新疆醫(yī)科大學附屬腫瘤醫(yī)院磁共振室，新疆 烏魯木齊 830011

隨著人們生活水平的不斷提高，飲食結構與生活方式的變化，直腸癌的發(fā)病率逐年上升，目前直腸癌已成為中國常見的消化道惡性腫瘤之一［1-3］。外科手術切除是直腸癌首選的治療方法，術前分期及淋巴結轉移情況是外科手術選擇及患者預后評價的重要依據(jù)。因此術前直腸癌的準確診斷和分期可以幫助臨床醫(yī)師選擇最佳的治療方案，最大限度地提高腫瘤完整切除和患者存活的概率，特別是判斷出需要行新輔助放化療和保肛手術的患者，對病變進行合理有效的治療，以減少腫瘤復發(fā)率和提高患者生活質量，從而實現(xiàn)最佳的和個性化的治療策略。

直腸內(nèi)鏡超聲、纖維結腸鏡、計算機體層成像（computed tomography，CT）和常規(guī)磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）等檢查是目前最常用的檢查方法，但各有其優(yōu)缺點［4-7］，均難以提供較為全面的功能影像學信息，因此直接影響直腸癌患者術前分期等診斷情況。體素內(nèi)不相干運動（intravoxel incoherent motion，IVIM）是用于描述體素微觀運動的成像方法，可提供組織中水分子運動的定量參數(shù)，還可反映組織灌注情況，能較為真實地反映組織水分子擴散情況，可以反映組織內(nèi)部結構和病理生理學變化，提高了診斷的準確度和靈敏度，目前已被廣泛地應用于頭頸部及盆腔部腫瘤性病變［8-11］，但關于直腸癌IVIM序列的研究報道較少。因此，本研究于2018年6月—2019年3月，對97例結直腸癌患者進行IVIM序列MRI檢查，并對其中45例病理學標本進行血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）及微血管密度（microvascular density，MVD）檢測，探討IVIM序列各參數(shù)在直腸癌術前分期及淋巴結轉移診斷中的應用價值。

1 資料和方法

1.1 研究對象

選取2018年6月—2019年3月于新疆醫(yī)科大學附屬腫瘤醫(yī)院及石河子大學醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院接受直腸癌手術治療的97例患者為研究對象，其中男性63例，女性34例，年齡34～88歲，平均年齡（58.2±11.4）歲?；颊咝g前均接受3.0 T MRI直腸序列掃描，根據(jù)美國癌癥聯(lián)合委員會（American Joint Committee on Cancer，AJCC）和國際抗癌聯(lián)盟（International Union Against Cancer，UICC）TNM委員會共同制定的《AJCC腫瘤分期手冊》（第7版）診斷標準進行分期，結果為T1期5例，T2期25例，T3期53例，T4期14例。淋巴結轉移53例，無淋巴結轉移44例。形態(tài)學特征：隆起型29例，潰瘍型58例，浸潤型10例。隨機選取45例患者標本進行VEGF及MVD測定。

納入標準：① 手術后病理學診斷為直腸癌，且病理學診斷包括完整T分期及N分期；② 術前行常規(guī)MRI包括IVIM序列；③ MRI檢查前未接受放化療等抗腫瘤治療者；④ 無MRI檢查禁忌者；⑤ 同意并知情此項研究，簽署知情同意書。排除標準：① 患者體內(nèi)安裝有心臟起搏器等金屬異物者；② 有幽閉恐懼癥無法完成MRI檢查者；③ 經(jīng)術后病理學檢查證實為直腸黏液性癌或部分黏液性癌者；④ 患者依從性較差，檢查所獲得的影像學資料圖像較差者；⑤ 有山莨菪堿使用禁忌證，如合并前列腺增生、心臟病、青光眼者；⑥同時合并其他盆腔惡性腫瘤者。

本研究經(jīng)新疆醫(yī)科大學附屬腫瘤醫(yī)院及石河子大學醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院倫理委員會審查通過，并且患者均已簽署書面知情同意書。

1.2 IVIM序列MRI檢查

患者于檢查前24 h流質飲食，檢查前1 h灌腸清潔。檢查前15～30 min肌注東莨菪堿10 mg，以減少腸蠕動偽影對檢查的干擾。檢查時患者平躺，去除身上一切含有金屬磁性的雜物，并囑咐患者平靜均勻小幅度呼吸，盡可能減少呼吸運動偽影。

采用美國GE公司的Singa HDxt 3.0 T磁共振掃描儀（Torso線圈）對患者進行盆腔部檢查，患者取仰臥位，足先進。掃描范圍包括全盆腔；掃描序列為矢狀位T2加權成像（T2-weighted imaging，T2WI）、軸狀位高分辨T2加權成像（high resolution T2-weighted imaging，HR-T2WI）、冠狀位T2WI、軸位T1加權成像（T1 weighted-imaging，T1WI）、軸位IVIM（表1）。

表1 MRI掃描參數(shù)

1.3 圖像后處理及數(shù)據(jù)測量

由具有10年以上工作經(jīng)驗的2名放射診斷科醫(yī)師閱片并分析，IVIM序列圖像傳至GE工作站后，采用相應軟件包進行處理得到真實擴散系數(shù)（true diffusion coefficient，D）、灌注相關擴散系數(shù)（perfusion-related diffusion coefficient，D*）及灌注分數(shù)（perfusion fraction，f）數(shù)值；在IVIM序列上選取感興趣區(qū)（region of interest，ROI），并在各參數(shù)偽彩圖相應位置自動生成參數(shù)數(shù)值。ROI選取標準：ROI根據(jù)病變范圍選取圓形或不規(guī)則形，直腸癌患者選取直腸癌腫瘤的中心實質部分，盡量避開腫瘤邊緣部分及中心壞死囊變區(qū)。選取病變最大層面為中心層面，連續(xù)測量3個層面，ROI使用圓圈和邊緣勾勒兩種方法，每種方法測量5次，去除最大值和最小值，取3次值的平均值作為測量數(shù)值，并將2名醫(yī)師得出的平均值作為最后數(shù)值依據(jù)。

1.4 VEGF和MVD水平

使用免疫組織化學法對標本進行染色。VEGF判斷標準：按照Volm等［12］的判斷標準，采用全自動化學發(fā)光免疫分析儀測試，VEGF常表達于細胞質和細胞膜，細胞質和細胞膜同時著色呈棕黃色顆粒則為陽性細胞。VEGF表達評估：以視野細胞中著色細胞所占比例進行評分，共分為0～3分。0分，無顯色劑陽性細胞數(shù)0%；1分，棕色及陽性細胞數(shù)≤25%；2分，棕色及陽性細胞數(shù)26%～50%；3分，棕褐色及陽性細胞數(shù)＞50%。陰性（-），顯色與陽性細胞數(shù)評分之和為0～2分；陽性（+），顯色與陽性細胞數(shù)評分之和為3～4分；強陽性（++），顯色與陽性細胞數(shù)評分之和為5～6分。

MVD判斷標準：按照Weider的判斷標準［11］，低倍視野下掃視整個組織切片，在腫瘤浸潤區(qū)域隨機選6個高倍視野，計算微血管數(shù)，取平均值作為MVD。微血管判斷標準：1個微血管數(shù)，與鄰近腫瘤細胞、血管或其他結締組織形成分界限清楚，呈棕黃色的陽性內(nèi)皮細胞或內(nèi)皮細胞簇，瘤硬化區(qū)和＞8個紅細胞的血管不作為計數(shù)對象，重復計數(shù)5次。

1.5 統(tǒng)計學處理

采用SPSS 22.0軟件進行統(tǒng)計學分析，定量參數(shù)統(tǒng)計描述采用±s。采用t檢驗或t′檢驗進行直腸癌Tl+T2和T3+T4分期之間、T2和T3期之間及直腸癌淋巴結轉移與非轉移之間IVIM參數(shù)（D、D*和f）的差異性分析；以病理學診斷為金標準，采用靈敏度、特異度、多因素受試者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲線及曲線下面積（area under the curve，AUC）等指標對上述有意義的參數(shù)進行評價；利用Spearman秩相關分析D*和f值與VEGF和MVD的相關性，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結 果

2.1 IVIM參數(shù)在直腸癌T1+T2與T3+T4期間的差異性及診斷效能

經(jīng)統(tǒng)計分析，在不同T分期（T1+T2與T3+T4）之間，IVIM參數(shù)D、D*、f值差異均有統(tǒng)計學意義（P均＜0.05）；T1+T2期D值、f值均大于T3+T4期，D*值小于T3+T4期（表2）。

表2 IVIM參數(shù)在直腸癌T分期間的差異性比較

將在直腸癌T分期間差異性比較中差異有統(tǒng)計學意義的D、D*、f值進行單因素方差分析。結果發(fā)現(xiàn)，D值在T1+T2與T3+T4期中診斷效能最高，當閾值為0.862×10-3mm2/s時，AUC為0.716，陽性預測值（positive predictive value，PPV）為80.31%，陰性預測值（negative predictive value，NPV）為59.04%，靈敏度為83.15%，特異度為60.24%；其次為f值，最后為D*值（表3）。多因素logistic分析發(fā)現(xiàn)，IVIM參數(shù)D、D*和f值3個參數(shù)綜合診斷效能最高，當閾值為0.643 mm2/s時，AUC為0.792，PPV為84.64%，NPV為62.61%，靈敏度為82.71%，特異度為65.54%（表4）。

表3 IVIM參數(shù)D、D＊及f值單因素分析結果

表4 IVIM參數(shù)D、D＊及f值多因素logistic回歸分析

2.2 IVIM參數(shù)在直腸癌T2與T3期間的差異性及診斷效能

經(jīng)統(tǒng)計分析，在不同T分期（T2與T3）之間，IVIM參數(shù)D、D*值差異均有統(tǒng)計學意義（P均＜0.05）；T2期D值均大于T3期，D*值小于T3期（表5）。

表5 直腸癌IVIM參數(shù)在T2、T3分期間的差異性

將在直腸癌T分期（T2與T3）間顯著性檢驗中差異有統(tǒng)計學意義的D、D*值進行單因素方差分析，發(fā)現(xiàn)D值在T2與T3期中診斷效能最高，當閾值為0.843×10-3mm2/s時，AUC、PPV、NPV、靈敏度、特異度分別為0.723、90.20%、51.23%、62.57%和83.46%；其次為D*值（表6）。多因素logistic分析發(fā)現(xiàn)，IVIM參數(shù)D、D*兩個參數(shù)綜合診斷效能最高，當閾值為0.627 mm2/s時，AUC、PPV、NPV、靈敏度、特異度分別為0.886、92.21%、67.75%、80.33%和84.06%（表7）。

表6 D、D＊及f值單因素分析結果

表7 多因素logistic回歸分析

2.3 IVIM參數(shù)在直腸癌淋巴結轉移的差異性及診斷效能

經(jīng)統(tǒng)計學分析，在直腸癌淋巴結轉移及非轉移患者中，IVIM參數(shù)僅D值差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05，表8）。

表8 直腸癌IVIM參數(shù)在淋巴結轉移的差異性

將IVIM參數(shù)在直腸癌淋巴結轉移及非轉移的差異性比較中差異有統(tǒng)計學意義的D值進行單因素方差分析發(fā)現(xiàn)，D值閾值為0.782×10-3mm2/s時，AUC、PPV、NPV、靈敏度、特異度分別為0.635、67.65%、71.21%、83.37%和49.26%（表9）。

表9 D、D＊及f值單因素分析結果

2.4 IVIM參數(shù)與MVD及VEGF的相關性分析

隨機選取45例患者，將其術后標本進行VEGF和MVD分析，并與IVIM參數(shù)D*、f值進行Spearman秩相關分析發(fā)現(xiàn)，VEGF與D*、f值之間的r為0.473、-0.432，相關系數(shù)假設檢驗差異有統(tǒng)計學意義（P均＜0.05）；而MVD與D*、f值之間的r為-0.072、0.215，相關系數(shù)假設檢驗差異無統(tǒng)計學意義（P均＞0.05，表10）。

表10 IVIM參數(shù)D＊值和 f值與VEGF和MVD的相關性分析

3 討 論

直腸癌具有極高的發(fā)病率和病死率，直腸癌的早期診斷及準確分期是改善患者預后、延長生存期、提高患者生活質量的關鍵［13］。IVIM序列MRI適用于描述體素微觀運動的成像方法，其參數(shù)包括D、D*和f值，不僅可提供組織中水分子運動的定量參數(shù)，還可反映組織灌注情況，能較為真實地反映組織水分子擴散情況［14］。惡性程度高的病變由于細胞增殖旺盛，細胞核增大，導致水分子擴散受限，惡性程度低的病變以及良性病變擴散受限輕或不受限，以此可以對腫瘤的惡性程度、病理學分期、淋巴結的侵犯情況進行無創(chuàng)性、定量的診斷。

術前準確評估直腸癌的TNM分期對于手術方法的選擇具有重要意義，在本研究中，主要從IVIM參數(shù)在T1+T2期和T3+T4期之間及T2和T3期之間的差異性進行研究，原因主要在于T1、T2期患者可以直接接受手術治療，T3、T4期患者理論上需要輔助放化療，之后再接受手術治療，然而在臨床上T2、T3期之間區(qū)分較為困難，所以探究IVIM各參數(shù)在T2、T3期中的差異性，對于治療方案的選擇至關重要。本研究結果提示，在T1+T2期與T3+T4期之間，IVIM參數(shù)D、D*、f值均差異有統(tǒng)計學意義，且T1+T2期D值大于T3+T4期、T2期D值明顯大于T3期，兩者的結果具有一致性，且與其他腫瘤研究結果一致［15-17］；說明直腸癌患者T分期增加，直腸癌組織中擴散受限明顯增加，這可能與病變組織癌變嚴重、血液微循環(huán)增加、腫瘤的細胞結構更為致密、排列更紊亂有關；D*主要通過對組織局部微循環(huán)血流灌注速度進行檢測，以達到反映局部組織血流灌注狀態(tài)的目的，本研究發(fā)現(xiàn)，T3+T4期患者直腸癌組織D*高于T1+T2期患者，T2期D*值明顯小于T3期，差異均有統(tǒng)計學意義，可能是由于T分期增加，病變組織癌變嚴重，腫瘤細胞增殖活躍，直腸癌組織血液微循環(huán)增加所致；f值是指MRI可探測到的組織匯總毛細血管網(wǎng)內(nèi)水分子的體積分數(shù)，與正常血管的生成具有直接關系，在本研究中，T1+T2期f值明顯大于T3+T4期，T2、T3期f值差異無統(tǒng)計學意義，其他研究［18-19］也發(fā)現(xiàn)，f值變異性較大，具體原因還需結合其他部位腫瘤的研究進行進一步分析。為進一步了解IVIM參數(shù)T分期的診斷效能，本研究對相關參數(shù)進行單因素及多因素分析，結果發(fā)現(xiàn)，IVIM參數(shù)D、D*、f這3個參數(shù)綜合診斷的AUC最大，對直腸癌的診斷效能最好；對于IVIM參數(shù)對T2、T3分期診斷效能研究發(fā)現(xiàn)，D、D*綜合診斷對T2、T3分期診斷效能最高，由此提示在術前診斷時應綜合IVIM參數(shù)D、D*、f進行綜合診斷，以提高診斷效能，有助于術前評估直腸癌的惡性程度，這對臨床醫(yī)師對患者制訂合適的治療方案有重要的臨床指導價值。

本研究進一步分析IVIM參數(shù)在直腸癌淋巴結轉移與非轉移情況下是否有差異，發(fā)現(xiàn)IVIM參數(shù)僅D值差異有統(tǒng)計學意義，原因可能在于腫瘤細胞轉移至淋巴組織后，在淋巴結內(nèi)部腫瘤細胞增殖，導致細胞密度增加、細胞間隙變窄，使淋巴液在包膜下竇中的自由移動被侵入的腫瘤細胞阻斷、破壞，水分子擴散也受到限制，所以D值減小。在本研究中還發(fā)現(xiàn)，D*值與f值在直腸癌淋巴結轉移與非轉移方面差異無統(tǒng)計學意義，與龍玲［20］研究一致，但與Qiu等［21］研究相矛盾，因此具體D*值和f值與淋巴結內(nèi)部病理學情況之間的關系還需進一步研究。

VEGF和MVD是評估腫瘤組織內(nèi)血管生成情況常用的指標，通過評估腫瘤組織內(nèi)血管生成情況，間接反映組織腫瘤的生長速度，同時也反映病變對周圍組織的浸潤、轉移等生物學行為，對提示腫瘤患者預后及臨床醫(yī)師制訂治療方案具有重要意義［22］。因此，通過研究IVIM參數(shù)與VEGF及MVD的相關性，以尋找術前可反映以上兩指標的影像學參數(shù)，對于直腸癌患者的治療和預后至關重要。本研究通過對VEGF和MVD與IVIM參數(shù)D*、f值進行Spearman秩相關分析發(fā)現(xiàn)，VEGF與D*呈正相關，與f值負相關，且相關系數(shù)假設檢驗差異有統(tǒng)計學意義；出現(xiàn)此趨勢的原因可能由于VEGF表達越高的組織，其細胞有絲分裂活動較強，腫瘤內(nèi)血管新生和腫瘤本身的增長具有促進作用，血管生成越多，組織灌注越高，則D*越高；與此同時，上述過程中并未形成功能性的血管，導致f值降低。這些結果提示，可通過IVIM參數(shù)中D*、f值在一定程度上預測直腸癌組織VEGF的表達情況，為臨床治療提供依據(jù)。

綜上所述，本研究通過分析IVIM參數(shù)與直腸癌分期的差異性發(fā)現(xiàn)，IVIM參數(shù)的綜合性診斷對直腸癌分期的診斷效能較高，IVIM參數(shù)的D*、f值能在一定程度上預測直腸癌組織VEGF表達情況，為患者的治療及預后提供臨床依據(jù)。但本研究也存在樣本量小、檢查方法單一等不足，有可能導致研究結果存在一定的偏倚，需要進一步擴大樣本量進行驗證。