磁共振功能成像在宫颈癌中的研究进展

张雨晗，郭启勇，孙洪赞，于 兵，尚 靳

(中国医科大学附属盛京医院放射科，辽宁 沈阳 110004)

磁共振功能成像在宫颈癌中的研究进展

张雨晗，郭启勇*，孙洪赞，于 兵，尚 靳

(中国医科大学附属盛京医院放射科，辽宁 沈阳 110004)

MRI技术快速发展已逐渐从形态学成像发展为功能成像。磁共振功能成像可为临床提供除形态学以外的分子、代谢等病理生理信息，近年来其在宫颈癌中的诊断价值已经成为研究热点。本文对磁共振功能成像在宫颈癌中的研究进展进行综述。

子宫颈肿瘤；磁共振成像

宫颈癌作为女性生殖系统最常见的恶性肿瘤之一，其发病率居女性恶性肿瘤的第二位，且近年呈年轻化趋势，严重威胁女性的健康与生命。宫颈癌的早期诊断和规范化治疗可有效降低其发病率和死亡率[1]。MRI具有软组织分辨率高，且可多方位、多参数、多序列成像等特点，可准确地判断肿瘤大小、浸润程度及盆腔淋巴结转移等情况；近年来，随着MR功能成像技术的成熟，其在宫颈癌定量诊断、疗效预测及评估等方面的优势日渐显现。本文对磁共振功能成像在宫颈癌中的研究进展进行综述。

1 DWI

DWI能够反映活体组织水分子的运动状态，ADC值是反映水分子扩散运动的量化指标。由于宫颈癌细胞密度增加，水分子弥散障碍增大，细胞内外水分子活动受限，故宫颈癌组织、宫颈良性病变及正常宫颈组织的ADC值依次增高[2]，因此，DWI结合常规MR可有效鉴别宫颈良恶性病变，提高诊断宫颈癌的敏感度和准确率[3-5]。Meng等[6]通过比较同步放化疗前后ADC值的直方图，发现在治疗后ADC值分布的异质性降低，且相关参数(即偏度、峰度和熵)均下降，表明DWI可量化反映宫颈癌放化疗疗效。

ADC值是单指数模型DWI的量化指标，受其他形式水分子扩散的影响，其数值往往大于组织水分子的真实扩散程度。双指数模型DWI，即体素内不相干运动-扩散加权成像(intravoxel incoherent motion imaging-DWI， IVIM-DWI)由单指数DWI发展而来，可获得纯扩散系数(D)、灌注分数(f)、假扩散系数(D*)，其中D值反映更真实的水分子运动，f及D*反映组织血流灌注[7]。Lee等[8]研究表明，宫颈癌D值明显低于正常宫颈组织，且均小于其ADC值，提示ADC值受微循环等的影响；宫颈癌f值低于正常宫颈组织，与肿瘤组织血流灌注增加的情况相矛盾，可能因f值反映血管渗透性、血管内外分子交换表面积、血管间隙容积和液体流动压力等，与程楠等[9]的研究结果相一致，即f值代表灌注因素在所有扩散因素中所占的比例，虽然宫颈癌组织内有丰富的新生毛细血管，但还存在微观的囊变及坏死灶、毛细血管间隙内的水分子扩散运动等。以上因素综合导致在宫颈癌组织血流灌注绝对值增加的同时，灌注因素所占比例减低。f值的减低还可能与肿瘤组织中的微血管形态不规则及纤维组织有关。Lee等[10]对IVIM参数与DCE-MRI的灌注参数进行相关性分析，发现f、D*与血管外细胞外空间(estKtrans)和振幅因子(A)，f、D*与最大相对增强指标(MaxRE)，f与信号时间曲线下面积均呈正相关。Zhu等[11]对同步放化疗前后的患者行IVIM扫描，结果显示在开始治疗的2周内，D值和f值明显升高，表明同步放化疗可通过减少细胞密度和调节肿瘤微环境，提高肿瘤细胞的血供和氧合状态，提高肿瘤细胞对放化疗的敏感度。因此，可利用IVIM-DWI在肿瘤形态学变化之前评估疗效并及时调整治疗方案。相世峰等[12]研究表明，中低分化宫颈癌D值明显低于高分化宫颈癌，虽然敏感度不及ADC值，但其更真实地反映组织中水分子扩散运动。Lin等[13]认为D值在宫颈癌病理分级方面具有最佳的诊断效能。叶晓华等[14]研究表明，宫颈鳞癌的D值及f值均低于宫颈腺癌，表明IVIM-MRI可用于宫颈癌病理分型。

拉伸指数模型是单指数DWI的另一种衍生类型，其扩散异质性指数α代表与单指数模型水分子扩散的偏差，Lin等[13]研究结果显示，正常宫颈组织α值低于宫颈癌组织，并认为可能与正常宫颈纤维异质性增高有关。

b值是DWI的重要参数之一。b值越高，水分子的弥散运动越敏感，信号衰减越大，图像信噪比随之下降；b值减低，则会产生T2透射效应。DWI的一个重要缺点是正常宫颈黏膜及宫颈癌组织在b值较高时(>1 000 s/mm2)均表现为高信号，影响了对肿瘤浸润范围的准确评估。Moribata等[15]利用扫描获得的原始DWI外推衰减信号生成高b值DWI图像，可抑制正常子宫颈管高信号，更好地显示癌组织；表明高b值IVIM成像具有可行性和一定的成像优势，同时发现最佳成像时b值为1 300 s/mm2或1 600 s/mm2。

影像学上淋巴结转移的衡量指标主要是其大小及形态变化，但由于肿瘤细胞微浸润及淋巴结的重度反应性增生，使良恶性淋巴结在大小及形态上存在重叠，导致诊断准确率降低。刘颖等[16]的研究显示，淋巴结的短径、长径、平均ADC值和最小ADC值可用于鉴别宫颈癌良恶性淋巴结，其中最小ADC值的诊断效能最高。Zhang等[17]研究显示，转移淋巴结的相对ADC值均明显低于非转移性淋巴结，有较好的转移淋巴结的检出率。Liu等[18]研究表明，最小ADC值在良恶性淋巴结ADC值间的重叠最小，利用最小ADC值区分良恶性淋巴结效能较好。He等[19]的Meta分析肯定了DWI在转移淋巴结诊断中的重要作用。

背景抑制扩散加权成像(background suppression diffusion-weighted imaging, DWIBS)作为DWI的一种新的衍生类型，是将扩散加权成像、脂肪抑制及快速成像技术相融合，形成原始图像再进行最大密度重建，获得高信噪比、高分辨率的图像。Park等[20]研究表明，与单独T2WI相比，联合高b值DWIBS，可提高宫颈癌旁侵犯的诊断效能。Yu等[21]研究显示，DWIBS的ADC值结合淋巴结大小等综合评价，可提高转移性淋巴结的诊断准确率。

2 动态对比增强MRI(dynamic contrast-enhanced MRI， DCE-MRI)

DCE-MRI是通过静脉注射对比剂后，进行连续多次动态扫描，获得时间-信号强度曲线(time-intensity curve, TIC)，并在此基础上进行定量、半定量分析，以反映组织微循环及血流灌注等方面的特征。

恶性肿瘤可分泌血管内皮细胞生长因子，生成大量杂乱的毛细血管网，这种血管不具备完整的基底膜，血管通透性大，DCE-MRI对应的强化方式为“速升—速降型”或“速升—缓降型”。而宫颈良性病变具备完整的基底膜，血管通透性小，DCE-MRI对应的强化方式则为“缓慢上升型”或“平台型”，利用此强化特征可有效鉴别宫颈良恶性病变[22]。张庆等[23]对药代动力学参数的研究显示，宫颈癌较正常宫颈组织的体积转运常数(Ktrans)、回流速率常数(Kep)显著升高，表明Ktrans、Kep与宫颈癌分化程度及临床分期均成正比例的关系。

DCE-MRI可间接反映肿瘤血流灌注状态和传递氧及化疗药物至肿瘤细胞的效率，在预测及评估宫颈癌放化疗疗效方面发挥了独特的作用。Lund等[24]提出两种预测放化疗疗效的新指标，即低增强肿瘤体积(low-enhancing tumor volume, LETV)和低增强肿瘤组分(low-enhancing tumor fraction, LETF)，利用DCE-MRI，于注入对比剂后1 min内进行图像采集，计算获得LETV及LETF，结果显示两者与无病生存期(disease-free survival, DFS)、总生存期(overall survival, OS)呈负相关。因此，上述新指标有望成为指导缺氧靶向治疗及放化疗的有效参数。Huang等[25]提出，通过设定恰当的信号强度阈值(signal intensity, SI)，将肿瘤不同信号强度的体素进行划分，由于被量化的低信号癌组织提示存在治疗失败的风险，可对肿瘤内部放化疗疗效不显著的区域进行定位。Fjeldbo等[26]利用联合DCE-MRI的基因分类器，可较早地提示由于缺氧导致的宫颈癌放化疗失败的风险，并有良好的稳定性。

3 MRS

MRS是唯一可检测活体组织生化成分的影像学方法。目前，MRS检查应用较多的是1H-MRS。盆腔1H-MRS应用较多的代谢物包括胆碱(choline, Cho)及胆碱复合物、脂质(lipid, Lip)、肌酸(creatine, Cr)和乳酸(lactic acid, Lac)等。战祥波等[27]研究表明，宫颈癌Lip浓度及Cho峰值较正常宫颈组织明显升高，因此MRS可用于鉴别宫颈良恶性病变。Zhu等[28]研究显示随着肿瘤体积减小，Cho峰下降。赵妍等[29]研究结果发现，化疗有效组Cho峰明显降低，而化疗无效组Cho峰无明显变化。但Rizzo等[30]研究结果则显示在治疗前及治疗期间，应答组与非应答组Cho峰之间无明显差异。Allen等[31]认为MRS预测术前辅助治疗的价值仍不确定。因此，目前对MRS是否可作为预测放化疗疗效的指标仍存在争议，还有待进一步证实。聂苗苗等[32]研究表明，宫颈癌分化程度与其Cho峰及Lip峰升高程度呈负相关，提示盆腔MRS可在宫颈癌的病理分级方面发挥作用。

4 BOLD-MRI

肿瘤组织缺氧是独立于侵袭深度和淋巴结转移的预后因素。Kim等[33]研究结果显示，同步放化疗后的肿瘤横向弛豫率(R2*)较治疗前明显降低，且治疗前R2*值与治疗后的最终肿瘤体积呈显著负相关，表明BOLD-MRI有望成为评估宫颈癌放化疗反应的有效指标。Mahajan等[34]对术后复发的宫颈癌进行研究，发现与良性纤维化相比，由于肿瘤组织较高的氧代谢水平及较低的肿瘤灌注引起的慢性缺氧，复发病变的R2*更高，可有效监控肿瘤复发；且BOLD-MRI核心缺氧区与随访BOLD成像的反应评估具有显著相关性，该区域可能是预测治疗反应的标志。

5 问题与展望

MRI在早期宫颈癌及CIN的诊断效能不佳，由于DWI图像分辨率较低，需联合多序列综合判断分期，且对体积较小的转移淋巴结或淋巴结微转移诊断敏感度及特异度较低。IVIM-DWI和DCE-MRI参数的意义及相关性尚不明确，对各参数预测与评估宫颈癌放化疗疗效的效能仍有待进一步分析。

盆腔1H-MRS检查技术较复杂，易受磁场、呼吸及胃肠道等影响，使细胞代谢信息不准确。DWIBS在脂肪抑制的同时，也会降低图像对比度，从而漏诊微小病变。

磁共振功能成像可提供肿瘤组织更微观、更全面的病理生理学信息，在宫颈癌早期精确诊断、制定个体化治疗方案方面有很好的应用前景。多模态MRI联合应用、肿瘤更精确分期、放化疗疗效实时监控等成为MR功能成像发展与临床应用的趋势。

[1] 赵同香，邓小虹，韩历丽．宫颈癌筛查状况及评价指标研究进展．中华疾病控制杂志，2013，17(8)：715-717．

[2] Liu Y, Ye Z, Sun H, et al. Clinical application of diffusion-weighted magnetic resonance imaging in uterine cervical cancer. Int J Gynecol Cancer, 2015,25(6):1073-1078.

[3] Kuang F, Yan Z. Diagnostic accuracy of diffusion-weighted MRI for differentiation of cervical cancer and benign cervical lesions at 3.0T: Comparison with routine MRI and dynamic contrast-enhanced MRI. J Magn Reson Imaging, 2015,42(4):1094-1099.

[4] Hou B, Xiang SF, Yao GD, et al. Diagnostic significance of diffusion-weighted MRI in patients with cervical cancer: A meta-analysis. Tumour Biol, 2014,35(12):11761-11769.

[5] 莫蕾，江新青．DWI对宫颈癌的诊断与肿瘤细胞密度相关性的初步研究．中国CT与MRI杂志，2011，9(3)：49-52．

[6] Meng J, Zhu L, Zhu L, et al. Apparent diffusion coefficient histogram shape analysis for monitoring early response in patients with advanced cervical cancers undergoing concurrent chemo-radiotherapy. Radiat Oncol, 2016,11(1):141.

[7] 尹茵，甘洁．体素内不相干运动成像．中国临床医学影像杂志，2013，24(5)：353-356．

[8] Lee EY, Yu X, Chu MM, et al. Perfusion and diffusion characteristics of cervical cancer based on intraxovel incoherent motion MR imaging-a pilot study. Eur Radiol, 2014,24(7):1506-1513.

[9] 程楠，吕星海，任克，等.IVIM-MRI多模型参数分析对宫颈癌的诊断价值.放射学诊断，2017，32(2)：157-161.

[10] Lee EY, Hui ES, Chan KK, et al. Relationship between intravoxel incoherent motion diffusion-weighted MRI and dynamic contrast-enhanced MRI in tissue perfusion of cervical cancers. J Magn Reson Imaging, 2015,42(2):454-459.

[11] Zhu L, Zhu L, Shi H, et al. Evaluating early response of cervical cancer under concurrent chemo-radiotherapy by intravoxel incoherent motion MR imaging. BMC Cancer, 2016,16:79.

[12] 相世峰，高云云．小视野体素内不相干运动MRI在宫颈癌术前分级的可行性．中国医学影像学杂志，2015，23(3)：219-221．

[13] Lin M, Yu X, Chen Y, et al. Contribution of mono-exponential,bi-exponential and stretched exponential model-based diffusion-weighted MR imaging in the diagnosis and differentiation of uterine cervical carcinoma. Eur Radiol, 2017,27(6):2400-2410.

[14] 叶晓华，周诚，王宏，等．MR体素内不相干运动成像评价宫颈癌组织学特征的初步研究．临床放射学杂志，2016，35(7)：1048-1052．

[15] Moribata Y, Kido A, Fujimoto K, et al. Feasibility of computed diffusion weighted imaging and optimization of b-value in cervical cancer. Magn Reson Med Sci, 2017,16(1):66-72.

[16] 刘颖，白人驹，刘海东，等.DWI评价宫颈癌淋巴结转移的应用价值.临床放射学杂志，2011，30(6)：834-838.

[17] Zhang J, Ren C, Xue HD, et al. Value of diffusion-weighted imaging in diagnosis of lymph node metastasis in patients with cervical cancer. Zhongguo Yi Xue Ke Xue Yuan Xue Bao, 2014,36(1):73-78.

[18] Liu Y, Liu H, Bai X, et al. Differentiation of metastatic from non-metastatic lymph nodes in patients with uterine cervical cancer using diffusion-weighted imaging. Gynecol Oncol, 2011,122(1):19-24.

[19] He XQ, Wei LN. Diagnostic value of lymph node metastasis by diffusion-weighted magnetic resonance imaging in cervical cancer. J Cancer Res Ther, 2016,12(1):77-83.

[20] Park JJ, Kim CK, Park SY, et al. Parametrial invasion in cervical cancer: Fused T2-weighted imaging and high-b-value diffusion-weighted imaging with background body signal suppression at 3T. Radiology, 2015,274(3):734-741.

[21] Yu SP, He L, Liu B, et al. Differential diagnosis of metastasis from non-metastatic lymph nodes in cervical cancers: Pilot study of diffusion weighted imaging with background suppression at 3T magnetic resonance. Chin Med J, 2010,123(20):2820-2824.

[22] 贺帅，于韬．利用3．0T磁共振动态增强检查中容积转运常数区分正常宫颈与宫颈癌组织的探讨.肿瘤影像学，2015，24(1)：21-24．

[23] 张庆，徐香玖，周星，等．3.0T MR动态对比增强对宫颈癌组织学特性和临床分期的分析．临床放射学杂志，2015，34(10)：1607-1610．

[24] Lund KV, Simonsen TG, Hompland T, et al. Short-term pretreatment DCE-MRI in prediction of outcome in locally advanced cervical cancer. Radiother Oncol, 2015,115(3):379-385.

[25] Huang Z, Yuh KA, Lo SS, et al. Validation of optimal DCE-MRI perfusion threshold to classify at-risk tumor imaging voxels in heterogeneous cervical cancer for outcome prediction. Magn Reson Imaging, 2014,32(10):1198-1205.

[26] Fjeldbo CS, Julin CH, Lando M, et al. Integrative analysis of DCE-MRI and gene expression profiles in construction of a gene classifier for assessment of hypoxia-related risk of chemoradiotherapy failure in cervical cancer. Clin Cancer Res, 2016,22(16):4067-4076.

[27] 战祥波，董趁捧，杨丽丽，等．磁共振氢质子波谱成像对子宫颈癌的临床应用研究．中国实验诊断学，2015，19(12)：2086-2087．

[28] Zhu M, Fischl AS, Trowbridge MA, et al. Reproducibility of total choline/water ratios in mouse U87MG xenograft tumors by1H-MRS. J Magn Reson Imaging, 2012,36(2):459-467.

[29] 赵妍.磁共振波谱评价宫颈癌新辅助化疗疗效的研究.长沙：中南大学，2014：1-65.

[30] Rizzo S, Buscarino V, Origgi D, et al. Evaluation of diffusion-weighted imaging (DWI) and MR spectroscopy (MRS) as early response biomarkers in cervical cancer patients. Radiol Med, 2016,121(11):838-846.

[31] Allen JR, Prost RW, Griffith OW, et al. In vivo proton (H1) magnetic resonance spectroscopy for cervical carcinoma. Am J Clin Oncol, 2001,24(5):22-529.

[32] 聂苗苗．宫颈癌的磁共振波谱及扩散加权成像研究．厦门：厦门大学，2014：1-54．

[33] Kim CK, Park SY, Park BK, et al. Blood oxygenation level-dependent MR imaging as a predictor of therapeutic response to concurrentchemoradiotherapy in cervical cancer: A preliminary experience. Eur Radiol, 2014,24(7):1514-1520.

[34] Mahajan A. Role of 3T multiparametric-MRI with BOLD hypoxia imaging for diagnosis and post therapy response evaluation of postoperative recurrent cervical cancers. Eur J Radiol Open, 2015,3:22-30.

声 明

发表在《中国医学影像技术》2017年33卷9期页码为1326-1330的论文《MRS在非海马硬化颞叶癫痫患者中的应用》，属于山东省自然科学基金项目(编号： ZR2009CM115)。

《中国医学影像技术》编辑部

2017年9月19日

ResearchprogressesoffunctionalMRIincervicalcancer

ZHANGYuhan,GUOQiyong*,SUNHongzan,YUBing,SHANGJin
(DepartmentofRadiology,ShengjingHospitalofChinaMedicalUniversity,Shenyang110004,China)

Rapid development of MRI has gradually evolved from morphological imaging to functional imaging. Functional MRI can provide pathophysiological information more than morphological information, such as molecular and metabolic information. The application value of functional MRI in cervical cancer has become a hotspot in recent years. The research progresses of functional MRI in cervical cancer were reviewed in this article.

Uterine cervical neoplasms; Magnetic resonance imaging

10.13929/j.1003-3289.201612047

R737.33; R445.2

A

1003-3289(2017)10-1579-04

张雨晗(1992—)，女，吉林长春人，在读硕士。研究方向：功能磁共振成像。E-mail: 352360729@qq.com

郭启勇，中国医科大学附属盛京医院放射科，110004。E-mail: guoqy@sj-hospital.org

2016-12-13

2017-08-04