MRI平扫联合增强扫描在直肠癌肿瘤分期中的价值比较△

万丽娟,张红梅,张翀达,孟闫凯,叶枫,刘媛,赵心明,周纯武

国家癌症中心/国家肿瘤临床医学研究中心/中国医学科学院北京协和医学院肿瘤医院影像诊断科,北京1000210

准确的直肠癌治疗前分期是选择合适的治疗 方案、实现精准治疗及改善患者预后的前提[1-2].根据第7版美国癌症联合委员会(American Joint Committee on Cancer,AJCC)指南[3]以及中国结直肠癌诊疗规范[4]的建议,T1期、T2期的直肠癌患者可直接选择手术治疗,而对于T3、T4期的患者或合并淋巴结转移的患者,术前放化疗有利于改善患者的预后与生存质量.磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)是直肠癌TNM分期的主要影像学检查方法,T2加权成像(T2 weighted imaging,T2WI)是最常用的检查序列,有文献报道,其诊断直肠癌T分期的准确率约59%～95%,诊断N分期的准确率约43%～85%[1,5-8],由于部分肿瘤周围存在炎性纤维反应,单纯利用T2WI进行肿瘤分期会造成不同程度的误判,尤其是对于T2期与T3期的鉴别.为了提高诊断直肠癌肿瘤分期的准确性,功能性MRI逐渐应用于临床,其中,弥散加权成像(diffusion-weighted imaging,DWI)可以较好地鉴别肿瘤组织与周围炎性纤维反应,是肿瘤分期的重要辅助序列[6-7];动态增强(dynamic contrast-enhanced,DCE)序列可以用于直肠癌放化疗后的疗效评价,但对于肿瘤分期的诊断价值尚有争议.基于以上原因,本研究拟将95例直肠癌患者的术前磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)资料分为T2WI+DWI、DCE和T2WI+DWI+DCE三组,分别对直肠癌患者的术前T分期进行评价,并将MRI诊断结果与病理学诊断结果进行对照,从而评价T2WI+DWI、DCE和T2WI+DWI+DCE在直肠癌肿瘤分期中的诊断价值,现报道如下.

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性分析2014年2月至2016年1月于中国医学科学院肿瘤医院收集的直肠癌患者的临床资料.纳入标准:①均经肠镜及病理学检查证实为直肠癌;②直接行直肠癌手术切除;③术前接受直肠MRI检查;④临床资料完整.研究共包括120例直肠癌患者,全部患者均直接行直肠癌手术切除治疗,其中,25例直肠癌患者因未行增强MRI检查而被删除,最终共有95例患者入组.其中,男64例,女31例;年龄为17～83岁,平均年龄为(57.7±11.2)岁.肿瘤部位:直肠上段9例,直肠中段33例,直肠下段53例.MRI检查距手术时间为1～16天,平均天数为(6.2±4.7)天.手术方式:患者行直肠低位前切除术(Dixon术)44例,腹会阴联合直肠癌根治术(Miles术)47例,经肛门直肠肿瘤切除术3例,直肠切除乙状结肠造口术(Hartman术)1例.肿瘤病理:非黏液性腺癌92例(高分化9例,中分化72例,低分化11例),黏液腺癌3例.

1.2 检查方法

1.2.1 检查前准备 设备选择3.0T GE Signa EXCITE磁共振检查仪,扫描线圈选择八通道专用线圈.检查前2～3 h用开塞露行肠道清洁准备,检查前30 min肌肉注射山莨菪碱10 mg以缓解肠道蠕动(有禁忌证如颅内高压、严重心脏病、青光眼以及前列腺增生者除外).患者仰卧于检查床,根据肠镜提示肿瘤位置的高低不同经肛门向肠腔注入超声耦合剂约100～150 ml.

1.2.2 检查序列与参数 采用快速恢复FSE序列行横断位T1WI、T2WI、DWI及矢状位T2WI,肿瘤位于直肠下段者加扫冠状位T2WI.其中,横断位T2WI垂直于肿瘤长轴,扫描参数:TR/TE,4500～5000/95～105,矩阵256X320;FOV为160 mmX160 mm,回波链21,激励次数4次,层厚3 mm,间隔0.3 mm.DWI序列采用自由呼吸,应用单次激发回波平面成像技术行横断位扫描,扫描参数:TR 5000,TE最小值,FOV 300 mmX300 mm,矩阵128X128,激励次数4～8次,层厚4 mm,层间距1 mm.扩散敏感因子b值取0、1000 s/mm2,同时联合并行采集空间灵敏度编码技术,R值为2.平扫结束后行DCE扫描,应用横断位3D肝脏容积加速采集成像(liver acquisition with volume acceleration-extended volume,LAVA-XV),TR 3.7,TE 1.1,FOV 300 mmX 300 mm,矩阵288X192,层厚4 mm,无间距扫描.经肘静脉以2 ml/s的速率团注0.1 mmol/kg的增强扫描对比剂,增强扫描对比剂使用钆喷酸葡胺注射液(Gadolinium dtpa,Gd-DTPA),再以相同的速率注射20 ml生理盐水冲管.增强扫描先扫蒙片,随后注射对比剂,注射15 s后开始扫描,扫描9期,每期扫描时间为15 s.延迟扫描行矢状面和冠状面扫描.

1.2.3 图像评价 肿瘤TN分期依据第7版AJCC指南[3]进行,由两位多年从事腹部MRI诊断的影像科医师在不知任何患者信息的前提下共同协商进行,意见不一致时第3位医师参与.将MRI检查序列分为T2WI+DWI、DCE及T2WI+DWI+DCE三组,分别对95例直肠癌患者的T分期进行独立评价.直肠癌在T2WI序列表现为相对正常肠壁的低信号,DWI序列表现为相对正常肠壁的高信号,DCE序列表现为早期明显强化,延迟期强化减低.本研究图像评价:T2WI+DWI组以T2WI为基础,DWI图像辅助进行评价;DCE组以显示最佳期横断面结合矢状面、冠状面进行评价;在序列T2WI+DWI+DCE组,当不同序列显示的肿瘤侵犯范围不一致时,以显示肿瘤边缘最佳的序列为主要依据进行评价.T1期:肿瘤信号局限于黏膜或黏膜下层;T2期:肿瘤侵犯固有肌层,但固有肌层外缘仍完整;T3期:肿瘤穿透固有肌层达浆膜下层(腹膜反折以上)或无腹膜覆盖的直肠旁组织(腹膜反折以下);T4:肿瘤穿透腹膜脏层(T4a)或直接侵犯器官或结构(T4b).因本研究中T4期的病例相对较少,因此,将T4a与T4b合并为T4期进行统一评价.

考虑到单独DCE序列对于部分淋巴结与血管断面难以辨别,需要T2WI或DWI序列辅助识别;另一方面,目前,大部分研究认为DWI有利于发现系膜淋巴结,但对于定性诊断无明确价值[6-7,9],因此,本研究仅应用T2WI+DWI+DCE序列对淋巴结分期进行评价,而未对三组进行独立评价.3例患者行经肛门直肠肿瘤切除术,因未获得淋巴结分期的病理结果,因此在该部分研究中未入组,仅对其余92例患者进行MRI淋巴结分期评价,以与病理结果进行对照.结合文献,将T2WI上表现为边界不清或内部信号不均匀,或DCE序列表现为不均匀强化的淋巴结定义为转移淋巴结[8-11].因已有大量文献证实淋巴结大小对于诊断淋巴结性质有较高的假阴性率与假阳性率[6-10],因此,本研究未将淋巴结大小纳入诊断标准.

1.3 观察指标

灵敏度=筛检试验正确诊断阳性例数/金标准确诊阳性例数X100%,特异度=筛检试验正确诊断阴性例数/金标准确诊阴性例数X100%,准确度=(筛检试验正确诊断阳性例数+筛检试验正确诊断阴性例数)/总例数X100%.阳性预测值=筛检试验正确诊断阳性例数/筛检试验阳性总例数X100%,阴性预测值=筛检试验正确诊断阴性例数/筛检试验阴性总例数X100%.

1.4 统计学分析

采用SPSS 20.0软件对数据进行统计分析,计数资料以例和率(%)表示,组间比较采用χ2检验.采用Kappa一致性检验对三组序列检查结果的差异性和一致性进行检验,Kappa值≥0.75认为一致性良好,0.75>Kappa≥0.4认为一致性一般,Kappa<0.4认为一致性较差.

2 结果

2.1 T分期

通过 T2WI+DWI、DCE 及 T2WI+DWI+DCE三组序列对肿瘤T分期的诊断结果(表1)进行分析发现,T2WI+DWI、DCE及T2WI+DWI+DCE对直肠癌T分期的诊断总准确度分别为91.6%(87/95)、76.8%(73/95)及88.4%(84/95).T2WI+DWI序列将4例(40.0%)pT1期病变高估为T2,将3例(15.0%)pT2期病变高估为T3期,将1例(1.7%)pT3期病变高估为T4期;DCE序列将5例(50.0%)pT1期病变高估为T2期,将12例(60.0%)pT2期病变高估为 T3期,将 5例(8.5%)pT3期病变低估为 T2期(4例)或高估为T4期(1例);T2W+DWI+DCE序列将2例(20.0%)T1期病变高估为T2期,将7例(35.0%)T2期病变高估为T3期,将2例(3.4%)pT3期病变分别低估为T2期(1例)或高估为T4期(1例)(图1).

表1 三组序列对直肠癌 T分期诊断结果与病理学结果的对照

根据三组序列对直肠癌T分期诊断结果与病理结果的对照(表1),得出三组序列的灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值及诊断准确度(表2).从表中可以看出,DCE序列诊断T2期的灵敏度、T3期特异度均低于T2WI+DWI序列(40.0%vs85.0%,66.7%vs91.7%),差异均有统计学意义(P<0.05);T2WI+DWI+DCE序列诊断T2期的特异度与T3期的灵敏度也均低于T2WI+DWI序列(65.0%vs85.0%,80.6%vs91.7%),但差异均无统计学意义(P>0.05).Kappa一致性检验结果显示,T2WI+DWI、DCE和T2WI+DWI+DCE三组序列的 Kappa值分别为 0.845、0.555、0.783,T2WI+DWI序列与T2WI+DWI+DCE序列的诊断结果与病理结果均具有良好的一致性,而单纯DCE序列的一致性一般.

表2 3种序列对直肠癌 T分期的诊断效能(%)

2.2 N分期

T2WI+DWI+DCE序列诊断N0分期的灵敏度与特异度分别为62.7%、80.5%,诊断N1的灵敏度与特异度分别为57.1%、67.6%,诊断N2的灵敏度与特异度分别为50.0%、90.3%.T2WI+DWI+DCE序列诊断N分期的灵敏度为58.7%,Kappa值为0.346.(表3)

表3 T 2WI+DWI+DCE序列对直肠癌 N分期诊断结果与病理结果的对照(n=92)

3 讨论

准确的治疗前分期是实现直肠癌精准治疗的前提,同时也是患者疗效与预后评估的重要指标.对于早期(≤T1期)的直肠癌,可以行损伤性小的经肛局部切除术;对于T3～4NxM0及TxN+M0的患者,术前新辅助放化疗有利于降低局部复发率,增加保肛的机会,使患者更多地从治疗中获益[12-13].因此,这也为影像诊断与分期提出了更高的要求.目前磁共振(magnetic resonance,MR)小野高分辨T2WI是评价直肠癌疗前分期的最关键序列,但其对于T2期与T3期的鉴别仍有差强人意及亟待提高之处[1,9,14-15].DWI序列是成像相对稳定、临床接受度最高的功能MR序列[6-7,9],可以作为直肠癌分期的辅助序列.增强扫描有利于直肠癌新辅助放化疗后的疗效评价,但其在疗前分期中的价值尚有争议.

正常直肠肠壁在高分辨T2WI上可以显示四层结构,最内侧为低信号的黏膜层,其下方为线状高信号的黏膜下层,再向外是低信号的固有肌层,最外层为腹膜反折以下的高信号系膜层以及腹膜反折以上的浆膜下脂肪与浆膜层[9,16].良好的解剖信息使得T2WI序列成为直肠癌T分期的最关键序列.但是,当肿瘤侵犯肌层或更深位置时,肿瘤边缘经常会伴有炎性反应或纤维化,这种炎性反应或纤维化在T2WI上表现为与肿瘤组织相似的等信号或低信号,是导致T分期高估的主要原因[14-15,17].

由于肿瘤细胞排列紧密,细胞异型性及细胞质比例的失调使直肠癌组织与周围正常肠壁相比,在DWI序列上组织内水分子扩散受限表现为明显的高信号,而肿瘤边缘的炎性反应或纤维化则表现为相对等的信号或低信号,这就使得肿瘤的边界显示得更加直观,因此,尽管受到低空间分辨率的限制,DWI对于正常肠壁的解剖结构显示较差,尚不足以作为独立序列进行T分期,但有助于纠正T2WI对pT2期的高估[12,18-19].本研究显示,T2WI联合DWI序列对于T分期的诊断总准确度为91.6%,误诊的主要原因是将4例pT1期病例及3例pT2期病例分别高估为T2期与T3期,另外,将1例pT3期病例高估为T4期.

单独DCE序列对于T分期的诊断总准确率仅为76.8%.这是由于增强序列对肠壁解剖结构的显示要逊于平扫T2WI,因此,当肿瘤局限于肠壁内时,T分期的诊断效能较差,这与部分文献报道一致[11,19].也有研究报道,增强MRI序列可以提高直肠癌放化疗后再分期的准确性[20].本研究中,平扫联合增强扫描并不能提高肿瘤T分期的准确性.相反,有更多的pT2期病例被误诊为T3期.但同时,有2例平扫序列被高估的pT1期病例,在加入增强序列综合评价后被很好地纠正,这可能是因为黏膜下层含有丰富的血管结构,增强序列通过黏膜下血管的明显强化更有利于T1期的判读.因此,当平扫序列不能确定肿瘤是否为T1期而影响手术方式的选择时,可以考虑加入增强序列.

淋巴结转移一直是影像诊断的难点之一,有文献报道,MR对于直肠癌区域淋巴结诊断的准确率仅约43～85%[1,5-8].缺乏客观有效的诊断标准是诊断效能较低的主要原因.本研究中,平扫T2WI+DWI序列联合DCE序列以T2WI上表现为边界不清或内部信号不均匀,或DCE序列表现为不均匀强化的淋巴结作为转移淋巴结的诊断标准,诊断淋巴结分期的准确率为58.7%.已有文献证明原发肿瘤的位置、分期、分化程度等因素与肿瘤N分期具有一定的相关性[21-24],因此,鉴于淋巴结本身的MR特征尚不足以对淋巴结分期进行满意的评价,建议在临床工作中评价直肠癌淋巴结分期时,可以将原发肿瘤的信息加入其中综合考虑.

本研究的不足之处:T4期的病例数量较少,这是因为在临床工作中,大部分诊断为T4期的患者会选择术前新辅助放化疗而非手术切除治疗.受病例数量的限制,本研究未将T4期的病例进一步进行亚分期;在淋巴结分期方面,本研究未将DWI序列的表观弥散系数(apparent diffusion coefficient,ADC)值作为观察指标进行分析,这是因为已有文献证实,ADC值难以对淋巴结的性质进行准确地判定[6-7],更重要的是,ADC值受机型、场强、b值等多种因素的影响,限制了其在临床工作中的推广与应用.

总之,高分辨T2加权序列由于具有良好的空间分辨率,可以较清晰地显示肠壁的解剖结构,T2WI结合DWI序列有助于鉴别肿瘤与周围的炎性纤维反应,从而提高T分期诊断准确性,增强序列可以不作为疗前分期的常规序列.但当早期肿瘤拟行局部切除时,为了进一步明确是否为T1期或原位癌,可以考虑加作增强扫描观察肿瘤局部黏膜下血管的情况.MRI对直肠癌N分期的准确率处于中等水平,尚需进一步研究与提高.在临床工作中,对淋巴结的性质判定困难时,建议可以将原发性肿瘤的信息(如位置、分期、分化程度等因素)加入其中进行综合考虑.