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[2,3,4,5]。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[8,9,10,11,12]。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设置 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$\bar{x}\pm s$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。
表1 宫颈癌、子宫肌瘤以及正常子宫的Ktrans、Kep、Ve、iAUC、ADC值 |
| 参 数 | 宫颈癌（29例） | 子宫肌瘤（25例） | 正常子宫（27例） | F值 | P值 |
|---|---|---|---|---|---|
| Ktrans（/min） | 0.490±0.154ab | 0.287±0.143a | 0.084±0.024 | 76.869 | < 0.001 |
| Kep（/min） | 0.717±0.399ab | 0.477±0.177 | 0.258±0.199 | 18.451 | < 0.001 |
| Ve | 0.767±0.172ab | 0.662±0.174 | 0.581±0.136 | 9.344 | < 0.001 |
| iAUC | 37.023±16.871ab | 24.019±14.568a | 6.751±4.064 | 37.163 | < 0.001 |
| ADC | 757.248±156.332ab | 1 097.235±145.294a | 1 491.857±113.528 | 287.366 | < 0.001 |
注：与正常子宫比较,aP < 0.05;与子宫肌瘤比较,bP < 0.05 |
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,日后我们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。