DWI对宫颈癌的诊断及与肿瘤细胞密度相关性的初步研究*

广东省广州市第一人民医院放射科（广东 广州 510180）

莫 蕾 江新青 陈阿梅 纪昌焕

在女性恶性肿瘤中宫颈癌发病率居第二位，死亡率居首位。宫颈癌分期与治疗方法及预后密切相关，目前临床上宫颈癌分期主要依靠妇科检查及影像学检查，常规MRI虽已在此得到了良好应用，但对早期宫颈癌的诊断、宫旁浸润等方面有一定局限性。磁共振扩散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)自活体应用以来，大大提高了病变检出的敏感性，并可帮助判断病变侵犯范围[1]。本研究旨在通过对宫颈癌表观扩散系数(（apparent diffusion coefficient，ADC)值的定量分析，评估其与肿瘤病理分级及细胞密度的关系, 以探讨DWI所反映出的宫颈癌特征及临床应用价值。

材料与方法

1.1 一般资料 本组35例宫颈癌患者，年龄32-73岁，平均52.5岁。MR检查前均未接受任何治疗。均经手术或宫颈活检病理证实，其中鳞癌27例，腺癌8例。同时搜集正常宫颈15例作为对照组，年龄28~60岁，平均44岁，均经宫颈涂片细胞学检查病理证实，排除宫颈上皮病变及癌变。本研究获得医院伦理委员会批准及受检者书面同意。

1.2 检查方法 所有病例均行盆腔常规MRI及DWI检查。采用Philips Achieva 1.5T超导型磁共振扫描仪，SENSE-BODY线圈。常规横断位T1WI、T2WI及T2WI脂肪抑制序列(SPAIR),矢状位T2WI。DWI应用SENSE技术和SPIR平面回波成像(EPI)序列，采用两个扩散梯度场(b=0、1000s/mm2)，TR 7000-8500ms，TE 60ms，矩阵128×128，加速因子2，TI(IR)为180ms，共50-60层，层厚4mm，层间距0mm，视野(FOV)350-400 mm，平面回波因子(EPI factor) 69，信号平均次数(NSA)4-6，采集时间3-6min。

1.3 图像观察及数据测量DWI直接得到DWI图及用随机软件包后处理得出表观扩散系数(ADC)图。对肿瘤感兴趣区(regionof interest，ROI)选取病灶最大层面，面积约100-200mm2，尽量避开坏死区、血管和伪影，对正常宫颈ROI面积约50mm2，避开低信号宫颈纤维基质，分别测量ADC值，观察肿瘤实质及正常宫颈在该技术上的信号特点与显示率。最后将病理结果与影像学诊断相对比，以此来评判DWI诊断准确率。

1.4 肿瘤细胞密度计数 对其中30例手术切除的肿瘤HE染色病理切片，在200倍光镜下，每个肿瘤标本任意选取5个视野，采集视野内肿瘤细胞核总面积与统计场面积之比，以百分比表示，取平均值为肿瘤的细胞密度。

1.5 统计学分析采用SPSS13.0统计软件包完成数据处理及统计分析检验，检验显著性水准α=0.05，P<0.05为差异具有统计学意义。宫颈癌与正常宫颈内带、结合带、外带ADC值比较采用单因素方差分析，组与组之间两两比较采用LSD法（方差齐性）或Dunnett’T3法（方差不齐）。宫颈癌两种病理类型间ADC值比较采用两样本t检验。利用受试者工作特征曲线（receiver operator characteristic curve，ROC）分析确定宫颈癌ADC诊断阈值。采用双变量相关分析宫颈癌ADC值与肿瘤病理级别及细胞密度的相关性。

结 果

2.1 正常宫颈和宫颈癌的ADC值比较 15例正常宫颈DWI图表现为三层结构，内带为高信号，结合带为明显低信号，外带为稍高信号，ADC图上正常宫颈ADC值高于宫颈癌(图2-4）。DWI图宫颈癌为明显高信号，ADC图上则显示为低ADC值(图5-7 )。由表1可知，b值取0、1000 s/mm2时，宫颈癌的ADC值均低于正常宫颈内带、结合带及外带，其差异具有统计学意义(t=-0.621，t=-0.798，t=-0.890，P<0.05)；正常宫颈内带的ADC值最低，故用宫颈内带的ADC值来区别宫颈癌及正常宫颈；正常宫颈内带与结合带、外带间ADC值差异具有统计学意义(t=-0.178，t=-0.262，P<0.05)，结合带与外带间ADC值差异无统计学意义(t=-0.083，P＞0. 05)。

2.2 宫颈癌不同病理类型间ADC值比较 表2可知b值取0、1000s/mm2时，宫颈鳞癌ADC值低于腺癌，其差异有统计学意义(P<0.05)。

2.3 宫颈癌ADC值诊断阈值的选择 诊断宫颈癌ADC值的受试者工作特性曲线（ROC）下面积为0.942（如图1），以ADC值小于1.26×10-3mm2/s时诊断宫颈癌的特异度为93.33%，敏感度为94.29%，准确率为94.00%。

表1 正常宫颈与宫颈癌的ADC值 (b=1000 s/mm2)

表2 宫颈鳞癌与腺癌ADC值比较 (b=1000 s/mm2)

表3 宫颈癌各病理级别的ADC值(b=1000 s/mm2)与细胞密度

图2 为正常宫颈的T2WI图，图3 为同一人的DWI图（b=1000s/mm2），宫颈内带为高信号，结合带为明显低信号，外带为稍高信号，图4为同一人的ADC图，其ADC值高于宫颈癌。图5 为宫颈鳞癌的T2WI图，图6为同一病例的DWI图（b=1000s/mm2），肿瘤为明显高信号，图7 为同一病例的ADC图，肿瘤显示为低ADC值。

2.4 宫颈癌ADC值与肿瘤病理级别及细胞密度的相关性分析由表3可知宫颈癌恶性程度随病理级别升高而增加，其肿瘤细胞密度亦增高。宫颈癌ADC值与肿瘤病理级别及细胞密度均呈负相关，相关性有统计学意义(r=-0.697，P=0.000；r=-0.766，P=0.000)。

讨 论

3.1 DWI检查技术在宫颈癌的应用 DWI是目前唯一能在活体观察组织水分子微观运动的无创性影像学方法，细胞外水分子运动和血流灌注的不同是引起宏观扩散状态改变的主要原因，表观扩散系数（ADC）值是根据DWI图上信号强度的变化计算得出，与细胞密度、核浆比、肿瘤的结构、微环境的改变、组织的成分如水肿、坏死、纤维化等密切相关[2]，通常组织含水量丰富、微循环灌注水平高及细胞外间隙较宽者，扩散受限程度较轻，ADC值较高。测量ADC值可以量化水分子扩散的情况[3]，评价组织器官的功能和结构变化，可检测出与组织含水量变化相关的生理学早期改变，较常规MRI 更容易发现病变。随着MRI技术的发展，DWI的应用也从神经系统向全身其他系统推广[4]。

b值（扩散敏感因子）是DWI检查的重要参数之一，其选择可以影响DWI图像的质量、扫描时间和ADC值测量。高b值能减低T2透射效应影响，使ADC值更为准确，但将降低图像信噪比，DWI图像质量欠佳，并且增加扫描时间；低b值时DWI图像质量虽比较好，但难以去除T2透射效应，受组织微循环影响大，致使ADC值准确性较差。本研究应用EPI序列及敏感编码（SENSE）等超快速成像技术，使用单次激发EPI一次采集全部K空间数据，最大限度的减少运动所造成的误差，抑制或减弱运动伪影，达到暂时“冻结”呼吸、心脏搏动等运动，用高梯模式尽可能缩短TE，在自由呼吸下进行采集高分辨率、高信噪比的图像。SENSE能有效缩短EPI回波链长度，加快扫描的速度，降低大视野的图像变形。为兼顾两者及参考国内外研究[5,6]，本研究b值取0、1000s/mm2，图像清晰，病变显示清楚，无明显磁敏感伪影及变形，各ROI间ADC值的波动较小，此时ADC值的诊断价值较高。

3.2 DWI在宫颈癌诊断中的价值 本组15例正常宫颈在b值为0、1000s/mm2的DWI图上表现为三层结构，内带呈高信号，结合带呈明显低信号，外带呈稍高信号，这与T2WI成像三层结构一致。这可能由于宫颈内带粘膜上皮的分泌细胞数量较多，并且粘膜固有层较厚，血管丰富，并有大量分化较低的基质细胞，因此细胞密度高，细胞基质丰富，水分子自由活动受限，以致于宫颈内带DWI图信号强度较高，而平均ADC值较低。测量正常宫颈三层结构的ADC值，发现宫颈内带的ADC值低于结合带和外带，其差异具有统计学意义，故在区别宫颈癌与正常宫颈ADC值的受试者工作特性曲线时，将正常宫颈内带的ADC值纳入统计学分析。

恶性肿瘤如宫颈癌、原发性肝癌、转移瘤等通常由干细胞繁殖旺盛，通常细胞直径较大,细胞构成比正常的组织密度高，细胞外容积减少，同时生物膜结构对水分子扩散的限制明显，故在DWI图像常呈现高信号，ADC值明显低于良性病变及正常组织[7,8]，且宫颈鳞癌跟腺癌之间由于组织类型的不同可能在ADC值上存在差异[9]。本组病例b值为1000s/mm2的DWI图均能清晰显示宫颈癌病灶，肿瘤为明显高信号，宫颈三层结构受累情况显示较清楚，同时也能很好地显示周围结构及邻近区域淋巴结/骨转移。本研究结果显示宫颈癌的ADC值明显低于正常宫颈ADC值，宫颈鳞癌ADC值低于腺癌，其差异均有统计学意义，以ADC值小于1.26×10-3mm2/s时诊断宫颈癌的特异度96.67为%，敏感度为96.67%，准确率为93.33%。因此，DWI能较准确区分宫颈癌与正常宫颈组织结构，对预测宫颈癌的病理类型亦有一定提示作用，常规MRI与DWI相结合，能大大提高判断宫颈癌浸润深度和宫旁侵犯范围的准确性。

3.3 宫颈癌ADC值与肿瘤病理级别及细胞密度的相关性 Kim等在动物实验研究中发现，肿瘤实性部分的ADC值与其细胞密度之间具有明显相关性，肿瘤坏死区的ADC值与肿瘤实性部分ADC值之间具有显著性差异，是由于肿瘤实性和坏死部分有不同的弥散障碍[10]。肿瘤实性部分细胞密度增加，细胞内总含水量虽然也增加，但细胞内弥散障碍也随之加大，致使细胞内水分子运动受限，此外随着肿瘤细胞密度增加，细胞外间隙缩小，细胞外水分子运动亦受限，故肿瘤实性部分的ADC值减低；而肿瘤坏死区的细胞密度近似于零，故ADC值高于肿瘤实性部分[11,12]。宫颈癌恶性程度随病理级别升高而增加，病理切片上分化较差的肿瘤细胞数目增多，细胞外间隙减小，细胞密度相应增高。细胞密度如同肿瘤的血管化程度一样，是肿瘤病理分级的重要判定标准之一，也是造成ADC值差异的主要病理基础。本研究显示宫颈癌ADC值与肿瘤病理级别及细胞密度均呈负相关且有统计学意义（P<0.05），进一步证实ADC值能够很好地反映不同级别、不同性质宫颈癌的肿瘤细胞密度，为评估肿瘤的恶性程度及预后提供参考。

3.4 本研究的局限性及展望本组病例数量较少，部分结果尚需大量病例进一步论证。选取的组织标本细胞密度计数视野未能与ADC值测量区完全一致，对两者相关性分析有一定影响。组织内水分子扩散的影响因素较复杂，本研究仅从细胞密度差异这一角度初步探讨宫颈癌ADC值与其细胞密度的相关性，其它方面因素对宫颈癌ADC值的影响尚需进一步研究。另外，DWI在早期宫颈癌的诊断、淋巴结的定性等方面研究前景广阔。

总之，DWI是一种很有价值的MR功能成像技术，可以在分子水平为宫颈癌的诊断提供全新的形态学以外的信息，是对常规MR的有益补充。

1.Woodhams R, Matsunaga K, Iwabuchi K, et al. Diffusion-Weighted Imaging of Malignant Breast Tumors: The Usefulness of Apparent Diffusion Coefficient(ADC) Value and ADC Map for the Detection of Malignant Breast Tumors and Evaluation of Cancer Extension [J]. Comput Assist Tomogr,2005, 29: 644.

2.Guo AC, Cummings TJ, Dash RC, et al.Lymphomas and high-grad astrocytomas:comparison of water diffusibility and histologic characteristics[J].Radiology, 2002;224: 177-183.

3.Takahara T, Imai Y, Yamashita T, et al. Diffusion weighted whole body imaging with background body signal suppression(DWIBS): technical improvement using free breathing，STIR and high resolution 3D display[J]. Radiat Med, 2004, 22(4): 275–282.

4.蔡林峰, 陈韵彬. 肝脏磁共振弥散加权成像的可重复性研究[J]. 中国CT和MR杂志, 2008，（6）: 39-41.

5.刘颖, 白人驹. DWI在宫颈癌诊断中的应用价值及其与病理相关性[J]. 临床放射学杂志, 2009, 28（2）: 225-228.

6.曹崑，张晓鹏，孙应实，等.宫颈癌MR扩散加权成像特点研究: ADC值与临床病理特征的关系[J]. 临床放射学杂志,2009, 28（7）: 957-960.

7.Thoeny HC, De Keyzer F, Oyen RH, et al. Diffusion-weighted MR imaging of kidneys in healthy volunteers and patients with parenchymal diseases: initial experience[J].Radiology, 2005, 235: 911.

8.Sato C, Naganawa S, Nakamura T, et al. Differentiation of noncancerous tissue and cancer lesions by apparent diffusion coefficient values in transition and peripheral zones of the prostate[J]. JM agn Reson Imaging 2005，21: 258.

9.Hua dan Xue, Shuo Li, Fei Sun, et al. Clinical application of body diffusion weighted MR imaging in the diagnosis and preoperative N staging of cervical cancer[J].Chin Med Sci J, 2008, 23(3): 133-137.

10.Kim CK, Park BK, Han JJ,et al.Diffusion-weighted imaging of the prostate at 3T for differentiation of malignant and benign tissue in transition and peripheral zones:preliminary results[J]. J Comput Assist Tomogr, 2007, 31(3): 449-454.

11.邢振，曹代荣，李银官,等. ADC值对颅内淋巴瘤与高级别胶质瘤鉴别诊断的价值研究[J].中国CT和MR杂志，2010，8（1）：5-8.

12.Marini C, Iacconi C, Giannelli M, et al.Bartolozzi Quantitative diffusion-weighted MR imaging in the differential diagnosis of breast lesion [J]. Eur Radiol, 2007, 17(10): 2646-2655.