钆塞酸二钠增强MRI列线图模型预测小肝癌微血管侵犯的价值

田雅琪 ，胡亚彬，彭琪琪 ，苏晓慧，王晓琳 ，陈静静*

肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)是最常见的原发性肝脏恶性肿瘤之一[1]。中国原发性肝癌诊疗规范(2019年版)指出钆塞酸二钠(gadolinium ethoxybenzyl diethylenetriamine pentaacetic acid，Gd-EOB-DTPA)增强MRI可以提高HCC诊断的敏感性[2]，孤立性小肝癌的检出率提高，更多早期肝癌得到诊断和治疗，HCC患者的预后得到改善[3]。微血管侵犯(microvascular invasion,MVI)是HCC手术切除或肝移植术后复发的独立危险因素[4]。Du等[4]、饶圣祥等[5]的研究表明，微血管侵犯在所有HCC中的发生率为15.0%～57.1%，其中小肝癌(≤3 cm)MVI的发生率为18.1%。Cucchetti[6]、刘驰等[7]认为术前预测MVI并扩大HCC病灶切除范围，能降低其早期复发率。既往对HCC MVI与影像学资料相关性的研究常纳入多发病灶[8]，或以直径5 cm作为截断值[9]，而针对孤立性小肝癌(≤3 cm)的研究不充分，孤立性小肝癌临床及影像特征与MVI关系尚不明确。本研究基于Gd-EOB-DTPA增强MRI建立孤立性小肝癌MVI列线图预测模型，探讨术前预测孤立性小肝癌MVI的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本研究为回顾性研究，经青岛大学附属医院医学伦理委员会批准(批准文号：QYFYWZLL26162)，免除受试者知情同意。分析青岛大学附属医院2017年1月1日至2020年6月30日所有符合以下标准患者。纳入标准：①肝段及肝部分切除或肝移植术后病理诊断为肝细胞癌；②病理科医师对MVI做出明确诊断；③术前一个月内在本院有完整的Gd-EOB-DTPA增强MRI资料；④病灶在Gd-EOB-DTPA增强MRI肝胆期横轴面进行测量，最大径≤3 cm。排除标准：①术前进行消融或栓塞等治疗；②病理或影像学提示病变多发；③术前Gd-EOB-DTPA增强MRI提示存在大血管侵犯；④MRI图像质量欠佳，影响征象的判读。最终149例孤立性小肝癌患者纳入研究，男113例，女36例，年龄33～75岁(中位年龄55岁)。收集患者的临床资料及病理资料，包括性别、年龄、甲胎蛋白(alpha-fetoprotein,AFP)水平、乙型肝炎病史、肝细胞癌分化程度(Edmondson-Steiner分级)、肝脏纤维化程度及肝功能Child-Pugh分级。根据病理学诊断中MVI情况将病例分为MVI阳性组和MVI阴性组，病理学诊断均由两名以上病理医师出具。

1.2 仪器与MRI检查方法

MRI检查采用3.0 T磁共振设备(Siemens Skyra 3.0 T，Siemens Magneton Prisma 3.0 T，GE signa HDX 3.0 T)，12通道相控阵体部线圈、高压注射器。MRI检查对比剂为钆塞酸二钠(Gd-EOB-DTPA，Bayer Schering Pharma AG，Germany)，剂型：10 mL/支。对比剂注射采用高压注射器以1 mL/s的流率进行注射，剂量为0.1 mL/kg，然后用20 mL生理盐水冲洗，延迟扫描时间为15 s。常规扫描序列包括：横轴面同相位及反相位T1WI、横轴面及冠状面脂肪抑制T2WI、横轴面DWI(b值为50，800 s/mm²)并计算ADC值。MRI增强检查采用多期动态增强扫描方式，分为动脉期(20～30 s)、门脉期(50～60 s)、移行期(3 min)、延迟扫描(5 min、10 min)、肝胆期(15 min)。

1.3 图像分析

所有MRI图像分析由2名腹部专业放射科医生(分别具有24年及10年腹部影像学诊断经验)在PACS工作站完成，并就所观察征象结果达成一致意见，并由1名放射科医生对所有患者影像学定量资料进行测量、计算。放射科医生对微血管侵犯情况并不知晓。

根据2018版美国肝脏成像报告和数据系统(Liver Imaging Reporting and Data System，LI-RADS)[10]的征象分析，纳入的征象包括：非环状动脉期高强化、非边缘性廓清、强化假包膜(在移行期观察到的肿瘤边缘薄环状高信号)、瘤内含脂、弥散受限(肿瘤DWI为高信号且ADC值低于周围肝实质认为弥散受限，肿瘤DWI为高信号或低信号且ADC值不低于周围肝实质认为弥散不受限)、轻-中度的T2WI高信号(高于肝实质，较脾脏信号相似或稍低)、肝胆期低信号；根据文献研究纳入与肝细胞癌MVI可能相关的征象：瘤周强化(动脉期进行观察，肿瘤周围部分或环状高信号)、肿瘤形态不规则、T2WI肿瘤边界是否清晰、假包膜的完整程度、肝胆期瘤周低信号。纳入定量影像学资料：①肿瘤直径，在肝胆期横轴面测量肿瘤最大径作为肿瘤直径；②肿瘤与正常肝实质DWI信号强度比(SIDWI比值)：选取病灶尽量大层面测量DWI信号强度SI肿瘤DWI，选取避开肝内大血管层面测量正常肝脏DWI的信号强度SI肝DWI，计算信号强度比SIDWI比值=SI肿瘤DWI/SI肝DWI；③选取尽量大层面测量肿瘤ADC值。

1.4 统计学方法

使用SPSS 26.0、MedCalc 19.5.6、R软件 4.0.3进行统计学分析。首先进行单因素分析，计数资料使用χ2检验及Fisher精确检验，计量资料使用Mann-WhitneyU检验；第二步进行二元多因素Logistic回归，仅对术前单因素分析有意义资料纳入Logistic回归分析，使用FORWARD：LR法(基于最大似然估计的向前逐步回归法)进行分析，得到小肝癌患者发生MVI的独立性危险因素，使用MedCalc软件绘制ROC曲线；最后使用R软件包依据Logistic回归结果建立列线图，评估独立危险因素预测小肝癌患者发生MVI的可能性，并评价其预测效能。

2 结果

2.1 MVI阳性及阴性与小肝癌患者术前资料单因素及多因素分析结果

本研究纳入149例直径≤3 cm的孤立性小肝癌患者，年龄33～75岁，中位年龄55岁，直径范围0.90～3.00 cm，平均直径2.12 cm。其中MVI阳性组45例(30.2%)，MVI阴性组104例(69.8%)。在术前影像、临床及病理资料的单因素分析(表1)中，瘤周强化(图 1A)、肝胆期瘤周低信号(图 1B)、肝胆期形态(图1C、1D)、假包膜完整程度(图1E、1F)、T2WI肿瘤边界(图1G)、肿瘤ADC值差异有统计学意义(P＜0.05)，并根据约登指数得出肿瘤ADC值的截断值为0.990×10-3mm2/s；其余术前临床及MRI资料差异均无统计学意义(P＞0.05)。

表1 孤立性小肝癌微血管侵犯与术前临床、MRI及病理资料单因素分析

续表1 孤立性小肝癌微血管侵犯与术前临床、MRI及病理资料单因素分析

根据单因素分析结果，将有统计学意义的资料进行多因素Logistic回归分析，结果显示假包膜不完整(OR=5.951，P＜0.001)、瘤周强化(OR=3.834，P=0.015)、肝胆期瘤周低信号(OR=9.721，P=0.001)及肿瘤较低ADC值(低于0.990×10-3mm2/s)是预测孤立性小肝癌MVI的独立性危险因素。根据Logistic回归分析绘制ROC曲线，曲线下面积AUC为0.844，提示其预测效能较好(表2,图1H)。

表2 孤立性小肝癌微血管侵犯与各资料多因素Logistic分析

2.2 列线图预测模型的构建及评估

根据Logistic回归多因素分析结果，将假包膜的完整程度、瘤周强化、肝胆期瘤周低信号、肿瘤ADC值4个预测指标构建成列线图(图2A)。在该列线图中，肝胆期瘤周低信号是预测孤立性小肝癌患者MVI的最大贡献因子(100分)，其余依次为假包膜完整程度、瘤周强化、肿瘤ADC值，总分值为0～350分，预测概率为0.05～0.95。运用Boostrap法对模型进行内部抽样验证，绘制校准曲线(图2B)得到该模型C指数为0.844，模型预测值与实际观察值的平均绝对误差为0.028，提示该列线图形具有较高的校准度。

图2 A：预测孤立性小肝癌患者微血管侵犯(MVI)的列线图(肿瘤ADC值单位：10-3mm2/s)；B：列线图预测模型的校准曲线

3 讨论

Gd-EOB-DTPA与普通钆对比剂相比，既可显示病变的血供，又可显示肝细胞功能信息[11]。Gd-EOB-DTPA增强MRI用于肝细胞癌的诊断研究比较充分，其联合LI-RADS v2018诊断肝细胞癌具有较高的敏感度及特异度[12]。Gd-EOB-DTPA对比剂联合T1 mapping也可用于定量评估肝脏纤维化程度，其对于兔肝纤维化的诊断和分期具有较大的价值[13]。然而目前Gd-EOB-DTPA增强MRI用于肝细胞癌MVI的研究不充分，且部分研究纳入病例数较少[14]。列线图预测模型通过给每个因素赋分，可直观显示不同因素对预测孤立性小肝癌MVI的贡献，使预测模型的结果更具可读性，并且可以用Boostrap法对模型进行内部抽样验证，评价该模型的预测效能[15]。

3.1 临床及Gd-EOB-DTPA增强MRI资料的结果与分析

本研究通过分析已收集的临床及影像学资料，得出肝胆期瘤周低信号、瘤周强化、假包膜完整程度、肿瘤ADC值(低于0.990×10-3mm2/s)是孤立性小肝癌MVI的独立危险因素，并构建列线图预测模型，评估模型预测的准确度。①研究显示小肝癌MVI阳性病例中存在肝胆期瘤周低信号是小肝癌MVI的独立性危险因素，在列线图预测模型中显示其预测效能优于其他因素，陈培培等[16]研究在纳入及不纳入肝胆期瘤周低信号两种情况下分别建立Logistic回归模型，比较两个模型ROC曲线下面积得出肝胆期瘤周低信号对肝细胞癌MVI的诊断有一定优势。分析其机制可能是肿瘤存在微血管侵犯引起肿瘤周围的灌注变化，影响肿瘤周围肝细胞膜上转运和排泄Gd-EOB-DTPA的蛋白(OATPs和MRPs)功能，导致肿瘤周围肝细胞对于钆塞酸二钠的摄取减少，表现出肝胆期瘤周相对低信号[17]。②瘤周强化是孤立性小肝癌发生微血管侵犯的独立性危险因素，这一结论与Huang等[18]、Kim等[19]研究相符。瘤周强化定义为动脉期瘤周高信号区，在门脉期及移行期为等信号，此征象由于HCC的引流静脉通常为门静脉，肝癌存在微血管侵犯时，由于小的门静脉分支阻塞，门静脉引流受阻，该区域发生代偿性动脉高灌注，因此出现一过性的瘤周强化[20]。此外，研究发现部分病例瘤周强化和肝胆期瘤周低信号征象同时存在时，其范围基本一致(图1A、1B)，推测其可能与肿瘤侵犯该区域小门静脉有关。③假包膜不完整更易发生微血管侵犯的机制可能是假包膜阻碍肿瘤细胞直接侵犯肝实质，这与Ariizumi等[21]研究结果相符，该研究认为假包膜不完整患者发生微血管侵犯达42%，明显高于包膜完整患者。④本研究结果显示肿瘤ADC值低于0.990×10-3mm2/s是孤立性小肝癌发生MVI的独立性危险因素，相较于Xu等[8]研究结果ADC值低于1.227×10-3mm2/s，本研究截断值较低，分析其原因可能是其研究DWI序列b值为0、500 s/mm2，而本研究DWI序列b值为50、800 s/mm2，因此所得ADC值存在差异。本研究并未观察到两组间肿瘤大小显示差异，既往Ahn等[14]、陈培培等[16]认为直径较大的肝细胞癌更易发生MVI，但这些研究对肿瘤直径的截断值均大于5 cm，而本研究对象均为直径≤3 cm的孤立性小肝癌，肿瘤直径差异小，可能是导致其大小差异无统计学意义的原因。

图1 A～B：男，49岁，术后病理证实(肝Ⅴ段)肝细胞癌并微血管侵犯(MVI阳性)。Gd-EOB-DTPA增强MRI动脉期横轴面(A)示瘤周强化(黑箭)。肝胆期横轴面(B)示肿瘤周围低信号(黑箭)；C：男，52岁，术后病理证实(肝Ⅴ、Ⅵ段交界处)肝细胞癌无微血管侵犯(MVI阴性)。Gd-EOB-DTPA增强MRI肝胆期横轴面示肿瘤形态规则；D～E：男，49岁，术后病理证实(肝Ⅱ段)肝细胞癌并微血管侵犯(MVI阳性)。Gd-EOB-DTPA增强磁共振肝胆期横轴面(D)示肿瘤形态不规则，边缘呈结节状改变。移行期横轴面(E)示肿瘤边缘假包膜不完整(白箭)；F：男，46岁，术后病理证实(肝Ⅳ段)肝细胞癌无微血管侵犯(MVI阴性)。Gd-EOB-DTPA增强磁共振移行期横轴面示肿瘤边缘假包膜完整(黑三角)；G：男，54岁，术后病理证实(肝Ⅴ段)肝细胞癌并微血管侵犯(MVI阳性)。T2WI横轴面示肿瘤边界不清(白三角)；H：Logistic回归模型的ROC曲线下面积为0.844(P＜0.001)

临床及病理资料分析中，肝癌的病理Edmondson-Steiner分级与孤立性小肝癌MVI的发生相关，分析其原因可能为：肝细胞癌的分化程度低，肿瘤细胞的恶性程度高，更易向周围侵犯，这与Lee等[22]的研究结论一致。然而病理分级与肝细胞癌MVI的评估均在病理学分析中获得，不能在术前预测，该指标未纳入预测模型的构建。多项研究[8,23]表明，术前AFP水平与肝细胞癌MVI的发生无关，本研究也证实了这一点。

3.2 不足与展望

本研究存在局限性：①本研究为单中心研究，运用内部验证评估预测模型的效能，后期将进一步开展多中心前瞻性研究，运用外部验证完善模型的预测性能；②研究由两位医师共同判读征象，存在主观性，后续我们将增加T1 mapping成像相关研究，并基于Gd-EOB-DTPA增强MRI进行小肝癌影像组学特征的提取，定量评估孤立性小肝癌MVI的相关因素。

综上所述，本研究建立钆塞酸二钠增强MRI列线图预测模型，利用钆塞酸二钠增强MRI提供信息丰富的特点联合列线图预测模型，将假包膜不完整、瘤周强化、肝胆期瘤周低信号及肿瘤较低ADC值(低于0.990×10-3mm2/s)这些预测指标进行量化赋分，直观显示不同预测指标的贡献大小，校准曲线评估显示该模型具有较好的性能，因此钆塞酸二钠增强MRI列线图预测模型可以有效预测孤立性小肝癌(≤3 cm)微血管侵犯。

作者利益冲突声明：全部作者均声明无利益冲突。