磁共振扩散相关成像技术在宫颈癌诊治中的研究进展

郭艳会 强金伟

宫颈癌的发病率在全球女性恶性肿瘤中名列第二，仅次于乳腺癌，在我国发病率逐年升高，病死率更是达到了女性生殖系统恶性肿瘤的第一位[1]。宫颈癌多发生于鳞状上皮与柱状上皮之间，病理类型多为鳞癌，临床上主要以不规则阴道出血为首要表现，转移方式主要有淋巴、血行转移、深部浸润以及直接蔓延。宫颈癌的发病与高危型人乳头瘤病毒（HPV）的持续感染有很大的关系，发病率与地域、年龄有密切的关系，城市地区发病率高于农村地区，而且随着年龄的增长，宫颈癌的发病率也呈现上升趋势[2-4]。多数患者就诊时已是中晚期，因此宫颈癌的早期诊断成为有效治疗的关键。

20世纪80年代，磁共振成像（MRI）技术被首次应用于子宫疾病的诊断。MRI成像具有高软组织分辨率、多序列与多参数成像、无辐射性等优点，能够清晰地显示宫体、宫颈、盆腔内其他脏器的解剖层次[5]。随着MRI技术的不断进步，特别是功能MRI技术的成熟，通过多通道高密度相控阵线圈的应用以及MRI场强、梯度切换率的提高，使盆腔MRI的应用价值不断提高[6-7]。功能MRI在宫颈癌的临床应用最广泛的是扩散加权成像（diffusionweighted imaging，DWI）。近年来，以常规DWI为基础的体素内不相干运动扩散加权成像（intravoxel incoherent motion imaging，IVIM-DWI）和扩散峰度成像（diffusion kurtosis imaging，DKI）的研究不断增多。本文主要对上述三种DWI技术在宫颈癌诊疗方面的应用现状进行综述。

常规DWI在宫颈癌中的应用

DWI是磁共振扫描中最为常用的序列，利用水分子在体内的扩散运动，发现并诊断相关病变[8]，并且能够提供量化指标，完善疾病的诊断依据。随着MRI技术的进步，DWI的发展也经历了传统DWI、扩散张量成像（DTI）、体素内不相干运动（IVIM）、扩散峰度成像（DKI）、以及以水通道蛋白（AQPs）主动转运为理论基础的DWI等多个阶段[9]。目前，DWI在宫颈的应用主要以传统DWI为主，由于大部分宫颈癌的肿瘤细胞密度较正常组织高，且细胞间隙较窄，癌细胞细胞器丰富，核质比高，水分子扩散受到较大限制，在DWI上显示局限性高信号[10]。近年来，通过将平面回波成像序列与扩散敏感梯度融合，增加了DWI序列对水分子布朗运动的敏感性，消除了大量的磁化伪影并大大减少了成像时间，高质量的图像使DWI技术开始广泛应用于盆腹腔疾病的诊断[11]。

表 观 扩 散 系 数（apparent diffusion coefficients，ADC）是DWI扫描中重要的参数，它可以精确地反映出细胞微环境的变化，任何限制水分子运动的因素都会导致ADC值降低[12]。刘晓蓓等[13]测量了30例宫颈癌病例的ADC值，结果发现ADC值的大小为：正常宫体肌层＞宫颈内黏液＞肿瘤边缘层＞瘤灶中心，通过将DWI与常规MRI结合可以使宫颈癌诊断的总体灵敏度达到94%，故DWI应作为宫颈癌诊断的常规检查。Luca等[14]对38例宫颈癌复发患者进行T2WI、DCE-MRI和DWI序列扫描，比较T2WI与DCE-MRI或DWI联合应用的诊断效能。结果显示T2WI联合DCE预测复发的准确性为80%，而T2WI联合DWI的准确性可达到92%。研究表明T2WI联合DWI可以明显提高MRI的诊断效能，DWI对宫颈癌的复发具有良好的预测价值。Exner等[15]对50例宫颈癌患者分别进行常规MRI和DWI检查，评估DWI在评价肿瘤大小、局部侵犯以及肿瘤分期方面的优势。结果显示DWI鉴别肿瘤浸润组织和检测淋巴转移更具敏感性。Das等[16]通过对24例分期范围为IIB-IIIB的鳞状细胞宫颈癌的患者进行放化疗效果的评估，判断传统MRI及DWI对高级别宫颈癌局部低剂量放化疗的诊断效能。结果显示治疗效果较好的患者，传统MRI可以发现治疗后肿瘤体积有明显下降，肿瘤的平均ADC值明显增高，而治疗效果不理想的患者肿瘤ADC值变化不明显。从而证明ADC值可以很好的反映宫颈癌水分子扩散等微观层面的变化，并能成为治疗效果的预测指标。杨蔚等[17]用标准化ADC（nADC）探讨鉴别宫颈癌组织学类型及病理分级的价值，结果显示：ADC值和nADC值在宫颈鳞癌组均明显低于腺癌组，在分化程度低的鳞癌组明显低于分化程度高的鳞癌组；以臀大肌为参照的nADC值鉴别宫颈鳞癌与腺癌、低和高分化鳞癌的诊断效能最高，与细胞密度的相关性最好。

IVIM-DWI在宫颈癌中的应用

IVIM-DWI是一种双指数模型，是Le Bihan等[18]在20世纪80年代中期提出的一种能显示水分子微观运动的方法。常规DWI建立在单指数模型基础上，ADC值是基于水分子随机布朗运动扩散的假设获得的，但人体内的毛细血管灌注也对ADC值有着一定的影响。多种因素的干扰使得ADC值有一定的误差。IVIM-DWI使用多个不连续递增b值，采用双指数模型分析组织内的微循环灌注及扩散信息。IVIM能同时测量活体组织水分子扩散运动和毛细血管微循环灌注，这是单指数模型的常规DWI无法达到的。计算公式为：

Sb表示扩散梯度为b时体素内信号强度，S0表示b值为0时的信号强度。IVIM-DWI有三个定量参数，D值是真扩散系数，单位为mm2/s，指的是排除了灌注影响的真正的水分子扩散；D*是假扩散系数，单位也是mm2/s，指的是毛细血管相关的扩散系数，与血流速度及毛细循环几何构造相关；f是指灌注分数，指的是灌注因素在扩散信号中所占的比例，反映了组织内的血管密集程度，大小介于0～1之间，没有单位。该技术不需使用对比剂，扫描不受呼吸的限制，患者耐受性和接受度均很高。

Lee等[19]利用IVIM-DWI对宫颈癌组织进行了研究，并就IVIM参数值与正常宫颈、子宫肌层和子宫肌瘤进行了比较，结果发现宫颈癌的f值最低，与正常宫颈组织及子宫肌层有明显差异，D*值差异无统计学意义，而D值由于去除了灌注的影响，只反映纯水分子的扩散信息，所以在所有组织中D值都比ADC值低，从而得出结论，即宫颈癌具有低灌注及低扩散的特性，可用于区分不同的组织。Zhu等[20]对21例行同步放化疗（CCRT）的宫颈癌患者分别进行4个时间点的IVIM扫描，结果显示，患者肿瘤部位的ADC值与D值在经过CCRT治疗后均有增加，f值与D*值在2到3周的CCRT治疗期有所增加，并在第4周CCRT治疗过程中开始下降，f值在CCRT治疗前与治疗2周时差异最大，从而证明IVIM-DWI有望用于宫颈癌患者CCRT早期治疗的效果监测。

DKI在宫颈癌中的应用

DKI是一种磁共振扩散加权成像的新兴技术，反映的是人体组织内非高斯分布的水分子的扩散。DKI是扩散张量成像（DTI）技术的延伸，在反映组织微观结构的复杂程度上比DTI更加敏感。常规DWI是以水分子扩散符合高斯分布为理论基础的。然而由于人体结构的复杂性及细胞自身及细胞内外复杂微环境等因素的影响，水分子的扩散是呈非高斯分布的[21]，也就说明常规DWI不能完全真实的反映人体组织水分子的扩散情况。DKI以非高斯分布模型为基础，能更加真实地反映人体组织微观结构的特点。体素内信号衰减与b值间的关系：

其中K指平均峰度（MK），没有单位，大小是0-1；K值越大，代表组织结构越复杂，水分子扩散运动受限越明显。D值指的是经过非高斯分布矫正过的ADC值，可被视为衡量组织结构复杂性的一种“度”，可以量化这一偏离。DKI要求较高的b值，目前DKI在头颅、乳腺、肝脏、膀胱、前列腺的应用国内外报道较多[22-26]，但在盆腔，尤其是子宫的应用鲜有报道。

闫坤等[27]对比研究了常规MRI、常规DWI和DKI在鉴别宫颈癌病理类型及分化程度的价值，结果显示：ADC值与MD值鳞癌均低于腺癌，MK值鳞癌高于腺癌，差异均具有统计学意义，宫颈鳞癌与腺癌ROC曲线下面积MK（0.968）＞MD（0.940）＞ADC（0.915）。ADC、MK、MD值在高、中、低分化鳞癌间差异均具有统计学意义，MK诊断效能最佳，ROC曲线下面积为0.905，高于MD的0.884和ADC的0.853，结果表明在宫颈鳞癌与腺癌、高中低分化鳞癌的鉴别上，DKI优于DWI，这与其他部位DKI研究结果相似。Wang等[28]对50例宫颈癌患者进行常规DWI和DKI对比研究，结果显示：高分化肿瘤的ADC值和D值明显低于正常子宫肌层，而K值没有明显的区别；中低分化的肿瘤有更低的ADC值和D值，但是其K值明显上升。在临床分期方面，DKI的准确率为90%，高于传统MRI序列（T2WI+T1WI）的74%，但是在定量分析中，两者没有明显差别。初步研究表明，DKI在宫颈癌的诊断及临床分期方面具有优势。但目前关于DKI在宫颈癌的研究较少，需要大量样本的研究来证实其在诊断及分期、分级中的价值。

综上所述，磁共振成像作为宫颈癌诊断及分期的首选影像检查方法已被广泛应用于临床，当前的MRI技术正由传统的形态学诊断向功能影像发展，将使宫颈癌特别是Ⅲa以上的宫颈癌评估更具准确性。目前DWI已经成为MRI检查的常规检查序列，与此同时，IVIM和DKI作为新型DWI技术在宫颈癌的诊断、分级、分期、疗效评估、监测方面已显示出了一定价值，但其作用仍进一步需大样本研究证实。受制于当前的软硬件水平，DWI技术在发挥巨大作用的同时也存在诸多需要改进的问题，如IA期宫颈癌因其病灶较小，很容易漏诊，以至于错过最佳治疗期；宫颈癌的早期治疗效果评价依然不够理想。