、方差、峰度、偏度、第1、50、90、99百分位數。

表1 IB期和II期宮頸癌ADC值直方圖數據（±s ）

表1 IB期和II期宮頸癌ADC值直方圖數據（±s ）

項目 平均值 變異度 偏度 峰度 1% 10% 50% 90% 99%IB期宮頸癌 115.3±4.2 630.4±74.2 0.8±0.1 0.8±0.3 74.2±6.0 89.6±4.4 110.1±4.4 148.8±4.8 182.4±5.2 II期宮頸癌 112.0±3.2 887.0±102.5 1.2±0.1 2.1±0.3 68.1±4.9 84.7±3.0 104.0±3.1 151.5±5.0 201.8±7.3 P值 0.734 0.076 0.023 0.005 0.660 0.678 0.505 0.406 0.017 AUC(95%CI )0.469(0.285～0.654 )0.660(0.493～0.826 )0.705(0.543～0.867 )0.753(0.595～0.910 )0.460(0.280～0.641 )0.463(0.280～0.645 )0.440(0.256～0.624 )0.575(0.397～0.753 )0.714(0.546～0.883)

圖1 圖像分析

本研究結果顯示：首先，宮頸癌患者年齡與分期結果呈正相關，年齡越大，分期越晚，反之亦然。其次，在ADC值直方圖各參數中，第99百分位數、偏度和峰度均可較好地區分IB期和II期宮頸癌病灶。偏度反映變量分布的不對稱性，其絕對值越大，表面分布偏移程度越大。理論上，正偏度意味著腫塊的分布集中在左側，反映腫塊富含細胞及惡性成分；負偏度則意味著腫塊分布集中在右側，反映囊變和水腫成分居多。本研究表明，隨著腫瘤分期增加，細胞密度增高、細胞外空間減小，組織結構復雜，從而ADC值分布跨度增大，相應直方圖偏度增大。峰度反映了變量分布的陡緩程度，即與正態分布相比某一分布的相對平坦度及尖銳度。本研究表明II期宮頸癌的峰度值較IB期高，結果最具有統計學意義，這與Guan等[14]的結果一致。此外，ROC曲線表明峰度能夠較好地區分IB期和II期宮頸癌，具有較高的敏感度和特異度，AUC達0.753。

本研究仍存在一些局限性。首先，樣本量較小，并未進行詳細的病理分型，無法細分不同病理類型之間的差異；其次，ROI由1名具有豐富經驗的影像學醫師手動勾畫，無相關病理依據且ADC圖空間分辨率較低，故由觀察者定義的病灶范圍存在主觀差異或偏移。由于IA期僅于顯微鏡下才能看到，故本研究僅針對IB期和II期進行研究。

綜上，MRI圖像紋理分析可為區分IB期及II期宮頸癌提供可靠依據，ADC值直方圖分析方法具有較高的鑒別價值。