磁共振高分辨掃描對直腸癌術前分期的應用價值

彭德新 劉 嵐 陳志軍 張定懿 彭麗香 張小芳

直腸癌是常見的消化道惡性腫瘤,許多病例確診即為進展期而預后差[1]。隨著高場MRI及其相關新技術的臨床運用,在直腸癌的術前分期中發揮了重要作用[2]。本研究通研究MRI高分辨T2WI掃描在直腸癌術前分期中的應用價值,旨在提高影像分期準確性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集江西省腫瘤醫院2017年6月至2019年12月期間直腸癌切除術患者共45例,男性32例,女性13例,年齡38～77歲,平均年齡51.1歲。入組標準:①臨床、影像、檢驗、病理等資料完整;②術前1～2周內接受磁共振檢查,且相關檢查除外遠處轉移;③磁共振圖像滿足診斷要求;④術后病理為腺癌;⑤術前未行放療、化療等治療,且無其他惡性腫瘤史。排除標準:①患者自身原因拒絕MRI檢查;②體內金屬異物;③圖像偽影等影響醫生閱片。

1.2 磁共振掃描

采用Siemens Magnetom 3.0T超導型MRI掃描儀,16通道體部相控陣線圈。患者檢查前禁食12 h、禁水6 h,取仰臥位,頭先進,掃描范圍為第5腰椎至肛門下方水平。掃描序列及參數:橫斷位T1WI:SE序列,TR 25 ms,TE 10 ms,矩陣128×128,FOV 200×200 mm,層厚 3 mm,層距 1 mm,激勵次數2次;橫斷位T2WI:FSE序列,TR 4200 ms,TE 100 ms,矩陣128×128,FOV 200×200 mm,層厚3 mm,層距1 mm,激勵次數2次;T2WI-FS:SE序列,TR 5500 ms,TE 200 ms,矩陣128×128,FOV 200×200 mm,層厚3 mm,層距1 mm,激勵次數2次;HR-T2WI:橫斷位:FSE序列,沿病灶最大橫斷面掃描,TR 4200 ms,TE 150 ms,矩陣256×256,FOV 50×50 mm,層厚1.5 mm,層距0.5 mm,激勵次數4次;矢狀位:FSE序列,沿病灶最大長軸面掃描,TR 4200 ms,TE 150 ms,矩陣256×256,FOV 180×100 mm,層厚3 mm,層距0.5 mm,激勵次數4;冠狀位:FSE序列,TR 4200 ms,TE 120 ms,矩陣256×256,FOV 180×120 mm,層厚3 mm,層距0.5 mm,激勵次數4次;DWI:TR 6800 ms,TE 75 ms,矩陣128×256,FOV 180×120 mm,層厚3 mm,層距1.0 mm,激勵次數3次,擴散系數b=0、800 s/mm2;增強掃描經肘部靜脈注射Gd-DTPA,0.1 mmol/kg體重,3 mL/s。

1.3 圖像分析

兩位臨床經驗豐富的高年資腹部MRI診斷主治醫師進行單獨閱片,每人先完成常規掃描組閱片,后增加HR-T2WI圖像完成常規聯合HR-T2WI組閱片,分別記錄兩組直腸癌T、N分期結果。分期依據UICC/AJCC 2017年第8版[3]分期標準,T分期:T1:腫瘤信號局限于黏膜下層;T2:腫瘤信號至肌層,但局限于肌層低信號帶;T3:腫瘤信號超出肌層至直腸系膜,肌層與周圍組織脂肪界面消失;T4:腫瘤信號侵范直腸系膜筋膜或周圍臟器或組織;N分期:N0:無淋巴結轉移;N1:1～3枚淋巴結轉移;T2:4枚及以上淋巴結轉移。

1.4 數據分析

應用SPSS 21.0統計學軟件進行數據分析。采用Kappa分析兩位閱片醫生結果的一致性,Kappa值<0.4為一致性差,0.4～0.75為一致性一般,>0.75為一致性良好。對比術后病理T、N分期,應用卡方檢驗比較常規組、常規聯合HR-T2WI組術前分期的差異,P<0.05有統計學差異。

2 結果

2.1 兩位醫生閱片結果的一致性

常規組閱片一致性Kappa值為0.754(95% CI:0.718～0.805),常規聯合HR-T2WI組閱片一致性Kappa值為0.836(95% CI:0.772～0.902),結果表明增加HR-T2WI,兩位閱片醫生對直腸癌T、N分期診斷一致性增加。

2.2 兩組T、N分期的準確性比較

兩位閱片醫生閱片結果與病理對照(表1)比較,術前MRI檢查與術后病理比較,兩位閱片醫生常規聯合HR-T2WI組T、N分期準確性均高于常規組,其中T分期結果比較有統計學意義(P<0.05),N分期結果比較無統計學意義(P>0.05)(表2)。

表1 兩組術前MRI診斷分期與術后病理診斷結果的比較/例

表2 兩組術前分期結果與術后病理結果準確性比較/%

3 討論

直腸癌起源于直腸粘膜上皮細胞,是我國常見惡性腫瘤之一,在消化系統惡性腫瘤發病率及死亡率僅次于胃癌,且發病率及死亡率呈現上升趨勢[4]。外科手術切除是直腸癌的首選治療方式,而且是目前唯一能夠達到根治目標的治療手段。腫瘤局部侵犯與淋巴結轉移是影響預后的重要因素,伴有腸壁外侵犯及區域淋巴結轉移的直腸癌患者外科手術及復發轉移的風險相對較高,而無壁外侵犯及淋巴結轉移患者術后預后良好[5]。因此,術前對直腸癌的準確評估與患者預后密切相關。MRI 因具有軟組織對比度高、多序列、多參數、多平面成像、無放射損傷等優勢,目前已成為直腸癌的有效診斷手段,隨著 MRI 軟硬件的發展以及完善,臨床運用效果良好,其中以HR-T2WI序列成像優勢明顯,為準確診斷和精準切除提供關鍵影像學依據,從而改善患者預后[6]。

3.1 直腸的解剖特點

直腸是消化系統的終末段結構,上緣與乙狀結腸相連,沿骶骨和尾骨前方下行,穿過盆隔終止于肛門。直腸主體位于中下段,位于盆隔下方的盆腔底部中央區域,被直腸系膜包繞,位置深在且相對固定,周圍結構與結腸存在較大不同,這是外科全直腸系膜切除術(total mesorectal excision,TME)的解剖學基礎。直腸中下段從內向外依次為粘膜層、粘膜下層、肌層、系膜、系膜筋膜,與盆隔上方的直腸上段區別在于無漿膜層但增加了相對寬厚的直腸系膜。直腸系膜是位于直腸肌層和直腸系膜筋膜之間的一層厚厚的脂肪組織,內部有血管、淋巴管及淋巴結等結構,是直腸癌壁外侵犯及淋巴結轉移的首發區域,在腫瘤T、N分期具有重要的意義。

3.2 直腸癌MRI掃描

為了能夠獲取滿足診斷要求的圖像,既往多要求患者于檢查前一天進流食,以減少直腸內容物對診斷的影響。隨著越來越多的3.0T MRI應用于臨床診斷,掃描方案和圖像質量得到優化提升,患者是否流食準備對圖像質量影響并不影響圖像判讀[7]。為提高患者依從性,本研究僅要求患者常規的禁食禁水準備。MRI軟組織對比度非常高,掃描序列和參數多而復雜,除多種反映解剖結構變化的常規掃描成像序列外,還可以進行多種反映分子細胞水平病理生理變化的功能成像,最常見的是彌散加權成像(diffusion weightded imaging,DWI)及表觀彌散系數(apparent diffusion coefficient,ADC),體素內不相干運動(intravoxel incoherent movement,IVIM)等,不同程度提高了對原發腫瘤、淋巴結轉移、血管侵犯的診斷準確性[8]。小視野(field of view,FOV)高分辨掃描越來越受到臨床關注并得到應用,腫瘤方面應用主要包括垂體瘤、前列腺癌、直腸癌等。如前所述,直腸由于其特殊的解剖特點及信號特征,準確區別正常結構與腫瘤組織,為腫瘤分期提供更加準確的影像信息,HR-T2WI在術前分期、復發轉移風險評估、療效評價等方面發揮獨特的優勢。

3.3 HR-T2WI在直腸癌分期中的應用

HR-T2WI序列采用FSE序列,小FOV,大矩陣,以直腸為中心進行薄層“靶掃” ,掃描區域包括直腸、直腸系膜、直腸系膜筋膜及其周圍肌肉、臟器等結構,在保證常規MRI的多方位成像以及高組織分辨率優勢的同時,還具備了更高的空間分辨率,不僅能夠清晰顯示結直腸壁層次及細微結構的異常變化,還能實現對直腸壁、直腸系膜、盆腔器官侵犯的判讀,因此能夠提高診斷效能,指導外科制定手術方案。HR-T2WI首先運用于評估腫瘤的浸潤深度,即T分期,診斷準確性可高達到86%[9],與本研究結果相近。T1及T2期的原發腫瘤無壁外侵犯,若無手術禁忌則首選手術切除,而T4期直腸癌宜先行術前新輔助化療。臨床實際工作在上,部分T2與T3、T3與T4a分期存在誤判,因為T2期直腸癌侵及固有肌層,可能繼發鄰近直腸系膜成纖維反應增生形成條索狀信號影,而T3與T4a依據直腸系膜筋膜侵犯來界定,病理上的輕度炎性滲出、早期輕微侵犯難以在MRI圖像上作出準確判斷,因此上述定性判斷與閱片醫生的經驗存在較大關系。本研究中,盡管兩位閱片醫生腹部MRI診斷經驗豐富,同樣存在上述兩種T分期的誤判,并且以T4a誤判為T3為顯著,但常規聯合HR-T2WI組準確性高于常規組,與文獻報道[10]結果相仿,反映出直腸癌侵犯直腸系膜筋膜病理變化及MRI征象相關性的復雜性,盡管HR-T2WI掃描客觀存在的不足之處,特別是對于早期的細微變化,但對細微征象的顯示優于常規MRI影像,需要影像診斷醫生多角度、全方位地仔細觀察圖像,工作中要將影像分期與病理分期結果對照分析,不斷積累診斷經驗。文獻報道DWI有助于明確腫瘤侵犯部位的定性診斷,在T2與T3、T3與T4a診斷準確性差異較大[11],與本研究結果不一致,可能與入組病例數量及病例差異有關。因DWI圖像分辨率較低,對于微小病灶顯示不滿意,也存在因無法勾畫FOV而無法測量ADC值,影響對腫瘤T分期的判斷。盡管如此,本研究結果顯示常規聯合HR-T2WI組T分期的準確性高于常規組,說明HR-T2WI在直腸癌T分期中具備高應用價值,同時需要進一步優化掃描方案,影像診斷醫生進一步提高診斷水平,實現精確診斷的目標。除T分期以外,HR-T2WI在直腸癌淋巴結轉移方面的應用同樣受到關注。淋巴結轉移是直腸癌的獨立危險因素,與術后復發與轉移存在密切相關性。HR-T2WI圖像分辨率高,層厚薄,能夠清晰顯示掃描范圍內組織結構,通過連續層面觀察,有利于清晰發現高信號的直腸系膜內非連續多層顯示的大小不一的實性淋巴結。HR-T2WI顯示直腸系膜淋巴結一般呈圓形或橢圓形,T1WI呈等或稍低 信號,T2WI呈等或稍高信號,在不出現節外侵犯改變征象的情況下定性準確性較低,但出現DWI高信號、ADC值降低則高度提示為轉移性淋巴結,特別在早期轉移的小淋巴結診斷具有重要意義。本研究N分期結果表明,常規聯合HR-T2WI組診斷準確性高于常規組,但兩組比較無統計學差異,考慮原因HR-T2WI從形態上發現直腸系膜淋巴結而缺乏確切的定性依據,而兩組都包含的DWI對淋巴結定性價值是一致的,并且兩位閱片醫生具有良好的判讀一致性。本組病例均于完成平掃后行Gd-DTPA增強掃描,獲取了腫瘤病灶強化信息,進一步完善了病灶的MRI表現,為影像醫生提供了更豐富的診斷信息。綜合以上T、N分期結果,HR-T2WI聯合常規掃描有助于準確判斷直腸癌切除術前判斷環周切緣(circumferential resection margin,CRM)情況,為制定手術方案、術后治療、評估預后提供科學準確的依據。

本研究結果表明,基于直腸及其周圍結構的特殊解剖特點,MRI HR-T2WI聯合常規序列掃描能夠有效提高直腸癌術前T、N分期的準確性。本研究不足之處在于樣本量較少,檢查時間較長,部分患者耐受性較差,未深入分析比較HR-T2WI與DWI、增強之間的優劣,有待在接下來的工作中進一步研究。