基于圖像空間重建技術的小視野DWI在直腸癌T分期中的應用價值

王梓又,王沖,丁濤,劉忠嘯,曾建威,張海妮,張艷春,崔瑩瑩,韓璐,吳鵬,孟閆凱,徐凱

直腸癌T分期與患者治療方式、預后密切相關[1]。目前,直腸癌T分期主要依靠直腸MRI斜軸位高分辨率T2WI序列,但是,受到評估者經驗以及周圍炎性反應的影響,實際工作中存在分期過度或分期不足的情況[2,3]。

DWI聯合高分辨率T2WI序列對直腸癌T分期的準確性能夠提高約13%～21%[4,5]。但是,常規大視野(full field of view,fFOV)DWI是單激發平面回波DWI(single-shot echo-planar imaging DWI,ss-EPI-DWI)序列,容易受到胃腸道運動、腸腔內氣體的影響,導致圖像出現變形、磁敏感偽影[6,7]。有學者將小視野(reduced field of view,rFOV)技術聯合基于圖像空間采樣重建(image reconstruction using image-space sampling,IRIS)多激發平面回波(multi-shot echo-planar image,ms-EPI)DWI(rFOV IRIS-DWI)序列用于骶髂關節、肝臟及頭頸部病變,能夠顯著提高病變的分辨率、圖像質量,同時減少失真和圖像偽影[8-10]。但是,目前rFOV IRIS-DWI序列在直腸癌中的應用相對較少。本研究旨在探討rFOV IRIS-DWI序列聯合常規高分辨率T2WI序列對直腸癌T分期的效能。

材料與方法

1．臨床資料

回顧性分析2022年6月-2022年11月在本院行直腸MRI檢查的患者的病例資料。納入標準:①手術病理確診為直腸癌;②直腸MRI為術前最近一次檢查,檢查時間距手術時間間隔不超過2周;③患者術前未進行過新輔助治療。排除標準:①患者宮腔內有節育器或行內鏡檢查后植入鈦夾,DWI圖像偽影明顯;②腸道蠕動明顯,圖像質量差,無法用于分析。

2．檢查設備與方法

所有檢查均在Philips 3.0T MR掃描儀上完成。檢查前患者空腹4～6 h,排空大小便,采用16通道腹部相控陣線圈,患者取仰臥位。上機前10 min肌肉注射鹽酸消旋山莨菪堿1 mL(1 mL:10 mg,杭州民生藥業股份有限公司)減少胃腸道偽影。掃描序列包括常規直腸MRI掃描序列及rFOV IRIS-DWI序列。掃描參數:T2WI斜軸位掃描,TR 2189 ms,TE 95 ms,視野200 mm×200 mm×72 mm,體素0.65×0.8×3,激勵次數1.5,掃描時間127 ms;rFOV IRIS-DWI橫軸面掃描,TR 3320 ms,TE 65 ms,視野200 mm×86 mm×55 mm,體素1.8 mm×2 mm×3 mm,激勵次數4,掃描時間253 ms。

3．圖像評估

所有圖像均傳至Philips Intelligence Space Portal后處理工作站(版本號V10.1),由一名從事直腸癌研究方向的影像科高級職稱醫師評估。在不了解病理結果的前提下,所有圖像均采用兩輪評估,第一輪先評估所有入組患者的斜軸位高分辨率T2WI序列圖像,并記錄患者磁共振T(mrT)分期結果。一周后進行第二輪評估,影像科高級職稱醫生同時觀察斜軸位高分辨率T2WI序列圖像和rFOV IRIS-DWI序列圖像,并記錄患者mrT分期結果,評估標準采用美國腫瘤聯合會的結直腸癌第8版分期[11]。所有入組患者的病理學T(pT)分期結果由一名直腸癌方向的病理科高級職稱醫生評估,其不了解mrT分期的結果,評估標準為美國腫瘤聯合會的結直腸癌第8版病理分期。

圖1 男,73歲,pT3期直腸下段Ca。a)高分辨率斜軸位T2WI序列示病變處直腸固有肌層尚連續(箭),mrT分期為T2期,診斷信心2分;b)rFOV IRIS-DWI序列示直腸固有肌層連續性中斷(箭),rFOV IRIS-DWI聯合T2WI序列的mrT分期為T3期,診斷信心3分。

表2 比較兩種序列對病理T分期的診斷信心

4．統計學分析

結 果

1．臨床病理學資料

本研究納入27例直腸癌患者,男15例,女12例。患者年齡53～81歲,平均(66.7±6.9)歲,中位年齡69歲。24例行CEA檢測,14例癌胚抗原(CEA)<5 ug/L,10例14例CEA≥5 ug/L。病理結果:pT1-2期12例(44.4%),pT3期15例(55.6%);淋巴結轉移12例;遠處轉移26例;組織學高分化/高-中分化5例,中分化16例,低分化/低-中分化6例。

2．比較T2WI、T2WI聯合rFOV IRIS-DWI序列對pT分期的診斷準確性

高分辨率斜軸位T2WI序列對pT1-2、pT3期的診斷準確率分別為58.3%、73.3%,分別有5例(41.7%)pT1-2病例被高估為mrT3期,4例(26.7%)pT3病例被低估為mrT1-2。

基于T2WI聯合rFOV IRIS-DWI序列,MRI對pT1-2、pT3期的診斷準確率分別為91.7%、93.3%,分別有1例(6.7%)pT3期病例被低估為mrT1-2期、1例(8.3%)pT1-2病例被高估為mrT3期,兩種序列的診斷準確性差異具有統計學意義(P=0.022),見圖1、表1。

表1 T2WI、T2WI聯合rFOV IRIS-DWI序列對pT分期的診斷準確性

3．比較T2WI、T2WI聯合rFOV IRIS-DWI對pT3分期的診斷效能

T2WI、T2WI聯合rFOV IRIS-DWI序列診斷pT3期的敏感度、特異度分別為73.3%、58.3%和93.3%、91.7%。T2WI聯合rFOV IRIS-DWI序列診斷pT3期的ROC曲線下面積(area under curve,AUC)高于單一的T2WI序列,分別為0.928、0.658,差異具有統計學意義(P=0.0023),見圖2。

4．比較T2WI、T2WI聯合rFOV IRIS-DWI對pT分期的診斷信心

T2WI、T2WI聯合rFOV IRIS-DWI序列對所有入組病例的診斷信心分別為2.37、2.9分,差異具有統計學意義(P=0.0002,表2)。

亞組分析表明,T2WI、T2WI聯合rFOV IRIS-DWI序列對于pT2期病例的診斷信心分別為2.1、2.8分,對于pT3期病例的診斷信心分別為2.53、2.93分,差異均有統計學意義(P=0.0313、0.0156,表2)。

圖2 T2WI、T2WI聯合rFOV IRIS-DWI診斷方法對pT3期的ROC曲線。

討 論

rFOV IRIS-DWI序列是通過采用小視野、多次激發技術,每次激發只采集部分K空間數據,能夠有效減小帶寬和回波鏈的限制,并且額外設計增加一個二維導航回波,計算出多次激發的K空間子集間由于腸管運動引起的相位變化,同時利用并行成像靈敏度編碼(sensitivity encoding,SENSE)技術校正激發間的相位變化,對K空間欠采樣得到的混疊圖像進行解卷,從而重建出無混疊偽影的高分辨率圖像。既往有研究表明,rFOV IRIS-DWI序列能夠明顯提高女性盆腔、乳腺、眼眶DWI成像的圖像質量[9,12,13]。

本研究結果提示,rFOV IRIS-DWI序列與常規T2WI高分辨率序列結合,能夠明顯提高直腸癌T分期的診斷效能和診斷信心。筆者認為這是由于rFOV IRIS-DWI序列自身圖像分辨率高,有助于評估病變浸潤深度。由于rFOV IRIS-DWI序列采用多激發、導航回波脈沖,圖像的變形、偽影相對更小。因此,rFOV IRIS-DWI序列在直腸癌中有更好的圖像質量,通過與高分辨率T2WI序列的結合,明顯提高了T分期的診斷效能。這為后續精準評估直腸癌T分期提供了更多信息,有助于幫助臨床醫生根據指南選擇個體化的治療方案。

有學者利用影像組學的方法提高直腸癌T分期準確性[14]。Sun等[15]通過對直腸癌T2WI序列進行圖像分割、特征提取、構建模型,其預測直腸癌T分期的AUC可達到0.852。Dou等[16]通過提取結直腸癌CT、MRI多模態的影像組學特征、利用Lasso降維,構建的多參數模型預測T分期的效能也可以達到0.85。但是,由于影像組學的研究需要醫學、工科背景的人員進行分工合作,同時相對耗時較多,難以真正地用于臨床工作。通過常規高分辨率T2WI序列與rFOV IRIS-DWI序列的結合能夠快速、準確地評估直腸癌的T分期,其在臨床的實用性更強,更易為臨床醫生所接受。

本研究有以下不足之處:研究的樣本量相對較少;僅由一名影像科醫生進行了T分期的診斷;沒有進一步比較fFOV ss-EPI-DWI序列與rFOV IRIS-DWI序列聯合T2WI序列在T分期中的作用。

綜上所述,rFOV IRIS-DWI聯合高分辨率T2WI序列能夠明顯提高直腸癌的T分期的診斷效能和診斷信心。