直肠癌占结直肠癌的30%～35%，已经成为癌症死亡的原因之一^[1]。为了进一步认识直肠癌预后因素，指导直肠癌的治疗方案恰当选择，需要对直肠癌的组织生物学特征及影像学检查指标进行全面深入分析。例如p53和细胞凋亡相关，HER-2影响细胞增殖，ki67和细胞增殖标相关，是评价直肠癌侵袭性和预后的免疫组化标记物^[2]。

       影像学检查方法当中，磁共振是一种无创的检查方法，对直肠癌能够从形态和功能两个方面进行全面评估。直肠癌本身生物学特征复杂，仅仅从形态学方面鉴别良恶性，已经不是磁共振检查的主要目的^[3,4]，因为完全可以被内窥镜、CT检查等代替，故磁共振功能成像技术越来越受到关注，其中扩散峰度成像(diffusion kurtosis image，DKI）是目前研究的热点之一，与常规扩散加权成像（diffusion-weighted imaging ，DWI)不同，它是一种非高斯分布扩散模型，主要反映细胞受扩散的程度和组织结构的不均一性特征，可以引入平均扩散系数（mean diffusion，MD)和平均峰度(mean kurtosis，MK）两个定量指标评估扩散程度和量化扩散差异，可以获取更多的信息来辅助直肠癌术前肿瘤分期、预后和疗效评估等方面^[5,6]。

       直肠癌生物学特征和磁共振功能成像指标是否存在相关性，目前并不完全明确。故本次研究初步分析DKI定量参数与直肠癌生物学特征之间相互关系，提高对直肠癌预后因素的进一步认识，合理选择磁共振功能成像方法，指导直肠癌预后和术前评估。

1　材料与方法

1.1　病例资料

       收集甘肃省人民医院2017年至2019年因直肠癌住院的患者63例，所有患者检查前已知情同意，并签署同意书。根据本次研究纳入标准及排除标准，共63例直肠癌患者入组，其中男性40例，女性23例，年龄35~70岁，平均（51.1±13.2）岁。纳入标准：(1）磁共振检查时间段为术前1周，扫描包含DKI序列，数据完整；(2)所有患者均未进行放疗或化疗；(3）患者采用Miles说或Dixon术，术后病理检查结果为直肠癌；(4)免疫组化p53、HER-2等资料完整。排除标准：(1）图像因各种伪影导致无法进行后续诊断及后处理；(2)通过专用软件处理后图像未发现肿瘤信号；(3)术后病理证实良性占位的患者；(4)乙状结肠与直肠交界区肿瘤。

1.2　DKI图像获取

       选用Siemens Skyra 3.0 T磁共振成像仪，18通道相控矩阵表面线圈。所有DKI序列扫描均在注射对比剂增强前扫描完成，扫描序列选取自旋回波-平面回波成像(spin echo-plane echo imaging，SE-EPI）序列，30个扩散敏感梯度场，取三个b值^[5]，分别为0 s/mm²、1000 s/mm²、2000 s/mm²。

1.3　DKI图像分析

       获取多b值DICOM格式数据导入Body Diffusion Toolbox（德国SIEMENS公司Healthcare GmbH ，Erlangen）软件，由2名四年以上腹部磁共振工作经验的主治医师，参考T2WI形态学图像肿瘤显示范围，测得各向异性指数（fractional anisotropy ，FA)，垂直扩散张量（radial diffusivity ，D⊥）、平均扩散系数（mean diffusivity ，MD)、轴向扩散张量（axial diffusivity ，D//)，平均峰度（mean kurtosis，MK)、径向峰度（radial kurtosis，K⊥）、轴向峰度（axial kurtosis，K//）数据。感兴趣区ROI选择尽可能的包括肿瘤实性部分，最大程度避免周围脂肪和血管等结构造成信号测量失真，对于单个病例尽量保持ROI范围一致性，测量三次以上，取其均数值做为最终统计数据。

1.4　病理及免疫组化方法

       对于术后切除标本进行病理及免疫组织化学检测分析，结果判定由1名经验丰富的病理科副主任进行。免疫组化采用BenCHMARK-XT machine and Mul-timer系统，Ultra View-DA染色，各制剂使用依据操作说明书严格执行，p53及HER-2结果为阴性和阳性两类。

1.5　统计学方法

       数据分析选取SPSS17.0进行分析。用单因素方差分析比较DKI参数在组织学类型、肿瘤分期、分化程度、p53及HER-2阴性或阳性间的关系。用Kruskal-Wallis H检验分析直肠癌不同组织学类型，不同肿瘤分期、不同分化程度对磁共振DKI参数有无影响。进一步采用Spearman等级相关分析p53、HER-2、肿瘤T分期、分化程度、组织学类型与DKI参数之间相互关系。ROC曲线分析DKI参数对p53以及HER-2阴性或者阳性的诊断效能。P<0.05认为差异有统计学意义。

2　结果

2.1　病理生物学特征

       对纳入研究的63例直肠癌病理生物学特征分析（图1)，获得病理组织学类型、T分期、p53、HER-2及分化程度信息如下：组织学分型发现管状腺癌15例，黏液腺癌12例，乳头状腺癌36例。T分期显示T1-2期12例，T3期31例，T4期20例。p53阴性24例，阳性39例。参照2011版胃癌HER-2检测指南，肿瘤细胞无反应或< 10％细胞膜染色为阴性；≥10％肿瘤细胞有微弱或隐约可见膜染色或仅有部分细胞膜染色为阳性(+）；≥10％肿瘤细胞有弱到中度的基底侧膜、侧膜或完全性膜染色为强阳性(++) ；≥10％肿瘤细胞基底侧膜、侧膜或完全性膜强染色为极强阳性(+++)^[7]。本研究HER-2阴性6例，阳性（+)49例，强阳性（++)8例。低分化3例，中分化57例，高分化3例。

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图1  病理图片(HE　×100)，管状腺癌，直肠癌侵及肠壁肌层。手术标本上下切缘未见癌累及
图2~4  男，54岁，直肠管状腺癌，DKI以深红色伪彩形式显示病变（箭头所示区域）；图2~ 4分别为轴位、冠状位、矢状位，测得D⊥、MD、D//、FA、MK、K⊥、K//分别为1.89、1.66、1.55、0.14、0.78、0.82、0.83
Fig. 1  Pathological image (HE ×100), tubular adenocarcinoma, rectal cancer invading the muscular layer of the intestinal wall. No cancer involvement was found in the upper and lower margin of the surgical specimen.
Fig. 2-4  Male, 54 years old. Rectal tubular adenocarcinoma, DKI in the form of crimson pseudocolor (arrowhead area). Figure 2—4 is axial, coronal, sagittal, respectively. The values of D⊥, MD, D//, FA, MK, K⊥ and K//were 1.89, 1.66, 1.55, 0.14, 0.78, 0.82, and 0.83, respectively.

2.2　直肠癌DKI各参数的影响因素

       不同组织学类型、肿瘤T分期、分化程度对直肠癌DKI各参数有不同程度影响（图2，图3，图4）；（1）>组织学类型对DKI参数均有显著影响，P<0.05。(2)>肿瘤分期对MK、FA、K⊥有影响，P<0.05。(3)>肿瘤分化程度对FA、D//、MK、K⊥、K//有影响，P<0.05。

2.3　DKI参数与各病理学特征的关系

       DKI参数与p53、HER-2、分化程度、组织学类型之间相互关系见表1、表2。

       FA与p53有统计学意义，r=0.254，P<0.05，呈正相关。HER-2与DKI参数相互关系分析，差异无统计学意义(P>0.05)。进一步通过ROC曲线分析FA对p53阴性或者阳性的诊断效能。ROC曲线见图5，曲线下面积0.651，说明诊断效能中等，95％置信区间(0.502 ，0.800)。

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图5  FA对P53阴性或者阳性的诊断效能ROC曲线，曲线下面积0.651，说明诊断效能中等，95%置信区间(0.502，0.800)
Fig. 5  The ROC curve of diagnostic efficacy of FA for p53 negative or positive, the area under the curve was 0.651, indicating that the diagnostic efficacy was moderate (95% confidence interval 0.502 to 0.800).

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表1  DKI参数与临床病理特征的关系
Tab. 1  Relationship between DKI parameters and clinicopathological features

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表2  DKI参数与p53、HER-2、分化程度、组织学类型之间相关性分析(r)
Tab. 2  Correlation analysis between DKI parameters and p53, HER-2, differentiation degree and histology type (r)

3　讨论

       磁共振检查属于多参数成像，能够提供更多的形态和功能参数，已有研究表明，这些参数和肿瘤的生物学特性有相关性^[8,9,10,11]。近年来，随着磁共振硬件设备不断改善，高b值扩散成像技术逐渐得到采用，使得基于水分子在生物体内非高斯扩散的DKI成像得以实现。DKI模式中MR信号强度变化不满足简单指数函数模式，其定量参数MD、MK量化复杂的肿瘤组织^[6]。并且非高斯行为可能包含与组织结构和病理生理相关的有用信息。因此扩散峰度模型在不同的癌症中得到了广泛的研究，众多结果表明，与单指数模型相比，峰度模型具有更好临床应用价值^{[12,13,14,15]}。直肠癌复杂的生物学特征决定了常规的扩散加权成像适用限度，本次研究中引入扩散峰度成像技术，对于直肠癌生物学相关的特征指标进一步深入分析发现MK、K⊥与直肠癌分期、分化程度存在着相互关系，并且参数K//与直肠癌组织分化程度密切相关。同时，MD和组织学类型有关，r为负值，呈现负相关趋势。

       对于DKI与直肠癌免疫组化特征的相关性，本次研究当中仅仅纳入p53、HER-2两种因素，对于其他的指标如D2-40、CD31、S-100及ki67在前期进行了相关的研究^[16]，表明DKI可对直肠癌复杂特征进行预测，能间接反应出肿瘤细胞增值程度。p53是人体抑癌基因，该基因的失活对肿瘤形成起重要作用。HER-2是人类表皮生长因子受体2是细胞表面上众多受体分子中的重要一员，当其处于过度活跃状态，便导致肿瘤发生。尽管p53和细胞凋亡及肿瘤形成有关，而HER-2影响细胞增值，但DKI参数MK、MD与二者并无相关性。因DKI技术是在DWI、扩散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）基础上进一步发展延伸，对于获取的参数FA进一步分析，发现与p53存在一定程度的相关性，并能够在一定程度上可以对其进行预测。HER-2在直肠癌中具有一定程度的表达，但在本次研究当中，并没有发现DKI与HER-2存在明显的相关性，与其他相关文献研究^[17]相似。本研究结果显示直肠癌的分化程度与DKI参数呈相关性，其中，MK、K⊥及K//分化程度呈负相关性，即肿瘤分化程度越高，三者参数值越低，反之，肿瘤分化程度越低，参数值越高，单因素方差分析显示，MK、K⊥、FA、D//在高、中、低三组分化程度间有明显统计学差异，P值小于0.05. DKI参数代表癌组织内微观结构的不均质及复杂程度，由于肿瘤细胞的增殖、分化，组织细胞的坏死和新生血管的生成，使肿瘤的微观结构越复杂，故分化程度越低，肿瘤的恶性程度越高，代表癌组织微观结构复杂程度的参数值MK、K⊥、FA、D/／越高。MD、FA在组织学类型之间有统计学差异，分析原因认为MD代表平均扩散系数，与肿瘤的恶性程度呈反比，而直肠癌的乳头状腺癌的恶性程度较低，故MD值较高，而黏液腺癌的恶性程度较高，MD值则越低。

       当然，本研究也存在一定的局限性。第一，研究样本来自同一地区、同一家医疗机构，样本量数据有限，属于回顾性研究。在后期的研究工作中，扩大样本量的同时，尽量进行多中心、前瞻性研究，深入解释数据相互关系。第二，本研究选取未进行放疗或者化疗的数据进行研究，没有纳入放化疗或者术后进行随访评估，在后期随访完善后会进一步研究。第三，对于DKI研究目前尚处于初期阶段，对于磁共振扫描参数和后处理方式没有固定标准，需要在以后的工作当中不断总结，将扫描参数标准化，改进扫描硬件、软件及分析模型，结合多模态MRI参数深入对比分析及进一步整合研究，期望在临床实践中得到充分的应用，让更多患者从中受益。

       总之，磁共振扩散峰度成像作为一种非高斯模式获取生物组织复杂结构特征的多参数成像模式，和直肠癌生物学特征之间存在着一定的相互关系，对分期、分化程度、组织学类型判定具有一定的利用价值，可在以后的临床及科研过程当中得到充分使用，以便取得标准化诊断模式，对直肠癌预后及治疗方案选择提供准确的参考信息。