扩散加权成像表观扩散系数及其相对值测定对直肠癌周围淋巴结定性诊断的价值

郑昊宇，张旭毅，张 毅

扩散加权成像表观扩散系数及其相对值测定对直肠癌周围淋巴结定性诊断的价值

郑昊宇1，张旭毅2，张 毅1

目的 探讨扩散加权成像(diffusion weighted imaging, DWI)表观扩散系数(apparent diffusion coefficient, ADC)及相对表观扩散系数(relative apparent diffusion coefficient, rADC)测定对直肠癌周围淋巴结定性诊断的价值。方法 68例经肠镜诊断的直肠癌患者行常规MRI及DWI扫描，测定直肠癌区域淋巴结的ADC值，并计算rADC值。对良性增生、转移淋巴结ADC值及rADC值进行相关性分析。结果 依照手术病理结果，入组良性增生组共12个，转移组共18个。良性增生组ADC值为(1.0513±0.1284)×10-3mm2/s，rADC值为0.8756±0.1197；转移组ADC值为(0.8957±0.1608)×10-3mm2/s，rADC值为0.6832±0.1488，两组比较，差异均有统计学意义(F=7.858，P=0.009；F=13.974，P=0.001)。把良恶性淋巴结作为变量检验ADC值和rADC值并绘制受试者工作特性曲线(ROC)，ADC值为检验变量时，ROC曲线下面积为0.769，诊断价值中等，以0.9682为阈值，其敏感度为75.0%，特异度为67.3%。以rADC值为检验变量，ROC曲线下面积为0.824，较ADC值ROC曲线下面积大，诊断价值中等，以0.7666为阈值，其敏感度91.7%，特异度73.2%。结论 ADC值及rADC值的测量对直肠癌周围区域淋巴结的良恶性鉴别有一定的诊断意义。

直肠癌；淋巴结转移；磁共振成像；扩散加权成像；表观扩散系数

MRI在直肠癌分期中的诊断价值已得到了各方肯定，已经成为直肠癌术前分期的常规检查[1-3]。对直肠癌区域淋巴结转移与否的判断，通常能预测术后预后的好坏[4,5]。常规MRI序列只能依据淋巴结大小判断其出现转移的可能性。MRI扩散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)是目前唯一无创检测活体组织内水分子扩散运动的磁共振功能成像方法，能从分子水平反映疾病的病理生理状态，其ADC及rADC值的测定将水分子扩散运动进行了量化。本研究将DWI用于直肠癌术前检查，对直肠癌周围淋巴结的ADC与rADC值测定与术后病理进行相关性分析，以探讨DWI在直肠癌术前淋巴结转移判断的价值。

1对象与方法

1.1 对象 选择2015-06至2016-08我院经肠镜确诊为直肠癌的患者78例。所有患者均行直肠常规MRI及DWI检查。入组标准：MRI检查前未行放化疗及新辅助治疗；检查2周内手术并成功取得标本；所得MRI图像清晰可辨。最终68例符合标准并纳入研究。68例中，男40例，女28例，年龄26～78岁，平均54.4岁。

1.2 MR检查设备及检查方法 使用Siemens公司的Trio 3.0 T超导性磁共振成像系统行常规MRI及DWI成像。患者采用足先进方式，仰卧于检查床上。将相控阵线圈置于患者盆壁前后方，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，使其紧贴患者盆部。嘱患者尽量胸式呼吸，减少腹盆部运动。

常规序列：(1)TSE T1WI序列横断面；(2)TSE T2WI序列横断面；(3)TSE T2WI序列矢状面；(4)T2WI SPAIR序列横断面。常规序列扫描后，对病变部位进行小FOV T2WI序列及DWI序列扫描：(1)TSE T2WI序列横断面；(2)TSE T2WI序列冠状面；(3)DWI序列，采用单次激发SE-EPI序列行DWI扫描，b值采用800 s/mm2。各序列参数见表1。

表1 直肠癌周围淋巴结MRI各序列参数

1.3 MRI图像处理 所有MRI图像资料经Siemens公司的Trio 3.0T超导性磁共振成像系统传输至其工作站，并用附带软件进行相关后处理。由两位高年资的影像诊断医师对直肠区域淋巴结按照以下项目进行阅片测量并记录，对不同意见协商达成统一意见。主要指标：(1)淋巴结大小，测量小FOV MR T2WI轴位，最大短径；(2)淋巴结ADC值，对淋巴结ADC值进行测量；(3)臀部肌肉ADC值，对臀部肌肉ADC值进行测量。1.3.1 ADC值的测量 所有图像资料通过高级处理条目中DWI重建得到ADC图，并在此工作站上通过同层面小FOV T2WI、DWI点对点进行ADC值测量。感兴趣区(ROI)的大小：进行至少3次圆形ROI测量，至少包括5个体素(8 mm2)，结果取平均值。淋巴结测定：为方便测定根据病理结果，良性淋巴结选定短径≥5 mm，测量其ADC值，设定为良性增生组；恶性淋巴结选定短径≥8 mm，测量其ADC值，设定为转移组。

1.3.2 rADC值计算 淋巴结ADC值与同层臀部肌肉ADC值的比值，即为淋巴结的rADC值。

1.4 受试者工作特性曲线(ROC)分析 把ADC值和rADC值作为检验变量，以淋巴结良恶性分组为状态变量，以良性增生组为状态变量检验值。通过诊断阈值界点改变计算曲线下面积(Az)，Az取值范围0≤Az≤1，通常认为0.50.9时诊断价值高。

1.5 统计学处理 采用SPSS for windows19.0统计分析软件，对良性增生、转移淋巴结ADC值及rADC值进行差异比较，采用成组t检验，P<0.05表示差异有统计学意义。绘制以良性增生组为变量检验值的淋巴结ADC值和rADC值ROC曲线。

2 结 果

2.1 良性增生淋巴结与转移性淋巴结常规MRI表现 通过MRI观察，肉眼能见结节共105个，术后病理N0期23例，共24个结节；病理N1～N2期45例，共81个结节。在所有结节中，依照病理结果及淋巴结测定标准，良性增生组12个，转移组18个，共30个淋巴结。其中13个成扁形，17个成小圆形，无不规则及分叶形，T2WI序列呈均匀中等到稍高信号。DWI序列所有结节成像好，DWI序列均呈稍高信号或高信号，未见严重变形失真(图1)，也易于进行ROI描画及ADC测量。良性增生组淋巴结MR轴位测量短径为(6.1±1.1)mm，范围5.1～7.3 mm。转移组淋巴结MR轴位测量短径为(9.2±1.2)mm，范围8.1～10.3 mm。所有转移组及良性增生组淋巴结短径除1例外(10.3 mm)，其余均小于10 mm。

图1 女性46岁直肠低分化腺癌T4N2不同序列MRI

A.常规T2WI像：直肠上段不规则增厚，并多发结节及索条影凸出肠壁以外，右侧髂血管走行区及肠系膜下血管走行区可见多发等信号结节影(黑箭头)；B.T1WI像：增厚肠壁呈等信号与高信号肠内容物易区别；C. 小FOV T2WI像：清晰显示增厚肠壁并呈团状与邻近肠管分界不清，右侧髂血管走行区结节短径大小为8.1mm(白箭头)；D. DWI序列：肠腔增厚肠壁显示稍高信号影，右侧髂血管走行区及肠系膜下血管走行区可见多个大小不等高信号结节(白箭头)。

2.2 淋巴结良性增生组与转移组ADC值及rADC值测量对照 良性增生组ADC值为(1.0513±0.1284)×10-3mm2/s，rADC值为0.8756±0.1197；转移组ADC值为(0.8957±0.1608)×10-3mm2/s，rADC值为0.6832±0.1488，两组比较，差异均有统计学意义(F=7.858，P=0.009；F=13.974，P=0.001)。2.3 ROC分析 ADC值为检验变量时，ROC曲线下面积为0.769，诊断价值中等，以0.9682为阈值，其敏感度为75.0%，特异度为67.3%。以rADC值为检验变量，ROC曲线下面积为0.824，较ADC值ROC曲线下面积大，诊断价值中等，以0.7666为阈值，其敏感度91.7%，特异度73.2%(图2)。

3 讨 论

本研究以DWI序列测量直肠癌周围区域淋巴结ADC值，分析其与术后病理良恶性的相关性。结果显示，DWI序列良性增生组及转移组所有结节均为高信号，但是ADC值及rADC值测量结果两组不同，良性组高于转移组，差异有统计学意义。进一步以ADC值和rADC值为检验变量进行ROC分析，可见以ADC值鉴别直肠癌周围区域淋巴结良恶性有一定价值，且应用臀部肌肉作为参照的rADC值可以提高其敏感性及特异性。

既往研究表明，直肠癌转移性淋巴结为正常的淋巴结组织部分或全部被肿瘤组织取代[6-8]。由于肿瘤细胞核大而深染，异型性明显，细胞质减少，核浆比例增高，导致细胞内间隙减小，同时由于肿瘤细胞体积较大，数目较多，而且排列紧密导致细胞外间隙减小，这个组织特点导致细胞内、外水分子扩散及跨膜水分子扩散均受限，DWI序列表现为高信号，ADC值也较正常淋巴结明显下降。

良性增生淋巴结多为滤泡性增生淋巴结，淋巴滤泡增大、数目增多，生发中心明显，髓索髓窦内小血管增多，其内仍为正常淋巴细胞，对组织细胞内水分子扩散几乎不产生影响。而淋巴滤泡周围的外套由大量B细胞密集排列而成，数目较多、排列紧密，导致细胞外间隙减小，水分子扩散受限，ADC值降低，但是良性增生淋巴结髓索髓窦内小血管增多又意味着血液灌注增加，部分抵消了ADC的降低。但其ADC值仍较正常淋巴结ADC值低。因此，良性增生淋巴结及转移性淋巴结在DWI序列均表现为高信号，ADC值均有减低，但是转移性淋巴结ADC值降低较良性增生淋巴结更多。

尽管良性增生淋巴结与转移性淋巴结ADC值差异有统计学意义，但是两者间存在部分重叠，笔者考虑可能与转移性淋巴结的肿瘤浸润程度和良性增生性淋巴结的不同增生程度有关，转移性淋巴结其水分子扩散受限最高点应该位于瘤巢，但是由于部分转移淋巴结浸润程度不同，其同样存在正常淋巴组织。虽然在ROI位置选择时尽量避免坏死，选择实性部分，并多次多区域测量取平均值方法，但还是出现了部分转移性淋巴结ADC值超过良性淋巴结组平均ADC值的情况。相对应的，良性增生淋巴结细胞密度最大区域应该为有大量密集排列B细胞的淋巴滤泡外套，并且除了多数的滤泡性增生淋巴结，纤维增生也是存在的，以上因素均可导致区域水分子扩散受限，导致ADC值下降，从而出现良性增生淋巴结ADC值低于转移性淋巴结平均ADC值情况。由于两者间ADC值存在部分重叠，对转移性和良性增生性淋巴结的鉴别受到一定程度的影响。

本研究通过对直肠癌周围区域淋巴结进行ADC值测量的研究表明，对淋巴结ADC值测量对鉴别良恶性具有一定的价值。有利于对直肠癌患者术前进行客观准确的分期，从而对指导治疗方案的选择有重要意义。

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(2016-09-01收稿 2016-10-10修回)

(责任编辑 武建虎)

Value of apparent diffusion coefficient and relative values in qualitative diagnosis of periphery lymph nodes of rectal cancer

ZHENG Haoyu1，ZHANG Xuyi2，and ZHANG Yi1.

1.Department of Radiology, Sichuan Provincial Corps Hospital, Chinese People’s Armed Police Force, Leshan 614000, China；2. Medical Department, General Hospital of Chinese People’s Armed Police Force, Beijing 100039, China

Objective To investigate the diagnostic value of apparent diffusion coefficient(ADC)and relative apparent diffusion coefficient(rADC)values for determining periphery benign and malignant lymph nodes of rectal cancer.Methods Sixty-eight patients with rectal cancer confirmed by colonoscopy underwent routine MRI and DWI. The ADC values of lymph nodes of rectal cancer were measured and the rADC values were calculated. The correlation of ADC values and rADC values between benign and malignant lymph nodes was analyzed.Results According to pathological results, there were 12 benign lymph nodes and 18 malignant lymph nodes. The values of ADC and rADC of benign group were(1.0513±0.1284)×10-3mm2/s and 0.8756±0.1197 respectively, butwere (0.8957±0.1608)×10-3mm2/s and 0.6832±0.1488 respectively in malignant group. There was significant difference(F=7.858,P=0.009;F=13.974，P=0.001)between the two groups. The ROC curve was used to determine ADC and rADC values with lymph nodes as the test variable. When ADC served as a variable value, the AZ area under the ROC curve was 0.769, sensitivity was 75% and specificity was 67.3%, all of which were of moderate diagnostic value.When rADC served as the test variable, the area under the ROC curve was 0.824, sensitivity was 91.7%, and specificity was 73.2%, which were higher than those of ADC, but still of moderate diagnostic value.Conclusions ADC values and rADC values are correlated with the benign or malignant pathologic result of lymph nodes of rectal cancer, which can help to improve the accuracy of diagnosis.

rectal cancer；lymphatic metastasis；MRI；diffusion weighted imaging；apparent diffusion coefficient

郑昊宇，硕士，医师。

1.614000 乐山，武警四川总队医院放射科；2.100039 北京，武警总医院医务部

R735.3;R445.2