氨基质子转移成像及扩散峰度成像用于宫颈鳞癌病理分级

侯孟岩，孟 楠，张 梦，刘文玲，韩东明，任继鹏

(新乡医学院第一附属医院核磁共振科，河南 新乡 453100)

图1 患者女，56岁，中分化宫颈鳞癌 A.MK伪彩图示病变部位呈黄绿色信号(箭)； B.MD伪彩图示病变部分呈蓝、浅蓝色混杂信号(箭)； C.APT原始图像示病变呈高信号(箭)； D.APT伪彩图示病变呈蓝、绿色混杂信号(箭)

宫颈癌是女性生殖系统常见恶性肿瘤，发病率逐年递增，且逐渐趋于年轻化[1]。宫颈癌最常见病理类型为鳞癌，其病理分级影响选择治疗方式及患者预后[2]。扩散峰度成像(diffusion kurtosis imaging, DKI)和氨基质子转移(amide proton transfer, APT)成像为新的MR功能成像技术，可无创探测细胞代谢及病理生理信息[3-4]，其对于胶质瘤分级[5-6]的应用价值已获肯定。本研究旨在探讨APT及DKI参数鉴别不同病理级别宫颈鳞癌的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性分析2018年2月—2019年3月36例于新乡医学院第一附属医院接受MR检查的原发宫颈鳞癌患者，年龄36～70岁，平均(53.8±9.4)岁；其中高分化11例，中分化16例，低分化9例，分别将其归为高、中、低分化组。纳入标准：①有明确病理分级结果；②MR检查前未接受手术、放射及药物等治疗。排除标准：①病灶最大直径<1 cm；②图像伪影明显或扫描序列不完整；③存在MR检查禁忌证。

1.2 仪器与方法 采用GE Discovery MR750 3.0T MR扫描仪，32通道体部相控阵线圈。检查前嘱患者适度充盈膀胱，并行阴道填塞。采集矢状位、冠状位、轴位T1WI/T2WI，参数：FOV 36 cm×28 cm，层间距1.0 mm，层厚5.0 mm；斜轴位(垂直于子宫长轴)无压脂、小视野、薄层T2WI，FOV 22 cm×22 cm，层间距 0，层厚4.0 mm；斜轴位(垂直于宫颈长轴)DKI(SE-EPI)，参数：FOV 36 cm×28 cm，层间距 1 mm，层厚 5 mm，TR 2 500 ms，TE 58.9 ms，激励次数2，矩阵128×128，扩散敏感梯度b值分别为0、1 000、2 000 s/mm2，30个均匀分布的扩散方向；APT，参考轴位T2WI，选取病灶最大层面行单层定位扫描，采用2D单次激发EPI序列，TR 3 000 ms，TE 最小值，翻转角 20°，饱和时间 4 s，化学位移±3.5 ppm，FOV 36×28 cm，矩阵 128×128，层厚 8 mm，NEX 4，扫描时间 4 min 36 s。

1.3 图像处理及分析 将DKI及APT图像上传至GE AW 4.6工作站进行后处理，分别获得非对称性磁化转移率(magnetization transfer ratio asymmetry, MTRasym)、平均峰度系数(mean kurtosis, MK)及平均扩散系数(mean diffusion, MD)伪彩图(图1)。由2名具有5年和11年腹部影像学诊断经验的主治和副主任医师在未知病理结果的情况下参考肿瘤常规MRI，分别于MTRasym、MK、MD伪彩图中肿瘤实质区手动勾画3个大小约50 mm2的类圆形ROI，测量MTRasym、MK及MD值，勾画ROI时尽量避开较为明显的囊变、坏死及出血等区域，且与病灶边缘维持适当间距以避免容积效应。每个ROI测量2次，取其均值为最终结果。

表1 不同病理级别宫颈鳞癌各参数值比较(±s)

表1 不同病理级别宫颈鳞癌各参数值比较(±s)

组别MTRasym(%)MKMD(×10-3 mm2/s)高分化组(n=11)2.93±0.040.85±0.041.03±0.03中分化组(n=16)3.01±0.050.90±0.040.98±0.03低分化组(n=9)3.09±0.040.95±0.040.94±0.05F值25.8215.2115.35P值<0.01<0.01<0.01

表2 各参数值鉴别中、高分化宫颈鳞癌的ROC曲线结果

表3 各参数值鉴别中、低分化宫颈鳞癌的ROC曲线结果

图2 APT、DKI各参数鉴别诊断高、中分化宫颈鳞癌的ROC曲线 图3 APT、DKI各参数鉴别诊断中、低分化宫颈鳞癌的ROC曲线

1.4 统计学分析 采用SPSS 25.0统计分析软件。以Kolmogorov-Smirnov检验计量资料是否符合正态分布，符合正态分布者以±s表示。采用组内相关系数(intraclass correlation coefficient, ICC)检验2名医师测量各参数结果的一致性，ICC<0.40为一致性差，0.40≤ICC<0.60为一致性中等，0.60≤ICC<0.75为一致性良好，ICC≥0.75为一致性高[7]。采用单因素方差分析评估各组宫颈鳞癌间各参数差异，以LSD检验行组间两两比较；绘制APT和DKI各参数值的ROC曲线，评价其诊断效能；采用Spearman相关分析APT、DKI各参数值与病理组织学分级间的关系。P<0.05为差异有统计学意义，P<0.01为差异有显著统计学意义。

2 结果

2名医师测量MTRasym、MK及MD值结果的一致性均高(ICC=0.92、0.87、0.84，P均<0.01)，以高年资医师测量数据进行分析。3组间MTRasym值、MK值、MD值差异均具有统计学意义(P均<0.01)，组间两两比较差异均有统计学意义(P均<0.01)，见表1。绘制APT、DKI各参数与宫颈鳞癌病理分级的ROC曲线(图2、3)，各参数鉴别高、中分化及中、低分化宫颈鳞癌的ROC曲线分析结果显示MTRasym值的诊断效能最佳(AUC=0.85及0.90，P均<0.01)，见表2、3。宫颈鳞癌病理分级与MK值、MTRasym值均呈正相关(rs=0.78、0.69，P均<0.01)，与MD值呈负相关(rs=-0.68，P<0.01)。

3 讨论

DKI是基于DWI及DTI发展而来的一种新的MR成像技术，以非高斯分布为基础，定量观察水分子扩散位移偏离高斯分布的程度[8]，可更真实地反映活体组织的微观结构特点。对DKI进行后处理可获得多个参数，MK是其中最具代表性者，与被测量组织微观结构的复杂程度相关，组织微观结构越复杂则MK值越大[9]。MD反映水分子整体的弥散水平，与组织细胞密度有关，MD值越大表明组织内水分子弥散受限程度越小。

本研究高、中、低分化宫颈鳞癌间MK、MD值差异具有统计学意义，且两两比较差异均有统计学意义，与闫坤等[10]的结果一致。宫颈癌病理分级与MK值呈正相关，而与MD值呈负相关，推测这是由于肿瘤病理级别越高，肿瘤细胞的增殖能力越旺盛，更易发生囊变、坏死，组织微观结构更复杂，水分子偏离高斯分布程度更高，导致MK值增高；而肿瘤细胞增殖活跃可致细胞密集程度增加，细胞间隙减小，增加水分子扩散受限程度，MD值降低。

APT成像是ZHOU等[11]于2003年提出的一种MR分子成像技术，无需外源性对比剂即可于细胞分子水平反映组织内源性游离多肽及蛋白质的特性[12]，提供细胞代谢及相关病理生理信息。研究[13]发现MTRasym值与肿瘤组织中蛋白质及多肽含量密切相关，通过观察病灶信号强度及MTRasym值，可于术前较准确地对脑胶质瘤进行分级。TOGAO等[14]指出，高级别脑胶质瘤的APT信号显著高于低级别脑胶质瘤，且对于增强扫描无强化的胶质瘤，APT成像的分级诊断价值高于PWI及DWI。本研究各组间MTRasym值差异均有统计学意义，且MTRasym值与宫颈癌病理级别呈正相关，推测肿瘤级别越高，肿瘤细胞有丝分裂越活跃，细胞密度越高，合成的游离蛋白质和多肽含量亦升高，导致APT信号增高，MTRasym值增加。TAKAYAMA等[7]发现APT信号与子宫内膜样腺癌组织学分级呈正相关，提示核异型性和微观组织液化坏死可能是导致低分化子宫内膜样腺癌APT信号增高的重要因素，本研究结果与之相似。

本研究结果显示，MTRasym值对于鉴别高、中分化宫颈鳞癌及中、低分化宫颈鳞癌的诊断效能均最高，且与宫颈鳞癌病理级别的相关性亦最高，表明相对于DKI，APT技术对鉴别不同病理级别宫颈鳞癌更具优势。TOGAO等[15]发现，在预测脑肿瘤侵袭性方面，APT成像具有最大诊断效能，是最准确的非侵入性成像技术。DKI是基于DWI模型发展而来的一种高阶扩散模型，可测量活体内水分子的扩散轨迹，反映组织内微观结构特点，然而其稳定性及可靠性目前仍被质疑，临床应用存在一定局限性。首先，DKI采用高b值观察水分子的非高斯分布特点，可能对图像信噪比产生一定影响，导致过高评估峰度值[5]；其次，DKI仅以四阶扩散中心测量水分子扩散，并未测量水分子在所有方向的运动状态，测量结果可能产生一定偏差[16]。APT成像不受上述因素影响，可从细胞分子水平更精确地反映细胞的代谢及生理信息。另一方面，APT技术的临床应用亦有其局限性，一次扫描仅能获取单层图像，无法获取肿瘤的完整信息，且空间分辨率及信噪比较低，显示小病灶欠佳。

本研究的局限性：①样本量相对较少，且各组分布不均；②DKI仅采用3个b值扫描，最高b值为2 000 s/mm2；③因APT成像显示微小病变欠佳，纳入研究对象均为宫颈处可见软组织肿块患者，在一定程度上影响结果的准确性。

综上所述，APT和DKI参数MTRasym、MK、MD对鉴别不同病理级别宫颈鳞癌具有一定价值，可为临床选择治疗方案及评估预后提供更多信息；相比DKI参数，APT参数的诊断效能更高。