磁共振纹理分析、弥散加权成像在直肠癌肝转移中的临床应用

刘欣，蒋兆贯，章逸平

无锡市中医医院放射科，江苏无锡 214121

直肠癌是全世界癌症导致死亡的主要原因之一，其中，15%～25%的直肠癌患者在原发灶确诊时便已经合并同时性肝转移［1］。一旦出现肝转移，未经治疗的肝转移患者中位生存期仅为6～9个月，无法切除5年存活率接近于0。相反，完全切除肝转移灶，中位生存期为35个月，5年存活率可达30%～50%，但手术治疗可达到较好预后的前提是肝脏转移病灶少并且范围局限［2］。因此，提早预测直肠癌是否合并肝转移是提高治愈率的关键途径。但是，预测直肠癌是否合并肝转移仍缺乏有效的生物学指标［3］。

近年来，随着数字化医学技术的不断发展，极大促进了医学影像新技术的开发与临床应用，其中，弥散加权成像（Diffusion Weighted Imaging,DWI）技术已得到广泛的发展与运用，其在结直肠癌的发现、分期、分级、转移及放化疗后的疗效评价方面有着突破性的进展［4-6］。MRI纹理分析（Magnetic resonance texture analysis，MTA）也逐渐应用于各种肿瘤诊疗研究中，有助于肿瘤的精确诊断、良恶性鉴别、分期分级、疗效评价及预后评估等［7-8］。本研究旨在探讨直肠癌原发病灶的MRI纹理分析、弥散加权成像在检测同时性肝转移中的价值，现将结果报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性分析无锡市中医医院2014年1月—2019年10月经手术切除或活检病理确诊为直肠癌的病例，经纳入标准、排除标准后共计17例合并同时性肝转移的患者纳入本研究，并以样本量（1∶1）配比筛选无肝转移患者。（1）纳入标准：患者经病理确诊为直肠癌，确诊时并有病理或临床确诊有无合并肝转移，具体标准参照2018版《结直肠癌肝转移诊断和综合治疗指南》；患者确诊前后两周内有包含直肠癌病灶的完备MRI平扫图像。（2）排除标准：患者确诊为直肠癌前合并其他原发癌的肝转移；患者确诊前后两周内的MRI检查前经过放疗、化疗或放化疗；患者合并炎症性疾病/家族遗传性疾病；MRI图像缺乏或质量差而无法评估者。本研究符合《世界医学协会赫尔辛基宣言》相关要求，患者或近亲属知情同意并签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 MRI扫描方案选用Philips Ingenity 3.0 TMR，患者取仰卧位，足先进，平静呼吸。扫描范围包括两侧髂前上棘到耻骨联合。T1WILAVA（TR5.0 ms，TE1.8 ms）、AX T2 Propeller及高分辨率AX T2 Propeller（TR 5 000～8 000 ms，TE 60～90 ms）、Sag T2 FSE（TR 3 000 ms，TE90 ms）、Cor T2 FSE（TR 5 000 ms，TE 60～90 ms）、多b值Ax fs DWI（TR 6 200 ms，TE 66 ms，b=0、100、300、500、800、1 000、1 500 s/mm2）。

1.2.2 图像及数据处理所有图像后处理均由两名具有多年工作经验的影像诊断医师进行分析。将b=1 000 s/mm2的DWI序列图像数据传到GE ADW4.6工作站上，得到相应的ADC与EADC的伪彩图，找出肿瘤轮廓最大的层面放置感兴趣区，大小约50～100 mm2，避开血管、坏死、钙化及囊变区。每次画取3个ROI（Region of interest），取平均值，从而得到相应ADC值与EADC值。通过纹理分析软件FireVoxel，在AX T2 Propeller序列的图像上，手动选取显示明显强化的各个层面，利用软件自动生成ROI，包括坏死、囊变及出血成分。从而得到肿瘤的熵值、偏度等相关参数，并计算平均值。

1.3 统计学方法

采用SPSS 21.0软件进行统计分析。计量资料以均数±标准差（±s）表示，组间比较采用t检验或非参数检验，并计算相关参数的ROC曲线下面积。计数资料以例数和百分比（%）表示，组间比较采用χ2检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组患者人口学特征

肝转移组与无肝转移组间患者年龄、性别构成比，差异无统计学意义（P＞0.05）；癌胚抗原（CEA）水平构成比，差异有统计学意义（P＜0.05），且CEA升高的患者合并肝转移的占比（63.7%）高于CEA正常水平的患者（36.3%），见表1。

表1 肝转移组与无肝转移组患者人口统计学特征

2.2 弥散加权成像、纹理分析的相关参数情况

对两名放射科医师所测得的各参数数值采用组内相关系数进行一致性检验，相关数据具有一致性。两组患者直肠癌原发病灶的ADC、EADC、偏度、熵值、对比度值的差异有统计学意义（P＜0.05），同时，肝转移组的EADC、偏度、熵值、对比度值参数高于无肝转移组；其余参数值差异无统计学意义（P＞0.05），见表2。某患者直肠上段癌伴同时性肝转移情况，见图1。

图1 女，65岁直肠上段癌伴同时性肝转移

表2 原发肿瘤区域ADC、EADC值及纹理分析相关参数的情况（±s）

表2 原发肿瘤区域ADC、EADC值及纹理分析相关参数的情况（±s）

参数ADC（10-3 mm2/s）EADC（mm2/s）均数标准差偏度峰度熵值相关性对比度肝转移组1.032±0.085 0.312±0.117 665.701±151.37 112.595±27.036 0.698±0.442 1.599±1.715 6.965±0.420 0.107±0.070 14.873±4.711无肝转移组1.110±0.117 0.189±0.122 752.238±157.10 144.581±73.198 0.407±0.232 0.975±1.423 6.569±0.330 0.137±0.090 10.596±2.677 t值P值-2.224 3-1.635-1.690 2.405 1.155 3.057-1.085 3.255 0.034 0.005 0.112 0.101 0.022 0.257 0.004 0.286 0.003

在ROC曲线下面积的比较中，ADC及偏度的曲线下面积差异无统计学意义；而EADC、熵值和对比度参数ROC曲线下面积，差异有统计学意义（P＜0.05）。对比度参数的ROC曲线下面积最大，即对比度参数具有较高的诊断价值。同时，当对比度参数诊断界值取11.751时，其诊断的敏感性最高（82.4%），且原发肿瘤区域的对比度值较11.751越大，合并肝转移的可能性就越大，见表3、表4。

表3 原发肿瘤区域ADC、EADC值、偏度、熵值、对比度ROC曲线下面积

表4 原发肿瘤区域EADC值、熵值、对比度参数诊断价值

3 讨论

目前，临床常用的诊断直肠癌肝转移的方法主要包括血清学检查、B超、CT、MRI及PET-CT检查。血清学检查主要包括CEA、CA199等检测，但血清学检测普遍存在敏感性及特异性较差等问题，这些指标并不能作为是否合并肝转移的准确依据，而影像学的各种方法都有相对优势及不足。对于体积较大，表现典型的肝转移瘤，各种影像学方法均能有效检出，诊断率相近，但对于微小及表现不典型者，各种方法的检出率不尽一致［9］。Nobuyuki等［10］报道，Gd-EOB-DTPA MR增强诊断肝转移瘤的敏感性为91.4%，明显优于CT增强的80.9%，尤其对≤1 cm的转移灶或有脂肪肝背景的肝转移患者其优势更为明显。尽管如此，还是有一部分为转移灶或者隐匿性转移灶难以发现。所以，寻找一种生物学标志对于临床医生选择合适的治疗决策并实施个体化治疗具有重要意义。

近年来，弥散加权成像技术得到了广泛的发展和应用，它反映了组织内细胞密度和微结构循环的变化，是一种能够有效、敏感以及准确反应组织在生理或者病理状态下的功能活动的方法［8］，近年来被应用于多种疾病的诊断、风险评估、预后预测及治疗疗效评价。与无肝转移组相比，肝转移组的原发灶细胞分布更为密集、细胞间隙很小，细胞体积更大，而且细胞内细胞器和网状纤维分布更丰富，所以肿瘤细胞内的水分子运动明显减慢，DWI表现为更高信号，ADC值更低。因此，ADC值和EADC值在预测是否合并同时性肝转移中差异有统计学意义。但是由于DWI的可见分辨率比较差，并且由于b值的不同，其图像质量和敏感性有所差别。所以，感兴趣区的选择与测量仍然有很大的局限性，如何提高弥散加权的空间分辨率的问题仍是目前亟待解决的难题。

纹理分析技术是目前临床肿瘤影像研究的热点，可以借助计算机的运算分析能力，计算图像像素的分布规律及特征，从而反映病变的异质性和病变的细微差异［11］。Rianne等［12］多中心回顾性研究发现均匀度为预测早期肝转移的指标，但并未发现相应纹理参数进一步预测中期和晚期转移。Ganeshan［13］等对直肠癌肝转移患者的肝脏平扫CT纹理特征进行分析，结果发现两组患者的熵值存在差异。以往大量直肠癌肝转移的纹理分析研究主要是基于肝脏实质背景的影像在结直肠癌肝转移方面结果并不一致，另有部分研究并未找到可以预测肝转移发生的纹理参数［14-15］，肝脏血流动力学的复杂性以及肝实质背景在人群中的差异也是导致各研究结果不一致及诊断效能低的原因。本文是基于直肠癌原发病灶的研究，因为原发病灶往往受影响因素较少且更加稳定。目前基于原发病灶的研究国外现有报道，国内研究仅见黄燕琪［16］的报道，发现结直肠癌原发病灶合并肝转移组的风险评分较无肝转移组的风险评分高，差异有统计学意义。

本次研究中，有意义的两侧纹理参数包括熵和对比度，这两个参数是反映图像中纹理的非均匀程度或复杂程度，转移组的原发病灶的恶性程度更高，肿瘤细胞越密集、排列越杂乱无章，因此肝转移组的熵值、对比度明显大于无肝转移组。ROC分析显示，对比度参数在鉴别肝转移及无肝转移组时，显示最佳的诊断能力，敏感度为82.4%、特异度为76.5%，且两组的截断点为11.751，说明当对比度取值大于11.751时，更有可能合并同时性肝转移。

综上所述，磁共振弥散加权成像及纹理分析对预测直肠癌患者是否合并同时性肝转移有一定的临床应用价值，可以为临床诊疗提供更大帮助，但本文选取样本量偏小，且纹理分析还在发展阶段，故今后还需深入研究。