3.0T多模态MRI评估直肠癌T分期及新辅助治疗效果

冯 涛,许双燕,刘洋洋,宋 雪,曹振东*

(1.承德医学院附属医院放射科,河北 承德 067000;2.天津市天津医院超声科,天津 300211)

直肠癌为消化系统常见恶性肿瘤,早期无特异性症状,多数患者就诊时已处于进展期,且对不同分期肿瘤的治疗方案及疗效均有所不同[1-2]。多模态MRI技术可准确、直观地反映肿瘤血流动力学变化,有效评估直肠癌侵犯直肠肌层及周围组织器官程度[3-4]。本研究观察3.0T多模态MRI术前评估直肠癌T分期及新辅助治疗效果的价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性分析2019年1月—2022年1月承德医学院附属医院150例直肠癌患者,男88例、女62例,年龄44～82岁、平均(63.9±8.0)岁,体质量指数20.3～25.5 kg/m2、平均(23.05±0.78)kg/m2;均为单发肿瘤,位于直肠上段48例、中段74例、下段28例;T1期21例,T2期49例,T3期60例,T4期20例。纳入标准:①病理确诊直肠癌;②初次发病。排除标准:①入院前曾接受抗肿瘤治疗;②MR检查禁忌证;③MRI质量不佳;④肝、肾等重大脏器功能障碍;⑤合并循环系统疾病;⑥合并精神异常或依从性较差。本研究经院伦理委员会审核批准(20191368);患者或家属签订知情同意书。

1.2 仪器与方法 嘱患者检查前日进半流质饮食。检查前30 min肌内注射解痉挛药物654-2 10～20 mg。采用GE Signa pinoeer 3.0T MR扫描仪,配备体部表面线圈。嘱患者仰卧,将体部线圈置于耻骨联合上方5 cm处,采集T1WI、T2WI/弥散加权成像(diffusion weighted imaging, DWI)、动态对比增强MRI(dynamic contrast enhanced MRI, DCE-MRI)及体素内不相干运动DWI(intravoxel incoherent motion DWI, IVIM-DWI);参数:T1WI,TR 612 ms,TE 20 ms,层厚4 mm,层间距1.2 mm,FOV 35 mm×26 mm,矩阵384×268;T2WI、DWI、IVIM-DWI,TR 5 000 ms,TE 70.6 ms,层厚5 mm,层间距1.5 mm,FOV 224 mm×135 mm,矩阵224×135,b值=0、800 s/mm2或0、1 000 s/mm2;DCE-MRI,采用高压注射器经肘静脉以流率3 ml/s注射钆喷酸葡胺0.1 mmol/kg并跟注20 ml生理盐水后进行采集,TR 7.53 ms,TE 3.39 ms,层厚3.5 mm,FOV 200 mm×188 mm,矩阵192×115,无间隔扫描,扫描次数20,记录容积转运常数(volume transfer constant, Ktrans)、血管外细胞外间隙容积分数(extravascular extracellular volume fraction, Ve)及速率常数(rate constant, Kep)。

1.3 图像处理 将IVIM-DWI上传至GE AW4.5及4.7后处理工作站,由2名放射科诊断医师于相应表观弥散系数(apparent diffusion coefficient, ADC)图所示肿瘤实性部分手动勾画ROI,避开坏死、气体、肠道内容物等区域,意见有分歧时请第3名医师加入商讨;测量3个层面灌注分数(f)、真弥散系数(D)、假弥散系数(D*)及ADC,取平均值为最终结果。

1.4 T分期标准 根据TNM分期中的T分期标准对直肠癌进行分期:T1,侵犯黏膜下层;T2,侵犯固有肌层;T3,穿透固有肌层并侵犯内外括约肌、直肠系膜;T4,侵犯邻近脏器。

1.5 治疗及评估疗效 对T1～T2期直肠癌仅行手术治疗(n=70),T3～T4期行新辅助治疗+手术治疗(n=80)。新辅助治疗方案:化学治疗,静脉注射奥沙利铂(先声药业有限公司)每周60 mg/mm2,口服卡培他滨(江苏恒瑞医药股份有限公司)每日825 mg/mm2,持续5周;放射治疗,总放射剂量45 Gy,每日1.8 Gy,方位为1个后前位、2个侧位,每周5天、持续5周。

根据病理肿瘤退缩分级(pathological tumor regression grading, pTRG)评估新辅助治疗效果。pTRG1:未发现肿瘤组织,原始肿瘤肠壁呈纤维化样;pTRG2:原始肿瘤内纤维化组织内见肿瘤细胞;pTRG3:原始肿瘤内残留较多肿瘤细胞;pTRG4:残余肿瘤细胞超过纤维化范围;pTRG5:与治疗前相比无显著变化。以pTRG1～pTRG2为疗效良好,pTRG3～pTRG5为不良。

1.6 统计学分析 采用SPSS 23.0统计分析软件。以±s表示符合正态分布的计量资料,采用单因素方差分析及t检验进行多组间及两两组间比较;以χ2检验比较计数资料。采用Kappa检验分析3.0T多模态MRI术前诊断直肠癌T分期结果与病理结果的一致性;Kappa值<0.40为一致性差,0.40～0.75为一般,>0.75为好。采用Spearman相关系数分析直肠癌术前T分期与DCE-MRI定量参数的相关性。绘制受试者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲线,分析DCE-MRI、IVIM-DWI定量参数用于评估新辅助治疗直肠癌效果的价值,以DeLong检验比较曲线下面积(area under the curve, AUC)。以行二元logistic回归分析获得返回预测概率logit(p),将其作为独立检验变量行ROC分析,默认双侧检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 MRI评估直肠癌T分期 T1WI、T2WI/DWI、DCE-MRI、IVIM-DWI评估T1～T2期和T3～T4期直肠癌的敏感度、特异度及准确率差异均有统计学意义(P均<0.05);DCE-MRI和IVIM-DWI的诊断效能高于T1WI及T2WI/DWI(P均<0.05)。见表1和图1、2。

图1 患者男,68岁,T2期结直肠癌 A.矢状位T1WI; B、C.矢状位(B)及轴位(C)T2WI; D.轴位增强T1WI; E.轴位DWI; F.轴位ADC图 (箭示病灶)

图2 患者男,73岁,T4期直肠癌 A、B.轴位(A)及矢状位(B)T2WI; C.轴位DWI; D.轴位ADC图; E.D伪彩图; F.f伪彩图 (箭示病灶)

表1 不同序列3.0T MRI术前评估直肠癌分期效能

以DCE-MRI、IVIM-DWI联合评估直肠癌T分期结果与病理学结果的一致性好[Kappa=0.943,95%CI(0.943,1.042),P<0.05],符合率为96.00%。见表2。

表2 3.0T MRI多模态成像术前评估直肠癌T分期

2.2 DCE-MRI、IVIM-DWI参数比较 不同T分期直肠癌之间,Ktrans、D及ADC差异均有统计学意义(P均<0.05),且两两比较差异亦有统计学意义(P均<0.05)。见表3。

表3 不同T分期直肠癌DCE-MRI、IVIM-DWI定量参数比较

2.3 相关性分析 直肠癌T分期与Ktrans呈正相关(r=0.594,P<0.05)、与D及ADC呈负相关(r=-0.514、-0.587,P均<0.05)。

2.4 评估新辅助治疗效果 80例接受新辅助治疗,32例疗效良好、48例疗效不良,其间Ktrans、D及ADC差异均有统计学意义(P均<0.05)。见表4。

表4 不同新辅助治疗效果直肠癌患者临床资料及MRI参数比较

Ktrans、D及ADC评估直肠癌新辅助治疗效果的AUC分别为0.774、0.837及0.758,联合评估的AUC为0.929,高于单一参数评估(P均<0.05)。见表5及图3。

图3 Ktrans、D及ADC评估T3～T4期直肠癌辅助治疗效果的ROC曲线

表5 Ktrans、D及ADC评估新辅助治疗用于T3～T4期直肠癌效果的效能

3 讨论

直肠癌早期常仅表现为腹痛、下腹部坠胀感等,出现排便不尽、血便等时多已处于中晚期[5]。对不同临床分期直肠癌的治疗方式存在显著差异,早期肿瘤可经手术而达到治愈,对中晚期肿瘤则需结合放射、化学治疗[6]。术前明确直肠癌分期具有重大意义。

随着设备的改进,多模态MRI的检查速度、图像分辨率等均明显提高,可于术前定性诊断及评估病情[7]。直肠癌新生血管网明显增多且扭曲不规则,基底膜不完整;随着肿瘤细胞外间隙增大,病灶可处于高血供状态,使得DCE-MRI有助于评估肿瘤进展[8]。有学者[9]发现,DCE-MRI术前评估直肠癌T分期的准确率为85.83%,优于平扫MRI。DWI可检测活体内水分子扩散,但空间分辨率、信噪比较低,难以准确辨别直肠壁各层结构;而IVIM-DWI可通过多b值扫描量化组织中分子的灌注、扩散信息,定量反映肿瘤组织密度、微循环血管密度等结构变化,有助于评估直肠癌进展及机体功能状态[10-11]。本研究采用3.0T MR仪进行不同序列扫描,发现DCE-MRI和IVIM-DWI术前评估T1～T2期和T3～T4期直肠癌的敏感度、特异度及准确率均较高。

Ktrans表示对比剂从血管到周围组织间隙的速度,可反映ROI内血管通透性,Ktrans升高代表血管通透性、血流灌注高。ADC可反映分子扩散特性及组织结构变化;D则受肿瘤血管数量、容积、通透性等影响,可反映组织内毛细血管丰富程度,可用于评估肿瘤恶性程度[12-13]。既往研究[14-15]显示,随直肠癌进展,D、D*及ADC均下降,且三者均为直肠癌分期的独立预测因素。本研究发现直肠癌T分期与Ktrans呈正相关、与D及ADC呈负相关,且三者联合可有效评估新辅助治疗效果。

综上所述,3.0T DCE-MRI联合IVIM-DWI有助于术前评估直肠癌T分期及新辅助治疗效果。但本研究为单中心回顾性分析,样本量有限,有待累积更多样本开展多中心前瞻性研究进一步观察。