MR波谱用于子宫恶性肿瘤进展

张艳玲,孙洪赞,武 科

(中国医科大学附属盛京医院放射科,辽宁 沈阳 110004)

子宫恶性肿瘤发病率近年呈上升趋势;早期明确诊断可改善预后[1],从代谢水平评估子宫肿瘤有助于早期诊断[2-3]。根据传统MRI生成的水和脂质的空间分布图不能反映组织代谢物改变[4]。MR波谱(MR spectroscopy, MRS)通过检测不同代谢物含量而提供与疾病生理、病理相关的代谢信息,可用于早期诊断子宫恶性肿瘤。本文对MRS在子宫恶性肿瘤中的应用进展进行综述。

1 MRS原理

MRS利用化学位移和自旋耦合现象测定人体代谢物分子成分,为目前唯一可无创检测活体组织代谢物的影像学方法[5];可从含有磁性核如1H、31P等的化合物中获得信号,尤以1H临床应用最多。MRS可根据采集方式分为单体素MRS(single-voxel MRS, SVS)和多体素(multi-voxel MRS, MVS);前者较为常用,后者采集时间长,存在空间采样限制,且波谱信号易受ROI外体素信号影响。常用SVS采集技术包括点分辨率波谱(point resolved spectroscopy, PRESS)和激励回波采集模式(stimulated echo acquisition mode, STEAM)[6]。通常应用PRESS采集子宫MRS。

2 MRS用于子宫恶性肿瘤

2.1 子宫内膜癌 与健康子宫内膜相比,子宫内膜癌(endometrial cancer, EC)组织代谢失调;胆碱代谢激活所致肿瘤细胞内磷脂酰胆碱、甘油磷脂酰胆碱和含胆碱化合物水平升高与EC发生、发展相关[8],相关胆碱代谢参数升高提示子宫内膜肿瘤为恶性,胆碱/水可用于判断良、恶性子宫内膜肿瘤、评估EC分型和淋巴结转移及肌层浸润。术前应用MRS有助于临床诊断EC及进行鉴别诊断。ZHANG等[9]采用3.0T MR仪以PRESS采集1H-MRS,对比观察38例EC及19例子宫内膜或黏膜下层良性病变,发现以胆碱/水鉴别EC与良性病变的曲线下面积(area under the curve, AUC)为0.82、约登指数为0.71,鉴别Ⅰ型(雌激素依赖)与Ⅱ型(非雌激素依赖)EC的AUC为0.83、约登指数为0.52。YTRE-HAUGE等[10]采用Siemens Avanto 1.5T MR仪以PRESS对77例EC患者采集局部1H-MRS,发现肿瘤组织的总胆碱/肌酸、总胆碱/水和总胆碱/噪声均明显高于周围子宫肌层。ZHANG等[11]以3.0T PRESS 3D1H-MRS 观察45例Ⅰ型EC,结果显示发生淋巴结转移的Ⅰ型EC的胆碱/水明显高于无淋巴结转移EC(AUC为0.75);侵犯子宫深层肌层Ⅰ型EC的胆碱/水明显高于侵犯子宫浅表肌层EC(AUC为0.72)。子宫癌肉瘤是EC的一种高危组织类型,侵袭性强、预后差,临床需要对其与其他类型EC相鉴别。TAKEUCHI等[12]采用3.0T MR仪以PRESS对12例子宫癌肉瘤和38例EC采集1H-MRS,发现前者胆碱含量显著低于、而脂质水平高于后者。

体外MRS研究[8]结果显示,高、低分化EC之间胆碱代谢水平不同,高分化EC胆碱水平低于低分化EC,但胆碱代谢水平与EC分期无关;体内MRS研究则发现胆碱/水及其异质性与EC分期呈正相关(r分别为0.39和0.54),且局部浸润性病变胆碱/水显著高于局限性病变[9];高胆碱水平与EC高危特征相关,总胆碱/水与EC组织学分期显著相关[10];Ⅰ型EC组织学分期与胆碱/水呈正相关[11]。体内与体外MRS研究[8-11]结果有所不同的主要原因可能在于体内与体外环境不同,体外MRS检测出的代谢物(如氨基酸)种类更多;且各项研究样本量均相对较小,有待增加代谢物种类、扩大样本量进一步观察。

目前MRS尚无确定有效参数可用于评估EC预后。YTRE-HAUGE等[10]回顾性分析77例双侧输卵管-卵巢切除术或全子宫切除术后EC患者,发现以总胆碱/肌酸、总胆碱/水和总胆碱/噪声均不能有效预测术后EC复发和患者无进展生存期。ERSAHIN等[13]采用短TE(28 ms)及长TE(144 ms)MRS定量分析NAA、肌酸及乳酸等代谢物,发现上述代谢物均可用于评估良性子宫内膜瘤宫腔镜术后内膜容受性改变,提示或可通过改变TE获得更多代谢物波谱,以探究MRS评估EC预后的效能。

2.2 宫颈癌 在宫颈癌发生过程中,肿瘤组织糖酵解活性增强可能伴随脂质和氨基酸代谢紊乱[14]。脂肪酸代谢改变是宫颈癌发病和进展的重要代谢过程。脂质是MRS诊断宫颈癌常用代谢标志物[15],其中δ=1.3 ppm脂肪亚甲基信号增强可用于鉴别宫颈起源与内膜起源腺癌[16]。JAIN等[17]认为MRS有望区分宫颈起源与内膜起源恶性肿瘤,但目前对其参数如场强、采集方式等尚不确定,需进一步研究。ARTEAGA等[18]采用7.0TMR仪和直肠内线圈以SVS STEAM序列对10例ⅠB1～ⅡB期(国际妇产科协会分期2014版)宫颈癌女性采集1H-MRS,发现脂肪酸族谱(2.1、1.9、1.5、1.3、0.9 ppm等)可用于诊断宫颈癌,且所获图像信噪比良好,提示利用高场强和体内线圈可获得更多宫颈癌相关低信号代谢物波谱,为诊断宫颈癌提供更多信息。此外,MRS检测脂肪酸代谢改变可为判断宫颈癌分期提供相关信息,例如,高、低分化宫颈癌之间,后者组织脂肪酸及不饱和脂肪酸比例均高于前者[18]。

放射治疗(放疗)和化学治疗(化疗)均为治疗宫颈癌的重要手段。利用MRS可从代谢角度对活体组织进行分析,以弥补传统MRI的不足,提高非侵入性表征组织和评估预后的效能[19]。肿瘤相关代谢物水平在抗肿瘤治疗过程中常有所降低,如治疗结束后代谢物仍见异常升高,则提示治疗效果不佳及预后不良。郑祥等[20]以MRI和1H-MRS观察接受放疗的37例宫颈癌患者(鳞癌33例、腺癌4例),其中30例放疗有效(完全缓解+部分缓解)者胆碱峰值在治疗结束后第1阶段明显下降、而后缓慢下降,而7例放疗无效(病情稳定+疾病进展)者胆碱峰值则无明显改变。DOLCIAMI等[21]以1H-MRS观察17例接受新辅助化疗的局部晚期宫颈癌患者,其中6例对化疗有反应者的平均脂质水平显著低于、平均总胆碱水平显著高于11例无反应者,且无反应者脂质/总胆碱高于有反应者。QI等[22]对101例接受放疗联合化疗(放化疗)的晚期宫颈癌患者于治疗前1～2周及治疗后6个月采集1H-MRS,发现胆碱可作为评价放化疗疗效的指标,其AUC为0.77,敏感度、特异度及准确率分别为65.2%、88.6%、73.3%。LIN等[23]报道,根据甲基水平升高可预测同步放化疗后患者预后,其AUC为0.82,敏感度100%、特异度74%。

2.3 子宫肉瘤 子宫肉瘤在子宫恶性肿瘤中的占比约为3%～7%[24]。MRI是检测子宫肉瘤的重要手段,但子宫肉瘤与子宫良性平滑肌瘤的MRI特征存在重叠。TAKEUCHI等[25]采用1H-MRS对比观察26例子宫平滑肌瘤和12例子宫肉瘤,发现根据高脂质峰可较好鉴别二者,其敏感度、特异度、阳性预测值及阴性预测值分别为100%、96%、92%及100%。RAHIMIFAR等[26]采用3.0T MR仪对14例子宫肉瘤和51例子宫平滑肌瘤患者采集弥散加权成像(diffusion weighted imaging, DWI)和1H-MRS,结果显示DWI弥散受限、MRS高胆碱峰、MRS高脂质峰均提示恶性肿瘤,以表观弥散系数联合MRS代谢参数鉴别子宫肉瘤与子宫平滑肌瘤的准确率达98.3%。另一方面,目前CT仍是子宫肉瘤分期的首选影像学方法[27-28];MRS用于子宫肉瘤分期、评估子宫疗效及预测预后的价值有待进一步观察。

3 小结与展望

MRS在诊断EC、宫颈癌、子宫肉瘤等子宫恶性肿瘤,评估肿瘤分期及预测预后等方面均具有重要潜在价值。随着影像学设备的发展,MR设备的场强不断提升,其检测敏感度及图像信噪比随之显著提高[29];MRS检测参数也从单一代谢峰值到多比值参数,所获数据亦已得到更充分的利用,低信号代谢物PRESS序列(如肌酸)波谱可为诊断子宫恶性肿瘤提供更多信息。目前MRS的局限性在于技术复杂、检查耗时,数据处理繁琐[30];且针对子宫肿瘤大多采用1H-MRS,可能受到以下因素限制:①部分容积效应使1H-MRS对于较小病灶的敏感度相对较低;②呼吸运动及较大的空气-组织界面影响磁场均匀性,可致信号丢失;③1.5T、3.0T条件下,不易检测胆碱以外的其他代谢物。对于上述问题,在理论上可通过高磁场、小体素、运动校正及采用磷MRS(31P-MRS)等加以解决[31],但具体方案及效果仍待进一步研究[32-33];且目前针对子宫恶性肿瘤MRS成像标准和参数设定等尚无统一规范或共识,亟需通过多中心大样本临床研究填补上述空白。