磁共振高分辨扫描对直肠癌术前分期的应用价值

彭德新 刘 岚 陈志军 张定懿 彭丽香 张小芳

直肠癌是常见的消化道恶性肿瘤,许多病例确诊即为进展期而预后差[1]。随着高场MRI及其相关新技术的临床运用,在直肠癌的术前分期中发挥了重要作用[2]。本研究通研究MRI高分辨T2WI扫描在直肠癌术前分期中的应用价值,旨在提高影像分期准确性。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集江西省肿瘤医院2017年6月至2019年12月期间直肠癌切除术患者共45例,男性32例,女性13例,年龄38～77岁,平均年龄51.1岁。入组标准:①临床、影像、检验、病理等资料完整;②术前1～2周内接受磁共振检查,且相关检查除外远处转移;③磁共振图像满足诊断要求;④术后病理为腺癌;⑤术前未行放疗、化疗等治疗,且无其他恶性肿瘤史。排除标准:①患者自身原因拒绝MRI检查;②体内金属异物;③图像伪影等影响医生阅片。

1.2 磁共振扫描

采用Siemens Magnetom 3.0T超导型MRI扫描仪,16通道体部相控阵线圈。患者检查前禁食12 h、禁水6 h,取仰卧位,头先进,扫描范围为第5腰椎至肛门下方水平。扫描序列及参数:横断位T1WI:SE序列,TR 25 ms,TE 10 ms,矩阵128×128,FOV 200×200 mm,层厚 3 mm,层距 1 mm,激励次数2次;横断位T2WI:FSE序列,TR 4200 ms,TE 100 ms,矩阵128×128,FOV 200×200 mm,层厚3 mm,层距1 mm,激励次数2次;T2WI-FS:SE序列,TR 5500 ms,TE 200 ms,矩阵128×128,FOV 200×200 mm,层厚3 mm,层距1 mm,激励次数2次;HR-T2WI:横断位:FSE序列,沿病灶最大横断面扫描,TR 4200 ms,TE 150 ms,矩阵256×256,FOV 50×50 mm,层厚1.5 mm,层距0.5 mm,激励次数4次;矢状位:FSE序列,沿病灶最大长轴面扫描,TR 4200 ms,TE 150 ms,矩阵256×256,FOV 180×100 mm,层厚3 mm,层距0.5 mm,激励次数4;冠状位:FSE序列,TR 4200 ms,TE 120 ms,矩阵256×256,FOV 180×120 mm,层厚3 mm,层距0.5 mm,激励次数4次;DWI:TR 6800 ms,TE 75 ms,矩阵128×256,FOV 180×120 mm,层厚3 mm,层距1.0 mm,激励次数3次,扩散系数b=0、800 s/mm2;增强扫描经肘部静脉注射Gd-DTPA,0.1 mmol/kg体重,3 mL/s。

1.3 图像分析

两位临床经验丰富的高年资腹部MRI诊断主治医师进行单独阅片,每人先完成常规扫描组阅片,后增加HR-T2WI图像完成常规联合HR-T2WI组阅片,分别记录两组直肠癌T、N分期结果。分期依据UICC/AJCC 2017年第8版[3]分期标准,T分期:T1:肿瘤信号局限于黏膜下层;T2:肿瘤信号至肌层,但局限于肌层低信号带;T3:肿瘤信号超出肌层至直肠系膜,肌层与周围组织脂肪界面消失;T4:肿瘤信号侵范直肠系膜筋膜或周围脏器或组织;N分期:N0:无淋巴结转移;N1:1～3枚淋巴结转移;T2:4枚及以上淋巴结转移。

1.4 数据分析

应用SPSS 21.0统计学软件进行数据分析。采用Kappa分析两位阅片医生结果的一致性,Kappa值<0.4为一致性差,0.4～0.75为一致性一般,>0.75为一致性良好。对比术后病理T、N分期,应用卡方检验比较常规组、常规联合HR-T2WI组术前分期的差异,P<0.05有统计学差异。

2 结果

2.1 两位医生阅片结果的一致性

常规组阅片一致性Kappa值为0.754(95% CI:0.718～0.805),常规联合HR-T2WI组阅片一致性Kappa值为0.836(95% CI:0.772～0.902),结果表明增加HR-T2WI,两位阅片医生对直肠癌T、N分期诊断一致性增加。

2.2 两组T、N分期的准确性比较

两位阅片医生阅片结果与病理对照(表1)比较,术前MRI检查与术后病理比较,两位阅片医生常规联合HR-T2WI组T、N分期准确性均高于常规组,其中T分期结果比较有统计学意义(P<0.05),N分期结果比较无统计学意义(P>0.05)(表2)。

表1 两组术前MRI诊断分期与术后病理诊断结果的比较/例

表2 两组术前分期结果与术后病理结果准确性比较/%

3 讨论

直肠癌起源于直肠粘膜上皮细胞,是我国常见恶性肿瘤之一,在消化系统恶性肿瘤发病率及死亡率仅次于胃癌,且发病率及死亡率呈现上升趋势[4]。外科手术切除是直肠癌的首选治疗方式,而且是目前唯一能够达到根治目标的治疗手段。肿瘤局部侵犯与淋巴结转移是影响预后的重要因素,伴有肠壁外侵犯及区域淋巴结转移的直肠癌患者外科手术及复发转移的风险相对较高,而无壁外侵犯及淋巴结转移患者术后预后良好[5]。因此,术前对直肠癌的准确评估与患者预后密切相关。MRI 因具有软组织对比度高、多序列、多参数、多平面成像、无放射损伤等优势,目前已成为直肠癌的有效诊断手段,随着 MRI 软硬件的发展以及完善,临床运用效果良好,其中以HR-T2WI序列成像优势明显,为准确诊断和精准切除提供关键影像学依据,从而改善患者预后[6]。

3.1 直肠的解剖特点

直肠是消化系统的终末段结构,上缘与乙状结肠相连,沿骶骨和尾骨前方下行,穿过盆隔终止于肛门。直肠主体位于中下段,位于盆隔下方的盆腔底部中央区域,被直肠系膜包绕,位置深在且相对固定,周围结构与结肠存在较大不同,这是外科全直肠系膜切除术(total mesorectal excision,TME)的解剖学基础。直肠中下段从内向外依次为粘膜层、粘膜下层、肌层、系膜、系膜筋膜,与盆隔上方的直肠上段区别在于无浆膜层但增加了相对宽厚的直肠系膜。直肠系膜是位于直肠肌层和直肠系膜筋膜之间的一层厚厚的脂肪组织,内部有血管、淋巴管及淋巴结等结构,是直肠癌壁外侵犯及淋巴结转移的首发区域,在肿瘤T、N分期具有重要的意义。

3.2 直肠癌MRI扫描

为了能够获取满足诊断要求的图像,既往多要求患者于检查前一天进流食,以减少直肠内容物对诊断的影响。随着越来越多的3.0T MRI应用于临床诊断,扫描方案和图像质量得到优化提升,患者是否流食准备对图像质量影响并不影响图像判读[7]。为提高患者依从性,本研究仅要求患者常规的禁食禁水准备。MRI软组织对比度非常高,扫描序列和参数多而复杂,除多种反映解剖结构变化的常规扫描成像序列外,还可以进行多种反映分子细胞水平病理生理变化的功能成像,最常见的是弥散加权成像(diffusion weightded imaging,DWI)及表观弥散系数(apparent diffusion coefficient,ADC),体素内不相干运动(intravoxel incoherent movement,IVIM)等,不同程度提高了对原发肿瘤、淋巴结转移、血管侵犯的诊断准确性[8]。小视野(field of view,FOV)高分辨扫描越来越受到临床关注并得到应用,肿瘤方面应用主要包括垂体瘤、前列腺癌、直肠癌等。如前所述,直肠由于其特殊的解剖特点及信号特征,准确区别正常结构与肿瘤组织,为肿瘤分期提供更加准确的影像信息,HR-T2WI在术前分期、复发转移风险评估、疗效评价等方面发挥独特的优势。

3.3 HR-T2WI在直肠癌分期中的应用

HR-T2WI序列采用FSE序列,小FOV,大矩阵,以直肠为中心进行薄层“靶扫” ,扫描区域包括直肠、直肠系膜、直肠系膜筋膜及其周围肌肉、脏器等结构,在保证常规MRI的多方位成像以及高组织分辨率优势的同时,还具备了更高的空间分辨率,不仅能够清晰显示结直肠壁层次及细微结构的异常变化,还能实现对直肠壁、直肠系膜、盆腔器官侵犯的判读,因此能够提高诊断效能,指导外科制定手术方案。HR-T2WI首先运用于评估肿瘤的浸润深度,即T分期,诊断准确性可高达到86%[9],与本研究结果相近。T1及T2期的原发肿瘤无壁外侵犯,若无手术禁忌则首选手术切除,而T4期直肠癌宜先行术前新辅助化疗。临床实际工作在上,部分T2与T3、T3与T4a分期存在误判,因为T2期直肠癌侵及固有肌层,可能继发邻近直肠系膜成纤维反应增生形成条索状信号影,而T3与T4a依据直肠系膜筋膜侵犯来界定,病理上的轻度炎性渗出、早期轻微侵犯难以在MRI图像上作出准确判断,因此上述定性判断与阅片医生的经验存在较大关系。本研究中,尽管两位阅片医生腹部MRI诊断经验丰富,同样存在上述两种T分期的误判,并且以T4a误判为T3为显著,但常规联合HR-T2WI组准确性高于常规组,与文献报道[10]结果相仿,反映出直肠癌侵犯直肠系膜筋膜病理变化及MRI征象相关性的复杂性,尽管HR-T2WI扫描客观存在的不足之处,特别是对于早期的细微变化,但对细微征象的显示优于常规MRI影像,需要影像诊断医生多角度、全方位地仔细观察图像,工作中要将影像分期与病理分期结果对照分析,不断积累诊断经验。文献报道DWI有助于明确肿瘤侵犯部位的定性诊断,在T2与T3、T3与T4a诊断准确性差异较大[11],与本研究结果不一致,可能与入组病例数量及病例差异有关。因DWI图像分辨率较低,对于微小病灶显示不满意,也存在因无法勾画FOV而无法测量ADC值,影响对肿瘤T分期的判断。尽管如此,本研究结果显示常规联合HR-T2WI组T分期的准确性高于常规组,说明HR-T2WI在直肠癌T分期中具备高应用价值,同时需要进一步优化扫描方案,影像诊断医生进一步提高诊断水平,实现精确诊断的目标。除T分期以外,HR-T2WI在直肠癌淋巴结转移方面的应用同样受到关注。淋巴结转移是直肠癌的独立危险因素,与术后复发与转移存在密切相关性。HR-T2WI图像分辨率高,层厚薄,能够清晰显示扫描范围内组织结构,通过连续层面观察,有利于清晰发现高信号的直肠系膜内非连续多层显示的大小不一的实性淋巴结。HR-T2WI显示直肠系膜淋巴结一般呈圆形或椭圆形,T1WI呈等或稍低 信号,T2WI呈等或稍高信号,在不出现节外侵犯改变征象的情况下定性准确性较低,但出现DWI高信号、ADC值降低则高度提示为转移性淋巴结,特别在早期转移的小淋巴结诊断具有重要意义。本研究N分期结果表明,常规联合HR-T2WI组诊断准确性高于常规组,但两组比较无统计学差异,考虑原因HR-T2WI从形态上发现直肠系膜淋巴结而缺乏确切的定性依据,而两组都包含的DWI对淋巴结定性价值是一致的,并且两位阅片医生具有良好的判读一致性。本组病例均于完成平扫后行Gd-DTPA增强扫描,获取了肿瘤病灶强化信息,进一步完善了病灶的MRI表现,为影像医生提供了更丰富的诊断信息。综合以上T、N分期结果,HR-T2WI联合常规扫描有助于准确判断直肠癌切除术前判断环周切缘(circumferential resection margin,CRM)情况,为制定手术方案、术后治疗、评估预后提供科学准确的依据。

本研究结果表明,基于直肠及其周围结构的特殊解剖特点,MRI HR-T2WI联合常规序列扫描能够有效提高直肠癌术前T、N分期的准确性。本研究不足之处在于样本量较少,检查时间较长,部分患者耐受性较差,未深入分析比较HR-T2WI与DWI、增强之间的优劣,有待在接下来的工作中进一步研究。