DCE-MRI联合临床及血管病理参数预测早期宫颈癌淋巴结转移的价值

栾一祎, 卢佳翔, 秦凤英,孙丽丽, 徐宏明, 于韬, 董越

宫颈癌是全世界女性第四常见的恶性肿瘤[1],影响宫颈癌患者预后的重要因素之一是淋巴结转移(lymph node metastasis,LNM)。据文献报道[2],LNM阳性的早期宫颈癌患者其5年生存率仅约65%,显著低于LNM阴性者(90%),因此术前准确评估淋巴结状态具有重要意义。血管的形成是肿瘤生长的先决条件,也是影响肿瘤生物学行为的重要因素[3]。微血管密度(microvessel density,MVD)是评估肿瘤内血管生成的间接标志物。据文献报道[2,4],宫颈癌LNM与血管生成密切相关。周细胞覆盖率(microvessel pericyte coverage index,MPI)即周细胞覆盖微血管的指数,是评估肿瘤血管成熟度的指标[5]。有研究表明血管的成熟程度会影响肿瘤发生LNM及远处转移的能力[6,7]。动态对比增强磁共振成像(dynamic contrast-enhanced MRI,DCE-MRI)作为一种无创性的影像技术,其定量参数可以更加准确地量化反映肿瘤微循环特征,近年来在评估宫颈癌方面的价值已得到证实[8,9]。本研究旨在探讨DCE-MRI定量参数联合临床因素、MVD、MPI预测早期宫颈癌淋巴结转移的价值。

材料与方法

1.研究对象

回顾性搜集辽宁省肿瘤医院2015年1月-2018年10月经手术病理证实的早期宫颈癌病例。病例纳入标准:①无其他恶性肿瘤同时存在;②术前进行DCE-MRI检查,且检查前均未接受放化疗;③临床资料完整;④病理科存有蜡块。病例排除标准:①影像图像存在伪影,无法进行分析;②病理切片染色欠佳,无法进行判读。本研究最终纳入85例患者,年龄28～68岁,平均(49.6±9.6)岁。根据病理结果,有淋巴结转移43例,无淋巴结转移42例;宫颈鳞癌71例,腺癌14例;低分化19例,中高分化66例;有脉管癌栓34例,无脉管癌栓51例。根据国际妇产科联合会(international federation of gynecology and obstetrics,FIGO)2009分期,ⅠB1期48例,ⅠB2期13例,ⅡA1期14例,ⅡA2期10例。本回顾性研究得到了辽宁省肿瘤医院伦理委员会的批准(批件编号:2019P0501),免除受试者知情同意。

2.检查方法

MRI检查采用Siemens Magnetom Trio 3.0T磁共振扫描仪,8通道体部相控阵线圈联合呼吸门控技术,线圈的中心正对耻骨联合。依次行常规MRI平扫和DCE-MRI检查。DCE-MRI序列首先使用横轴面脂肪抑制三维容积插值屏气检查(three-dimensional volumetric interpolated breath-hold examination,3D VIBE)T1WI序列进行两次单独采集,扫描参数:翻转角分别为 2°和15°,TR 5.21 ms,TE 1.76 ms,层厚4 mm,层间距0 mm,矩阵192×192,视野400 mm×400 mm,信号平均次数 2,以此获取基线 T1值。扫描完毕后使用高压注射器经肘静脉团注对比剂Gd-DTPA,流率2 mL/s,剂量0.2 mmol/kg,注射完毕后继续注入20 mL生理盐水冲管;并进行横轴面脂肪抑制动态对比增强3D VIBE T1WI扫描,翻转角15°,TR 5.21 ms,TE 1.76 ms,层厚4 mm,层间距0 mm,矩阵192×192,视野400 mm×400 mm,信号平均次数 2。动态增强扫描共采集30个序列,480幅图像,时间分辨率10 s,扫描总时间约5 min。具体MRI序列及扫描参数详见表1。

表1 MRI序列及扫描参数

3.图像后处理

由1位具有2年工作经验的放射科住院医师进行DCE-MRI数据分析,由1位具有18年工作经验的放射科主任医师进行监督、指导。首先按顺序将2°和 15°翻转角数据导入Omni-Kinetics 软件(GE公司),然后在宫颈癌原发灶最大层面的左或右髂外动脉获得动脉输入函数(arterial input function,AIF),结合原始T1WI、T2WI图像在该层面手动勾画感兴趣区(region of interest,ROI),手动避开可见的出血及明显坏死区域,最后使用血流动力学双室模型Extended Tofts Linear获取容量转移常数(volume transfer constant,Ktrans)、速率常数(rate constant,Kep)和血管外细胞外容积分数(extravascular extracellular volume fraction,Ve),并生成相应的伪彩图;最终重复上述步骤3次取平均值。其中Ktrans表示对比剂从血管内随血浆扩散到血管外间隙的容量转移常数;Kep表示对比剂由血管外细胞外间隙转移至血管内的速率常数,Kep= Ktrans/Ve;Ve代表血管外细胞外间隙[8,9]。

4.免疫组织化学

病理标本采用甲醛固定,石蜡包埋,行病理切片。采用CD34和α-平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin,α-SMA)进行免疫组织化学双染色,CD34和α-SMA分别作为血管内皮细胞和周细胞的标志物。本研究使用的CD34鼠抗人单克隆抗体和α-SMA兔抗人单克隆抗体均购自北京中杉金桥公司。DAB染色液由上海基因科技股份有限公司生产。采用热点法对MVD和MPI进行判读,首先在低倍镜(×100)下选择5个血管最密集的区域(“热点”),然后依次在高倍镜(×400)下分别计数5个“热点”区内的微血管数量和周细胞覆盖阳性的微血管数量,最终重复上述步骤3次取其平均值。微血管被认为是被CD34染成棕黄色的内皮细胞或内皮细胞簇,无论有无管腔形成,周围肌层较厚或管腔直径大于8个红细胞者不计入微血管。周细胞被α-SMA染成红色,棕黄染的内皮细胞周围呈红染的血管被认为是周细胞覆盖阳性的微血管[10]。MPI是CD34和α-SMA均呈阳性的血管与仅CD34阳性的血管数目之比(MVDα-SMA/MVDCD34[5,10])。以上操作由病理科高级医师完成。

5.统计学分析

采用SPSS 26.0软件行统计学分析。分类变量的组间比较采用卡方或Fisher精确检验;连续变量的分布使用样本Kolmogorov-Smirnov检验进行测试,随后采用独立样本t检验或Mann-WhitneyU检验进行组间比较。采用二元Logistic回归分析筛选出预测早期宫颈癌淋巴结转移的独立影响因素,并建立预测模型。绘制受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线比较各参数及联合预测模型对淋巴结转移的诊断效能,并计算曲线下面积(area under curve,AUC),根据约登指数计算各参数的最佳诊断界值、敏感度和特异度。以P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

1.早期宫颈癌LNM阳性组与阴性组间临床参数的比较

LNM阳性组与阴性组间脉管癌栓(P=0.003)、2009 FIGO分期(P=0.019)差异具有统计学意义;两组间年龄(P=0.323)、肿瘤最大径(P=0.100)、病理类型(P=0.527)及分化程度(P=0.840)差异均无统计学意义(表2)。

表2 LNM阳性组与阴性组间临床参数比较 (例)

2.早期宫颈癌LNM阳性组与阴性组间影像、血管病理参数的比较

LNM阳性组(图1)的Ktrans、Kep显著高于阴性组(图2),差异有统计学意义(P均<0.01),Ve在两组间差异无统计学意义(P>0.05)。LNM阳性组的MPI明显低于阴性组(P<0.01),MVD在两组间差异无统计学意义(P>0.05,表3)。

图1 宫颈鳞癌患者,女,51岁,中高分化,有脉管癌栓,盆腔LNM阳性,2009 FIGO分期ⅡA2。a)) T1WI增强扫描图像; b) T2WI图像示右侧髂丛淋巴结(箭),短径12mm; c) 病灶Ktrans伪彩图,Ktrans=0.901min-1; d) 病灶Kep伪彩图,Kep=1.584min-1; e) 病灶Ve伪彩图,Ve=0.382; f)病理图显示CD34阳性染色但α-SMA未染色的血管示例(箭),即无周细胞覆盖的血管内皮细胞(×400)。 图2 宫颈鳞癌患者,女,61岁,中高分化,无脉管癌栓,LNM阴性,2009 FIGO分期ⅠB1。a) T1WI增强扫描图像; b) T2WI图像未见盆腔内肿大淋巴结; c) 病灶Ktrans伪彩图,Ktrans=0.671min-1; d) 病灶Kep伪彩图,Kep=1.293min-1; e) 病灶Ve伪彩图,Ve=0.312; f) 病理图显示CD34和α-SMA均呈阳性的血管染色示例(箭),即有周细胞覆盖的血管内皮细胞(×400)。

表3 LNM阳性组与阴性组间影像、血管病理参数的比较

3.各参数和联合参数对早期宫颈癌LNM的诊断效能

ROC分析结果显示,MPI对早期宫颈癌淋巴结转移的诊断效能最高(AUC=0.781,P<0.01)。Logis-tic回归分析结果显示,脉管癌栓(P=0.011)、2009 FIGO分期(P=0.031)、Ktrans(P=0.010)和MPI(P=0.010)是预测早期宫颈癌患者发生淋巴结转移的独立影响因素,联合预测模型P1:Logti(P1)=-1.677+(1.513×脉管癌栓)+(1.478×2009 FIGO分期)+(3.174×Ktrans)+(-6.642×MPI),其预测早期宫颈癌患者发生淋巴结转移的AUC为0.876(0.798～0.954),敏感度为76.7%,特异度为92.9 %(表4、图3)。

图3 各参数和联合模型预测早期宫颈癌LNM的ROC曲线。

表4 各参数和联合参数对早期宫颈癌LNM的诊断效能

讨 论

近年来,我国宫颈癌的发病率和死亡率仍居高不下,严重威胁女性健康[1]。有研究表明导致宫颈癌患者死亡的主要原因并不是宫颈癌本身,而是肿瘤发生了LNM和远处转移[2]。此外,淋巴结状态也是影响早期宫颈癌患者治疗方案选择的重要因素。有研究表明LNM阳性的早期宫颈癌患者仅依靠单纯的手术治疗无法治愈,还需要进行后续的辅助治疗;而对于LNM阴性的患者来说却接受了不必要的手术,容易产生术后带来的多种并发症,如血管神经的损伤及淋巴囊肿等,影响患者生活质量[11,12]。据文献报道[13],在早期宫颈癌患者中LNM阴性者所占的比例高达70%。因此,术前准确评估淋巴结状态具有重要临床意义。目前国内外许多研究表明,LNM阳性与早期宫颈癌的临床病理特征有关,如FIGO分期、肿瘤直径、深间质浸润、宫旁浸润及脉管癌栓等[13-15]。本研究结果显示,2009 FIGO分期、脉管癌栓与LNM有关,并且均为早期宫颈癌患者发生LNM的独立风险因素,FIGO ⅡA期和存在脉管癌栓的患者发生LNM的概率分别为70.8%和70.6%,明显高于ⅠB期和无脉管癌栓的患者(分别为42.6%、37.3%),因此这意味着患者FIGO分期越高、肿瘤细胞进入血管或淋巴管内形成栓子的可能性越大,其发生LNM的风险就越高,这与之前的研究结论相符[13,15]。本研究结果显示,年龄、肿瘤最大径、病理类型及分化程度与早期宫颈癌LNM没有明显相关性,与以往的研究结论类似。

尽管肿瘤细胞主要通过浸润淋巴管发生LNM,但血管的形成仍是肿瘤发展、侵袭的基础,并在肿瘤LNM中具有重要地位[16]。一些研究认为血管的形成与淋巴循环的形成紧密相关,淋巴管的构建不仅依赖于肿瘤血管的形成,并且发生在血管形成之后[3,17]。有学者认为肿瘤细胞侵入毛细血管后可以通过不完整的基底膜漏进基质中,随后流入淋巴管发生LNM[3,4];此外,进入血液循环中的肿瘤细胞还可以通过含有血供的组织基质诱发LNM。最近,一项荟萃分析结果显示血管内皮细胞生长因子(vascular endothelial cell growth factor,VEGF)的表达与宫颈癌LNM密切相关[2],这可能是因为VEGF的表达可以诱导肿瘤形成新生血管或淋巴管,从而导致肿瘤发生LNM的概率增高。本研究结果显示MPI与早期宫颈癌LNM有关,MPI低者更容易发生LNM。笔者分析这可能是因为MPI低的肿瘤内微血管更不成熟,血管形态杂乱扭曲,从而导致肿瘤细胞更容易穿透血管发生渗漏继而流入淋巴管内发生LNM[4,9,18]。部分学者认为MPI降低可能会增加肿瘤间质液体压力(interstitial fluid pressure,IFP),而高IFP已被证实与肿瘤淋巴结转移有关[9,16,18]。Choi等[7]的研究发现增加MPI可降低肿瘤发生LNM的风险,也间接支持本研究结论。本研究结果显示LNM阳性组与阴性组的MVD差异并无统计学意义,这可能与本研究纳入的宫颈癌病例多为中高分化,其血管生成数量相近有关[19]。Huang等[4]的研究结果显示肿瘤LNM阳性者具有更小的微血管管腔面积,因此,管腔面积可能也是影响LNM的因素之一。

常规的CT和MRI检查尽管可以在术前对肿瘤及淋巴结状态进行无创评估,但却无法反映其内部的生理学情况,仅根据淋巴结短径大小很难区分转移性淋巴结与炎性肿胀性淋巴结[12,13],因此在临床实践中仍无法取得令人满意的效果。随着影像学技术的发展,DCE-MRI不仅可以揭示肿瘤的解剖学特点,还可以通过分析相关参数定量反映血管内外的血流动力学情况,提供血管通透性等方面的信息,近年来在评估肿瘤微循环特征及淋巴结状态方面展现了较好的诊断能力[12,15]。Ktrans表示对比剂从血管内流向组织的转移速率,高Ktrans值提示组织具有更丰富的血流和更高的血管通透性。Kep表示对比剂由血管外细胞外间隙转移至血管内的速率常数,高Kep值提示血管的通透性更高。Ve代表血管外细胞外间隙,反映肿瘤细胞的坏死程度[8,9]。本研究结果显示LNM阳性组的Ktrans、Kep值均显著高于LNM阴性组,这与之前的研究结论相符[9,20]。笔者认为更高的Ktrans和Kep值可能意味着肿瘤细胞更容易凭借丰富的血流和通透性较高的血管进入肿瘤基质中或渗入淋巴管内,从而导致肿瘤发生LNM的概率增高[2,4]。本研究结果显示LNM阳性组的Ve高于LNM阴性组,但差异不具有统计学意义,笔者推测这可能与本研究纳入的病例均为早期宫颈癌,肿瘤坏死程度相差不明显有关。

本研究存在以下局限性:①纳入的早期宫颈癌病例数相对较少;②使用的病理切片没有逐层与影像图像对应;③目前获取DCE-MRI定量参数尚缺乏统一标准,因此不同研究之间结果可能不同。

综上所述,DCE-MRI定量参数联合临床因素及MPI对评估早期宫颈癌淋巴结转移具有一定价值。