ADC值直方图分析方法鉴别IB期和II期宫颈癌的应用初探

刘洁，程敬亮，张勇

郑州大学第一附属医院 磁共振科，河南 郑州 450052

引言

宫颈癌作为第三大最常见的女性恶性肿瘤，也是导致女性死亡的第四个重要原因[1-3]。宫颈癌的发病率逐年增加[4]，然而肿瘤的分期可指导临床治疗。对于早期宫颈癌，手术是首选治疗方法，同步放化疗则适用于进展期宫颈癌[5]。故准确区分IB期和II期宫颈癌十分重要。

目前，国内外有文献报道利用MR扩散加权成像表观弥散系数（Apparent Diffusion Coefficient，ADC）值直方图来诊断IB期宫颈癌[6]。本研究通过收集42例经手术病理证实的宫颈癌IB及II期患者，以扩散加权成像ADC值为基础，观察两者直方图参数值的差异，探讨ADC值直方图鉴别IB期及II期宫颈癌的价值。

1 材料与方法

1.1 临床资料

回顾性收集2015年5月至2018年5月经手术病理证实的42例宫颈癌患者，所有宫颈癌患者根据MRI和相关临床检查结果，依据国际妇产科联盟（International Federation of Gynecology and Obstetrics，FIGO）分期系统进行分期，其中IB期21例，年龄35～58岁，平均（45±6）岁；II期21例，年龄33～71岁，平均（52±11）岁。临床表现主要为阴道不规则出血。纳入标准：① 经宫颈涂片组织检查诊断为宫颈癌，未接受手术、放疗、化疗及其他治疗的患者；② 术前在本院行常规MRI检查，包括常规盆腔MRI平扫、DWI及动态增强扫描；③ MRI图像清晰无明显伪影，支持进一步图像分析。排除标准：① 经手术病理证实非宫颈癌患者；② 有幽闭恐惧症或者不能够配合检查的患者；③ 阴道有纱布填塞或者盆腔内有金属伪影影响图像质量的患者。本研究共收集51例，排除9例，其中5例经手术病理证实为宫颈上皮内瘤变，3例为宫颈息肉，1例患者有阴道填塞物。本研究通过医学伦理委员会批准，研究对象签署知情同意书。

1.2 MRI检查方法

检查前禁食禁水4～6 h，去除金属异物，嘱受检者膀胱内留中等尿液，取仰卧位。采用德国Siemens Skyra 3.0T磁共振成像系统，32通道体部线圈，扫描中心置于耻骨联合上2 cm。

（1）MRI平扫。层厚4 mm，层间距1 mm，FOV 50 cm×50 cm，矩阵512×512。扫描序列包括：轴面SE序列T1WI：TR 902 ms，TE 9.4 ms，信号采集次数4；轴面快速自旋回波T2WI：TR 3600 ms，TE 86 ms，信号采集次数2；矢状面快速自旋回波T2WI：TR 4020 ms，TE 68 ms，信号采集次数2。

（2）DWI扫描。行轴位脂肪抑制单次激发平面回波序列DWI。轴面TR 3000 ms，TE 76 ms。层厚4 mm，层间距1 mm，b值0、800 s/mm2，FOV 240 mm×165 mm，矩阵128×128，信号采集次数6，体素大小为9.7 mm3。轴位ADC图由工作站自动生成。

（3）动态增强扫描。对比剂采用Gd-DTPA，采用高压注射器以2.5 mL/s流率注射0.1 mmoL/kg，对比剂注射完毕后立即注射20 mL生理盐水冲管。注射对比剂的同时采集图像，采集8～10个增强序列，采集时间2 min，覆盖整个子宫。扫描序列为矢状面脂肪抑制三维容积梯度回波成像，层厚TR 3 mm，无间距扫描，TR 5.01 ms，TE 2.3 ms，FOV 36 cm×36 cm，矩阵256×256。5 min后采集延迟期轴面、冠状面图像，参数同上。

1.3 图像分析

将所有患者的MRI图像从PACS工作站以BMP格式导出，导出时调整窗宽窗位，保证所有图像窗宽窗位一致，选择轴位ADC图像用于进一步分析。直方图采用MaZda软件，分析所选择轴位ADC病变范围最大且较清晰的图像，通过手动勾画感兴趣区（Region of Interest，ROI）计算直方图参数，包括平均值、方差、偏差、峰度、百分位数值。纹理特征计算及评估过程：由1名医师沿着病变边缘参照T2WI及动态增强图像手动勾画多边形选中病灶区域，并用红色填充肿瘤区域。

1.4 统计学分析

采用SPSS 16.0.0软件进行统计学分析。符合正态分布采用两独立样本t检验比较两种直方图各参数间的差异，不符合正态分布，采用非参数检验，P0.05具有统计学意义。绘制受试者工作特征（Receiver Operating Characteristic，ROC）曲线，计算曲线下面积（Area Under Curve，AUC），预测IB期与II期宫颈癌的最佳阈值。

2 结果

42例患者中，IB期及II期宫颈癌各21例，其中IB组年龄35～58岁，平均（45±6）岁；II组年龄33～71岁，平均（52±11）岁，两组年龄有统计学差异（t=2.371，P=0.023）。直方图各参数值，见表1。由表1中数据可知第99百分位数、峰度值和偏度值均具有统计学意义，且峰度值的显著性最高。根据峰度值呈正态分布，并绘制ROC曲线，AUC为0.753，最佳截断点值取51.5时，敏感度和特异度分别为80.1%和71.4%。影像学图像，见图1。

3 讨论

近年来，DWI已被广泛用于评价妇科恶性肿瘤[7]，其在高b值上表现为明显高信号[8-10]。此外，DWI还可以生成定量参数如ADC值，后者和许多微观因素有关，如细胞密度、增殖活动、细胞外空间、细胞内外水分子和液体粘稠度有关[11]。许多研究表明ADC值和肿瘤组织学恶性程度呈负相关[12-13]。宫颈癌作为妇科实性恶性肿瘤，易因缺血、缺氧及水肿等导致肿块内部水分子扩散异质性，然而ADC值并不能反映肿瘤异质性[14]，从而影响临床治疗及预后。然而ADC值直方图分析法能够为影像医师提供很多肉眼无法获取的信息，相比于传统影像，前者采用数学方法对所得的数据进行评价，反映ROI之间的灰阶强度分布，从而量化肿瘤异质性。因而无须影像医师的主观评价和临床经验，能够客观准确地判断肿瘤内部的组织病理特征。Downey等[15]采用ADC值直方图分析法评价I期宫颈癌的组织病理特征。Xue等[8]运用ADC值直方图分析法评估宫颈癌局部浸润，并发现该方法有助于肿瘤的分型及分级。但二者均未采用偏度、峰度等反映肿块整体特征的参数。本研究采用ADC值直方图分析法鉴别诊断IB期和II期宫颈癌，所用参数包括平均值、方差、峰度、偏度、第1、50、90、99百分位数。

表1 IB期和II期宫颈癌ADC值直方图数据（±s ）

表1 IB期和II期宫颈癌ADC值直方图数据（±s ）

项目 平均值 变异度 偏度 峰度 1% 10% 50% 90% 99%IB期宫颈癌 115.3±4.2 630.4±74.2 0.8±0.1 0.8±0.3 74.2±6.0 89.6±4.4 110.1±4.4 148.8±4.8 182.4±5.2 II期宫颈癌 112.0±3.2 887.0±102.5 1.2±0.1 2.1±0.3 68.1±4.9 84.7±3.0 104.0±3.1 151.5±5.0 201.8±7.3 P值 0.734 0.076 0.023 0.005 0.660 0.678 0.505 0.406 0.017 AUC(95%CI )0.469(0.285～0.654 )0.660(0.493～0.826 )0.705(0.543～0.867 )0.753(0.595～0.910 )0.460(0.280～0.641 )0.463(0.280～0.645 )0.440(0.256～0.624 )0.575(0.397～0.753 )0.714(0.546～0.883)

图1 图像分析

本研究结果显示：首先，宫颈癌患者年龄与分期结果呈正相关，年龄越大，分期越晚，反之亦然。其次，在ADC值直方图各参数中，第99百分位数、偏度和峰度均可较好地区分IB期和II期宫颈癌病灶。偏度反映变量分布的不对称性，其绝对值越大，表面分布偏移程度越大。理论上，正偏度意味着肿块的分布集中在左侧，反映肿块富含细胞及恶性成分；负偏度则意味着肿块分布集中在右侧，反映囊变和水肿成分居多。本研究表明，随着肿瘤分期增加，细胞密度增高、细胞外空间减小，组织结构复杂，从而ADC值分布跨度增大，相应直方图偏度增大。峰度反映了变量分布的陡缓程度，即与正态分布相比某一分布的相对平坦度及尖锐度。本研究表明II期宫颈癌的峰度值较IB期高，结果最具有统计学意义，这与Guan等[14]的结果一致。此外，ROC曲线表明峰度能够较好地区分IB期和II期宫颈癌，具有较高的敏感度和特异度，AUC达0.753。

本研究仍存在一些局限性。首先，样本量较小，并未进行详细的病理分型，无法细分不同病理类型之间的差异；其次，ROI由1名具有丰富经验的影像学医师手动勾画，无相关病理依据且ADC图空间分辨率较低，故由观察者定义的病灶范围存在主观差异或偏移。由于IA期仅于显微镜下才能看到，故本研究仅针对IB期和II期进行研究。

综上，MRI图像纹理分析可为区分IB期及II期宫颈癌提供可靠依据，ADC值直方图分析方法具有较高的鉴别价值。