利用3.0T磁共振動態增強檢查中容積轉運常數區分正常宮頸與宮頸癌組織的探討

賀 帥，于 韜，羅婭紅

1.大連醫科大學研究生院，遼寧 大連 116044；2.遼寧省腫瘤醫院醫學影像科，遼寧 沈陽 110042

利用3.0T磁共振動態增強檢查中容積轉運常數區分正常宮頸與宮頸癌組織的探討

賀 帥1，于 韜2，羅婭紅2

1.大連醫科大學研究生院，遼寧 大連 116044；2.遼寧省腫瘤醫院醫學影像科，遼寧 沈陽 110042

目的：探討磁共振動態增強檢查（DCE-MRI）中容積轉運常數（Ktrans）值是否能有效定量區分正常宮頸與宮頸癌組織。方法：對經活檢或術后病理證實的26例宮頸癌患者行DCE-MRI，比較正常宮頸與宮頸癌實質區的Ktrans值。用SPSS 18.0進行統計學處理，對正常宮頸與宮頸癌組織之間Ktrans差異的比較采用配對樣本t檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。結果：正常子宮頸的對比劑灌注掃描Ktrans值為（0.573±0.230）/min，宮頸癌原發灶的對比劑灌注掃描Ktrans值為（1.396±0.451）/min，差異有統計學意義（P＜0.05）。結論：Ktrans值可有效、定量區分正常宮頸與宮頸癌組織。

磁共振動態增強檢查；容積轉運常數；宮頸癌

宮頸癌是最常見的婦科惡性腫瘤之一，嚴重威脅著婦女的健康。在各種影像學檢查手段中，MRI因具有良好的軟組織分辨力，能準確反映病變范圍、周圍結構受累程度，以及為腫瘤分期提供有力的證據，從而成為宮頸癌診斷的首選影像學方法［1］。近年來，國內外有學者利用磁共振動態增強檢查（dynamic contrast enhanced MRI，DCE-MRI）與藥代動力學模型相結合來反映人體組織的微血管通透性，并利用容積轉運常數（volume transfer constant，Ktrans）等指標對其量化。目前該法主要應用于前列腺癌［2］、乳腺癌［3］及膠質瘤［4］等研究中，而對宮頸癌的定量參數分析報道很少。本研究通過DCE-MRI對宮頸癌組織進行定量分析，探討Ktrans值在宮頸癌診斷中的價值。

1 資料和方法

1.1 一般資料

收集遼寧省腫瘤醫院2013年10月—2014年12月經活檢或術后病理證實為宮頸癌（≤Ⅱa期）的患者29例，所有被檢者均簽署知情同意書。其中3例患者因癌灶較大，非癌區難以確定而剔除。將剩余26例宮頸癌患者納入研究，年齡25～71歲，平均51歲。入組標準：①MRI檢查前未接受過放化療；②排除患有心血管病者；③排除患有宮頸糜爛、囊腫、息肉等相關婦科疾病者；④均無MRI檢查禁忌證。

1.2 檢查方法

采用SIEMENS公司Magnetom Trio 3.0T磁共振設備，8通道相控陣體線圈，采用呼吸門控技術。部分帶環者預先取下節育環，于檢查前囑咐患者飲水以適度充盈膀胱。范圍由髂骨翼上緣到恥骨聯合下緣。

平掃序列為：軸位T1WI，TR/TE=550/ 13 ms，層厚4 mm，掃描間距1 mm，視野（field of view，FOV） 400×400，NEX2；軸位、矢狀位快速自旋回波（fast spin echo，FSE） T2WI加脂肪抑制序列：TR/TE=550/13 ms，層厚4 mm，掃描間距1 mm，FOV 400×400，NEX2。平掃后，進行T1WI動態增強掃描：TR/TE=550/13 ms，層厚4 mm，掃描間距1 mm，FOV 400×400，NEX2。每個掃描序列掃描層數為20層，反轉角度（flip）分別為2°和15°。整個動態增強掃描共采集30個動態序列。增強所用的對比劑為釓噴酸葡胺（gadolinium diethylene-triamine pentaacetic acid，Gd-DTPA），劑量為0.1 mmol/kg，注射速率為3.0 mL/s。在動態增強掃描采集到第2個動態序列時，通過高壓注射器經先前埋入的靜脈留置針注入對比劑，然后以相同速率注入15 mL生理鹽水沖管，直至30個動態增強序列采集完畢。

1.3 圖像數據分析

采集所得DCE-MRI數據用GE公司提供的Omni Kinetics Manual軟件進行處理。采用Extended Tofts （二室）藥物代謝動力學模型，可實現對DCE-MRI數據定量分析。數據運算方法及步驟如下：①導入DCE-MRI采集的30個序列數據，選擇有對比劑充填的宮頸癌原發灶最大中心層面，通過軟件運算生成參數（圖1）。②選擇同一層面臀肌圖像生成動脈輸入函數（arterial input function，AIF）曲線（圖2）。③在宮頸癌原發灶最大中心層面，避開宮頸管、血管及壞死區，沿病灶邊緣劃線，手動勾畫原發灶感興趣區（region of interest，ROI）（圖3），ROI面積0. 22～1. 89 cm2，每個部位ROI測量2次取平均值，通過軟件計算Ktrans值并獲得其頻數分布直方圖（圖4）。結合病理切片標本及其他MRI手段如彌散加權成像（diffusion-weighted imaging，DWI）、T2軸位及矢狀位圖像等，采用盲法由2名經驗豐富的MRI診斷醫師確定非癌區的ROI范圍，以相同的測量和計算方法獲得非癌區的Ktrans值。

圖1 宮頸癌原發灶最大中心層面參數圖

圖2 臀肌動脈輸入函數曲線

圖3 T1灌注圖及手動圈定病灶ROI范圍的示意圖

圖4 Ktrans值的頻數分布直方圖

1.4 統計學分析

2 結 果

正常子宮頸的對比劑灌注掃描Ktrans值為（0.573±0.230）/min，宮頸癌原發灶的對比劑灌注掃描Ktrans值為（1.396±0.451）/min，兩者Ktrans值差異有統計學意義（P＜0. 05，表1）。

表1 宮頸癌區與非癌區定量參數Ktrans值比較

3 討 論

DCE-MRI作為一種新興掃描方法，能反映腫瘤組織的微循環及血流灌注情況，制訂術前病灶切除的邊界，同時也適用于新輔助化療及同步放化療療效的預測及評價。新生血管的形成被視為反映腫瘤生長、侵襲性程度及轉移情況的重要指標［4］。與正常組織不同，腫瘤組織能分泌大量血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF），誘導腫瘤新生血管形成，但這些腫瘤新生微血管壁的內皮細胞并不完整，彼此間存在較大間隙，滲透性較高，導致腫瘤細胞容易進出血管［5］。DCE-MRI作為一種無創性檢測腫瘤血流動力學的功能影像學方法，通過靜脈注射對比劑后對選定的ROI進行連續動態多期掃描，獲得該區域的時間-信號強度曲線（time-signal intensity curve，TIC），并根據該曲線的形態及模型進行半定量、定量分析，反映病灶的血流動力學特點。有研究者應用動態增強掃描對宮頸癌及宮頸組織進行半定量研究，繪制TIC曲線，并計算達峰時間、最大信號強度、最大斜率及曲線下面積等半定量參數， 通過這些參數間接反映組織的血管特征。惡性腫瘤多血供豐富，因此動態增強模式常表現為早期快速強化，然后緩慢減低；或早期強化后持續強化呈平臺型。而良性腫瘤或正常組織多表現為無強化或緩慢持續強化。以前關于宮頸癌的血流灌注及動態增強的研究表明，腫瘤組織動態增強模式呈“速升緩降型”，即動脈早期明顯強化，強化程度高于宮頸基質，達峰時間為注射對比劑后30～60 s。靜脈期及延遲期逐漸廓清，至延遲期信號強度低于正常宮頸基質［6］。

不過，由于受到檢查設備磁場強度的不均勻性，對比劑的用量及注射速率的影響較嚴重，有些研究指出半定量參數并不能切實反映腫瘤組織的血流動力學變化［7］。近年來，越來越多的研究者嘗試采用DCE-MRI定量分析方法對不同部位的腫瘤組織進行研究。Tofts于20世紀90年代提出了經典藥代動力學模型，將人體組織分為血管內、細胞內、血管外細胞外間隙（extravascular extracellular space，EES） 3個部分，由于對比劑不能進入細胞內，只剩下血管內與EES兩個部分（雙室），注射對比劑后， 藥物會在血管內與EES之間交換。Ktrans值代表單位時間內對比劑從血液進入EES的容積，其大小取決于血流量、毛細血管滲透性及表面積［4，8］。以往有研究表明，Ktrans值升高可能與微血管滲漏和密度增加有關［9］。在宮頸癌組織中，微血管生成速度較快，導致內皮細胞間隙較正常血管內皮細胞間隙增大，具有較大的滲透性，造成血管內外對比劑的分布發生改變，弛豫時間也隨之發生變化［10-11］。通過DCE-MRI獲得的Ktrans值能定量反映腫瘤不成熟微血管的通透性。本研究也發現，DCE-MRI定量分析中Ktrans值在宮頸癌組織明顯高于正常宮頸組織。

然而，DCE-MRI定量參數測定作為一種新的功能影像學評價手段，其進入臨床應用的時間并不長，各廠商提供的系統中所采用的藥代動力學計算模型也存在差異。對于選擇不同的數學模型（Tofts雙室、Reference模型、Patlak模型等）以及在不同組織或器官中的應用，也尚處于探索階段。由于部分入組病例僅穿刺活檢證實為癌癥，而無病理切片，故非癌區的ROI可能與癌區有重疊。AIF曲線的確定及穩定性，不同位置和大小ROI所產生的曲線形態也將影響定量參數的測量。此外，實驗中未考慮受檢者的月經情況和避孕藥使用情況等，這些因素對Ktrans值的測定可能產生影響。

總之，通過DCE-MRI測量Ktrans值可有效、定量區分宮頸癌與正常宮頸。對于宮頸癌不同分期及不同病理類型之間是否存在差異，有待大量研究進一步證實。

［1］ OLSON M C， POSNIAK H V， TEMPANY C M， et al. MR imaging of the female pelvic region ［J］. Radiographics， 1992， 12（3）: 445-465.

［2］ ALONZI R， PADHANI A R， ALLEN C. Dynamic contrast enhanced MRI in prostate cancer ［J］. Eur J Radio， 2007， 63（3）: 335-350.

［3］ PICKLES M D， LOWRY M， MANTON D J， et al. Role of dynamic contrast enhanced MRI in monitoring early response of locally advanced breast cancer to neoadjuvant chemotherapy ［J］. Breast Cancer Res Treat， 2005， 91（1）: 1-10.

［4］ 范兵， 杜華睿， 王霄英， 等. 轉運常數（Ktrans）對高級別膠質瘤與腦轉移瘤的鑒別診斷價值 ［J］. 實用放射學雜志， 2014， 30（4）:557-560.

［5］ MAHAJAN M， KUBER R， CHAUDHARI K R， et al. MR imaging of carcinoma cervix ［J］. Indian J Radiol Imaging， 2013， 23（3）: 247.

［6］ 羅婭紅， 王曉煜， 于韜， 等. 宮頸癌的功能磁共振成像［J］. 腫瘤影像學， 2013， 22（3）: 267-270.

［7］ HARRY V N. Novel imaging techniques as response biomarkers in cervical cancer ［J］. Gynecol Oncol， 2010，116（2）: 253-261.

［8］ 王海屹， 葉慧義， 馬林. 定量MR動態增強成像的機制及其在腫瘤學方面的應用價值 ［J］.中華放射學雜志，2014， 48（3）: 261-264.

［9］ BRADY J， ARMITAGE P， BEHRENBRUCH C. Dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging: U.S. Patent Application 10/483，705 ［P］. 2002.

［10］ KUNDU S， CHOPRA S， VERMA A， et al. Functional magnetic resonance imaging in cervical cancer: current evidence and future directions ［J］. J Cancer Res Ther，2012， 8（1）: 11-18.

［11］ TEO Q Q， THNG C H， KOH T S， et al. Dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging: applications in oncology ［J］. Clin Oncol， 2014， 26（10）: e9-e20.

3.0T dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging： volume transfer constant of normal cervix

and cervical cancer HE Shuai1， YU Tao2， LUO Yahong2（1. Graduate School， Dalian Medical University， Dalian Liaoning 116044， China； 2. Department of Medical Image， Liaoning Cancer Hospital， Shenyang Liaoning 110042，China）

LUO Yahong E-mail： luoyahong8888@hotmail.com

Objective： To investigate whether volume transfer constant （Ktrans） can quantitatively differentiate normal cervix and cervical cancer. Methods： Routine MRI and dynamic contrast enhanced MRI （DCE-MRI） were performed in 26 patients with pathologically proved cervical cancer. Mean Ktrans values of normal cervix and cervical cancer were analyzed by SPSS 18.0. Results： The Ktrans value of normal cervix was （0.573±0.230）/min， while Ktrans value of cervical cancer was（1.396±0.451）/min. The difference was statistically signif i cant （t=5.331， P＜0.05）. Conclusion： The quantitative parameters of DCE-MRI can be used to quantitatively discriminate cervical cancer from normal cervix.

Dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging； Volume transfer constant； Cervical cancer

R445.2

A

1008-617X（2015）01-0021-04

2015-03-06）

羅婭紅 E-mail：luoyahong8888@hotmail.com