3.0T功能MRI动态增强扫描与弥散加强成像在宫颈癌诊断价值的比较研究 ???

崔嵩 郭玉珍 刘玲玲 江新青

【摘要】 目的 探讨3.0T功能MRI动态增强扫描（DCE）与弥散加权成像（DWI）在宫颈癌诊断中的价值。方法 收集因有可疑宫颈恶性病变或盆腔非宫颈病变需要进行盆腔MRI的81例患者，其中宫颈癌29例、子宫肌瘤25例、正常子宫27例，所有患者均行盆腔MRI （常规扫描、DCE及DWI），获取容量转换常数（Ktrans）、速率常数（Kep）及血管外細胞外间隙容积（Ve）、时间-浓度曲线下初始面积（iAUC）及表观扩散系数（ADC），进行受试者工作特征（ROC）曲线分析，比较DCE与DWI的分析结果。结果 与子宫肌瘤及正常子宫相比，宫颈癌具有更高的Ktrans、Kep、Ve、iAUC值及更低的ADC值（P均< 0.05）。DCE-MRI不同参数诊断宫颈癌的ROC曲线下面积（AUC）分别为：Ktrans值0.836、Kep值0.742、Ve值0.663、iAUC值0.698，其中Ktrans值的ROC AUC最大。DWI的ADC值诊断宫颈癌的ROC AUC为0.970。ADC值诊断宫颈癌的ROC AUC大于Ktrans值的ROC AUC（P < 0.05）。结论 对于诊断宫颈癌，3.0T功能MRI DWI的ADC值比DCE的各项参数具有更高的诊断效能。

【关键词】宫颈癌;磁共振动态增强;扩散加权成像

【Abstract】Objective To investigate the values of 3.0T functional dynamic contrast-enhanced （DCE）- and diffusion-weighted imaging （DWI）-magnetic resonance imaging （MRI） in the diagnosis of cervical cancer.  Methods Eighty-one patients suspected with malignant cervical lesions or pelvic lesions without cervical lessions were recruited to receive pelvic MRI. Among them， 29 patients were diagnosed with cervical cancer， 25 cases of uterine leiomyoma and 27 cases of normal uterus. All patients were subject to routine， DCE- and DWI-MRI of the pelvis. Various parameters including Ktrans， Kep， Ve， iAUC and ADC were obtained. The ROC curve analysis was conducted to compare the analysis results between DWI- and DCE-MRI.  Results The Ktrans， Kep， Ve and iAUC parameters in patients with cervical cancer were significantly higher， whereas the ADC value was remarkably lower compared with those in their counterparts with uterine leiomyoma and normal uterus （all P < 0.05）. The area under the ROC curve （AUC） of different parameters in the diagnosis of cervical cancer was 0.836 for Ktrans， 0.742 for Kep， 0.663 for Ve and 0.698 for iAUC， respectively. The AUC of ADC value of DWI in the diagnosis of cervical cancer was calculated as 0.970， significantly higher than 0.836 of Ktrans （P < 0.05）.  Conclusion In the diagnosis of cervical cancer， the ADC value of 3.0T functional DWI-MRI has higher diagnostic efficiency compared with alternative DCE-MRI parameters.

【Key words】Cervical cancer;Dynamic contrast-enhancement;Diffusion-weighted imaging

宫颈癌是女性常见的恶性肿瘤。据国家肿瘤防控办公室的统计资料显示，2015年宫颈癌的发病率高居女性恶性肿瘤的第2位[1]。宫颈癌的精确诊断对于疾病的治疗及改善患者的预后具有重要作用，但临床常用的B超、CT以及传统MRI在宫颈癌的诊断中常受到限制[2-5]。近年以动态增强扫描（DCE）及磁共振扩散加强成像（DWI）为代表的功能MRI技术迅速发展，有望为宫颈癌的诊断提供重要帮助。DCE是一种可准确评估组织、病灶内部血供的动态变化情况和微血管分布状况的功能MRI技术，可揭示病灶的血流动力学特点，较为准确地评估病灶内血管的生成状态，且可通过观察对比剂在肿瘤体内的动态分布过程，得出肿瘤血管的渗透率及灌注信息[6]。DWI是目前唯一能够检测活体组织内水分子扩散情况的影像学检查手段，可间接反映组织水平的微观结构特点及变化[7]。DCE及DWI在多种恶性肿瘤包括宫颈癌的诊疗中发挥了重要作用[8-12]。目前在宫颈癌的诊断中尚未见有对2种MRI方法的比较研究。为此，本研究比较3.0T功能MRI DCE及DWI对宫颈癌的诊断价值，旨在为临床诊疗提供影像学参考依据。

对象与方法

一、研究对象

收集2013年3月至2016年3月在我院因有可疑宫颈恶性病变或盆腔非宫颈病变需要进行盆腔MRI的81例患者临床资料，患者年龄23～74岁、中位年龄47岁，经病理检查证实为宫颈癌29例、宫颈肌瘤25例、正常27例。29例宫颈癌患者中，高分化10例、中分化11例、低分化8例。入组患者近3个月内均未接受过放射治疗、化学治疗或雌激素治疗，且无MRI检查禁忌证。本研究经医院医学伦理委员会批准，所有患者在MRI检查前已签署知情同意书。

二、MRI检查及图像处理

采用Siemens Magnetom Verio 3.0T 磁共振扫描仪进行扫描。先行MRI常规扫描，常规扫描序列：轴位T1加权成像（T1WI）层厚 4 mm、脉冲重复时间700 ms、脉冲回波时间 11 ms、层数24、视野230 mm，T2加权成像（T2WI）层厚4 mm、重复时间 5 000 ms、回波时间 93 ms、视野 230 mm，矢状位T2WI（扫描参数同上），冠状压脂T2WI 层厚4 mm、重复时间4 500 ms、回波时间 85 ms、层数 20、视野240 mm。DCE-MRI在注射造影剂前行校正T1 容积内插体部（VIBE） 横断位扫描：视野260 mm×260 mm、层厚 3.6 mm、重复时间 5.08 ms、回波时间 1.74 ms、平均8次，矩阵138×192、体积元素1.9 mm×1.4 mm×3.6 mm、层厚3.6 mm、层间距 3.6 mm×20%，使用翻转角2°、15°序列用于计算T1值。然后开始注射造影剂扎喷酸葡胺，总量 0.1 mmol/kg，注射速率 2.0 ml/s，其后用相同速率注射 20 ml 生理盐水。以翻转角15 °的VIBE序列扫描 35 期，总时间5 min 26 s，每期扫描9.3 s。

由2名具放射专科10年工作经验的副主任医师采用双盲法完成数据处理与分析。将MRI平扫小翻转角T1数据（2°和15°）及动态增强35组数据导入Siemens专用工作站的4D-tissue软件。随后依次进行运动校正、图像匹配、手动勾画病变感兴趣区（ROI）、将ROI所得出时间-信号强度曲线（TIC）进行分型及评价。DCE-MRI参数定量分析和数据评估使用Tofts的药物代谢动力学模型，定量参数包括容量转换常数（Ktrans）、速率常数（Kep）及血管外细胞外间隙容积（Ve），半定量参数为时间-浓度曲线下初始面积（iAUC），每例病灶测量3次，结果取平均值。DWI容积ROI选取及基本要求：在未知患者临床诊断分期的前提下，在表观扩散系数（ADC）图上进行病变容积ROI勾画，结合常规 T1WI、T2WI和T1WI 增强图像， 在动态增强图像上手动設置 ROI，在设置 ROI时尽量避免坏死、出血、囊变与周围正常血管的区域，每个病灶重复测量3次，取平均值为ADC。

三、统计学处理

所得数据采用SPSS 17.0分析。定量数据经Kolmogorov-Smirnov检验均符合正态分布，以表示，多组比较采用方差分析，两两比较行LSD-t检验。使用MedCalc绘制受试者工作特征曲线（ROC），评价DCE各参数对宫颈癌的诊断效能，找出DCE各参数中对宫颈癌诊断效能最高的参数，计算该参数和ADC值诊断宫颈癌的ROC曲线下面积（AUC），比较两者的ROC AUC。P < 0.05为差异有统计学意义。

结果

一、宫颈癌、子宫肌瘤以及正常组织的Ktrans、Kep、Ve、iAUC、ADC值分析

与子宫肌瘤及正常子宫相比，宫颈癌具有更高的Ktrans、Kep、Ve、iAUC值及更低的ADC值（P均< 0.05）;与正常子宫相比，子宫肌瘤的Krans、iAUC值较高，ADC值较低（P均< 0.05），2者间Kep、Ve值比较差异均无统计学意义（P均> 0.05），见表1。

二、DCE不同参数及DWI的ADC值对宫颈癌诊断效能评估

DCE-MRI不同参数诊断宫颈癌的ROC AUC分别为：Ktrans值0.836、Kep值0.742、Ve值0.663、iAUC值0.698，其中Ktrans值的ROC AUC最大。DWI的ADC值诊断宫颈癌的ROC AUC为0.970。ADC值诊断宫颈癌的ROC AUC大于Ktrans值（Z = 8.262，P < 0.001），见图1。

讨论

宫颈癌肿瘤供血血管及微血管在结构和功能上存在变异，因此可使用功能MRI进行诊断。同时，功能MRI如DCE及DWI具有无创及多参数检测的优点，可提供肿瘤病灶多参数的半定量数据，具有独特的诊断优势[13-14]。DCE的定量分析以药代动力学模型（本研究采用Tofts模型）为基础，通过量化分析参数如Ktrans、Kep、Ve及iAUC进行分析。Tofts模型是目前被广泛应用于临床的开放双室药代动力学模型，表现了对比剂在组织间隙和血液之间交换的动力学过程[15]。在这一模型中，血浆为第一室，血管外细胞外间隙为第二室。静脉注射对比剂扎喷酸葡胺后，其在血管腔内和血管外细胞外间隙是双向对流的，因此可在这2个方向上进行线性交换，并通过相应的功能MRI对这一过程进行定性及半定量分析[16]。

国内外学者既往已进行了DCE在妇科恶性肿瘤中的应用，并详细分析了各种参数的不同变化。Dappa等[17]详细分析了功能MRI在宫颈癌诊疗中的价值，并提出DCE对宫颈癌的诊断、鉴别诊断及肿瘤分级具有重要价值。朱志军等[18]研究显示，宫颈癌组Ktrans、Kep、Ve值较其正常组明显升高，宫颈癌组的微血管通透性指标同时增高。上述研究结果表明，DCE-MRI半定量参数在妇科恶性肿瘤的诊断中具有较高的临床应用价值。本研究显示，宫颈癌Ktrans、Kep、Ve、iAUC值均高于子宫肌瘤及正常子宫，这可能与肿瘤的病理生理学以及生物学特性有关：肿瘤新生血管明显增多，细胞代谢旺盛，微血管的密度增加、内皮细胞的生长不完整、细胞周围的间隙松散导致了血管通透性增高，增强扫描注入造影剂后，造影剂交换加快，体现为高灌注;宫颈良性肿瘤如子宫肌瘤其本身微血管并不丰富，往往仅有少数来自邻近的动脉供应肌瘤;正常子宫肌层组织新生血管较少，血流灌注相对较低，血管内皮生长完整。因此，使用MRI对比剂时宫颈癌与子宫肌瘤及正常子宫在灌注上存在差异，其对比剂交换较慢。由此表明，DCE可显示出正常子宫及子宫颈良恶性疾病的不同变化。

DWI序列中ADC值与肿瘤组织细胞密度具有很好的相关性。宫颈癌具有特殊的病理特征，如繁殖旺盛、间隙较小、数目较多、细胞间排列紧密、细胞外水分子相对弥散受限，同时细胞异型性增高、核浆比例增高，细胞内水分子也会弥散受限，高细胞密度使肿瘤细胞外容枳减少，蛋白质等大分子物质对水分子的吸附作用也加强，再加上细胞生物膜的限制，恶性肿瘤内水分子扩散受限，ADC降低。生长迅速的恶性肿瘤其中心区域易缺血、缺氧而坏死，而组织边缘区域血供丰富，生长分数较高，细胞密度较肿瘤中心高，ADC值应较肿瘤中心区域小。Chen等[19]研究了20例正常宫颈和33例宫颈癌组织的ADC值，发现肿瘤组织的ADC值低于正常宫颈组织，当ADC为1.359×10-3时灵敏度和特异度分别为100%和84.8%。本研究显示，宫颈癌ADC值低于子宫肌瘤及正常子宫，子宫肌瘤ADC值低于正常子宫，这与既往研究大致相符。DWI空间分辨率较差，结合T2WI能很好地鉴别出宫颈癌，为临床治疗提供依据。

既往功能MRI在宫颈癌病变的检查多为联合多种参数进行定性及定量分析。本研究应用了DCE与DWI定量分析宫颈癌，在此基础上得出各定量参数Ktrans、Kep、Ve、iAUC值较子宫肌瘤及正常子宫高，ADC值较子宫肌瘤及正常子宫降低。进一步ROC曲线分析显示，DCE中Ktrans值的ROC AUC最大，DWI的ADC值诊断宫颈癌的ROC AUC大于DCE的Ktrans值，说明DWI的ADC值相比DCE的Krans值对宫颈癌具有更高的诊断效能。然而，本研究样本量小且未对宫颈癌进行分期、分级，日后我們将在后续研究中对研究对象进行更详尽的分层，以获得更为精准的研究数据，为宫颈癌的精准诊断提供更为完美的功能MRI参数。

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（收稿日期：2019-05-14）

（本文编辑：林燕薇）