增强磁共振联合血清肿瘤标志物对直肠癌患者根治术前TN分期的诊断价值

孙琰，靳恒军，戎梅，张芳，赵伟，周大新

直肠癌是指位于齿状线到直肠乙状结肠交界处之间的癌，是消化道较为常见的一种恶性肿瘤，且随着人们生活水平的提高以及生活方式、饮食结构的改变等，其发病率呈逐年上升趋势[1-2]。目前临床治疗以外科手术为主，辅以放、化疗[3]。但由于大多直肠癌患者初期症状不明显，就诊时已发展至中晚期，延误治疗，因此需尽早发现、诊断直肠癌并对其分期做出准确评估，以指导临床制定合理的干预方案及实施个体化治疗，为患者争取最大利益。磁共振成像(MRI)对软组织分辨率良好，是癌症患者术前分期的重要评估手段，而增强MRI不仅能够显示癌症形态学，且能够定量评估癌症分期，可进一步提高对癌症分期的准确性，临床应用价值较高，但单纯依靠增强MRI检查结果对直肠癌患者进行分期判断，仍存在一定的误诊情况[4-5]。血清肿瘤标志物作为癌症的一种简便的辅助诊断手段已经广泛应用于临床，其中癌胚抗原(CEA)是最早发现的大肠癌血清肿瘤标志物，糖类抗原199(CA199)是一种在结直肠癌患者血清中常见的高分子糖蛋白；糖类抗原242(CA242)是一种在正常胰腺、结肠黏膜中存在但表达水平不高的黏蛋白，糖类抗原724(CA724)是一种表面有多种不同抗原位点的高分子量糖蛋白，此二者均存在于多种胃肠道肿瘤患者的血液中[6-7]。上述各项血清肿瘤标志物均在直肠癌患者术前临床分期诊断中具有一定的应用价值，但单独应用的特异性较低，分期的准确性有待进一步提升。鉴于此，本研究特将增强MRI与血清肿瘤标志物联合应用于直肠癌患者根治术前分期的诊断中，并对其诊断价值进行探讨，以期为临床判断直肠癌分期及制定合适的治疗方案提供更为准确的指导，详细报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本研究经医院伦理委员会批准，回顾性分析2018年1月至2022年1月淮北市人民医院收治的经病理学检查确诊的86例直肠癌患者，其中男52例，女34例；年龄31～86岁，平均(48.53±9.74)岁；病程4～15个月，平均(8.25±2.02)个月；最大肿瘤直径0.5～8.2 cm，平均(4.47±0.92)cm；高分化型36例，中分化型35例，低分化型15例。

纳入标准：①经过影像学检查及术后病理学确诊为直肠癌患者；②术前未进行放化疗；③均行标准直肠癌根治术；④患者及家属知情并签署知情同意书。排除标准：①复发直肠癌患者；②造影剂过敏患者；③肝肾功能严重障碍者；④心脑血管疾病患者；⑤伴有其他恶性肿瘤患者；⑥合并其他消化道疾病患者。

1.2 方法

均于术前1周内进行增强MRI检查，并检测血清CA199、CA242、CA724、CEA水平；经手术治疗后，将术中切除的肿瘤标本及淋巴结标本行常规病理学检查。

1.2.1 增强MRI检查 采用飞利浦 Ingenia3.0T超导型MR扫描仪，腹部相控阵线圈。纳入研究患者均于检查前禁食4 h，清洁灌肠，检查时取仰卧位，足侧先进，首先进行常规盆腔MRI扫描，主要包括矢状面、横断面、冠状面T2WI序列(TR：分别为3466.00 ms、4836.00 ms、4895.00 ms，TE：分别为85.00 ms、102.00 ms、102.00 ms，矩阵：分别为360×360、320×288、320×256，层厚：分别为5.00 mm、3.00 mm、5.00 mm，FOV：分别为260.00 mm×260.00 mm、180.00 mm×180.00 mm、240.00 mm×240.00 mm，层间距：分别为1.00 mm、0.50 mm、1.00 mm，NEX：分别为2、2、4)和横断面T1WI(TR为5.50 ms，TE为最小值，矩阵为256×256，层厚为4.00 mm，FOV为360.00 mm×360.00 mm，层间距为1.00 mm，NEX为1)、扩散加权成像(DWI)序列(TR为6200.00 ms，TE为最小值，矩阵为128×128，层厚为4.00 mm，FOV为360.00 mm×360.00 mm，层间距为1.00 mm，NEX为1)；然后行动态增强MRI矢状面扫描(TR为5.40 ms，TE为2.00 ms，矩阵为256×192，层厚为4.00 mm，FOV为280.00 mm×280.00 mm，层间距为1.00 mm，NEX为1)，采用高压注射器注入对比剂钆喷酸葡胺(GD-DTPA)，其中流率为3 mL/s，剂量为0.2 mmol/kg，35个扫描时相不间断扫描，单个时相扫描时间为8 s，于第3个扫描时相开始注入对比剂，范围包括整个盆腔，待对比剂注射完成后，立即以相同的流率使用生理盐水(20 mL)冲洗管道。检查结束后，由2名有3年以上阅片经验的影像学医师进行阅片与分析，并商量取得一致意见，给出最终TN分期结果(意见不一致时，由第三方资深专业医师参与诊断)。观察病灶形态与部位、浸润深度、周边侵犯等情况，另在矢状动态增强MRI原始图像上，在癌症强化最明显区域连续3个层面分别设置感兴趣区域(尽可能避开坏死、液化与出血区域)进行测量分析，同一癌症设置的感兴趣区域形状与面积近似相等[(20.00±5.00)mm2]，得到容量转移常数(Ktrans)、速率常数(Kep)、组织细胞外血管外间隙容积比(Ve)，取其平均值作为该癌症最终参数值，结合DWI、常规MRI对直肠癌进行分期。

1.2.2 血清肿瘤标志物检测 术前抽取患者空腹肘静脉血5 mL，于4°低温离心机离心10 min，转速4000转/min，取上清血清。采用罗氏全自动电化学发光免疫分析仪测定血清CEA、CA199、CA242、CA724水平，相关试剂盒均为同公司配套产品，严格按照说明书或相关操作规程进行操作。4种肿瘤标志物正常范围：CEA为0～5 ng/mL，CA199为0～35 U/mL，CA242为0～20 U/mL，CA724为0～10 U/mL。

1.2.3 病理学诊断 以术后病理学检查的分期诊断结果为“金标准”[8]，具体如下：T表示肿瘤原发灶状况，按照肿瘤体积及侵及周围组织范围分为T1-T4，T1期：肿瘤仅侵犯黏膜层，T2期：肿瘤超过黏膜下层，已侵犯至肌层固有层；T3期：肿瘤穿透肌层固有层而侵入浆膜层及肠周脂肪；T4期：肿瘤直接侵及相邻其他器官或结构，穿透脏层腹膜。N表示淋巴结受累情况，按照淋巴结受累程度及范围分为N0-N2，N0：淋巴结无转移；N1：区域淋巴结转移不超过3个；N2：转移淋巴结>3个。

1.3 观察指标

(1)病理学检查结果：包括T1、T2、T3、T4期与N0、N1、N2期。(2)对比不同T、N分期患者增强MRI参数：Ktrans、Kep、Ve。(3)对比不同T、N分期血清肿瘤标志物水平：CA199、CA242、CA724、CEA。(4)增强MRI定量参数(Ktrans、Kep、Ve)及血清肿瘤标志物水平与直肠癌TN分期的相关性。(5)增强 MRI 定量参数(Ktrans、Kep、Ve) 对直肠癌患者根治术前分期的诊断价值：诊断直肠癌患者根治术前T分期时，以T1～2期为阴性结果，T3～4期为阳性结果；诊断直肠癌患者根治术前N分期时，以N0期为阴性结果，以N1～2期为阳性结果。其中联合诊断以任一参数诊断为阳性即为联合诊断阳性。确定各诊断的灵敏度、特异度、曲线下面积(AUC) 、95% 可信区间(95%CI)。(6)增强MRI联合上述血清肿瘤标志物对直肠癌患者根治术前分期的诊断价值：诊断直肠癌患者根治术前T分期时，以T1～2期为阴性结果，T3～4期为阳性结果；诊断直肠癌患者根治术前N分期时，以N0期为阴性结果，以N1～2期为阳性结果。联合诊断是指任一项目诊断为阳性即为联合诊断阳性。确定各诊断的灵敏度、特异度、曲线下面积(AUC)、95%可信区间(95%CI)等。

1.4 统计学方法

2 结果

2.1 病理学检查结果

86例直肠癌患者根治术后组织病理显示，T分期结果：T1期32例，T2期23例，T3期17例，T4期14例；N分期结果：N0期46例，N1期27例，N2期13例。

2.2 不同T、N分期患者增强MRI参数

Ktrans、Ve在直肠癌患者T1、T2、T3、T4分期中均依次升高，两两比较差异均有统计学意义(P<0.05)；直肠癌T2、T3、T4分期患者Kep均大于T1分期(P<0.05)，T3、T4分期患者Kep均大于T2分期(P<0.05)，T3分期患者Kep与T4分期比较差异无统计学意义(P>0.05)；Ktrans、Ve、Kep在直肠癌患者N0、N1、N2分期中均依次升高，两两比较差异均有统计学意义(P<0.05)。见表1和表2。

表1 直肠癌病理T分期与Ktrans、Ve、Kep值之间的比较

表2 直肠癌病理N分期与Ktrans、Ve、Kep值之间的比较

2.3 不同T、N分期血清肿瘤标志物水平

血清CEA、CA199、CA242、CA724水平在直肠癌患者T1、T2、T3、T4分期中均依次升高，两两比较差异有统计学意义(P<0.01)；血清CEA、CA199、CA242、CA724水平在直肠癌患者N0、N1、N2分期中均依次升高，两两比较差异有统计学意义(P<0.01)。见表3和表4。

表3 不同T分期患者血清中肿瘤标志物水平

表4 不同N分期患者血清中肿瘤标志物水平

2.4 增强MRI定量参数、血清肿瘤标志物水平与直肠癌TN分期的相关性

经Spearman相关分析法分析发现，Ktrans、Ve、Kep均与直肠癌T、N分期均呈正相关(T分期：r=0.516、0.483、0.405，P<0.05；N分期：r=0.553、0.579、0.527，P<0.05)，另血清CEA、CA199、CA242、CA724水平均与直肠癌T、N分期均呈正相关(T分期：r=0.519、0.546、0.585、0.532，P<0.05；N分期：r=0.523、0.554、0.591、0.531，P<0.05)。

2.5 增强MRI定量参数对直肠癌患者术前分期的诊断价值

病理学诊断：T1～2期共有55例，T3～4期共有31例;N0期有 46 例，N1～2期有 40 例。Ktrans、Ve、Kep诊断直肠癌患者T1～2与T3～4分期的Cut-off 值、灵敏度、特异度、AUC见表5和图1，其中任一MRI定量参数诊断为直肠癌T3～4分期即为联合诊断。Ktrans、Ve、Kep诊断直肠癌患者N0与，N1～2分期的Cut-off 值、灵敏度、特异度、AUC见表6和图2，其中任一MRI定量参数诊断为直肠癌N1～2分期即为联合诊断。

图1 增强MRI定量参数诊断直肠癌T1～2与T3～4分期的ROC曲线

表5 增强 MRI定量参数对直肠癌患者T1～2与T3～4分期的诊断价值

表6 增强 MRI 定量参数对直肠癌患者N0与N1～2分期的诊断价值

图2 增强 MRI 定量参数诊断直肠癌患者N0与N1～2分期的ROC曲线

2.6 增强 MRI 联合血清肿瘤标志物对直肠癌患者术前分期的诊断价值

图3 增强MRI联合血清肿瘤标志物诊断直肠癌T1～2与T3～4分期的ROC曲线

表7 增强MRI联合血清肿瘤标志物对直肠癌患者T1～2与T3～4分期分期的诊断价值

3 讨论

目前，临床上治疗直肠癌以手术为主，但具体的手术方案制定通常以术前分期为前提，如若病灶仅局限于肠壁内时，则直接采取手术治疗即可，而当病灶侵出肠壁时，则需在术前进行放、化疗以降低肿瘤分期，增加手术成功率，因此在术前对直肠癌患者进行准确的分期诊断十分重要[9-10]。TNM分期系统作为国际上最为通用的肿瘤分期系统，已经成为医学工作者对恶性肿瘤进行分期的标准方法[11]。目前临床对于直肠癌TNM分期的判断主要通过MRI、CT和超声学检查[12]，但是CT无法清晰显示直肠肠壁分层，超声学检查更加依赖于检查者的操作技术水平，而增强MRI作为一种结合形态学与血流动力学改变的MRI技术，可对肿瘤分化程度进行更精确的定量评估，但其对直肠系膜内的微小转移结节不敏感且易随着病人自主或不自主运动而产生运动伪影，导致漏诊或误诊，临床应用价值仍具有一定的局限性[13]。肿瘤标志物检测在临床辅助诊断中有重要应用价值，可反映肿瘤存在及生长情况，但鉴别诊断癌症TN分期的灵敏性较低[14]。本研究通过分析增强MRI联合血清肿瘤标志物对直肠癌根治术前分期的诊断价值，旨在为临床提供更为准确的辨别手段以指导临床治疗方式的制定。

图4 增强MRI联合血清肿瘤标志物诊断直肠癌患者N0与N1～2分期的ROC曲线

表8 增强MRI联合血清肿瘤标志物对直肠癌患者N0与N1～2分期的诊断价值

研究结果显示，随着直肠癌T、N分期的增加，Ktrans、Ve值均依次升高；Kep在直肠癌N0、N1、N2分期中亦均依次升高；T2、T3、T4分期Kep均大于T1分期，T3、T4分期Kep均大于T2分期；另相关性分析结果显示，Ktrans、Ve、Kep值均与直肠癌T、N分期呈正相关性。Ktrans值代表单位时间内对比剂从血管进入组织细胞外血管外间隙的速率，反映血管的通透性及局部微血管血流状态；Ve值代表分布在血管外细胞外间隙中的对比剂浓度在整个体素的占比；Kep值代表分布在血管外细胞外间隙的对比剂分子向微血管反流的转移速率[15]。有关研究[16]指出，Ktrans值水平上升提示微血管通透性与血流灌注提高，是肿瘤不可控增殖生物学行为的良好表征；Ve值和Kep值水平升高，体现肿瘤细胞外血管间隙增大，对T分期诊断具有积极意义。直肠癌T、N分期程度越高，肿瘤新生血管越丰富，且常伴随结构异常，则可促使对比剂流入增加，同时由于肿瘤新生血管的通透性与脆性均较高，且分期程度越高，新生血管越不成熟，并可缺乏基层与基底膜，则血管间隙扩大，血管通透性增加愈发严重，进而可导致对比剂渗出增加，对比剂向血管反流的速率增大，促使Ktrans值、Ve值、Kep值升高[17]。相关研究[18]报道，直肠癌T3～4分期的Ktrans值、Kep值均高于T1～2分期，N1～2分期的Ktrans值、Kep值、Ve值均高于N0期，此与本研究结果存在相似之处。

另研究结果显示，血清CEA、CA199、CA242、CA724水平在直肠癌T1、T2、T3、T4分期和N0、N1、N2分期中均依次升高，另相关性分析结果显示，此四种血清肿瘤标志物均与直肠癌T、N分期呈正相关性。说明上述血清肿瘤标志物水平可一定程度上反映直肠癌患者分期状况。血清CEA水平在结直肠患者中多呈现异常高表达，对结直肠具有价高的诊断价值[19]；多种肿瘤都可引起机体血清CA199水平显著上升，可作为临床辅助诊断直肠癌的一种血清标志物[20]；CA242在正常人群血液中的含量极低，但在胃肠道肿瘤患者中常明显升高[21]；CA724属于临床筛查胃肠道肿瘤的常用化验指标，其含量与肿瘤分期、转移具有一定的相关性[22]。有研究[23]报道，血清CEA、CA199水平在直肠癌T1、T2、T3、T4分期中呈现逐一上升趋势，与本研究结果相一致。另有研究[24]指出，老年结直肠癌Ⅲ～Ⅳ期患者血清 CEA、CA199、CA724 水平明显高于Ⅰ～Ⅱ期。

此外，ROC曲线结果显示，增强 MRI 定量参数 Ktrans值、Ve值、Kep值均对直肠癌T、N分期具有一定的鉴别诊断价值；另增强MRI联合CEA、CA199、CA242、CA724四项血清肿瘤标志物诊断直肠癌T1～2与T3～4期、N0与N1～2分期的灵敏度以及AUC均高于各自单独诊断，且特异度并未明显削弱，表明增强MRI联合血清肿瘤标志物鉴别直肠癌分期具有更高的敏感度和准确率。可能原因为增强MRI能够清晰地显示肿瘤范围，准确地鉴别肿瘤与炎性反应及纤维化，明确肿瘤信号侵犯深度，了解局部微血管状态[25]，对直肠癌TN分期的灵敏性、准确性较好，但其对组织间微小浸润的分辨率并不十分理想，且对炎性淋巴结与微小转移淋巴结难以区分，则存在一定的漏诊或误诊情况。而将血清标志物与增强MRI联合应用，则可从影像学与生物学双重角度对直肠癌患者术前分期进行判断，有助于提高诊断的准确性。

综上所述，相较于单独增强MRI检查或血清肿瘤标志物检测，二者联合在直肠癌根治术前分期的鉴别诊断中具有更高的准确性，临床应用价值良好。但本研究纳入病例数较小，后续还需扩大样本量进一步深入研究。