增强T2＊加权血管成像在宫颈癌诊断及评估放疗疗效的价值

时间：2024-07-28

王燕鸣，殷成，周涛，韩雨，高珊珊，管玥，王锡臻*

宫颈癌是女性生殖系统常见的恶性肿瘤之一，已经成为发展中国家女性癌症死亡的主要原因[1]。目前对宫颈癌临床诊断主要依据细胞学检查、阴道镜和宫颈管活组织检查等，其虽为可靠的诊断依据，但是为创伤性检查。宫颈癌的总体治疗原则以手术和放疗为主、化疗为辅[2]，临床在评价肿瘤治疗疗效时多选用无创伤性检查。MRI具有良好的软组织分辨力，并且检查时无辐射伤害、无创伤性，而且可以反映组织内部的微观结构变化以及功能状态的变化，在临床上可作为疾病的诊断及治疗疗效评价的重要检查方式[3-4]。增强T2*加权血管成像(enhanced T2 star-weighted angiography，ESAWAN)是在磁敏感加权成像(susceptibility weighted imaging，SWI)基础上发展而来的功能磁共振成像技术，可以通过组织间磁敏感性的差异，从而反映组织之间铁含量及氧含量的变化，其序列最早应用于神经系统疾病的诊断[5]，我们课题组前期研究将ESWAN序列用于前列腺、子宫肌瘤及子宫腺肌病方面，获得了相关研究基础[6-8]。本文通过初步分析ESWAN不同参数值在宫颈癌的诊断以及评估宫颈癌放疗疗效的差别，探讨ESWAN序列对宫颈癌的诊断价值以及评估宫颈癌放疗后组织学变化的情况。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本研究为前瞻性研究。招募2017年10月至2020年12月期间在潍坊医学院附属医院接受治疗的宫颈癌患者，共35例被纳入研究。招募同时期进行MRI检查的非宫颈疾病女性志愿者共32例，宫颈癌患者治疗前后及志愿者行常规MRI及ESWAN序列检查。放射治疗结束后2周患者行MRI检查。宫颈癌患者纳入标准为：①经活检或病理证实的初诊宫颈癌患者；②在检查前未做过任何相关治疗。年龄24～78(53.9±10.5)岁，其中I期患者13例，Ⅱ期患者例18，Ⅲ期患者3例，Ⅳ期患者1例。志愿者纳入标准为：①妇科检查及MRI检查宫颈无明显异常病灶；②图像清晰无运动伪影。年龄22～67(46.2±10.9)岁。15例根据医生建议及患者自身意愿选择放疗治疗，该组患者年龄31～53(49.3±6.53)岁。本研究经潍坊医学院附属医院伦理机构审查委员会批准，批准文号：潍医伦研[2019]11号，征得所有受试者知情同意并签署知情同意书。

1.2 MRI检查

磁共振检查采用GE 3.0 T(GE HDxt)超导磁共振和8通道HD Cardiac线圈，患者采取仰卧位足先进。对患者行盆腔常规MRI成像、DCE-MRI及ESWAN检查。ESWAN成像参数：TR=49.8 ms，TE=4.5 ms，带宽=31.25 MHz，翻转角=20°，回波数=8，层厚=2.0 mm，层间距=0.0 mm，激励次数=0.7，FOV=40 cm×40 cm，矩阵=320 cm×288 cm。

1.3 治疗方案

术前根据患者临床及影像资料制订相应治疗方案，合理勾画靶区，采用美国瓦里安21EX型直线加速器结合铱192遥控后装治疗机对靶区行足够剂量的照射以保证疗效，同时需最大限度保护邻近正常组织，提高生存质量。

1.4 图像分析

将所有纳入研究患者的ESWAN图像上传至GE ADW 4.5后处理工作站进行图像后处理，得到ESWAN参数图像，包括磁矩图、相位图、T2*图和R2*图。对照MRI常规的图像序列，由两名具有10年以上影像诊断经验的副主任医师或主任医师选择在尽量避开肿瘤囊变区及坏死区最佳显示病变区的层面并在宫颈癌和正常肌层标记感兴趣区(region of interest，ROI)，ROI在不超出病灶边界的前提下尽可能大。选取放疗后患者对比其初诊时常规MRI图像，于ESWAN上选取放疗前近似层面标记ROI，方法同前。测量所得到的磁矩值、相位值、R2*值和T2*值，记录两组数据平均数。

1.5 统计学方法

采用SPSS 19.0软件对数据进行数据分析，计量资料使用(±s)表示。对宫颈癌和正常子宫肌层ESWAN参数值采用独立样本t检验，P＜0.05认为差异有统计学意义。配对样本t检验对接受治疗的患者放疗前后的宫颈癌进行比较，P＜0.05认为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 宫颈癌与正常子宫肌层的ESWAN参数值分析

宫颈癌病变区较正常子宫肌层磁矩值减低(t=3.810，P=0.001)、相位值减低(t=2.178，P=0.033)及T2*值减低(t=1.886，P=0.043)，R2*值增高(t=-2.551，P=0.013)，且差异具有统计学意义(P＜0.05)(表1)。

表1 宫颈癌与正常子宫肌层ESWAN各参数值的比较(±s)Tab.1 Comparison of ESWAN parameters between cervical cancer and normal myometrium(±s)

注：ESWAN为增强T2*血管加权成像。

宫颈癌正常子宫肌层t P磁矩值1237.25±472.50 1638.72±406.70 3.810 0.001相位值-0.053±0.072 0.025±0.201 2.178 0.033 R2*值30.89±10.18 25.48±7.34-2.551 0.013 T2*值36.19±10.25 40.38±8.26 1.886 0.043

2.2 宫颈癌放疗前后ESWAN参数比较

宫颈癌放疗治疗后较治疗前磁矩值减低(t=6.629，P＜0.001)及 R2*值减低(t=2.191，P=0.046)，相位值增加(t=-2.367，P=0.033)及T2*值增加(t=-2.849，P=0.013)，差异具有统计学意义(P＜0.05)(表 2)。

表2 宫颈癌放疗前后ESWAN各参数值的比较(±s)Tab.2 Comparison of ESWAN parameters before and radiotherapy for cervical cancer(±s)

注：ESWAN为增强T2*血管加权成像。

宫颈癌放疗前宫颈癌放疗后t P磁矩值1198.28±210.58 817.33±131.11 6.629＜0.001相位值-0.144±0.191-0.011±0.083-2.367 0.033 R2*值36.01±10.78 26.86±8.58 2.191 0.046 T2*值31.54±6.28 40.46±7.69-2.849 0.013

2.3 ESWAN各参数图像分析

宫颈癌在磁矩图、相位图表现为等信号(图1A、1B)，R2*图呈低信号(图 1C)，T2*图呈稍高信号(图 1D)。患者放疗治疗后，可见病变区明显缩小，与放疗前ESWAN参数图相比，磁矩图、相位图信号变化不明显(图 2A、2B)，R2*图信号略降低，T2*图信号略增加(图2C、2D)。

图1 女，42岁，宫颈鳞癌Ⅱb期，宫颈癌放疗前ESWAN图像。A～B：宫颈癌在磁矩图、相位图呈等信号；C：R2*图呈低信号；D：T2*图呈稍高信号图2 同一患者宫颈癌放疗后ESWAN图像。A～B：宫颈癌放疗后磁矩图、相位图信号变化不明显；C：R2*图信号略降低；D：T2*图信号略增加Fig.1 Female,42 years old,cervical squamous cell carcinoma stageⅡb,parameter maps of ESWAN before radiotherapy of cervical cancer.Cervical cancer shows iso-signal signals(1A,1B)in magnitude map and phase map,R2*map shows low signal(1C),T2*map shows slightly high signal(1D).Fig.2 The same patient,parameter maps of ESWAN after radiotherapy of cervical cancer.After cervical cancer radiotherapy,the magnitude map and phase map signal was no significant change(2A,2B),the signal in the R2*map decreased slightly(2C),and the signal in the T2*map increased slightly(2D).

3 讨论

3.1 ESWAN对宫颈癌的诊断价值的分析

ESWAN序列是在SWI基础上进一步发展的成像技术，不同组织中磁敏感性物质含量不同，可以根据其间磁敏感的差异，同时获得磁矩值、相位值、R2*值和T2*值等定量参数[7]，将ESWAN应用于宫颈癌的影像诊断，可以更加直观地了解宫颈癌和正常子宫肌层的信号差异。在本研究中，宫颈癌患者ESWAN磁矩值、相位值及T2*值与正常子宫肌层相比减低，而R2*值升高。R2*值为表观横向弛豫率，可以评价组织内氧含量的变化，与氧含量呈负相关，T2*值为自由感应衰减产物，R2*值和T2*值互为倒数关系[9]。与正常组织相比，肿瘤细胞快速增殖，肿瘤组织耗氧量增加导致对氧需求量增加，组织呈缺氧状态，氧的消耗量增加使得R2*值增加，T2*值降低[6]。肿瘤细胞较正常细胞血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)高表达，VEGF在肿瘤内发病机理作用已变得显而易见，肿瘤组织内微血管密度(microvessel density，MVD)随之增高，易满足肿瘤细胞快速增长的需要，血氧代谢水平异常导致血液循环障碍，进一步加重病变组织内乏氧状态，造成R2*值增加，T2*值降低[10-11]。磁矩值能够反映组织中信号强度以及磁敏感物质的含量的变化[9,12]，相位值能够反映组织中铁含量变化[13]，组织中的铁导致蛋白质发生氧化损害从而造成组织细胞的损伤[14]，组织代谢产物脱氧血红蛋白、含铁血黄素等顺磁性物质可导致磁场场强变强，组织内质子不均匀性发生去相位，导致磁矩值及相位值减低[15]。肿瘤内新生血管大多为不成熟血管，其更脆弱容易破裂形成微出血灶[16-17]，微出血灶等磁敏感物质的增多使磁矩值、相位值降低。

3.2 ESWAN评价宫颈癌放疗疗效的分析

根据2012 NCCN宫颈癌临床实践指南[2]，宫颈癌总体治疗原则以手术和放疗为主、化疗为辅，早期宫颈癌的治疗主要以手术切除为主,但是现在随着宫颈癌年轻化发展，微创治疗的广泛开展，患者对保留子宫的意识越来越强，放疗越来越多地应用于恶性肿瘤的治疗。放射治疗通过射线来杀灭肿瘤细胞以达到治疗效果。ESWAN序列作为重要的功能成像方法之一，较常规MRI序列提供病变内血氧水平及磁敏感物质含量等信息，为临床调整及制订最佳方案提供一定的参考，可作为常规MRI序列的补充。本研究中，放疗后磁矩值和R2*值减低，而相位值和T2*值较放疗前增高，差异均具有统计学意义。ESWAN不同参数值的变化可能与病变处细胞坏死、肿瘤微血管破坏等因素有关。研究表明肿瘤组织对放疗的敏感程度在很大程度上受细胞内氧含量的影响[18]。放射治疗能够杀灭病变处肿瘤细胞，肿瘤细胞坏死使病变处耗氧量减低，氧含量增加。同时放射治疗使得肿瘤内部微血管被破坏，组织耗氧量进一步下降，从而改善病变组织的乏氧状态[6]，使得R2*值减低，T2*值增加。有研究表明[7]，ESWAN的T2*值受水含量以及水分子运动的自由度影响，若组织中水含量较高或水分子运动自由度大时T2*值可增高。放疗对肿瘤细胞的杀灭作用使得肿瘤细胞数量明显减少，细胞密度减低，细胞间隙增宽，水分子运动自由度变大[19-20]，T2*值以增加升高。放疗射线对肿瘤组织的损害，导致含铁物质散布于组织间质内使得磁场场强变强[12]，磁矩值降低，但本研究结果相位值增加，可能与肿瘤组织发生钙化有关[21]，顺磁性物质会使相位值减低，但钙化为抗磁性物质，虽不能完全抵消顺磁性效应，但可能对最终的统计结果产生影响，后期将会继续收集数据进一步研究相位值在宫颈癌放疗前后变化的意义。