扩散加权成像在评估直肠癌术前淋巴结转移和淋巴血管侵犯中的应用价值

陈晓丽，李杭，袁艺，李真林

(1.四川省肿瘤医院放射科，四川 成都 610041；2.四川省医学科学院 四川省人民医院放射科，四川 成都 610072；3.四川大学华西医院放射科，四川 成都 610041)

结直肠癌是世界上发病率和死亡率最高的恶性肿瘤之一[1]。患者预后和治疗策略选择取决于多种术前临床病理因素，其中淋巴结转移和淋巴血管受侵是影响直肠癌患者预后的重要因素[2]。对于术前有淋巴结转移和淋巴血管受侵患者，术前需要进行新辅助治疗后，然后再根据情况选择手术治疗，从而降低患者术后复发风险和延迟患者生存时间[3]。目前磁共振对直肠癌淋巴结转移的评估主要采用定性分析淋巴结的边界、信号强度改变等，其准确性为45%～85%[4-6]。此外，术前MRI评估壁外血管受侵敏感性为54%，特异性为90%，尽管较高的特异性，但是对于小于3 mm以下血管受侵无法评估，从而导致漏诊，其敏感性偏低[7-9]。已被证实，表观扩散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)与肿瘤分化程度、淋巴结转移情况及肿瘤细胞增殖具有一定相关性[10-12]。根据肿块内部肿瘤细胞分布不均质，推测在ADC图上测得的ADC不同参数值在一定程度上反映了肿瘤的异质性。本研究皆在探讨ADC不同定量参数在直肠癌患者术前淋巴结转移和淋巴血管受侵评估中的诊断价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2020年5月至2021年1月于四川省肿瘤医院69例行直肠癌手术治疗的患者为研究对象。其中男性43例，女性26例；年龄26～88岁，平均(60.0±14.1)岁。根据术后病理淋巴结和淋巴血管受累情况，将其分为有淋巴结转移组(n=34)和无淋巴结转移组(n=35)、有淋巴血管受侵组(n=17)和无淋巴血管受侵组(n=52)。纳入标准：(1)术前均行MRI和DWI序列检查，MRI检查后1～2周内接受手术治疗；(2)术前未接受新辅助治疗。排除标准：(1)手术后病理证实为直肠黏液腺癌患者；(2)MRI图像质量差，无法满足后处理及诊断要求；(3)术前接受新辅助治疗患者。

1.2 方法

1.2.1 检查方法 患者MRI检查前清洁肠道，检查前20 min肌注盐酸山莨菪碱注射液10 mg抑制肠道蠕动。采用Siemens Magnetom Aera 1.5T磁共振扫描仪，32通道体部相控阵线圈。扫描序列包括常规MRI序列(T1WI、T2WI)、DWI序列。T1WI序列：翻转角70°，TR=262 ms，TE=2.62 ms，层厚6.0 mm，视野(field of view，FOV)400 mm2，矩阵 256×176。T2WI序列：TR=4 590 ms，TE=73 ms，层厚3.5 mm，FOV=220 mm2，矩阵256×512。轴位(垂直于直肠长轴方向)DWI序(b=0，800 s/mm2)，TR=5 498 ms，TE=76.2 ms，层厚5.0 mm，FOV=360 mm×270 mm，矩阵192×128。

1.2.2 图像分析 所有图像传送至影像工作站，由两名具有5年以上影像诊断经验的放射科医师在不知病理结果的情况下，采用双盲法独立阅片。在后处理软件上，选取直肠癌病灶所有横断层面，避开肉眼可见的囊变、出血和坏死区域，在每个层面肿瘤实性部分勾画病灶区域为感兴趣区(region of interest，ROI)，测得肿瘤所有层面的ADC最大值、ADC最小值和ADC平均值(图1)。为了反映肿瘤异质性，ADC差值定义为ADC最大值与ADC最小值的差值。最后将所有层面ADC参数值取平均分别得到容积ROI法测得的各个参数值。

1.2.3 病理分析 所有患者接受直肠癌根治性手术，所有患者淋巴结清扫至少在12枚以上，由一位具有高年资的病理科医师对术后病理标本进行评估，并在病理报告中报告淋巴结和淋巴血管情况。

1.3 统计学分析

2 结果

2.1 组间一致性

本组测得的ADC最大值、最小值、平均值及ADC差值的ICC分别为0.865、0.835、0.844、0.901，表明测得的数据可靠(ICC>0.75)。

2.2 ADC参数值与淋巴结转移、淋巴血管受侵的相关性

最大值、平均ADC值和ADC差值与淋巴结转移相关性较好(r=-0.627、-0.678、0.600，P<0.001)，而最小ADC值与淋巴结转移相关性一般(r=-0.271，P=0.024)。平均ADC值与淋巴血管受侵存在统计学相关性(r=-0.387，P=0.001)，而最大ADC值、最小ADC值和ADC差值与淋巴血管受侵无相关性(r=-0.317、-0.207、-0.235，P=0.067、0.088、0.052)。

2.3 ADC不同参数值在淋巴结转移和淋巴血管评估方面的应用价值

最大值、最小值、平均ADC值和ADC差值在有和无淋巴结转移组间差异有统计学意义(P<0.001、=0.026、<0.001、<0.001)。最大ADC值和平均ADC值在有和无淋巴血管受侵组间差异有统计学意义(P=0.029、0.001)，而最小ADC值和ADC差值在有和无淋巴血管受侵组间差异无统计学意义(P=0.067、0.095)。见表1及表2。

表1 ADC不同参数值在有和无淋巴结转移组之间的比较

表2 ADC不同参数值在有和无淋巴血管受侵组之间的比较

2.4 ADC不同参数判断有无淋巴结转移和淋巴血管受侵的诊断效能

ROC曲线分析显示，最大值、最小值、平均ADC值和ADC差值术前区分有和无淋巴结的AUC值分别为0.862、0.656、0.892和0.847；最大ADC值和平均ADC术前区分有和无淋巴血管受侵的AUC值分别为0.713和0.759。见图2及表3。

表3 ADC不同参数值区分有无淋巴结转移和淋巴血管受侵的诊断效能

3 讨论

目前直肠癌治疗主要采用全直肠系膜切除术(total mesorectal excision，TME)或新辅助放化疗后行TME手术。该治疗方案的决定取决于术前临床因素的评估，其中直肠癌患者术前淋巴结转移情况和淋巴血管受累情况的判断是决定直肠癌治疗方案的关键。而直肠癌术前评估主要依靠影像学检查，DWI序列已被美国国立综合癌症网络指南[13]、欧洲肿瘤内科学会指南[14]推荐为直肠癌MRI常规扫描序列，能够通过ADC值测量来间接反映细胞间的密集程度。但利用容积ROI法测得的ADC最大值、最小值、平均值及差值对直肠癌术前淋巴结转移情况和淋巴血管受累状态的评估研究未见确切报道。

在淋巴结转移状态评估方面，利用MRI常规淋巴结形态学方法评估直肠癌患者淋巴结转移准确性为45%～85%，原因主要是一些肿大淋巴结可能系炎性增大而不是转移性淋巴结；此外，因空间分辨率较低，MRI对于小于5 mm以下淋巴结无法精准评估[4-6]。本研究利用容积ROI法测得ADC不同参数值来定量评估术前淋巴结转移情况，研究发现随着淋巴结转移灶的出现，原发肿瘤ADC各参数值逐渐降低，与之前研究一致[15-17]。这在一定程度上反映了淋巴结转移情况与原发肿瘤具有一定的相关性。其机制主要是因为随着肿瘤恶性程度逐渐增高，水分子扩散受限越明显，相应ADC值呈现降低态势，表明肿瘤生物学行为越恶劣，越容易出现淋巴结转移。

进一步研究最大值、最小值、平均ADC值及ADC差值在术前评估淋巴结转移的诊断效能中发现，虽然四种ADC不同参数值都能用于预测术前淋巴结转移状态，但最大值、平均ADC值和ADC差值诊断效能较好，AUC值均在0.84以上，其中以平均ADC值诊断效能最高，原因是最大ADC值在一定程度上反映了肿瘤的微循环灌注情况。而本研究发现最大ADC值随着淋巴结出现逐渐降低，表明肿瘤内部水分子扩散受限的程度高于微循环灌产生的影响，从而消弱了最大ADC值评估淋巴结的诊断效能。ADC差值代表肿瘤细胞分布不均质性，间接反映肿瘤的异质性，理论上异质性越大，生物学行为越恶，越容易出现淋巴结转移，而本研究发现其诊断效能略微低于其余两个参数。最小ADC值除了反映细胞密度外，还受到间质炎症浸润和组织纤维化的影响，因此其在淋巴结评估方面稳定性差，诊断效能最低[18-20]。而平均ADC值综合考虑了最大和最小ADC值中微循环灌注和间质浸润、纤维化等因素对水分子扩散受限的影响，相对于两种参数来说，诊断效能更加稳定。本研究与Li等[15]报道不一致，主要是后者研究采用在肿瘤层面绘制多个小的ROI法获得ADC参数，而本研究采用的是勾画整个肿瘤体积法，更能真实反映肿瘤的生物学行为。

在淋巴血管受累评估方面，随着淋巴血管受累的出现，所有ADC参数值均随之减低。原因可能与肿瘤侵犯淋巴管和血管，会增加癌细胞排列密度，细胞间隙减小，水分子扩散受限，故ADC值呈下降趋势[21]。本研究发现，只有ADC最大值和平均值能够用于评估淋巴血管受累情况，主要是因为最小ADC值受微循环灌注等因素影响较多，而淋巴结血管受累与淋巴结具有一定的相关性，因此，最小ADC值在评估淋巴血管受累方面作用较小。虽然ADC差值能用于评估淋巴结转移，但不能用于评估淋巴血管受累，原因可能是本研究中淋巴血管受侵的患者样本量相对小；其次是反映了ADC差值并不能减少最小ADC值带来的影响，显示出ADC差值的不稳定性。下一步将提高样本量，尤其是增加淋巴血管受侵患者样本量，进一步验证我们的研究结果。本研究存在一定的局限性：(1)本研究为回顾性分析，且样本量相对小，其中淋巴血管受侵仅为17例，因此存在选择性偏倚。(2)本研究仅评估了有无淋巴结转移情况，没有对具体N分期做进一步评估。

综上所述，ADC不同参数值与淋巴结转移和淋巴血管受侵存在一定相关性，尤其是平均ADC值在术前预测直肠癌淋巴结转移和淋巴血管受侵方面具有较高的诊断效能，为临床制订最优治疗方案和预后评估提供重要的参考依据。