孫軼群，童 彤，顧雅佳，信 超，彭衛(wèi)軍

復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院放射診斷科，復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院腫瘤學(xué)系，上海 200032

3D-SPACE序列在直腸癌術(shù)前T分期中的診斷價(jià)值

孫軼群，童 彤，顧雅佳，信 超，彭衛(wèi)軍

復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院放射診斷科，復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院腫瘤學(xué)系，上海 200032

孫軼群，復(fù)旦大學(xué)影像醫(yī)學(xué)與核醫(yī)學(xué)專業(yè)在讀博士，研究方向?yàn)镸RI在直腸癌侵襲性及新輔助放化療評(píng)估中的應(yīng)用，導(dǎo)師為顧雅佳教授。碩士就讀于復(fù)旦大學(xué)影像醫(yī)學(xué)與核醫(yī)學(xué)專業(yè)，研究課題為高分辨率MRI評(píng)價(jià)T3期直腸癌浸潤(rùn)深度及預(yù)測(cè)新輔助治療反應(yīng)。研究生期間于國(guó)內(nèi)核心期刊及SCI收錄期刊發(fā)表數(shù)篇論著。

目的：探討三維可變反轉(zhuǎn)角快速自旋回波(3D sampling perfection with application optimized contrasts using different flip angle evolution，3D-SPACE)序列在直腸癌術(shù)前T分期中的臨床應(yīng)用價(jià)值。方法：回顧性分析復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院2015年12月—2016年11月經(jīng)腸鏡活檢確診為直腸癌的患者，其術(shù)前未接受放化療，但行直腸MRI檢查。共收集178例，其中107例腫瘤軸位T2WI使用薄層小視野(field of view，F(xiàn)OV) T2WI序列(以下簡(jiǎn)稱高分辨率T2WI序列)，71例使用3D SPACE的T2WI序列 (以下簡(jiǎn)稱3D SPACE序列)，并于2周內(nèi)進(jìn)行手術(shù)。將MRI所得T分期結(jié)果與病理結(jié)果進(jìn)行對(duì)照分析，比較兩種MRI技術(shù)評(píng)估直腸癌T分期的靈敏度、特異度、準(zhǔn)確率。結(jié)果：高分辨率T2WI序列診斷T分期的總準(zhǔn)確率為75.7%，3D SPACE序列診斷總準(zhǔn)確率為83.0%。對(duì)早期T1、T2期的診斷準(zhǔn)確率(T1：98.6%vs.88.8%；T2：87.3%vs. 75.7%)，3D SPACE序列均高于高分辨率T2WI序列；對(duì)T3期的診斷準(zhǔn)確率，兩者相當(dāng)(85.9%vs. 86.0%)；而對(duì)T4期的診斷，3D SPACE序列優(yōu)勢(shì)不明顯(95.8%vs. 99.1%)。結(jié)論：3D SPACE序列可獲得高信號(hào)比、高分辨率圖像，提高直腸癌T分期的準(zhǔn)確率，尤其對(duì)早期直腸癌的診斷有優(yōu)勢(shì)。

直腸癌；磁共振成像；T分期；高分辨率；三維可變反轉(zhuǎn)角快速自旋回波

術(shù)前準(zhǔn)確判斷直腸癌分期是合理制訂治療方案的關(guān)鍵[1]。高分辨率MRI是直腸癌術(shù)前分期的主要影像學(xué)方法，其臨床應(yīng)用價(jià)值已得到廣泛認(rèn)可[2-3]。三維可變反轉(zhuǎn)角快速自旋回波(3D sampling perfection with application optimized contrasts using different flip angle evolution，3DSPACE)是一種較新的MRI成像技術(shù)[4-5]，提供了高分辨率的三維快速自旋回波 (turbo spin echo，TSE)對(duì)比度成像，在臨床上應(yīng)用越來(lái)越廣，從開(kāi)始的頭部掃描延伸至腹部及骨關(guān)節(jié)成像，甚至血管成像，滿足了高精度的診斷需求[6-8]。本研究通過(guò)對(duì)比3D SPACE-TSE技術(shù)與快速自旋回波(fast spin echo，F(xiàn)SE)技術(shù)對(duì)直腸癌分期的準(zhǔn)確率，探討3D SPACE序列在直腸癌術(shù)前分期中的臨床應(yīng)用價(jià)值。

1 資料和方法

1.1 臨床資料

納入標(biāo)準(zhǔn)：術(shù)前未接受放化療且有完整MRI資料，并于復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院接受術(shù)后治療者。排除標(biāo)準(zhǔn)：有盆腔手術(shù)史；伴有或患過(guò)其他腫瘤并接受盆腔放療和(或)化療；圖像質(zhì)量不能滿足診斷要求。共收集178例，其中107例腫瘤軸位T2WI使用薄層小視野(field of view，F(xiàn)OV) T2WI序列(以下簡(jiǎn)稱高分辨率T2WI序列)，71例使用3D SPACE的T2WI序列 (以下簡(jiǎn)稱3D SPACE序列)。男性111例、女性67例；年齡20～94歲，中位年齡60歲。所有患者均于MRI檢查后2周內(nèi)接受手術(shù)治療，手術(shù)按全直腸系膜切除術(shù)(total mesorectal excision，TME)原則進(jìn)行。

1.2 檢查方法

MRI掃描前患者盡量排空內(nèi)容物，未經(jīng)藥物抑制腸道蠕動(dòng)，未使用腸道對(duì)比劑。分別采用GE公司Milwaukee及SIEMENS公司MAGNETOM Skyra MR，場(chǎng)強(qiáng)均為3.0 T使用相控陣表面線圈完成圖像采集?；颊哐雠P位，腳先進(jìn)。GE主要掃描序列包括常規(guī)T1WI、高分辨T2WI及擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)序列。SIEMENS主要掃描序列包括常規(guī)T1WI、3D SPACE-T2WI序列及DWI序列，以上均為不抑脂序列。主要掃描參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 主要MRI掃描參數(shù)

1.3 研究方法

應(yīng)用高分辨率T2WI或3D SPACE的T2WI序列，必要時(shí)結(jié)合矢狀位，判斷腫瘤T分期。分期標(biāo)準(zhǔn)如下：T1期，腫瘤信號(hào)未超過(guò)黏膜下層，與鄰近黏膜下層的高信號(hào)相比，腫瘤呈相對(duì)低信號(hào)；T2期，腫瘤信號(hào)侵入肌層，肌層與黏膜下層間的分界消失；T3期，腫瘤信號(hào)穿透肌層，伸入腸周脂肪，肌層與周圍脂肪間分界面消失；T4期，腫瘤信號(hào)明顯侵入周圍結(jié)構(gòu)或臟器[9]。由一名影像科醫(yī)師術(shù)前分析兩種不同序列的MRI圖像，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)判斷T分期，分析遇到困難時(shí)，請(qǐng)另外一名醫(yī)師讀片，經(jīng)兩人討論后給出意見(jiàn)。術(shù)后分期按美國(guó)癌癥聯(lián)合委員會(huì)(American Joint Committee on Cancer，AJCC) TNM分期標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行,并與術(shù)后病理結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件，計(jì)算MRI診斷T分期的靈敏度、特異度及準(zhǔn)確率，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 MRI術(shù)前T分期與病理T分期比較

高分辨率T2WI序列診斷T分期的總準(zhǔn)確率為75.7%，3D SPACE序列的總準(zhǔn)確率為83%。兩種序列診斷直腸癌各分期的靈敏度、特異度及準(zhǔn)確率詳見(jiàn)表2～5。

表2 高分辨率T2WI序列術(shù)前T分期與病理結(jié)果的比較

表3 高分辨率T2WI序列診斷T分期的準(zhǔn)確率

表4 3D SPACE序列術(shù)前T分期與病理結(jié)果的比較

表5 3D SPACE序列診斷T分期的準(zhǔn)確率

3 討 論

MRI可多角度、多方位、多參數(shù)成像，軟組織分辨率高且無(wú)輻射損傷，加之直腸位置相對(duì)固定，周圍有良好的脂肪襯托等解剖優(yōu)勢(shì)，可更好地顯示直腸腸壁的各層結(jié)構(gòu)及與直腸相關(guān)的解剖細(xì)節(jié)，因此成為術(shù)前評(píng)估直腸癌患者局部情況的重要影像學(xué)方法[10]。MRI診斷直腸癌T分期準(zhǔn)確率的研究從未止步，但相關(guān)meta分析顯示其T分期診斷的準(zhǔn)確率從44%～100%不等[11]，差異明顯。MRI技術(shù)及影像學(xué)判讀標(biāo)準(zhǔn)是導(dǎo)致結(jié)果差異的重要原因[12]。

目前，通常采用的直腸MRI常規(guī)檢查序列有橫斷位T1WI、矢狀位T2WI、高分辨率T2WI (腫瘤軸位)序列(以上均為不抑脂序列)、DWI、橫斷位抑脂T1增強(qiáng)及矢狀位抑脂T1增強(qiáng)序列。DWI有利于檢出直腸癌，但空間分辨率低，且隨著b值增加，解剖結(jié)構(gòu)變形明顯，對(duì)腫瘤細(xì)節(jié)顯示不佳，因此不能增加對(duì)T分期診斷的準(zhǔn)確率[13]。橫斷位抑脂T1增強(qiáng)序列由于FOV較大，加之直腸系膜內(nèi)脂肪信號(hào)降低，直腸癌周圍增生纖維組織及炎性反應(yīng)同樣強(qiáng)化，也不能增加直腸癌T分期的準(zhǔn)確率[14-15]。因此，高分辨率T2WI仍是診斷T分期的主要參考序列。

為更清晰地顯示直腸各層及周圍組織結(jié)構(gòu)，本研究試用SIEMENS公司SPACE技術(shù)進(jìn)行直腸MRI掃描。此序列最初是由美國(guó)維吉尼亞大學(xué)的Mugler等學(xué)者首先提出，為TSE的一種變異。相對(duì)于二維TSE成像，SPACE具有如下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：① 真正的高分辨率。通常二維TSE成像能提供相當(dāng)高的層面內(nèi)分辨率，但層厚一般在3 mm以上，再考慮到層間距，層面方向的分辨率進(jìn)一步降低，體素的這種幾何形狀在一定程度上使其層面內(nèi)高分辨率喪失了意義。細(xì)小的病灶極有可能由于部分容積效應(yīng)而被掩藏起來(lái)。SPACE掃描一般提供各向同性的分辨率，不僅減輕了部分容積效應(yīng)，還支持任意平面重建，實(shí)際上提高了成像效率。② 高信噪比。二維成像中選擇較厚的層片，部分源于硬件的限制，例如最大選層梯度的局限，而信噪比的制約也是一個(gè)原因，以犧牲層面方向的分辨率換取層面內(nèi)高分辨率。與二維成像不同，三維激發(fā)的信號(hào)區(qū)域一般較大，信號(hào)強(qiáng)度極高，其信噪比足以支持所有維度的高分辨率成像。③ 高采集效率。三維成像允許SPACE采用超長(zhǎng)回波鏈，長(zhǎng)度甚至達(dá)1 000以上，二維成像中由于受相位編碼步限制，是不可能實(shí)現(xiàn)的。此外，三維成像為并行采集和K空間重排提供更大的自由度，具備更高的加速潛力，這些都是二維成像的局限所在[16]。SPACE具備上述技術(shù)優(yōu)勢(shì)，提供了快速高分辨率的三維TSE成像，臨床應(yīng)用越來(lái)越廣。

利用3D SPACE序列高信噪比、高分辨率和高采集效率的成像優(yōu)勢(shì)來(lái)提高直腸癌T分期的準(zhǔn)確率是本研究的目的。共收集病例178例，其中107例腫瘤軸位T2WI成像使用高分辨率T2WI序列，71例使用3D SPACE序列。對(duì)于總T分期準(zhǔn)確率(83.0% vs. 75.7%)，早期T1、T2期準(zhǔn)確率(T1：98.6% vs. 88.8%；T2：87.3% vs. 75.7%)，3D SPACE序列均高于高分辨率T2WI序列，對(duì)于T3期的準(zhǔn)確率，兩者相當(dāng)(85.9% vs. 86.0%)。高分辨率T2WI序列診斷T1～2期的主要錯(cuò)誤是過(guò)分期。13例T1期直腸癌中，12例過(guò)分期為T2期(圖1A)；31例T2期患者中，10例過(guò)分期為T3期(圖1B)。而應(yīng)用3D SPACE序列可獲得高信噪比、高分辨率圖像；對(duì)腸壁各層等細(xì)微結(jié)構(gòu)尤其是黏膜層、肌層的顯示更清晰(正常腸管不同狀態(tài)下腸壁各層的顯示見(jiàn)圖2A～2C)，因此有利于對(duì)早期直腸癌準(zhǔn)確判斷(圖2D)。3D SPACE序列對(duì)T1～2期的診斷也存在過(guò)分期，但相對(duì)較少；腸壁周圍發(fā)生的炎癥反應(yīng)引起的異常信號(hào)及良性反應(yīng)性纖維增生誤認(rèn)為是腫瘤侵犯深度增加[16]。大多數(shù)直腸癌為T2及T3期，而T2期及臨界T3期即T3a (腫瘤浸潤(rùn)直腸系膜深度＜1 mm)的鑒別是臨床工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)。研究認(rèn)為，腫瘤信號(hào)結(jié)節(jié)樣突入直腸系膜內(nèi)是腫瘤腸外侵犯的可靠依據(jù)，3D SPACE序列空間分辨率高，細(xì)節(jié)顯示清楚，也有助于對(duì)這一征象的判斷(圖2E～2F)。需指出的是，3D SPACE序列中3例T3期直腸癌過(guò)分期，這是因?yàn)橹蹦c腸壁增厚范圍較廣，一部分位于腹膜返折水平上方的腫瘤(圖2G)由于部分容積效應(yīng)，影響系膜筋膜與腫瘤之間距離的判斷，導(dǎo)致腫瘤過(guò)分期。

圖1 直腸癌高分辨率T2WI序列

圖2 直腸癌3D SPACE T2WI序列

本研究有以下不足：各T分期病例分布不均勻，尤其是T1及T4期病例較少，主要是由于早期直腸癌癥狀隱匿，大多數(shù)患者因發(fā)覺(jué)癥狀而就診時(shí)腫瘤明顯且分期較高，而T4期患者屬于局部進(jìn)展期，此次入組的T4期患者大部分因?yàn)榫芙^新輔助治療或出現(xiàn)腸道梗阻征象而行手術(shù)治療。

綜上所述，3D SPACE序列可獲得高信噪比、高分辨率圖像，提高直腸癌T分期的準(zhǔn)確率，尤其對(duì)早期直腸癌的診斷有優(yōu)勢(shì)。3D SPACE序列對(duì)直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的診斷是今后研究重點(diǎn)之一。

[1] TAYLOR F G, QUIRKE P, HEALD R J, et al. Preoperative high- resolution magnetic resonance imaging can identify good prognosis stage I, II, and III rectal cancer best managed by surgery alone： a prospective, multicenter, European study [J]. Ann Surg, 2011, 253(4)： 711-719.

[2] BURTON S, BROWN G, DANIELS I, et al. MRI identified prognostic features of tumors in distal sigmoid, rectosigmoid, and upper rectum： treatment with radiotherapy and chemotherapy [J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2006, 65(2)： 445-451.

[3] 孫軼群, 童彤, 信超. 直腸癌彌散加權(quán)成像與病理預(yù)后因子的對(duì)照研究 [J]. 腫瘤影像學(xué), 2015, 24(2)： 123-128.

[4] MUGLER J P Ⅲ, MEYER H, KIEFER B. Practical implementation of optimized tissue-specific prescribed signal evolutions for improved turbo-spin-echo imaging [J]. Proc ISMRM, 2003, 11： 203.

[5] MORITA S, UENO E, MASUKAWA A, et al. Comparison of SPACE and 3D TSE MRCP at 1.5 T focusing on difference in echo spacing [J]. Magn Reson Med Sci, 2009, 8(3)： 101-105.

[6] LV P, DAI Y, LIN J, et al. A comparison study between 3D T2-weighted SPACE and conventional 2D T2-weighted turbo spin echo in assessment of carotid plaque [J]. Int J Cardiovasc Imaging, 2016. doi： 10.1007/s10554-016-1017-7.

[7] GIL B, HWANG E J, LEE S, et al. Detection of leptomeningeal metastasis by contrast-enhanced 3D T1-SPACE： comparison with 2D FLAIR and contrastenhanced 2D T1-weighted images [J]. PLoS one, 2016, 11(10)： e0163081.

[8] AHN S J, JEONG Y M, LEE B G, et al. Using threedimensional isotropic SPACE MRI to detect posterolateral corner injury of the knee [J]. Acta Radiol, 2016： 57(10)：1251-1260.

[9] MORENO C C, SULLIVAN P S, KALB B T, et al. Magnetic resonance imaging of rectal cancer： staging and restaging evaluation [J]. Abdom Imaging, 2015, 40(7)：2613-2629.

[10] 孫應(yīng)實(shí), 張曉燕, 張曉鵬. 直腸癌的術(shù)前評(píng)估—MRI的作用 [J]. 中國(guó)醫(yī)學(xué)前沿雜志(電子版), 2011, 3(6)： 18-22.

[11] AL-SUKHNI E, MILOT L, FRUITMAN M, et al. Diagnostic accuracy of MRI for assessment of T category, lymph node metastases, and circumferential resection margin involvement in patients with rectal cancer： a systematic review and meta-analysis [J]. Ann Surg Oncol, 2012, 19(7)： 2212-2223.

[12] 姚旬, 宋幸鶴, 王屹. 3.0 T 高分辨率磁共振成像對(duì)直腸癌浸潤(rùn)深度的診斷價(jià)值 [J]. 中華胃腸外科雜志, 2016, 19(6)： 668-674.

[13] 陸志華, 錢偉新, 曹文洪, 等. 磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像對(duì)直腸癌T分期的診斷價(jià)值 [J]. 中華胃腸外科雜志, 2015, 18(3)： 257-261.

[14] JAO S Y, YANG B Y, WENG H H, et al. Evaluation of gadolinium-enhanced T1-weighted magnetic resonance imaging in the preoperative assessment of local staging in rectal cancer [J]. Colorectal Dis, 2010, 12(11)： 1139-1148.

[15] VLIEGEN R F A, BEETS G L, VON MEYENFELDT M F, et al. Rectal cancer： MR imaging in local staging—is gadolinium-based contrast material helpful? [J]. Radiology, 2005, 234(1)： 179-188.

[16] BEETS-TAN R G H, BEETS G L, VLIEGEN R F A, et al. Accuracy of magnetic resonance imaging in prediction of tumor-free resection margin in rectal cancer surgery [J]. Lancet, 2001, 357(9255)： 497-504.

Diagnostic value of MRI with 3D SPACE sequence in T staging of rectal cancer

SUN Yiqun, TONG Tong, GU Yajia, XIN Chao, PENG Weijun
(Department of Diagnostic Radiology, Fudan University Shanghai Cancer Center; Department of Oncology, Shanghai Medical College, Fudan University, Shanghai 200032, China)

GU Yajia E-mail: cjr.guyajia@vip.163.com

Objective: To analyze the diagnostic value of MRI with 3D sampling perfection with application optimized contrasts using different flip angle evolution (3D SPACE) sequence in T staging of rectal cancer. Methods: A total of 178 rectal cancer patients who received surgical resection without neoadjuvant therapy in Fudan University Shanghai Cancer Center between December 2015 and November 2016 were selected. Among them, 107 patients underwent primary MRI with high-resolution T2WI sequence, and 71 patients underwent MRI with 3D SPACE T2WI sequence. The patients received operation in two weeks. The MRI results of T staging were compared with pathological results. The sensitivity, specificity and accuracy were evaluated. Results: The overall accuracy of T staging was 75.7% using high-resolution T2WI, 83.0% using 3D SPACE. The accuracies of T1 and T2 staging diagnosed by 3D SPACE were higher than those by high-resolution T2WI (T1: 98.6%vs. 88.8%; T2: 87.3%vs. 75.7%). The accuracy was the same for T3 staging (85.9%vs. 86.0%). There were no obvious advantages for T4 staging using 3D SPACE. Conclusion: 3DSPACE sequence can obtain high signal intensity ratio and high resolution of images, and has advantages for early T staging of rectal cancer.

Rectal cancer; Magnetic resonance imaging; T staging; High resolution; 3D sampling perfection with application optimized contrasts using different flip angle evolution

R445.2

A

1008-617X(2017)01-0025-05

2017-02-01）

國(guó)家自然科學(xué)基金(No：81501437)

顧雅佳 E-mail：cjr.guyajia@vip.163.com