IVIM定量参数与直肠癌分期、分化程度及脉管神经侵犯的关系

卢乐,文河白,王晋龙,李华,黄晶晶,张国妤

直肠癌为常见恶性肿瘤，目前以外科手术为主要治疗手段，部分患者可结合放化疗[1]。专家认为，肿瘤临床分期、分化程度、脉管或周围神经受累情况不仅是直肠癌预后的影响指标，也是影响患者治疗方案的主要因素[2]。常规MRI可形态学、解剖结构等方面进行术前评估，但对TNM分期、淋巴结良恶性鉴别的准确性较低。磁共振扩散加权成像可反映活体组织内水分子微观扩散运动，可量化计算表观扩散系数，其中体素内不相干运动成像(in travoxel incoherent moilon，IVIM)将分子的扩散和灌注效应相分离，使水分子扩散更接近实际特征。IVIM参数包括纯扩散系数(D)、灌注相关假扩散系数(D*)、灌注分数(f)，其中D反映组织内水分子扩散，D*、f值反映组织灌注情况[3]。本研究对95例直肠癌患者进行MRI检查，并比较不同临床分期、分化程度、脉管神经侵犯患者的D、D*、f值，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本研究获西安交通大学第二附属医院医学伦理委员会批准(批号：2015.1号)，选取2015年3月至2019年2月西安交通大学第二附属医院直肠癌患者95例，其中男53例、女42例；年龄35～74岁，平均(59.86±6.89)岁；临床表现：大便带血71例、大便次数增加19例、便秘12例、黏液便9例、腹痛2例。

1.2 入选标准

1.2.1 纳入标准：①患者年龄>20岁；②MRI检查前无过放化疗等治疗史；③患者在MRI检查后2周内采取外科手术治疗；④术后病理确诊为直肠癌；⑤签署知情同意书。

1.2.2 排除标准 ①伴其他部位肿瘤者；②有既往盆腔手术史者；③黏液腺癌和印戒细胞癌；④MRI图像质量差者；⑤体内等金属异物植入者；⑥病灶体积小，在IVIM-DWI图像上显示不清者；⑦对注射山莨菪碱过敏者；⑧存在严重心脏病、青光眼等禁忌症者。

1.3 方法

所有患者均行MRI检查，肌内注射20 mg的盐酸山莨菪碱，使肠道低张。检查设备为GE Signa Horizon HDXT 3.0 T MR扫描仪，8通道相控阵腹部线圈，定位于耻骨上缘。多b值DWI采用SE-EPI序列，12个b值与对应的激励次数：0 s/mm2，1次；20 s/mm2，1次；50 s/mm2，1次；100 s/mm2，1次；200 s/mm2，1次；400 s/mm2，2次；600 s/mm2，2次；800 s/mm2，2次；1 000 s/mm2，4次；1 200 s/mm2，4次；1 400 s/mm2，6次；1 600 s/mm2，8次。TR 2 800 ms，TE 70 ms；反转恢复时间240 s，矩阵128×128，视野340 mm×272 mm，层厚4 mm，间距1 mm。轴位采集，扫描4.5 min。每个多b值DWI序列后扫描轴位、矢状位、冠状位T2WI序列。经高压注射器注射钆喷替酸葡甲胺进行增强扫描，0.1 mmol/kg，3.0 mL/s，后注射20 mL生理盐水。由2位经验丰富的放射科主治医师在DWI图像处理后得到D、D*、f值(盲法)。在b=800 s/mm2的图像上手动勾画感兴趣区，选取肿瘤最大层面重复测3次取平均值。勾画时参考相应层面T2WI、动态增强MRI图像确定边界，避开黏液、出血、囊变、坏死区，不包括肠腔、血管、伪影。

1.4 病理学分析

MRI检查后行根治性切除术，术中参照UICC与AJCC确定患者TNM分期，根据术后病理报告获取患者肿瘤分化程度[4]、脉管神经侵犯情况等。

1.5 统计学方法

2 结果

2.1 病理结果

95例直肠癌患者中，TNM分期：Ⅰ期31例、Ⅱ期20例、Ⅲ例34例、Ⅳ期10例。分化程度：低分化22例、中分化41例、高分化32例；脉管神经侵犯：是42例、否53例。

2.2 不同临床分期的IVIM定量参数比较

Ⅰ、Ⅱ期患者与Ⅲ、Ⅳ期患者的D、D*、f值的差异无统计学意义(P>0.05)，见表1。

表1 不同临床分期的IVIM定量参数

2.3 不同分化程度的IVIM定量参数比较

不同分化程度患者D*、f的差异无统计学意义(P>0.05)。高分化患者的D值显著高于中分化与低分化患者，中分化患者显著高于低分化患者(P<0.05)，见表2、图1-3。

表2 不同分化程度的IVIM定量参数

注：各组D值比较，高分化与中分化患者比较，t=2.166，P=0.034；高分化与低分化患者比较，t=4.209，P=0.000；中分化与低分化患者比较，t=2.084，P=0.041。

图1直肠中分化腺癌(轴位HR-T2WI) D值0.751×10-3mm2/s，D*值9.51×10-3mm2/s，f值为0.315图2直肠癌低分化腺癌(T2WI) D值0.630×10-3mm2/s，D*值9.44×10-3mm2/s，f值为0.304图3直肠高分化腺癌(轴位DWI) D值0.831×10-3mm2/s，D*值9.70×10-3mm2/s，f值为0.303

2.4 不同脉管神经侵犯情况的IVIM定量参数比较

脉管神经侵犯患者与未侵犯患者的D*、f的差异无统计学意义(P>0.05)；脉管神经侵犯患者的D显著低于未侵犯患者(P<0.05)，见表3。

表3 不同脉管神经侵犯情况的IVIM定量参数

3 讨论

IVIM-DWI采用多个b值成像，得到D、D*、f 3个参数，其中D代表纯水分子扩散情况，D*与毛细血管微循环灌注有关，代表受血流速度及毛细血管形态的影响，f 代表灌注分数，与毛细血管血容量有关。其中D*和、f均反映组织灌注情况[5]。

IVIM-DWI最先用于脑部检查，随后开始用于腹部。本研究对直肠癌患者进行DWI序列扫描，结果显示临床分期对D、D*、f无明显影响，与覃大明[6]等的研究结论一致。也有研究对不同T分期的D、D*、f进行对比，发现T分期患者的D、f存在差异，具体表现为晚期患者的D、f相对早期患者更低，考虑与晚期肿瘤的细胞生长相对活跃，使水分子扩散受限、微血管间质压增大，造成D、f减小。专家认为[7-8]，TNM分期是直肠癌预后的影响因素之一，TNM分期越高，肿瘤结构越复杂，就会越大程度地限制水分子扩散。本研究中不同分期患者的D、D*、f均未见显著差异，考虑与b值选择、感兴趣区勾画方法(手动勾画)不同有关。另外，笔者认为，Ⅳ期肿瘤几乎完全坏死，结构复杂性反而下降，故干扰了TNM分期对D、D*、f的影响，是本研究中不同临床分期患者D、D*、f均相当的另一个主要因素[9]。

分化程度对D有较大影响，具体表现为肿瘤分化程度越高，D值越高。目前认为[10-11]，肿瘤分化程度越高，其细胞的异型性越不显著，细胞密度越小，间隙内成纤维细胞、中性粒细胞减少，细胞外间隙增大，使水分子扩散加速，故分化程度越高，D越大。脉管神经侵犯是淋巴结转移与远处转移的关键，研究发现[12-13]，脉管神经侵犯患者淋巴结转移风险较未侵犯患者增加30%左右，5年生存率更低，是直肠癌的预后因素之一[14-15]。本研究结果显示，脉管神经侵犯患者的D显著低于未侵犯患者，D*、f值相当。肿瘤侵犯脉管神经，会增加癌细胞排列密度，增大微血管密度，细胞间隙减小，水分子扩散受限，故脉管神经侵犯患者的D值下降[16-17]。有研究认为[18-20]，脉管神经侵犯患者f值减小，原因在于肿瘤内微血管增多，增大间质压力，减少肿瘤内部血流灌注，出现大量坏死区，血容量、血流量减小。但本研究中脉管神经侵犯与未侵犯患者的f值无明显差异，考虑与本研究中脉管神经侵犯患者血流灌注减少尚未造成大片区域的坏死有关。值得注意的是，本研究仅纳入直肠腺癌患者，印戒细胞癌、黏液腺癌均排除在外，可能影响研究结果，有待进一步证实。另外本研究采用手动勾画最大层面ROI，而非全肿瘤ROI，ROI选择的不同对结果的影响需进一步验证。

综上，IVIM-DWI参数与直肠癌患者分化程度、脉管神经侵犯情况有较大关联，分化程度低、发生脉管神经侵犯的D值相对更低，提示除去微循环灌注影响的D值相比D*、f值对直肠癌恶性程度的评估价值更高。