表观扩散系数值评估直肠癌分化程度及瘤体微观结构的价值

李香营，刘丽杰，梁其洲，赵国栋，王世旺，袁 园，符水喜，何冬雷，李 强

中南大学湘雅医学院附属海口医院/海口市人民医院1放射科，3胃肠外科，海南 海口 570208；2海南医学院第一附属医院胃肠肿瘤外科，海南 海口570100

我国结直肠癌发病率和死亡率均高于世界平均水平，位列全部恶性肿瘤的第3位和第5位［1］。在无法准确评估组织病理学分化程度和肿瘤微观结构特点的情况下，手术和新辅助放化疗会不可避免地产生一些严重的副反应［2］。对直肠癌的组织病理学分级及微观结构进行无创且准确地评估对于指导后续的临床管理具有重要的临床意义。近年来磁共振弥散加权成像（DWI）作为一项新的功能成像技术，在直肠癌诊断、病理分化程度及微观结构、生物学行为评估方面具有明显优势，成为目前临床研究的热点［3-5］，但其对微淋巴管密度（MLVD）的研究及借助受试者工作特征（ROC）曲线确定表观扩散系数（ADC）值区分直肠癌分化程度的效能鲜有报道。本研究旨在重点探讨DWI参数ADC值在评估直肠癌瘤体微观结构及分化程度中的价值，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集本院2018年1月～2021年11月经病理证实为直肠癌的患者82例，其中男性53例，女性29例，年龄49～78（61.55±5.80）岁。直肠癌患者纳入标准：临床资料及MRI检查完整，且MRI图像清晰，瘤体满足感兴趣区选择；病理诊断直肠腺癌，其中根治性手术患者69例，直肠镜活检患者11例；MRI扫描前均未接受手术治疗、放化疗或者免疫治疗等。排除标准：临床及影像资料不全，瘤体体积过小；病理学检查不完整，诊断为息肉或炎症性肠病等；病理诊断为直肠粘液腺癌。本研究经院伦理委员会批准，所有纳入研究的直肠癌患者均签署知情同意书。

1.2 MRI检查

患者行MR检查前禁饮食6 h，取仰卧位，足先进，采用3.0 T MR（Signa HDX，GE）8通道相体部线圈或心脏相控阵线圈，轴位图像定位与直肠病变轴线垂直，冠状面、矢状面与轴位面垂直。常规MRI 参数如下：T1WI：TR 560 ms，TE 6.8 ms，FOV 24 cm，层厚4 mm，层间距0.4 mm，NEX=2；T2WI：TR 1793 ms，TE 80 ms，矩阵320×224。

DWI 采用SE-EPI 序列，TR 5200 ms，TE 58 ms，FOV 40 cm，层厚4 mm，层间距0.4 mm，矩阵128×160，b值取0、1000 s/mm2。增强扫描：序列为LAVA+C，肘静脉注射对比剂钆喷酸葡胺，总量0.1～0.2 mol/kg。

1.3 病理学检查

微血管密度（MVD）、血管内皮生长因子（VEGF）和MLVD免疫组化按试剂盒说明书操作，采用Image-Pro Plus 6.0软件选取相同的棕黄色细胞核作为判断所有照片阳性细胞的统一标准，对每张照片进行分析得出阳性细胞数及总细胞数，并求阳性细胞百分比（阳性细胞数/总细胞数×100%）即为阳性率；在400倍光镜下计数染色呈阳性的血管数，只要有明显的血管内皮细胞染色，并能与相邻的血管、肿瘤细胞以及间质成分相分隔的，就可视为一个独立的血管，计数6个视野下血管数目平均值作为MVD 值。

1.4 统计学分析

利用Function Tool（Advance Workstation 4.0）软件对原始数据进行后处理，由2位高年资腹部影像专家结合矢、冠及轴位确定瘤体最大层面，观察T2WI及DWI信号特点，并多次选取感兴趣区取平均ADC值，以均数±标准差表示。采用SPSS 24.0软件对数据进行正态性和方差齐性检验，如符合正态分布和方差齐性则采用单因素方差分析参数ADC值在不同分化程度直肠癌中的差异，事后两两比较采用LSD方法；如不满足则应用Kruskal-Wallis 检验。通过ROC 曲线确定ADC值区分直肠癌分化程度的效能；采用Pearson法分析ADC值与微观结构的相关性。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 不同分化程度直肠癌患者瘤体ADC值的差异

82例直肠癌患者中，分化程度分别为19例（23.2%）低分化、35例（42.7%）中分化和28例高分化（34.1%）。高分化[(1.16±0.05)×10-3mm2/s]、中分化[(1.04±0.08)×10-3mm2/s]直肠癌ADC 值均明显高于低分化[(0.93±0.07)×10-3mm2/s]直肠癌，差异有统计学意义（F=58.63，P＜0.05）。低分化及高分化直肠癌影像学及病理学表现（图1～2）。

图1 患者男，43岁，低分化直肠癌Fig.1 A 43-year-old male patient with poorly differentiated rectal cancer.

图2 患者女，50岁，高分化直肠癌Fig.2 A50-year-old female patient with well-differentiated rectal cancer.

2.2 ADC值区分低分化与高、中分化直肠癌的ROC曲线

ROC曲线显示，当ADC值为1.05×10-3mm2/s时，区分低分化与高、中分化直肠癌的敏感度和特异性达到最佳，AUC=0.902(95%CI：0.831～0.972)，与AUC=0.5比较差异有统计学意义（P＜0.05，图3）。

图3 不同分化程度直肠癌瘤体ADC值比较结果（A）及ROC曲线评价ADC值区分低分化与高、中分化直肠癌的价值（B）Fig.3 Comparison of ADC values of rectal cancer with different differentiation degrees(A)and The value of ROC curve to evaluate ADC value in differentiating poorly differentiated from well and moderately differentiated rectal cancer(B)

2.3 直肠癌患者ADC值与MVD、VEGF和MLVD的相关性

直肠癌瘤体ADC 值[(1.05±0.11)×10-3mm2/s]与MVD（15.44±4.30）、VEGF 阳性细胞百分比[(22.80±5.31)%]及MLVD[(22.43±5.07)%]均呈负相关关系（r=-0.56、-0.61、-0.59，P＜0.05，图4A～C）。

图4 直肠癌瘤体ADC值与MVD、VEGF阳性细胞百分比及MLVD的相关性检验Fig.4 Correlation test of ADC value of rectal cancer tumor with MVD(A),VEGF positive cell percentage(B)and MLVD(C).

3 讨论

随着生活方式的改变，直肠癌的发病率逐年升高，且年轻化趋势明显［6］。病理学提示直肠癌的高死亡率和分化程度密切相关，分化程度越低，直肠癌细胞增殖越旺盛，排列越密集，细胞间隙越窄，加之细胞异型性明显，新生血管丰富，功能不完全，直肠癌恶性程度就越高，转移复发率越高。DWI参数ADC值可以在体反映直肠癌细胞增殖、微环境（血管新生情况、细胞排列方式）等组织结构特点，对临床术前掌握直肠癌分化程度，评估治疗效果具有重要的价值［7-8］。考虑到b值的选择对ADC值测量的可重复性、诊断性能和图像质量的影响［9］，结合高b值DWI有助于优化图像质量和对直肠癌效果的显示［10］，本研究选择b值为1000 s/mm2，既保证了能精确反映弥散情况，误差较小，又不会增加信号衰减，图像质量清晰；但也有研究认为b=800 s/mm2时DWI检查的图像质量较好［11-12］。另外，结果显示高、中分化直肠癌ADC值明显高于低分化直肠癌，且与分化程度呈负相关，差异有统计学意义，这也在多项研究中得到了印证［13-14］。本研究利用ROC曲线分析发现ADC值区分低分化与高、中分化直肠癌的阈值为1.05×10-3mm2/s时，诊断的敏感度和特异性最佳，AUC=0.902（95%CI：0.831～0.972，P＜0.05）。这与国内学者通过ADC值鉴别高分化与中、低分化直肠癌结果有所不同［13］，分析有以下原因：病例总数及不同分化程度直肠癌均较既往研究更多；本研究选择b值较高，有助于区分瘤体及坏死成分，ROI选择更加准确；低分化直肠癌恶性程度及转移复发率均较高中分化高，术前准确诊断低分化直肠癌，有助于疾病的治疗，这也是本研究有别于既往研究之处。

在微观结构评估中，本研究发现直肠癌瘤体ADC值随着MVD、VEGF阳性细胞百分比及MLVD百分比升高而降低，呈负相关。VEGF是一种可以促进内皮细胞增殖、血管新生的生长因子，在直肠癌发生、发展、转移及复发中具有重要的作用，在肿瘤生长过程中会被大量合成用以增加新生血管数量，保证直肠癌细胞生长、增殖所需的养分，并维持其侵袭转移，甚至复发的生物学特性。MVD对肿瘤细胞增殖及转移也具有重要的作用，伴随着MVD的升高，肿瘤细胞新生血管就增加，进一步加大转移及远处种植转移的几率［15］。ADC值间接反映MVD及VEGF表达水平，为术前评估直肠癌生物学行为和制定手术方案提供了依据。多项研究亦证实ADC值与VEGF、MVD有很好的相关性［16-18］。但对于肿瘤中DWI参数ADC值与VEGF表达之间的关系，结果也存在一定矛盾，其中肝细胞癌、前列腺癌、直肠癌和甲状腺癌瘤体ADC值与VEGF呈负相关；而另有研究显示VEGF表达与ADC值间无直接关系［19］。MLVD可以反映肿瘤的微环境状态，风险指数分析亦表明淋巴结微转移及MLVD是重要的、独立的预后指标，与直肠癌复发时间缩短、预后不良相关［20］，而肿瘤的微环境影响肿瘤细胞的生物学行为，包括增殖、浸润和转移。MLVD越高，会在一定程度引起微观结构的变化，异质性增加，ADC值相应降低，因此推断ADC值有利于从宏观的影像学角度评估MLVD。

综上所述，直肠癌瘤体ADC值可以间接反映肿瘤血管新生和微淋巴管密度，有助于术前评估肿瘤分化程度和微观结构特点，值得临床推广。