体素内不相干运动序列磁共振成像在直肠癌诊断中应用价值

韩帅，邵楠楠，曲金荣（河南省肿瘤医院，郑州450008）

体素内不相干运动序列磁共振成像在直肠癌诊断中应用价值

韩帅，邵楠楠，曲金荣
（河南省肿瘤医院，郑州450008）

目的 初步探讨体素内不相干运动（IVIM）序列磁共振成像（MRI）在直肠癌诊断中的价值。方法 分析33例直肠癌及30例正常直肠组织IVIM参数，包括标准ADC、D、D*和f、常规ADC，结合病理结果，对比IVIM各参数值在直肠正常组织与肿瘤组织间的区别，进一步分析其相关性及在不同病理T分期中的区别，通过绘制IVIM各参数ROC曲线，明确IVIM各个参数、常规ADC对直肠癌的诊断效能。结果 D*、标准ADC及D在直肠癌癌肿及正常直肠组织中差异有统计学意义（P＜0.05），f在直肠癌癌肿及正常直肠组织中差异无统计学意义（P＞0.05）。标准ADC与f之间有强相关性（|r|=0.729，P＜0.05），与D*及D间有低度相关性（|r|分别为0.488、0.369，P＜0.05）；D与D*之间有中等相关性（|r|=0.594，P＜0.05）。D*在直肠癌癌肿各病理T分期间差异有统计学意义（P均＜0.05），D*、标准ADC、D及f的曲线下面积分别为0.799、0.366、0.405及0.489。结论 IVIM参数D*对于直肠癌的诊断效能最好，D有助于术前评估直肠癌的恶性程度，IVIM序列MRI能定量反映直肠癌癌肿扩散和灌注情况，有助于直肠癌的诊断。

直肠肿瘤；磁共振成像；体素内不相干运动序列

直肠癌是乙状结肠直肠交界处至齿状线间的恶性上皮肿瘤，为我国常见的消化道恶性肿瘤之一。在我国，随着人们生活水平的不断提高，饮食结构与生活方式的改变，环境污染等因素的影响，直肠癌的发病率呈逐年上升趋势。直肠癌早期诊断及准确分期是改善患者预后、延长生存期、提高患者生活质量的关键。体素内不相干运动（IVIM）序列磁共振成像（MRI）是用于描述体素微观运动的成像方法，不仅可提供组织中水分子运动的定量参数，还可反映组织灌注情况，能较为真实地反映组织水分子弥散情况，目前IVIM技术已用于肝脏、胰腺、肾脏［1～3］等腹部组织的影像学诊断中，但关于直肠癌IVIM序列的研究国内报道较少。2013年6月～2014年9月，我们共对33例直肠癌患者进行IVIM序列MRI检查，探讨IVIM序列各参数在直肠癌诊断中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 临床资料 33例直肠癌患者，男20例、女13例；年龄26～80岁，中位年龄67岁。患者均经手术病理证实诊断，绒毛状腺瘤癌变1例，直肠腺癌32例，其中高-中分化腺癌2例，中分化腺癌14例，中-低分化腺癌6例，低分化腺癌3例，管状乳头状腺癌6例，黏液腺癌1例。T分期诊断标准参照美国国家癌症综合网（NCCN）结直肠癌诊疗指南2013年版，T1期（肿瘤侵犯直肠黏膜层）3例；T2期（肿瘤侵犯肌层）15例；T3期（肿瘤穿透肌层至浆膜下或侵犯无腹膜覆盖的直肠旁组织）12例；T4期（肿瘤穿透脏层腹膜或直接侵犯、粘连于其他脏器）3例。搜集同一时期30例因其他疾病于本院就诊的直肠正常者作为对照组，男19例、女11例，年龄26～80岁，中位年龄62岁。均无相应直肠病变的临床症状和体征，MRI扫描显示直肠壁厚薄均匀，周围脂肪间隙清晰。本研究经我院伦理委员会讨论同意，无需签署知情同意书。

1.2 IVIM序列MRI扫描方法 直肠癌患者于检查前1 d流质饮食，服用硫酸镁或果导片清洁肠道，检查前1 h饮水充盈膀胱，上检查床前10～15 min肌注654-2 10 mg；检查时患者平躺，进行MRI常规序列扫描，并增加IVIM序列扫描。采用美国GE Healthcare Signa HDXT 3.0T MRI扫描仪，Torso线圈。患者仰卧位，足先进。主要检查序列包括患者常规采集屏气T1WI序列，T2WI抑脂序列、DWI序列及LAVA动态增强序列，之后均进行IVIM序列扫描。ZOOM-EPI IVIM序列：b值：0、50、100、200、400、600、800、1 200 s/mm2。TR 2 000 ms，TE 87 ms，采集矩阵128×128，FOV 38 cm×38 cm，层间隔0.5 mm，层厚5.0 mm，激励次数8次。所有数据由2名具有5年以上影像诊断经验的主治医师双盲法阅片并进行测量，Kappa值为0.728，一致性好。IVIM序列传至GE Work Station 4.4工作站，采用相应软件包进行处理，得到标准ADC、真实扩散系数（D）、灌注相关扩散系数（D*）及灌注分数（f）四个参数的伪彩图像，在IVIM序列上选取ROI，并在各参数伪彩图相应位置自动生成参数数值。ROI选取标准：ROI根据病变范围选取圆形或不规则形，直肠癌患者选取直肠癌癌肿的中心实质部分，尽量避开肿瘤边缘部分及中心坏死囊变区；直肠正常者选择直肠壁最大层面进行测量，以避免光子效应及容积效应。

1.3 统计学方法 采用SPSS20.0统计软件。采用Kappa值检验一致性，Kappa＜0.40为一致性差；0.41～0.75为一致性好；＞0.75为一致性非常好。采用独立样本t检验分析直肠癌癌肿及正常直肠组织间IVIM序列参数值的差异；采用Pearson双侧检验法计算D、D*和f及标准ADC各参数值间的相关性，相关系数|r|≥0.8认为高度相关，0.5≤|r|＜0.8中度相关，0.3≤|r|＜0.5低度相关，|r|＜0.3相关程度极弱，可视为不相关。采用单因素方差分析检验各参数在各病理T分期中的区别。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 直肠癌癌肿与正常直肠组织IVIM参数值比较 直肠癌癌肿标准ADC及D低于正常直肠组织，D*高于正常直肠组织，差异均有统计学意义（P＜0.05），直肠癌癌肿组织的f虽低于正常直肠组织，但两者间差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。

表1 直肠癌癌肿与正常直肠组织IVIM参数值比较±s）

表1 直肠癌癌肿与正常直肠组织IVIM参数值比较±s）

组织来源n标准ADC （×10-5mm2/s）D D*（×10-5mm2/s）（×10-5mm2/s）f直肠癌癌肿330.18±0.030.08±0.032.30±0.400.51±0.01正常直肠组织300.20±0.050.10±0.051.90±0.400.52±0.12 t 2.3242.4504.3554.380 P 0.0250.0180.0000.663

2.2 IVIM各参数间相关性分析及对直肠癌诊断效能的比较 标准ADC与f间有强相关性（|r|为0.792，P＜0.01），与D*及D之间有中等～弱相关性（|r|分别为0.488、0.369，P＜0.05），D与D*间有中等相关性（|r|为0.594，P＜0.05），见表2。进一步绘制标准ADC、D、D*和f的受试者工作特征曲线（ROC），结果如图1所示。ADC、D、D*和f的曲线下线面积（AUC）分别为0.366、0.405、0.799、0.489。根据敏感度与特异度之和的最大值选定最佳诊断阈值，ROC分析表明，D*诊断阈值为1.98× 10-3mm2/s，在该阈值时，诊断直肠癌的敏感度为81.8%，特异度为63.3%。

表2 IVIM各参数值之间相关性分析结果

图1 直肠癌IVIM各参数ROC曲线

2.3 IVIM各参数值与病理T分期的关系 病变IVIM各参数与病变T分期的关系如表3所示。D随着病变的T分期增高而降低，差异有统计学意义（P＜0.05）；而标准ADC、D*值、f值与疾病的分期无关（P均＞0.05）。

表3 IVIM各参数值与病理T分期的关系（±s）

表3 IVIM各参数值与病理T分期的关系（±s）

病理T分期n标准ADC （10-5mm2/s）D D*（10-5mm2/s）（10-5mm2/s）f T4期30.190±0.0200.060±0.0302.200±0.2000.544±0.095 T3期120.190±0.0400.070±0.0301.900±0.4000.534±0.104 T2期150.180±0.0400.100±0.0201.800±0.9000.463±0.152 T1期30.200±0.0300.130±0.0303.200±0.5000.459±0.056 P 0.8500.0050.4200.486

3 讨论

IVIM序列是Le等［4］于20世纪80年代首次提出的，该序列采用双指数模型，其理论基础是自旋回波信号对于分子运动的敏感性，该理论假设血液的微循环是一种无条理的、非一致性的随机运动，认为血液受磁化矢量影响而发生相位位移，最终导致信号衰减，从而运用多个b值进行扩散信号的采样，并采用双指数拟合分析，通过非线性最小二乘法加以整合出有关参数——表面扩散系数，又从中分出四个参数，即标准ADC、D、D*及f，理论上认为D*反映细胞外水分子的假扩散运动，即组织的灌注特性；D是相对较真实反映组织中水分子的扩散状态；标准ADC反映组织的扩散和灌注综合作用［5］，而f值反映D和D*两者间作用权重。

自20世纪90年代后期以来IVIM才逐渐用于人类的各器官及系统的研究，以脑部最为突出。而随着影像扫描技术的发展，IVIM技术开始应用于腹部［6］，不仅可用于较大的组织及器官，例如肝脏、肾脏等，还能用于较小的组织器官，例如可用于鉴别涎腺肿瘤性质［7］、评价颈部淋巴结良恶性，并可以对鉴别乳腺、鼻咽［8，9］等肿瘤的性质有很大帮助。但IVIM技术在空腔脏器，尤其是直肠肿瘤中的研究在国内尚未见报道。

本研究结果显示直肠癌癌肿标准ADC、D均低于正常直肠组织，这与其他肿瘤的研究结果一致［10～12］，说明直肠癌癌肿扩散受限较正常直肠组织明显，这可能与直肠癌癌肿组织与正常直肠组织相比，癌肿组织的血液微循环增加，肿瘤的细胞结构更为致密、排列更加紊乱有关，因此可认为这一结果提示直肠癌和其他恶性肿瘤有类似的细胞扩散状态。理论上认为D*主要通过对组织局部微循环血流灌注速度进行检测，来达到反映局部组织血流灌注状态的目的，本研究发现直肠癌癌肿组织D*高于正常直肠组织，差异有统计学意义，进一步证实D*与组织微血管灌注丰富程度有关。为了解四个参数对直肠癌的诊断效能，本研究进一步绘制直肠癌标准ADC、D、D*和f四个参数的ROC，研究发现AUC（D*）最大，对直肠癌的诊断效能最好，具有一定的临床应用价值。

本研究进一步分析各参数与不同病理T分期中的差异，结果发现，随着直肠癌癌肿恶性程度的增高，D逐渐降低，两者间差异有统计学意义，此与其他学者的研究结果一致［13，14］，原因可能是随着直肠癌肿瘤恶性程度的增加，肿瘤细胞密度增加，细胞排列愈发紊乱，对水分子的扩散限制更加明显，从而导致D的降低，这一现象提示IVIM参数D不仅对于诊断直肠癌有一定价值，更有助于术前评估直肠癌的恶性程度，这对临床医师对患者制定合适的治疗方案有重要的临床指导价值。因此可预测IVIM序列将来能作为一种补充序列，结合常规序列，从而有助于提高直肠癌的诊断及术前评估的准确性，尤其对那些怀孕、肾功能不全及对造影剂严重过敏的患者有重要意义。

本研究尚有不足之处，样本量稍显不足，尤其是T1期与T4期病例数相对较少，有可能导致数据结果存在一定的偏差，需要进一步扩大样本量。另外，本研究为初步研究，仅与常规MR平扫序列相结合，未能与其他序列（如灌注加权成像、动态增强等）结合、对照，需要进一步探讨、研究。

综上所述，IVIM序列MRI技术除了对肿瘤扩散能提供更客观准确的信息外，还可以非侵入性方式获得肿瘤灌注的相关信息，具有很好的临床应用前景。本研究分析发现直肠癌癌肿的D*较正常直肠组织增高，D*对直肠癌有较高的诊断效能，而D有助于术前直肠癌癌肿的恶性程度评估，因此初步认为IVIM序列对于直肠癌的诊断及术前评估有重要的临床价值。

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10.3969/j.issn.1002-266X.2016.25.022

R735.37

B

1002-266X（2016）25-0064-03

曲金荣（E-mail：qjryq@126.com）

2015-11-19）