表观扩散系数值及相对表观扩散系数值对直肠腺癌分化程度的诊断价值

乔 辉 刘 筠 许 亮 郑昊宇 郝彩仙

表观扩散系数值及相对表观扩散系数值对直肠腺癌分化程度的诊断价值

乔 辉 刘 筠 许 亮 郑昊宇 郝彩仙

目的 探讨扩散加权成像（DWI）表观扩散系数（ADC）值和其与同层臀部肌肉的相对表观扩散系数（rADC）值对直肠腺癌的诊断价值。资料与方法 53例经肠镜确诊的直肠腺癌患者行常规MRI及DWI检查，测量瘤体ADC值并计算rADC值，比较不同分化程度直肠癌的ADC值及rADC值，分析ADC值及rADC值对低分化直肠腺癌的诊断效能。结果 53例直肠腺癌中，低分化13例，中分化30例，高分化10例；高、中、低分化直肠腺癌ADC值及rADC值分别为（1.180±0.110）×10-3mm2/s、0.964±0.097，（1.072±0.048）×10-3mm2/s、0.862±0.532，（0.882±0.109）×10-3mm2/s、0.677±0.109，差异有统计学意义（F=41.51、43.213, P＜0.05）。以低分化程度为变量检验值绘制ADC值和rADC值ROC曲线，当ADC值为0.983×10-3mm2/s时，诊断低分化直肠腺癌的敏感度为92.3%，特异度为100.0%；rADC值为0.781时，诊断敏感度为92.3%，特异度为92.5%。结论 ADC值及rADC值与直肠腺癌的分化程度有关，有助于提高直肠腺癌的诊断准确性。

直肠肿瘤；腺癌；磁共振成像；扩散加权成像；表观扩散系数

直肠癌的发病率在国内外均呈上升趋势，其中以腺癌为主，早期发现及术前准确诊断对治疗方案的确定有重要意义[1]。随着平面回波成像（EPI）技术的应用，DWI逐渐应用于腹盆部检查，通过测量表现扩散系统（ADC）值量化组织内水分子的扩散能力，有助于判断直肠腺癌的分化程度。扩散加权成像（DWI）是目前唯一一种无创检测活体组织内水分子扩散运动的MRI功能成像新技术，能从分子水平反映人体的病理或生理状态，有效诊断多种恶性肿瘤[2]。ADC值及相对表观扩散系数（rADC）值通过量化表示水分子扩散运动，反映细胞成分，可以用于恶性肿瘤的研究[3,4]。本研究将DWI用于直肠腺癌术前检查，对直肠腺癌瘤体的ADC值与rADC值测定与直肠腺癌的分化程度进行对照，探讨ADC值与rADC值对直肠腺癌的诊断价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象 2010-06～2011-02天津市人民医院经肠镜确诊为直肠腺癌的53例患者，男28例，女25例；年龄26～78岁，平均（53.2±2.8）岁。患者均行直肠常规MRI及DWI检查，MRI检查前未行放疗、化疗及新辅助治疗，检查2周内行手术治疗并成功取得标本。临床主要症状为大便带血，3例伴有肠梗阻。

1.2 仪器与方法 采用Philips Achieva 1.5T超导型MRI仪，8通道相控阵表面线圈。扫描参数：快速自旋回波（TSE）T1WI横断面、TSE T2WI横断面、T2WI SPAIR横断面[视野（FOV）280 mm×410 mm，矩阵216×260，层厚7 mm]。TSE T2WI矢状面（FOV 230 mm×230 mm，矩阵268×225，层厚5 mm）；小FOV T2WI横断面（FOV 210 mm×210 mm，矩阵349×333，层厚4 mm）；小FOV T2WI冠状面（FOV 200 mm×200 mm，矩阵284×264，层厚4 mm）；小FOV DWI横断面（采用单次激发SE-EPI序列，FOV 210 mm×210 mm，矩阵128×128，层厚4 mm，b=0、800 s/mm2）。患者足先进，取仰卧位。将相控阵线圈置于患者的前后盆壁，保持前后线圈的中心一致，以耻骨联合为线圈中心，用绑带将盆壁前方的线圈固定，使其紧贴盆部。嘱患者尽量使用胸式呼吸，减少腹盆部运动。检查前患者无需进行肠道准备。

1.3 图像分析 由2位腹部影像诊断主任医师评估MRI，意见不一致时协商达成一致意见。所有数据传输至工作站，并用随机附带的Philips公司MRI工作站Extended MRI软件分析。圆形感兴趣区至少包括5个体素（约8 mm2），测量3次，结果取平均值，感兴趣区放置时尽量选择实性部分，避开囊变、坏死区。臀部肌肉的ADC值测量选取臀大肌层面，尽量避开肌肉间隙、脂肪组织、血管以及骨骼等；以瘤体ADC值与同层臀部肌肉ADC值的比值计算rADC值。

1.4 统计学方法 采用SPSS 19.0软件，计量资料比较经方差齐性检验后采用方差分析，绘制ADC值和rADC值检测低分化腺癌的ROC曲线，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 病理结果 53例直肠腺癌中，低分化13例，中分化30例，高分化10例；肿瘤长径＜4 cm者7例，≥4 cm者46例；瘤体均质47例，囊变坏死6例。

2.2 不同分化程度的直肠癌瘤体ADC值及rADC值比较 DWI及ADC图像上瘤体与正常肠壁及肠内容物易分辨。瘤体实性部分在DWI上表现为高信号，在ADC图上表现为低信号，正常肠壁及肠内容物的信号被抑制（图1）。

图1

臀部肌肉在DWI上呈等信号，在ADC图上呈稍高信号，较易与脂肪及肌间隙分辨。ADC值及rADC值随分化程度的提高而增大，不同分化程度组间ADC值及rADC值差异均有统计学意义（F=41.51、43.213, P＜0.05），见表1。

表1 53例直肠腺癌瘤体ADC值及rADC值与分化程度对照（b=800 s/mm2）

2.3 ADC值及rADC值对低分化直肠腺癌的诊断效能以ADC值和rADC值作为检验变量，以分化程度作为状态变量，低分化程度作为状态变量检验值，绘制瘤体ADC值及rADC值ROC曲线，计算ROC曲线下面积分别为0.955和0.950，当ADC值为0.983×10-3mm2/s时，其诊断低分化直肠腺癌的敏感度为92.3%，特异度为100.0%；当rADC值为0.781时，其诊断低分化直肠腺癌的敏感度92.3%，特异度为92.5%。见图2。

图2 ADC值和rADC值检测低分化直肠腺癌的ROC曲线

3 讨论

3.1 DWI信号强度的影响因素与b值的选择 影响DWI信号强度的因素主要有ADC值、b值、T2穿透效应、各向异性、伪影等。在不同b值下，直肠腺癌均表现为高信号，随着b值增大，图像扩散权重相应增加，病变与正常组织间的对比度增加，可以提高DWI检测的敏感度，使ADC值测量更准确。然而当b值较大时，DWI图像的信噪比降低，在短T2组织尤为明显；b值较小时，对水分子的扩散运动不敏感，并且组织信号受影响因素较多，其中血流灌注的影响较大。因此，本研究中选择b值为800 s/mm2，既能满足图像的质量要求，不出现严重的变形；又能减少影响ADC的各种因素，使测得的ADC值更准确[5-8]。

3.2 ADC值及rADC值测量对不同分化程度直肠腺癌的诊断价值 ADC值与直肠腺癌的分化程度密切相关，直肠腺癌的分化程度越低，细胞核增大，细胞器增多，核异型性明显，核浆比增高，肿瘤细胞数目较多且体积大，排列紧密，使细胞内、外水分扩散运动受限，致ADC值降低。低分化腺癌核大、细胞器多、核浆比高、瘤细胞数目多且排列紧密、细胞间隙小，其ADC值理论上应该低于高、中分化组，同样高、中分化组间也应该有一定的差别。本研究所得结论与以上理论一致，高、中、低分化组三组间瘤体ADC值差异有统计学意义，且分化程度越低，ADC值越小，可以将ADC值作为鉴别直肠腺癌分化程度的定量指标。本研究结果与亓俊霞有等[9]、高永伟等[10]、Hosonuma等[11]一致，但与潘自来等[12]的研究有差异。潘自来等[12]的研究结论为不同分化程度的直肠癌ADC值无差别，原因可能与入组病例的选择有关，其以腺癌为主并混有印戒细胞癌与黏液腺癌，而后两者的细胞间隙中存在大量的黏液湖，影响ADC值测量的准确性。为了消除该因素的影响，本研究仅纳入腺癌患者。

活体组织的ADC值受细胞内、外水的黏滞度、比例、膜通透性及温度的影响[10,13]。因此，为了使ADC值标准化，消除绝对ADC值的个体差异，本研究除测定瘤体的ADC值外，还测量组织比较单一的同层臀部肌肉的ADC值，计算出rADC值，对鉴别诊断有所帮助，有一定的临床意义。本研究发现，高、中、低分化组间瘤体rADC值差异有统计学意义，分化级别越低，rADC值越小。

本研究发现，ADC值与rADC值均可以用来鉴别直肠腺癌的分化程度，以低分化程度为变量检验值的ROC曲线表明，当ADC值为0.983×10-3mm2/s时，诊断直肠腺癌的敏感度为92.3%，特异度为100.0%；当rADC值为0.781时，诊断直肠腺癌的敏感度为92.3%，特异度为92.5%。然而不同分化程度肿瘤的ADC值与rADC值存在部分重叠，尚不能确切定论直肠腺癌的分化程度，其ADC阈值的测定仍需大样本研究进一步探讨。

总之，ADC值及rADC值与直肠腺癌的分化程度有关，对鉴别直肠腺癌瘤体分化程度具有一定的价值，结合形态学特征可以提高直肠腺癌的诊断准确度。

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（责任编辑 张春辉）

Value of Apparent Diffusion Coefficient and Relative Apparent Diffusion Coefficient in Grading Rectal Adenocarcinoma

QIAO Hui LIU Jun XU Liang ZHENG Haoyu HAO Caixian

Purpose To determine the value of apparent diffusion coefficient (ADC) and relative apparent diffusion coefficient (rADC) of diffusion weighted imaging (DWI) in the diagnosis of rectal adenocarcinoma.Materials and Methods Fifty-three patients with rectal adenocarcinoma confirmed by colonoscopy underwent routine MRI and DWI. The ADC value of tumors was measured and the rADC value was calculated. The results were compared among tumors with different differentiation degrees, and in particular, the values of ADC and rADC were analyzed among poorly differentiated rectal adenocarcinomas. Results Among all the 53 cases, 13 were poorly differentiated, 30 were moderately differentiated and 10 were well differentiated. The values of ADC value and rADC value with different degree were (1.180±0.110)×10-3mm2/s, 0.964±0.097; (1.072±0.048)×10-3mm2/s, 0.862±0.532; (0.882±0.109)×10-3mm2/s, 0.677±0.109, respectively, with a significant difference (F=41.51 and 43.213, P＜0.05). The ROC curve using poorly differentiated tumor as test variable of ADC and rADC values in the diagnosis of illustrated that the sensitivity was 92.3% and specificity was 100.0% when the cut-off of ADC value was 0.983×10-3mm2/s, while the sensitivity was 92.3% and specificity 92.5 % when the cutoff of rADC was 0.781.Conclusion The value of ADC and rADC is associated with the differentiation degree of rectal adenocarcinoma, thus is helpful to improve the accuracy of rectal adenocarcinoma diagnosis.

Rectal neoplasms; Adenocarcinoma; Magnetic resonance imaging; Diffusion-weighted imaging; Apparent diffusion coefficient

10.3969/j.issn.1005-5185.2013.08.014

天津市人民医院影像部 天津 300121

刘 筠

Department of Imaging, Tianjin People's Hospital, Tianjin 300121, China

Address Correspondence to: LIU Jun

E-mail: cjr.liujun@vip.163.com

R735.3+7；R445.2

2012-07-09

修回日期：2013-06-28

中国医学影像学杂志

2013年 第21卷 第8期：611-613，616

Chinese Journal of Medical Imaging

2013 Volume 21(8): 611-613, 616