磁共振扩散张量成像对宫颈癌的诊断价值

李凤致 李菲 王宗英 程启超 陈常胜 王锡臻

潍坊医学院医学影像学系，潍坊医学院附属医院影像中心（山东潍坊261053）

宫颈癌是最常见的妇科恶性肿瘤，严重者可有盆壁侵犯、远处脏器转移、盆腔、腹股沟淋巴结肿大，影响患者的生存和预后［1-2］。宫颈癌的检查方式多种多样，影像学诊断方法主要包括超声、CT和MRI，其中CT检查会对身体产生辐射损伤。超声检查一般采用腔内检查，操作方便，缺点是不能进一步评价宫颈癌与周围组织的关系。MRI检查以其良好的软组织分辨力，在临床上得到广泛的应用。磁共振扩散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）是一种基于水分子布朗运动的原理显示各组织内水分子的移动情况，是唯一通过无创方法描述活体组织各显微结构的无创性检查方法。DTI最主要的优势是操作简便，可更加直观地呈现宫颈癌的微观结构改变；通过扩散张量纤维束成像（diffusion tensor tractography，DTT），一种基于DTI参数值显示病变及正常结构纤维束走行的成像技术，能更加立体的显示及观察病变［3-4］。国内对于DTI诊断疾病的应用主要是中枢神经系统，后逐渐应用于体部，如骨骼肌系统、前列腺等。本课题组已将DTI应用于孕产后盆底肌变化及子宫肌瘤治疗后疗效评估，显示DTI参数值和DTT图像可三维直观显示盆底肌结构，评估孕产史对女性盆底肌的影响；子宫肌瘤纤维排列与正常肌层存在明显差异［5-6］。目前，国内外关于DTI应用于宫颈疾病的研究较少，本研究通过DTI参数值及DTT对比宫颈癌与子宫正常肌层的变化，更直观地显示病变，明确DTI诊断宫颈癌的价值。

1 资料与方法

1.1一般资料收集2015年8月至2017年11月期间在我院经病理确诊为宫颈癌的患者，纳入标准为首诊宫颈癌的患者。共29例患者被纳入研究，其中ⅠA期3例，ⅠB期16例，ⅡA期8例，ⅡB期2例，患者年龄在29～67岁之间，平均48.29岁。取患者宫底部未被侵及的肌层作为正常肌层。

1.2MRI检查磁共振检查采用美国通用公司生产的HDXt 3.0T超导磁共振，对患者行盆腔常规MRI成像（轴位：DWI、T1WI、脂肪抑制-T2WI、矢状位 T2WI、矢状位 DCE-MRI）及 DTI（参数见表1）。所选患者体位均采取仰卧位足先入。检查过程中采用饱和带技术降低肠道内气体和腹壁皮下脂肪的影响。

1.3观察指标将DTI图像上传至GE ADW4.5后处理工作站，利用Functool软件进行后处理，记录4种临床常用的DTI的参数图像，包括表观弥散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）图、各向异性分数（fractional anisotropy，FA）图、容积比各向异性（volume ratio anisotropy，VRA）图、T2加权迹线（T2-weighted trace，T2-WT）图和DTT图。结合常规MRI图像，在患者宫颈癌和正常子宫肌层手动标记感兴趣区（region of interest，ROI），注意避开囊变、坏死区。

表1 常规MRI及DTI的成像参数Tab.1 Parameters of conventional MRI and DTI

1.4统计学方法使用SPSS 17.0软件求得宫颈癌和正常子宫肌层 DTI各参数（ADC、FA、VRA、T2-WT），均值用（s）来表示。对宫颈癌和正常子宫肌层参数进行配对样本t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。使用MedCalc（version11.4.2.0）进行DTI诊断宫颈癌的ROC曲线分析，并求得曲线下面积、诊断标准、敏感度和特异度。

2 结果

2.1盆腔磁共振成像影像特征宫颈癌T1加权上为等或低信号，T2加权上多数表现为稍高信号（图1A、B）；DCE-MRI显示动脉早期病变迅速强化，强化程度高于周围正常的宫颈和子宫肌层，静脉期和延迟期，随着对比剂的逐渐退出病灶表现为中心低信号，边缘略高信号（轻度强化），强化程度低于正常子宫肌层，宫颈癌与正常组织边界相对较清晰（图1C、D、E）。DTI参数图显示，同周围正常子宫肌层相比，ADC及FA图信号明显减低，VRA图信号略升高，T2-WT图信号明显增高（图1F、G、H、I）。DTT图像显示，正常子宫肌层纤维排列紧密、有序；宫颈癌纤维较正常子宫肌层疏松且走形紊乱，甚至中断（图1J）。

2.2宫颈癌与正常子宫肌层DTI参数值的比较宫颈癌的ADC值［（145.86±59.96）×10-11mm2/s］、FA值（0.15±0.08），正常子宫肌层测量值的均值分别为：ADC值［（178.69±21.89）×10-11mm2/s］、FA值（0.23±0.05）。宫颈癌患者肿块ADC及FA值显著低于正常子宫肌层，且差异具有统计学意义（P＜0.05，表2）。

2.3DTI对宫颈癌诊断价值的ROC曲线宫颈癌 ADC、FA、VRA、T2-WT的 AUC分别为 0.721、0.893、0.897和 0.785；诊断标准分别为≤141，≤0.195，≤0.0401，＞5367.8；敏感度分别为55.2%、86.2%、86.2%和55.3%；特异度在ADC、FA、VRA均为100%，T2-WT则为96.6%，患者FA值、VRA值的AUC值、敏感度较ADC、T2-WT高（表3），DTI对宫颈癌诊断价值的ROC曲线见图2。患者FA值、VRA值的AUC值分别为0.893、0.879，较ADC、T2值高；其敏感度均为86.2%，特异度均为100%，敏感度较ADC、T2-WT高。

图1 同一宫颈癌患者MRI图像Fig.1 MRI images of the same patient with cervical cancer

表2 宫颈癌与正常子宫肌层DTI各参数值的比较Tab.2 Comparison of DTI parameters between cervical cancer and normal myometrium ± s

表2 宫颈癌与正常子宫肌层DTI各参数值的比较Tab.2 Comparison of DTI parameters between cervical cancer and normal myometrium ± s

分组宫颈癌正常子宫肌层t值P值ADC值（10-11mm2/s）145.86±59.96 178.69±21.89 2.67 0.013 FA值0.15±0.08 0.19±0.07 6.05＜0.001 VRA值0.14±0.08 0.08±0.03 4.82＜0.001 T2-WT值479.06±257.18 241.53±83.62-4.77＜0.001

表3 DTI测量值诊断宫颈癌的ROC曲线的值Tab.3 ROC curve values of DTI measurements in the diagnosis of cervical cancer

3 讨论

图2 DTI对宫颈癌诊断价值的ROC曲线Fig.2 ROC curve of diagnostic value of DTI in cervical cancer

DTI是基于水分子布朗运动的原理显示各组织内水分子的移动情况，是唯一通过无创方法描述活体组织各显微结构，是一种非侵入性的成像方法，通过DTI参数的信号变化和DTT辅助疾病的诊断。DTI成像技术的研究主要是应用在中枢神经系统、骨骼肌肉系统等疾病的诊断［7-8］。将DTI用于诊断胶质瘤，参数值的变化主要体现在ADC和FA值。肿瘤恶性程度越高，细胞密度或细胞核体积越大，水分子流动越受限，运动方向一致性差，ADC和FA值越低；DTT可以显示瘤旁白质纤维束的走行与受浸润，瘤周白质的异常位置，以及脑白质纤维占位效应，显示胶质瘤瘤体与瘤围正常脑组织关系［9］。

3.1DTI对宫颈癌诊断的价值较常规MRI检查，DTI可以更加直观地观察病变的信号差异、纤维改变、测量DTI的参数值，探究其组织学和形态学差异，利于病变的影像诊断［5］。大部分宫颈癌在T1WI上表现为等或低信号，T2WI上表现为稍高信号，DWI上表现为高信号，DCE-MRI动脉期可见肿块明显强化，门脉期及延迟期强化程度减轻［10］。宫颈癌病灶在DWI上表现为局限性高信号，易与正常结构以及邻近的宫颈区分，可用于评价宫颈基质受累的情况。DWI上的高信号是由于肿瘤细胞密度增加，细胞间隙减少和组织间液压力升高等因素，产生水分子运动受限所致，其ADC值要显著低于正常宫颈［11］。宫颈癌患者宫颈纤维、细胞成分增加，细胞间隙不断减小，宫颈癌水分子运动受限。

宫颈癌DTI的各个参数值中ADC及FA的均值低于癌旁的子宫肌层，VRA、T2-WT的均值高于癌旁正常子宫肌层，与宫颈癌的宫颈细胞密度增加、细胞间隙减少及组织间液压力升高有关。表观弥散系数即ADC值，是用以说明单位时间内的水分子随机扩散运动，扩散受限越明显，信号衰减就越弱，ADC值就越低，病变恶性程度越高；FA值又称为各向异性分数，主要反映纤维解剖结构的完整性，病变组织缩小细胞外空间，造成水分子在肌纤维扩散，导致参数值出现差异［12］。FA值升高，提示宫颈纤维细胞内有丰富的纤维丝，对水分子扩散具有选择性阻碍作用，具有较高的各向异性；FA值降低，提示宫颈纤维细胞排列稀疏、紊乱，表现为水分子运动方向一致性强，提示肿瘤进展破坏周围正常组织［13］，本组结果显示宫颈癌的ADC、FA值较正常肌层降低。VRA值，即容积比各向异性，是扩散椭圆体的扩散体积与相等的各向同性张量的球体体积的比率，比值通常为0～1，数值越接近1则代表组织更具有各向同性的趋势，VRA值越高，提示水分子运动方向一致性显著，弥散受限程度高，周围正常组织被肿瘤破坏严重［6］。本组DTI参数值表明，宫颈癌的VRA值较正常子宫肌层更接近于1。T2加权迹线值反映组织的扩散特性［14］，参数图信号越高，提示宫颈周围组织被宫颈癌肿块破坏严重，组织扩散的各向同性趋势明显。本组测得的参数值中，T2-WT较正常子宫肌层数值明显增高，这一结果与以上报道中T2WT图像表现相契合。

3.2DTI对宫颈癌诊断价值的ROC曲线通过绘制宫颈癌和正常子宫肌层的ROC曲线，对比各测量值在诊断宫颈癌中的价值。AUC值越大，敏感度及特异度越高，测得的参数值越有意义［15］。ROC曲线下面积可反映诊断试验的准确性，其范围在0.5～1.0之间。当AUC位于0.5～0.7之间时，认为诊断准确性较低，当AUC＞0.9时，诊断准确性较高［16］。FA与VRA的AUC、敏感度较高，4个测量值特异度均较高，由此得知，DTI在一定程度上对宫颈癌有较高辅助诊断价值。宫颈癌与正常子宫肌层在DTI上具有不同的成像特征，这与宫颈癌的组织学变化密切相关。同时，结合DTT显示病变周围纤维变化，立体显示病变与周围组织的关系，有利于提高宫颈癌影像诊断的准确率。