3.0T磁共振动态对比增强及扩散加权成像在绒毛状腺瘤和直肠癌鉴别中的应用

刘 艳， 朱丽娜， 杨爱梅， 何 鑫， 赵志伟， 明 洁， 王慧丽

(新疆医科大学附属肿瘤医院磁共振室， 乌鲁木齐，830011)



3.0T磁共振动态对比增强及扩散加权成像在绒毛状腺瘤和直肠癌鉴别中的应用

刘 艳， 朱丽娜， 杨爱梅， 何 鑫， 赵志伟， 明 洁， 王慧丽

(新疆医科大学附属肿瘤医院磁共振室， 乌鲁木齐，830011)

目的 评价3.0T磁共振动态对比增强成像(dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging,DCE-MRI)及扩散加权成像(diffusion-weighted imaging,DWI)在绒毛状腺瘤和直肠癌鉴别诊断中的作用。方法 收集2015年3月-2016年3月在新疆医科大学附属肿瘤医院经病理证实的10例绒毛状瘤患者和30例直肠癌患者作为实验组，选取14例正常人作为对照组，两组均行3.0T DCE-MRI及DWI检查。比较两组容积转运常数(Volume transfer constant,Ktrans)、速率常数(Rate constant,Kep)、容积百分数(Volume per unit tissue volume,Ve)及表观扩散系数(Apparent diffusion coefficient, ADC)，并分析ADC值对绒毛状腺瘤与直肠癌的诊断效能。结果 对照组与实验组患者的Ktrans、Kep、Ve及ADC值差异均有统计学意义(P<0.01)。以ADC<0.905×10-3mm2/s为鉴别直肠癌与绒毛状腺瘤的界值，其敏感性为84.6%，特异性为87.5%。结论 Ktrans、Kep、Ve及ADC值对绒毛状腺瘤和直肠癌的鉴别诊断具有参考价值。

磁共振动态对比增强成像； 扩散加权成像； 绒毛状腺瘤； 直肠癌

绒毛状腺瘤是大肠息肉的一种，组织学表现为直肠上皮呈乳头样生长，中心为血管结缔组织间质，伴随上皮一起增生。绝大多数绒毛状腺瘤为单发，体积较大，直径大多在1 cm以上，大部分基底较宽，发病部位以直肠最多，其常规MR表现与直肠癌常难以鉴别。磁共振动态对比增强成像(DCE-MRI)通过创建组织T1值图像，得到反映肿瘤血管通透性的定量参数：对比剂从血管内渗漏到血管外细胞外间隙(Extra-vascular extra-cellular space，EES)的容积转运常数(Volume transfer constant,Ktrans)、对比剂从EES返回血管内的速率常数(Rate constant,Kep)、对比剂在EES占有的容积百分数(Volume per unit tissue volume,Ve)，从而可无创性评价组织内部血流灌注状态。扩散加权成像(DWI)定量参数ADC值反映肿瘤细胞密度以及细胞内和血管外细胞外间隙水分子扩散运动，代表微观结构变化[1]。本研究旨在通过比较正常直肠、绒毛状腺瘤及直肠癌的Ktrans、Kep、Ve以及ADC值，探讨DCE-MRI及DWI对绒毛状腺瘤及直肠癌的鉴别诊断价值，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 研究对象 选择2015年3月-2016年3月在新疆医科大学附属肿瘤医院就诊的直肠病变患者40例，患者顺利完成MRI检查且图像清晰，术前均未接受任何治疗且检查后1 w内行外科手术。根据术后病理结果，将其分为绒毛状腺瘤组(10例)和直肠癌组(30例)，其中男性24例，女性16例，年龄31～79岁，中位年龄65岁。对照组选择身体健康的志愿者14例，无直肠手术史。

1.2 研究方法 采用3.0T SIEMENS VERIO MR扫描仪，8通道体部相控阵线圈对患者进行直肠扫描。T2WI：TR/TE 4000 ms/101 ms，FOV 220 mm×220 mm，矩阵288×320，层厚/层距 3.0 mm/0.5 mm。DCE-MRI参数：TR/TE 5.14 ms/1.74 ms，FOV 259 mm×259 mm，矩阵138×192，层厚/层距3.0 mm/0.5 mm。通过后处理软件TISSUE 4D，在肿瘤最大层面设定感兴趣区ROI，最终生成各个参数。DWI参数：b值选取0、1 000 s/mm2，TR/TE 8 100 ms/80 ms，FOV 208 mm×260 mm，矩阵102×160，层厚/层距3.0 mm/0.5 mm。经过后处理软件自动生成ADC图，在病灶最大层面选取感兴趣区，避开囊变坏死，同一层面、相同感兴趣区大小重复测量3次，取平均值。

2 结果

2.1 两组病例MRI表现 直肠绒毛状腺瘤轴位T2加权像(T2WI)见自肠壁向肠腔内突出的不规则软组织肿块，边缘光滑，呈均匀等信号(图1a)，DWI肿块呈高信号(图1b)，ADC图上肿块呈不均匀低信号(图1c)，动态增强肿块呈轻度强化(图1d)。动态增强曲线无强化或轻微强化，呈轻微上升缓慢流出型(图1e)。直肠癌轴位T2WI见肠壁不规则环形增厚并软组织肿块形成，呈均匀等信号，肿块突破浆膜层，累及肠周系膜及系膜筋膜(图2a)。DWI肿块呈明显高信号(图2b)。ADC图上肿块呈均匀低信号(图2c)。动态增强肿块明显强化(图2d)。动态增强曲线早期快速显著强化，呈快速上升平台型(图2e)。

a: 轴位T2WI图b: DWI图c: ADC图d: DCE-MRI图e: 动态增强曲线图

图1 直肠绒毛状腺瘤(箭)图

2.2 两组DCE-MRI定量参数比较 两组Ktrans、Kep、Ve值均呈正态分布且满足方差齐性。单因素方差分析显示两组Ktrans、Kep、Ve值差异均有统计学意义，直肠癌组Ktrans、Kep、Ve值的平均值均高于绒毛状腺瘤组，绒毛状腺瘤组均高于正常组，见表1。绒毛状腺瘤和直肠癌的动态增强曲线不同，见图5、10。

2.3 两组ADC值比较 两组ADC值均呈正态分布且满足方差齐性。单因素方差分析显示，两组ADC值差异均有统计学意义(表2)。直肠癌组ADC值低于绒毛状腺瘤组，绒毛状腺瘤组低于正常组，见图3、8。

a: 轴位T2WI图b: DWI图c: ADC图d: DCE-MRI图e: 动态增强曲线图

图2 直肠癌(箭)图

组别病例数/例ADC值/(mm2/s)95%可信区间正常组141.281±0.0081.277～1.287绒毛状腺瘤组100.931±0.0100.925～0.937直肠癌组300.899±0.0150.893～0.903F值4503.4845P值<0.01

2.4 ROC曲线分析结果 鉴别诊断直肠癌与绒毛状腺瘤的曲线下面积为0.927，P<0.05，95%可信区间为84.9%～100%，以ADC值<0.905×10-3mm2/s作为诊断直肠癌的临界点，灵敏度和特异度分别为84.6%、87.5%。

3 讨论

3.1 DCE-MRI定量参数对绒毛状腺瘤与直肠癌鉴别的意义 MR定量动态增强是指在注射磁共振对比剂前后，对指定区域连续多期重复扫描获得一系列高时间分辨率磁共振图像，常用药代动力学血液双室模型(Tofts模型)来定量分析对比剂在肿瘤血管内和EES的扩散过程和分布[2-3]，血管中的小分子对比剂以浓度Cp(对比剂在正常血管中的浓度随时间变化曲线)流入成像体素，并且以速度Ktrans向EES渗透，同时EES内的小分子对比剂也会以速度Kep被血管收集并流出体素，Ktrans、Kep、Ve三者之间的关系为Kep=Ktrans/Ve，因此MR定量动态增强可以全面描述对比剂进出肿瘤的血流动力学过程，可以提供病变组织内的血管密度和血管通透性等相关信息，具备在分子水平上对肿瘤血管进行描述的能力[4]。

恶性肿瘤在表现其生长、转移等生物学行为时与其中的微血管增生有密切的关系，其持续性生长必须依赖于新生血管的生成，缺少血供的肿瘤直径一般只能维持1～2 mm。新生血管只有一层内皮细胞，无平滑肌和神经末梢，基底膜不完整，所以有较高的内皮通透性和血流量[5]。Ktrans、Kep的大小主要依赖于组织血管通透性及血流量，因此恶性肿瘤区域内Ktrans、Kep较正常组织高。本研究结果显示正常直肠与直肠癌的Ktrans、Kep差异有统计学意义，与YAO等[6]研究的结果相同。绒毛状腺瘤组织学上中心有血管增生，但增生血管的结构正常，与恶性肿瘤的新生血管不同，因此肿瘤的血管通透性正常，但血流量增多，其Ktrans、Kep值介于直肠癌与正常直肠之间。Ve代表每单位ROI组织的细胞外血管外间质容量，一般为0～1。在有充分营养和氧气供应的正常组织中血管外细胞外间隙和血管间隙是平衡的，但是肿瘤组织中这种平衡被打破，在大多数肿瘤中，血管外细胞外间隙扩大，并且与肿瘤的类型和侵袭性有关[7]。本研究显示直肠癌较正常直肠Ve值升高，与YAO等[6]研究的结果相同。绒毛状腺瘤的Ve值介于直肠癌与正常直肠之间，这可能是绒毛状腺瘤的生理微环境如细胞密度、乏氧成分或组织液压等介于直肠癌及正常直肠之间所致，血管外细胞外间隙与肿瘤微环境的这些参数相关[8]。

3.2 ADC值对绒毛状腺瘤与直肠癌鉴别的意义 作为一种MR功能成像方法，DWI通过检测人体组织内水分子的扩散运动受限的方向和程度，间接检测组织微观结构的特性[9]。目前DWI已广泛应用于直肠癌的术前诊断、分期、术前放化疗疗效以及术后复发的评估中。ADC值主要反映细胞内、细胞间隙及血管内水分子扩散，能够定量反映分子的扩散特性，与细胞密度、细胞内外体积比及细胞膜完整性相关[10]。

本研究发现直肠癌患者的ADC值低于正常组，且差异有统计学意义，与钟锐等[11]研究结果相同。因为恶性肿瘤细胞密度较高，细胞间隙小，肿瘤组织中自由水分子的扩散程度比正常组织小，从而形成的信号差异。绒毛状腺瘤患者与直肠癌患者ADC值差异不大，故通过ROC曲线分析，以ADC值为0.905×10-3mm2/s为临界点，可鉴别绒毛状腺瘤与直肠癌，其敏感性为84.6%，特异性为87.5%，当ADC值<0.905×10-3mm2/s时，该肿块更倾向于直肠癌。3.0T DCE-MRI定量参数Ktrans、Kep、Ve及ADC值对直肠肿块样病变绒毛状腺瘤与直肠癌的鉴别诊断有一定价值，表明MR无创诊断直肠肿块性质的可行性。由于本研究样本量较少，因此未对正常直肠、绒毛状腺瘤及直肠癌的诊断临界值作进一步的分析。

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[11] 钟锐,崔春艳,郑小丽,等.磁共振弥散加权成像在直肠癌诊断及预后中的应用研究[J].中国CT和MRI杂志,2013,10(11):69-71.

(本文编辑 施洋)

Application of dynamic contrast enhancement and diffusion weighted imaging of 3.0T magnetic resonance imaging on the identification of villous adenoma and rectal cancer

LIU Yan， ZHU Lina， YANG Aimei， HE Xin， ZHAO Zhiwei， MING Jie， WANG Huili

(DepartmentofNuclearMagneticResonance,AffiliatedTumorHospitalofXinjiangMedicalUniversity,Urumqi830011，China)

Objective To evaluate the role of differential diagnosis of 3.0T dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging (DCE-MRI) and diffusion weighted imaging (DWI) on villous adenoma and rectal cancer. Methods 10 cases of villous tumor and 30 cases of colorectal cancer patients (confirmed by pathology) as the experimental group, and 14 cases normal persons as control group between March 2015 and March 2016 at the Affiliated Tumor Hospital of Xinjiang Medical University were collected and performed 3.0T DCE-MRI and DWI examination in the two groups. The Ktrans, Kep, Veand ADC values were compared respectively to analyze the diagnosis efficiency of ADC values of villous adenoma and rectal cancer. Results The differences of Ktrans, Kep, Veand ADC values of patients in the control group and the experimental group were statistically significant (all P<0.01). The cut-off value for rectal cancer and villous adenoma was ADC<0.905×10-3mm2/s, the sensitivity and specificity was 84.6% and 87.5%. Conclusion Ktrans, Kep, Veand ADC values have reference value for identification of diagnosis of villous tumor and rectal cancer.

dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging; diffusion weighted imaging; villous adenoma; rectal cancer

新疆医科大学附属肿瘤医院科研启动基金(肿2014-15)

刘 艳(1964-)，女，本科，副教授，主任医师，研究方向：肿瘤影像诊断与鉴别，E-mail：diaolan080@sina.com。

R445

A

1009-5551(2016)12-1530-04

10.3969/j.issn.1009-5551.2016.12.012

2016-4-9]