磁共振扩散加权成像在妇科三大恶性肿瘤中的临床应用研究

郑茜诗 赵晓锐 欧阳颖 靳冬冬 谢金妙 陈兰

DWI 是一种通过水分子扩散运动在组织中的差异来间接体现组织微观结构变化特征的影像学检测技术。卵巢癌、宫颈癌和子宫内膜癌是妇科常见的三大恶性肿瘤，致死率高且发病率日益增长［1-2］，故初期的诊断与准确的术前评估等都会使患者受益。常规的MR 成像技术因其有较高的软组织分辨力，已成为术前评价肿瘤大小、癌灶浸润深度和术前分期最有价值的影像学方法。DWI 与常规MR 成像技术相比，优势在于其对人体的研究深入到细胞分子水平，可无创性分析病变的水分子运动异常和代谢产物浓度的变化，为鉴别肿瘤良恶性及病理类型的分析提供了新的诊断方法［3］。

一、DWI的成像特点

1.DWI的概念及原理

DWI 作为一种临床上常用的功能影像学成像技术，通过组织内水分子的自由扩散运动进行成像。多种病理因素都会导致细胞微环境发生变化从而影响水分子的自由运动能力。在DWI图像上，水分子扩散受限的水平表现为图像信号强弱的不同，根据不同组织中水分子扩散速率的不同，从而产生具有对比度的图像［4-5］。

2.DWI上组织信号强度衰减主要影响因素

扩散敏感梯度场场强越大，维持时间越长，梯度场之间的时间跨度越长，组织中水分子在扩散敏感梯度场施加的方向上扩散越自由，组织信号衰减越明显。

3.扩散敏感因子和表观扩散系数

扩散敏感因子（b 值）是反映水分子扩散运动能力的指标。在低b 值（50～100 s/mm2）图像上，由于组织灌注的影响，水分子扩散运动较自由的组织结构在图像上表现为低信号，随着b 值增加，灌注效应被消除，水分子运动明显受限的结构表现为高信号。由于在DWI上组织的信号变化不仅与水分子的扩散运动强弱有关，还与水分子在扩散敏感梯度场方向上移动的模式和距离有关，因此DWI上组织信号水平改变的测量要受到其他方式水分子运动的作用，并不是严格的扩散系数大小，我们称其为表观扩散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）。

二、正常女性生殖系统的DWI表现

正常女性的宫颈DWI表现多为内、中、外带三层结构不同，其中ADC平均值作为这三带结构的鉴别依据：内带为内膜层，ADC 值为（1.38±0.32）×10-3mm2/s；外带为肌层，ADC 值为（1.41 ± 0.08）× 10-3mm2/s；中间带为（1.41 ± 0.26）× 10-3mm2/s。宫颈内带的ADC 平均值低于外带或中间带；此外，正常宫颈黏液分泌物ADC 平均值为（1.44 ± 0.19）×10-3mm2/s［6］。

正常女性的子宫内膜在DWI上信号高于子宫肌层，在不同的生理时期子宫内膜的ADC值有明显的改变，其中增殖中期的ADC 值比分泌中期低，当b = 300 或500 s/mm2时内膜ADC 值信号强度增殖中期比分泌中期高；且内膜的ADC值在月经周期的不同时段也有明显差异［7］。

三、DWI在卵巢癌中的临床应用

1.DWI应用于卵巢肿瘤性质的鉴别诊断

DWI 在鉴别卵巢病灶的性质方面有其研究价值。有研究报道提示若病灶的实性成分在高b 值DWI 上与T2 加权像上均为低信号时，则该病灶为恶性的可能性非常低；若在DWI图像上表现为高信号，而T2 加权像上为中等信号的病灶则提示恶性可能［8］。借助于DWI 在这方面的应用，除判别恶性病变外，尚可针对钆对比剂有禁忌证（如有复杂附件肿物的孕妇）的患者有较好的诊治意义。有研究［8］将卵巢病灶的MR 图像特点、T2 加权像和DWI信号水平以及动态增强曲线作为标准，创建了一套评分系统来判断病灶的性质，对该方法检验后得出其鉴别恶性病灶的能力与可重复性均高于良性病灶，在未来的肿瘤治疗方面有较大的应用价值。此外，动态增强成像（dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging，DCE-MRI）与DWI 的联合检测在良恶性和囊实性卵巢肿瘤鉴别诊断中具有重要价值，其鉴别诊断的灵敏度、特异度、准确性、阳性与阴性预测值依次为94.03%、94.34%、94.17%、95.45%、92.59%，均高于单用DCE-MRI检查或单用DWI检查，能够为临床诊疗工作提供有效依据［9］。

2.DWI评估卵巢癌分期及分级中的应用

卵巢癌的治疗以病理分期作为术后医治及预后判断的指导标准。多数卵巢癌患者在就医时已为晚期，且常伴有多发性腹盆腔种植转移［10-11］，研究多显示DWI 对腹膜转移灶的诊断敏感性和特异性较高［12］。Low RN 等［12］调查了32 例卵巢癌患者，比较CT、PET/CT 和全身DWI-MRI 的检测结果，发现这3 种检查方式对卵巢癌分期的诊断准确性依次为75%、71%、91%，DWI-MRI 精确性高于CT 和PET/CT 是因为其提高了小肠浆膜面与肠系膜病灶的检测效率，因此他们得出DWI-MRI 同FDG/PETCT 检测腹部外病灶的效能相差不大的结论。此外，Espada M 等［13］创建了一套评分系统，评估了34位卵巢癌患者的腹膜病灶转移水平，并把DWIMRI 与腹腔探查术检测分析比较，发现DWI-MRI在预估优化细胞减灭术的精确性方面，与腹腔探查术的准确度相近。卵巢癌的病理分级作为诊治与预后判断的影响要素之一。Oh JW 等［14］采取世界卫生组织（WHO）分级理论把其分G1、G2、G3 三级，两两比较各组的ADC 值，观察到G1 组的ADC 值最高，G2 和G3 组的ADC 值较低，且差异均有统计学意义（P值分别为0.013、0.010），肿瘤细胞的分化程度越低，增殖速度就越快，细胞数目越多与细胞间隙越小，从而导致了水分子的扩散运动受限程度更加突出。

3.DWI评估预后和预测化疗反应性方面的应用

ADC 值可用于评估患者预后与化疗反应性。Padhani AR 等［15］报道DWI可有助于评估术后肿瘤的残存病灶，水肿炎症部位引起ADC值升高，而活的肿瘤细胞导致ADC 值降低。所以ADC 可用作肿瘤细胞增殖的成像标记，预测患者的预后［16］。有研究证明，DWI 能够在卵巢癌初期预估其化疗效果。Kyriazi S 等［17］的实验中检测了42 例卵巢癌患者在治疗前、第一程和第三程化疗后的ADC值，发现化疗有反应者中ADC 值在第一和第三程化疗后均增高，化疗无反应者的ADC值没有变化。而最能反映化疗反应程度的是第25 百分位数的ADC 值，说明肿瘤内组织的扩散受限程度越高，对细胞毒性治疗的敏感性越高。Sala E研究组又利用包含DWI、DCE-MRI及磁共振波谱分析（magnetic resonance spectroscopy，MRS）的多参数MRI成像技术，评测了22位卵巢癌患者的化疗应答水平［18］，发现对化疗有反应者在进行3个疗程化疗后的卵巢癌组织中的ADC值较高。

4.DWI对卵巢癌术后复发的诊断

当前通常应用CT 检测卵巢癌的复发，在难以判断时MR 和PET/CT 起辅助诊断作用。然而在患者手术后较早期，炎症性组织导致常用成像技术和PET/CT 诊治的特异度降低，因此考虑用DWI 来诊断术后复发。有研究显示水肿和炎症成分ADC值较高，而肿瘤的ADC值较低［19］。DWI扫描检查可弥补CT 检查的不足，定量评价组织的结构和细胞构成，显著提高了直径＜1 cm 的病灶以及特殊部位病灶的检出率，有助于准确定位病灶的位置、大小、性质以及化疗效果等，对卵巢癌的复发和转移明显优于血清CA125 检测，对卵巢癌复发转移的早期诊断具有重要的临床应用价值［20］。

5.DWI在卵巢肿瘤应用中存在的缺陷

DWI 技术在卵巢肿瘤中的应用也存在部分缺陷，比如T2 穿透效应（在DWI 成像时所形成的T2权重对比影响DWI 图像对比），需要通过结合ADC图来消除。当病灶组织的水分子存在真正扩散受限时，DWI 影像呈高信号，而ADC 图呈低信号，但T2 穿透效应使两者均呈高信号，同时病灶组织的ADC 值并不降低；部分良性肿瘤如性索间质肿瘤、囊腺纤维瘤、正常的淋巴结以及反应性增生和转移性淋巴结等也可以表现为水分子扩散受限，而呈现高信号［21-22］，导致这些组织结构与恶性卵巢肿瘤的ADC值并没有明显区别，故需要结合常规MRI和动态增强扫描来帮助鉴别诊断。

四、DWI在宫颈癌中的临床应用

1.DWI在宫颈鳞癌与宫颈腺癌鉴别的临床应用

DWI 的ADC 值对宫颈癌的诊断具有较高价值，定量检测可鉴别宫颈鳞癌与宫颈腺癌。肿瘤组织的组成部分如水、蛋白质、纤维、黏液等所占比例的不同，导致ADC 值存在差异。宫颈腺癌的ADC 值高于鳞癌，因为其腺腔及细胞胞浆内含有较多的自由水和黏液成分。任翠［23］与Liu Y 等［24］对宫颈癌患者的研究均说明宫颈鳞癌的总体ADC值均低于宫颈腺癌，和病理检测相比较，发现ADC值对临床上鉴别诊断宫颈鳞癌与腺癌有一定的实际应用意义。

2.DWI在宫颈癌分期的临床应用

在临床治疗中，宫颈癌分期与治疗方式的选择密切相关，而对浸润性的准确诊断是宫颈癌分期评估的关键。

MRI 常规扫描+DWI 用于宫颈癌临床分期具有较高诊断价值，且更有助于鉴别正常宫颈和宫颈癌组织。有研究显示宫颈癌患者ADC值明显比健康人群低；宫颈癌Ⅱa 期、Ⅱb 期及Ⅲ+Ⅳ期患者ADC 值显著高于Ⅰb 期；宫颈癌Ⅲ+Ⅳ期患者ADC 值显著高于Ⅱa 期、Ⅱb 期，即随着宫颈癌分期级别的增高，ADC 值呈明显升高趋势，而指数化表观扩散系数值呈明显下降趋势［25］。此外，多b 值DWI 联合DCE-MRI 对宫颈癌病理分期诊断的准确率高达97.5%，高于之前发布的常规MR 诊断宫颈癌分期的准确率（92.9%）、常规MR 结合单b 值DWI 对宫颈癌分期诊断的准确率（95.2%）及常规MRI 联合动态增强扫描对宫颈癌的术前MRI分期诊断准确率（88%）［26］。

3.DWI 在宫颈癌细胞分化和病理分级诊断的临床应用

肿瘤的细胞密度大小是反映肿瘤细胞恶性水平的主要指标。肿瘤细胞的密度与分化程度成反比，细胞密度越大、肿瘤细胞异型性越显著、核浆比例显著增大、增殖越旺盛、细胞空隙显著减小，对水分子弥散限制作用越明显，故ADC值越低。研究显示宫颈癌ADC 值与病理分化水平呈负相关（r=-0.473，P=0.026），与病理分级同样呈负相关（r=-0.832，P=000），分化程度越低或病理分级越高，其ADC值不断减小［27］。可见ADC值可在一定程度上反映肿瘤分化程度的高低，为无创性评估肿瘤病理分级提供了新的诊断思路。

4.DWI在宫颈癌转移性淋巴结诊断的临床应用

部分宫颈癌患者确诊后都已是中晚期，伴随高淋巴结转移率，尤其是宫颈癌Ⅲ期患者，其淋巴结转移率达到50%以上［28］。在临床检查中仅凭淋巴结的形态难以明确其在体内的转移状况。1.5T 磁共振DWI 检测到转移性淋巴结最小ADC 值与平均ADC值均比非转移性淋巴结低（P＜0.05），其准确率可达到98.61%，故可推广1.5T 磁共振DWI 诊断宫颈癌转移性淋巴结［29］。

此外，Lin G 等［30］研究发现，3.0T MRI 的DWI图像可检测到短径＞4.0 mm 的淋巴结，转移性淋巴结与原发肿瘤有相近的ADC值。在检测宫颈癌和子宫内膜癌盆腔淋巴结转移方面，联合测量淋巴结大小和相应ADC 值的方法有更好的敏感度（83%）和特异度（99%）［31］。

5.DWI在宫颈癌化疗效果预测中的应用

临床研究中发现在化疗结束一定时间后肿瘤才开始变小，换言之在化疗早期，肿瘤体积改变并不明显。由于DWI 的ADC 值与肿瘤细胞密度关系密切，化疗后宫颈癌组织的ADC值增加，且早期增加程度与肿瘤最大径缩小程度呈正相关。ADC 值增加程度与肿瘤体积变化有显著的时间对应关系，ADC值在化疗2～3周及化疗敏感性好的病灶中变化幅度较大，其预测的化疗敏感性比形态学改变要早，ADC 值增加越快，放化疗短期内的疗效越好，长期预后越好。故临床上可通过早期ADC值的高低预测宫颈癌的化疗敏感性、评价肿瘤的放化疗疗效及评估患者的长期预后［32-33］。此外，高分辨率RESOLVE DWI 序列可评估局部晚期宫颈癌新辅助化疗的疗效，高ADC值宫颈癌在化疗中相对更容易发生肿瘤体积变化，具有很好的临床实用价值［34］。

6.DWI在宫颈癌应用中存在的缺陷

DWI作为宫颈癌的常规辅助补充序列，其ADC值能较为准确地反映宫颈癌组织的病理状态及内部结构，协助判断宫颈癌分期，但对宫颈癌的早期检出以及早期较为准确地评估淋巴结转移情况等方面的敏感性与特异性仍需进一步探究。

五、DWI在子宫内膜癌的临床应用

1.DWI对子宫内膜癌肌层浸润深度的诊断价值

DCE-MRI 根据肿瘤供血差异引起的肿瘤与肌层之间强化时间的差异来提高诊断效能。DWI可较好的展现肿瘤组织与正常组织之间的区别。Gigin L等［35］利用DWI 与T2WI 相结合的图像探究内膜癌中肌层浸润深度的价值，以病理结果为金标准作为参考，发现融合图像对肌层浸润的诊断较单用T2WI或动态增强序列更优［36］。梁志坚等［37］发现，DCEMRI 在子宫内膜癌肌层侵袭中的诊治精确度为94.38%；刘曼等［38］得出DWI诊断肌层浸润的子宫内膜癌的精确度高达75.00%。黄社磊等［39］得出结论：DWI 结合DCE-MRI 在诊断子宫内膜癌浅部肌层侵袭的精确度可达95.74%，深部肌层侵袭为96.15%。DCE-MRI 联合DWI 相比单一运用其中任何一种方式能更加准确地诊断子宫内膜肌层受侵的深度，对评估子宫内膜癌恶性程度具有重要价值，可为手术方案的选择及预后评估提供参考［40］。

2.DWI 在子宫内膜癌与其他子宫疾病鉴别诊断中的应用

DWI 可用于鉴别子宫内膜癌与子宫内膜异位症。DWI结合常规MRI形态学表现有助于二者的鉴别，有文献报道子宫内膜癌患者的ADC值与相对表观扩散系数值远低于子宫内膜异位症患者，两者差异有统计学意义［41］。

DWI也可用于鉴别Ia 期子宫内膜癌与子宫内膜增生。复杂性不典型子宫内膜增生为癌前病变，与Ia 期子宫内膜癌的临床诊治方案有所区别。子宫内膜癌的ADC值低于子宫内膜增生，对于浸润范围超过结合带的Ia期病变，DWI及DCE的诊断准确性基本无区别。当子宫内膜癌累及肌层时，DCE 的准确性略低于DWI，表现为内膜稍增厚。DWI 与病理具有较好的一致性，高于DCE成像。国内外一些文献报告指出DWI用于子宫内膜癌肌层浸润的患者，诊断的准确率达到89%～93%［42］。

3.DWI 在子宫内膜癌病理类型与分化程度中的应用

子宫内膜癌的病理学分类以透明细胞癌、子宫内膜样腺癌等为主，其中子宫内膜样腺癌占80%～90%。子宫内膜样腺癌与非内膜样腺癌相比，ADC平均值较高，预后较好［43］。综合各项研究成果分析，子宫内膜分化等级越高，肿瘤恶性程度越高，水分子扩散运动受到的限制程度越高，则ADC值越低，由此得出ADC值对子宫内膜癌患者的病理类型有特定的术前诊断意义［44］。以ADC值作为测量标准进行ROC分析，子宫内膜癌的病理类型分化水平与DWI 的ADC 值具有正相关关系。借助于检测ADC值来评价肿瘤的分化水平，引导患者选择正确的治疗方法和预后评估方案，为临床研究提供借鉴意义［45］。

4.DWI在子宫内膜癌的术前分期中的临床应用

DWI 在子宫内膜癌术前分期能为临床提供更为准确的信息，更好地指导手术及治疗方案的选择。近年来，DWI应用在盆腔肿瘤尤其是子宫内膜癌的分期诊断方面意义重大。有研究得出，DWI应用于子宫内膜癌术前分期诊断的准确性高达94.44%，与T2WI 在Ⅲ～Ⅳ期诊断无差别，但在ⅠA 期～Ⅱ期诊断中DWI 较T2WI 有明显优势［46］。此外，DWI 结合宫腔镜检查可以使术前子宫内膜癌分期诊断的准确度提高，从而有助于子宫内膜癌患者手术治疗。相比于传统的刮宫术，宫腔镜的内膜癌诊断准确率明显增高，且对宫颈受累情况判断更为直观，为选择最适手术方案提供参考。随着MRI检查技术的不断进步，DWI结合宫腔镜及活检技术可以早期诊断子宫内膜癌，有利于早期治疗防止延误病情，在妇科肿瘤诊断与术前分期中有重要价值［47］。

5.DWI 对判断子宫内膜癌是否侵犯子宫颈方面的应用

子宫内膜癌患者的诊治方案受子宫颈或淋巴结是否被肿瘤组织侵犯等因素影响。Koplay M 等［48］通过58例手术前活检确诊为子宫内膜癌的患者行DWI及Gd-T1WI 检测，与术后病理结果对照，DWI 及Gd-T1WI 诊治的敏感度、特异度、准确度分别为82.0%、89.6%、89.0%与91.0%、73.0%、86.0%，DWI 的诊断效能稍优于Gd-T1WI。DWI 的ADC 值四分位数间距比ADC平均值更能体现出肿瘤内部的异质性，但ADC 值对宫颈是否侵犯的诊断价值有限［49］。总体而言，DWI对判断子宫内膜癌侵犯子宫颈有一定的诊断价值，但其诊断价值有限。

6.DWI 在评估子宫内膜癌患者盆腔淋巴结转移中的应用

淋巴结转移可作为子宫内膜癌治疗手段选择的重要指标。常规MRI可由淋巴结的体积形态判断其是否转移，诊断敏感度不高，而DWI对转移性淋巴结诊断敏感性增高，表现为高信号。若将DWI 与T2WI 联合应用，检出转移淋巴结的准确性可进一步提高。有研究［50］认为DWI检测子宫内膜癌淋巴结的转移率的特异性与精确度较高，但其ADC值的大小与该患者是否存在淋巴结转移无相关性。Rechichi G 等［51］发现，转移性淋巴结有较低的ADC值，DWI可以提高子宫内膜癌患者盆腔转移性淋巴结的检出率，尤以ADCmin 值的检测效能最佳，可为临床诊断提供参考借鉴［52］。

7.DWI在子宫内膜癌应用中的缺陷

一般在子宫内膜癌的DWI 检查中，采用增高b值这一方法使测出的ADC 值更加精确，同时高b 值对水分子扩散运动情况的图像显示更敏感，但不可避免的是高b 值会影响对子宫内膜癌周围组织结构的观察，从而影响诊断，故临床上常采用T2WI 与DWI图像相结合来辅助诊断。

综上所述，DWI 作为一种无创性功能成像技术，目前的研究主要应用在脑科学的检查中，对女性盆腔肿瘤的应用不多，目前应用的主要受限之处为存在伪影使图像失真而出现错误的ADC值，导致在ADC图中难以识别小病变，需要在更高的场强中进行观察，但其成像速度快且不需注射对比剂，近年来结合T2WI、DCE-MRI、常规MRI 联合动态增强扫描等MR 序列，相辅相成地应用于盆腔恶性肿瘤的诊断，使疾病诊断准确率大大提高。DWI对卵巢癌、宫颈癌和子宫内膜癌识别敏感性与准确性较高，对这三种恶性肿瘤的定性诊断、病理类型及分级、临床分期、病灶淋巴结的转移、化疗疗效的评估和预后判断有重要价值。由于DWI是目前唯一对活体内水分子弥散程度的定量分析方法，故将来在女性盆腔疾病的应用定有广阔的前景。