3.0T MRI体素内不相干运动弥散加权成像对直肠癌区域淋巴结良恶性诊断的初步研究

唐丽丽，王 娟，那曼丽，张 滨（通信作者）

（北京大学首钢医院医学影像科 北京 100041）

直肠癌（colorectal cancer，CRC）是比较常见的一种消化道恶性肿瘤，在恶性肿瘤中具有较高的发病率，居于第3位，并且呈现出逐年升高的特点，尤其是具有年轻化的特点，已经成为危害人们身心健康的一种重要疾病[1]。临床上直肠癌的治疗主要依靠外科手术和/或结合放化疗等多学科综合治疗，而淋巴结分期是决定直肠癌患者是否需要新辅助化疗的重要因素之一[2]。美国国家癌症综合网络（National Comprehensive Cancer Network，NCNN）2015年第2版直肠癌临床实践指南中指出“T3、T4期或任何TN+的肿瘤”应行术前新辅助治疗，能够降低直肠癌术后的局部复发率。磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）具有较高的软组织分辨率，并且具有诸多的优点如多参数成像、多方位直接成像、无放射损伤等，再加上直肠的解剖位置比较固定，所以MRI成像也是直肠癌诊断和术前分期的一个有效手段。但是有研究指出，MRI只能对病变形态学信息进行获取，而不能将病变功能变化充分显示出来；而体素内不相干运动-弥散加权成像（intravoxel incoherent motiondiffusion weighted imaging，IVIM-DWI）作为可以对体素微观运动进行描述的一种成像方法，不仅能够对组织中的水分子运动定量参数进行获取，还能将组织的灌注情况充分反映出来，尤其是水分子的扩散情况，并且具有较高的准确度和敏感度[3]。因此，本文对直肠癌区域淋巴结良恶性鉴别诊断中运用IVIM-DWI的临床效果进行了分析，具体如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2018年1月—2021年5月期间于北京大学首钢医院确诊的63例直肠癌患者为研究对象，年龄34～82 岁，平均（57.5±7.1）岁，其中27例为女性，36例为男性。纳入标准：①患者术前均行常规MRI+IVIMDWI检查；②病理诊断为直肠腺癌，且N分期资料完整；③检查前未行新辅助治疗，检查后1～2周内行全直肠系膜切除术。排除标准：①术前行新辅助治疗；②盆腔曾做过手术者；③IVIM-DWI图像质量差，淋巴结显示不清者。

1.2 方法

所有患者均行IVIM-DWI检查，仪器采用3.0T GE signa HD超导磁共振扫描仪，采用ADW4.6工作站和Functool（MADC）软件进行后处理，具体操作如下。检查前1 d，给予患者开塞露帮助排便，检查前嘱患者将膀胱排空，不能空腹饥饿，避免肠蠕动亢进，并且检查前40 min，给予患者654-2注射，抑制肠蠕动。扫描序列、参数设定如下，①矢状位T2WI，即FSE，TR 3 600 ms，TE 90 ms，FOV 25，矩阵：288×256，NEX：4，ETL：17，扫描范围以直肠为中心进行20层扫描，层厚4 mm，层间距0.4 mm，扫描时间4 min；②DWI，TR 5 800 ms，TE 70 ms，FOV 33，矩阵：192×192，NEX：4，进行9个b值扫描（0、50、100、150、200、400、600、800、1 000 s/mm2），扫描范围上缘包括骶骨前方直肠上动脉，下缘包括肛门直肠环水平，低位直肠癌下缘需包括肛门，层厚5 mm，层间距1 mm，扫描时间7 min；③轴位T2WI，即FSE，TR 9 000 ms，TE 100 ms，FOV 20，矩阵：288×256，NEX：5，ETL：22，扫描范围同DWI，层数约40～45层，层厚3 mm，层间距：0.3 mm，扫描时间11 min；④斜轴位T2WI，即FSE，TR 5 000 ms，TE 100 ms，FOV 20，矩阵：288×256，NEX：4，ETL：17，扫描范围以病灶为中心并将病灶完整包括，定位线垂直病灶区域肠管走行方向，层厚3 mm，层间距0.3 mm，扫描时间6 min；⑤冠状位T2WI，即FSE，TR 4 300 ms，TE 100 ms，FOV 26，矩阵：288×256，NEX：4，ETL：17，扫描范围前缘包括腹主动脉，后缘将直肠后壁完整包括，层数20层，层厚4 mm，层间距0.4 mm，扫描时间5 min；⑥轴位增强T1WI，即LAVA-FLEX，TR 3.5 ms，TE 1.5 ms，FOV 36，矩阵：288×256，NEX：1.5，扫描范围同DWI、轴位T2WI，预扫及增强7期扫描，层厚5 mm，层间距0，扫描时间4 min；⑦矢状位增强T1WI，LAVA-FLEX，TR 7.9 ms，TE 2.1 ms，FOV 35，矩阵：224×256，NEX：2.3，扫描范围以直肠为中心进行52层扫描，层厚4 mm，层间距0，扫描时间1 min。

所有MRI图像均由2名年资高且经验丰富的影像诊断医师负责影像诊断及肿瘤N分期，如果不能统一意见，则通过协商获得一致。而肿瘤TNM分期则以美国癌症联合委员会（American Joint Committee on Cancer，AJCC）与国际抗癌联盟（International Union Against Cancer，UICC）制定的第七版肿瘤、淋巴结和远处转移（the tumor，node and metastasis，TNM）分期系统为标准，如表1。

表1 TNM分期标准

全直肠系膜切除术后，由病理科及放射科医生共同完成淋巴结在标本上与MRI图像之间的匹配；根据病理结果分为转移组及非转移组。

1.3 数据传输与图像采集

将IVIM-DWI图像传输到后处理工作站，利用GE ADW 4.6工作站Functool中的多b值DWI后处理（MADC），选择双指数模型（bi-exponential model）进行拟合，建立fast ADC图、slow ADC图、Fraction of Fast ADC图，在IVIM-DWI上选取病灶最大层面勾画感兴趣区（ROI），尽量避开囊变、坏死、血管区域，并获得相应参数值（D、D*、F），测量三次，分别记录每个参数值并计算平均值。

1.4 统计学方法

采用SPSS 18.0统计软件分析数据，符合正态分布的计量资料以均数±标准差（）表示，采用t检验；计数资料以频数（n）、百分率（%）表示，采用χ2检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 有无淋巴结转移的直肠癌组织IVIM各参数对比

63例患者中，31例（49.21%）合并淋巴结转移（转移组），其余32例（50.79%）无淋巴结转移（非转移组）。转移组与非转移组D值分别为（0.755±0.297）×10-3mm2/ s、（1.077±0.293）×10-3mm2/ s，f值分别为（0.267±0.081）（0.321±0.109），差异均有统计学意义（P＜0.05）；转移组与非转移组ADC值分别为（1.219±0.222）×10-3mm2/ s、（1.344±0.399）×10-3mm2/ s，D*值分别为（11.653±6.035）×10-3mm2/s、（14.471±6.944）×10-3mm2/ s，差异均无统计学意义（P＞0.05），见表2。

表2 直肠癌区域淋巴结有无转移的IVIM各参数比较（）

表2 直肠癌区域淋巴结有无转移的IVIM各参数比较（）

组别例数D（×10-3 mm2/s）D*（×10-3 mm2/s）转移组310.755±0.29711.653±6.035非转移组321.077±0.29314.471±6.944 t 3.3481.302 P＜0.001＞0.050组别例数fADC值（×10-3 mm2/s）转移组310.267±0.081.219±0.222非转移组320.321±0.1091.344±0.399 t 4.8341.110 P＜0.050＞0.050

2.2 评价淋巴结转移的诊断效能

运用ROC曲线下面积（AUC）对淋巴结转移的诊断效能进行比较分析，结果显示，在有无淋巴结转移中，D值的AUC为0.731，见表3。

表3 淋巴结转移的诊断效能评价

3 讨论

近年来，随着人们生活水平的提高，饮食结构和生活方式逐渐改变，再加上环境污染的影响，直肠癌在我国的发病率呈现出明显的上升趋势，已经成为危害人们身心健康的一种重要疾病[4]。当前临床在治疗直肠癌时，手术是比较有效的一种方法，但是一些患者由于术前诊断不准确或者不及时而导致治疗最佳时机被延误，所以术前完善影像学检查对直肠癌的组织分化程度、TNM分期以及有无淋巴结转移进行判断尤为重要。MRI能够多方位成像，具有较强的分辨能力，能够获取准确的临床分期信息，有助于早期诊断直肠癌，但是传统MRI只能获取病变形态学信息，不能将病变功能变化显示出来；DWI能够将组织内部的生理病理和结构改变反映出来，提高病变检出率，但是以单指数函数模式为主，具有一定的局限性。而IVIM运用双指数模型，通过分离分子的灌注和扩散情况，划分人体内的水分为血管外水和血管内水，其中前者是细胞间液和细胞内水，缓慢流动，主要为表观扩散，以D值表示；后者则为人体内血液中流动的水，跟随血液流动，具有较快的速度，称之为假扩散，即D*值；而f值是整个组织容积中体素毛细血管容积所占的比值[5-6]。在IVIM中D值表示真实的水分子扩散，f和D*则可以将组织的灌注信息充分反映出来，其中血管内血流速度和毛细血管平均长度与D*有关，而f能够将组织内的毛细血管丰富程度充分反映出来。

在直肠癌局部复发或者预后的评估中，淋巴结转移是比较重要的一个因素。但是MRI术前对淋巴结转移进行评估的准确性不高，并且与病理结果无法一一对应[7-8]。在本次研究中，通过术前对原发肿瘤的IVIM相关参数值进行测量来对淋巴结转移进行预测。结果显示，D值随着淋巴结转移的出现而明显下降，与国内相关研究邱麟等[9]报道基本一致，提示肿瘤分子的扩散状态与淋巴结转移情况有关。分析原因主要为D值可以将分子的扩散运动充分反映出来，其中肿瘤的恶性程度与D值呈反比，则淋巴结更容易出现转移。韩帅等[10]在研究中发现，在直肠癌D分期中虽然D值比较无差异，但是D值随着肿瘤N分期的升高而明显下降。本次研究发现，虽然f和D*能够将毛细血管的灌注充分反映出来，但是对肿瘤组织分化程度和淋巴结转移的判断意义不大。

综上所述，IVIM图像提供的f、D*、D可以将肿瘤组织的生理病理状态充分反映出来，其中D值在直肠癌区域淋巴结转移诊断中具有较高的价值。