0 引言

       宫颈癌是我国女性癌症中第五大常见癌症^[1]，每年都有超过50万的女性确诊患有宫颈癌^[2]，2022年癌症统计结果表明宫颈癌死亡率仍在继续增加^[3]。影响其预后的因素有很多，目前已知的包括流产、临床分期及淋巴结转移等^[4]。神经周围侵犯（perineural Invasion, PNI）为一种特殊的潜在转移途径，多种研究表明^{[5, 6, 7, 8]}PNI与肿瘤的进展、复发、转移存在紧密的关联，与其他不良预后因素有显著相关性；CHEN等^[9]也证实PNI是影响宫颈癌患者五年总生存期（overall aurvival, OS）与五年无病生存期（disease free survival, DFS）的独立危险因素。PNI的定义为癌细胞靠近神经并累及至少33%神经或神经鞘的三层结构中任何一层出现肿瘤细胞^{[10, 11]}。众多文献证实PNI会降低生存率，提高复发率，其原因可能是切除手术常常会忽略沿着神经束扩散的肿瘤细胞^[12]。临床上针对手术病理证实有PNI的宫颈癌患者，会采取切除神经的根治性子宫切除术，与保留神经的术式相比，该方式可以降低复发风险，避免神经损伤带给患者剧烈的疼痛，但同时也会降低患者生活质量，导致患者术后排尿、储尿困难^{[13, 14]}。故术前准确评估有无PNI有助于为宫颈癌患者提供更加精准、符合病情的治疗方案。

       目前手术病理标本组织学检查仍是PNI诊断的主要手段和金标准，但它有创、有一定滞后性，并且不适用于晚期放化疗患者。MRI作为无创、非侵入性检查技术，目前已经成为子宫肿瘤术前重要的检查方法。既往有多个研究^{[15, 16, 17]}利用酰胺质子转移加权（amide proton transfer weighted, APTw）序列与动态对比增强磁共振成像（dynamic contrast-enhanced MRI, DCE-MRI）来评估宫颈癌淋巴血管间隙浸润、放化疗疗效、复发、淋巴结转移等，鉴于这两种技术在预测宫颈癌各方面有较好的诊断效能，且目前国内外尚未有研究联合APTw与DEC-MRI来评估宫颈癌PNI。故本研究拟探讨APTw和DCE-MRI定量参数评估宫颈癌PNI的价值。

1 材料与方法

1.1 研究对象

       本研究为回顾性研究，遵守《赫尔辛基宣言》，经大连医科大学附属第一医院伦理委员会批准，免除患者知情同意，批准文号：PJ-KS-KY-2021-180。收集2019年7月至2023年5月因怀疑有子宫疾病于大连医科大学附属第一医院行盆腔MRI检查的患者182例。纳入标准：（1）经手术病理证实为宫颈癌；（2）术前两周内行盆腔3.0 T MRI检查，扫描序列包括APTw和DCE-MRI。排除标准：（1）患者术前接受其他治疗或处置（n=20）；（2）图像有伪影或病灶出血坏死囊变范围较大，感兴趣区（regions of interest, ROI）无法勾画（n=19）；（3）临床病理信息不全，病理结果无法确定有无PNI（n=63）。最终入组PNI患者12例，无神经周围侵犯（non perineural invasion, NPNI）组患者68例。为防止两组病例数相差过大造成结果偏倚，最终以1∶2的比例^[18]随机从NPNI组中抽取24例，总病例数为36例。

1.2 扫描方法与参数

       采用3.0 T MRI（Ingenia CX, Philips Healthcare, Best, the Netherlands）进行盆腔扫描，使用32通道线圈。检查前嘱咐患者排空膀胱和肠管，禁食水4 h。有节育环者需在检查前1 d取出。扫描序列包括轴位T1WI、矢状位T2WI、矢状位APTw及矢状位DCE-MRI序列，具体参数如表1所示。DCE-MRI序列在扫描前先进行5°和15°翻转角的T1 mapping序列扫描，在扫描1期后采用高压注射器经右肘正中静脉以2.5 mL/s的速度和0.2 mL/kg的剂量注入对比剂钆喷酸二葡胺（Gd-DTPA，北京北陆药业股份有限公司，中国北京），随后连续采集39期，每期7.3 s。

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表1  扫描序列参数
Tab. 1  Scan sequence parameters

1.3 图像分析与数据测量

       由2名放射科诊断医师（分别为具有2年诊断经验的主治医师和8年诊断经验的副主任医师）采用双盲法独立完成。从ISP 7.0（Intellispace Portal, Philips Healthcare）工作站上导出DCE-MRI原始图像，随后使用FSL软件库（FMRIB Software Library, Oxford, UK,https://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki）进行预处理，再使用Extended-Tofts模型计算定量参数，通过该模型获得容积转移分数（volume transfer constant, K^trans）、血管外细胞外间隙容积分数（extravascular volume fraction, Ve）和血浆容积分数（capillary plasma volume, Vp）；在3D Slicer软件上选择肿瘤最大径所在层面勾画ROI，ROI的放置需尽可能包括整个肿瘤实质区，同时需要避开出血、坏死、囊变等区域，随后取各参数的平均值做进一步研究。速率常数（rate constant, Kep）是K^trans与Ve的比值。

       在ISP工作站上经后处理得到APTw序列，参考T2WI图像并将APTw图像与之融合，以此确定病变的部位和范围。在APTw-T2WI融合图像上选择肿瘤最大层面，在肿瘤实质区内手动逐点勾画ROI，ROI的放置范围应尽可能大，但需要避开出血、坏死、囊变等区域，适当避开病灶边缘防止部分容积效应，测量两次后取均值，由此测得APT值，如图1和图2所示。保证APTw和DCE勾画ROI的层面、大小尽量一致。

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图1  女，39岁，宫颈高-中分化鳞状细胞癌，侵及宫颈全层，有神经周围侵犯（PNI组）。1A：轴位T2WI图像；1B：矢状位T2WI图像，子宫颈内可见团块影，T2WI呈稍高信号，周围脂肪间隙完整，基质环显示不清，病变未达阴道下2/3；1C：APTw与T2WI融合图像，APT值为3.31%；1D：K^trans图，病灶K^trans值为0.38 min^-1；1E：Ve图，病灶Ve值为0.61；1F：Kep图，病灶Kep值为0.62 min^-1；1G：Vp图，病灶Vp值为1.14×10^-2；1H：病理图（HE ×200），神经束见癌细胞侵犯（箭）。APTw：酰胺质子转移加权成像；K^trans：容积转移分数；Ve：血管外细胞外间隙容积分数；Kep：速率常数；Vp：血浆容积分数。
Fig.1  Female, 39 years old, with highly to moderately differentiated squamous cell carcinoma of the cervix, invading the entire layer of the cervix with nerve invasion (PNI group). 1A: Axial T2WI image; 1B: Sagittal T2WI image, mass shadow can be seen in the cervix, with slightly high signal on T2WI. The surrounding fat spaces are intact, the stromal ring is not clearly displayed, and the lesion does not reach 2/3 of the vagina; 1C: APTw and T2WI fusion images, with an APT value of 3.31%; 1D: K^trans plot, lesion K^trans value is 0.38 min^-1; 1E: Ve plot, lesion Ve value is 0.61; 1F: Kep plot, lesion Kep value is 0.62 min^-1; 1G: Vp plot, lesion Vp value is 1.14×10^-2; 1H: Pathological image (HE ×200), with cancer cell invasion in nerve bundle (arrow). APTw: amide proton transfer weighted imaging; K^trans: volume transfer constant; Ve: extravascular volume fraction; Kep: exchange rate between EES and blood plasma; Vp: capillary plasma volume.

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图2  女，57岁，宫颈低分化鳞状细胞癌，侵及<1/2层，无神经周围侵犯（NPNI组）。2A：轴位T2WI图像；2B：矢状位T2WI图像，子宫颈左侧壁可见不规则团块影，T2WI呈高信号，左侧阴道穹隆饱满，局部阴道壁增厚；2C：APTw与T2WI融合图像，APT值为2.85%；2D：K^trans图，病灶K^trans值为0.39 min^-1；2E：Ve图，病灶Ve值为0.51；2F：Kep图，病灶Kep值为0.77 min^-1；2G：Vp图，病灶Vp值为5.83×10^-3；2H：病理图（HE ×200），未见明确的神经侵犯。APTw：酰胺质子转移加权成像；APT；酰胺质子转移；K^trans：容积转移分数；Ve：血管外细胞外间隙容积分数；Kep：速率常数；Vp：血浆容积分数。
Fig. 2  Female, 57 years old, poorly differentiated squamous cell carcinoma of the cervix, invading less than 1/2 layer, without nerve invasion (NPNI group). 2A: Axial T2WI image; 2B: Sagittal T2WI image shows irregular mass shadows on the left wall of the cervix, with high signal intensity on T2WI. The left vaginal fornix is full and the local vaginal wall thickens; 2C: APTw and T2WI fusion images, with an APT value of 2.85%; 2D: K^trans plot, lesion K^trans value is 0.39 min^-1; 2E: Ve plot, lesion Ve value is 0.51; 2F: Kep plot, lesion Kep value is 0.77 min^-1; 2G: Vp plot, lesion Vp value is 5.83×10^-3; 2H: Pathological image (HE ×200), no clear nerve invasion observed. APTw: amide proton transfer weighted imaging; APT: amide proton transfer; K^trans: volume transfer constant; Ve: extravascular volume fraction; Kep: exchange rate between EES and blood plasma; Vp: capillary plasma volume.

1.4 统计学方法

       使用SPSS 27.0软件（IBM, USA）和MedCalc 22.001（MedCalc Software, Ostend, Belgium）软件，使用组内相关系数（intra-class correlation coefficient, ICC）检验2位观察者所测各定量数据的一致性，ICC值<0.50一致性低，0.75>ICC值≥0.50一致性中等，ICC值≥0.75一致性高，取两组数据的平均值进行后续统计分析。应用Kolmogorov-Smirov检验数据是否符合正态分布，若数据符合正态分布，则用均值±标准差的形式表示，并进行两独立样本t检验比较差异；若数据不符合正态分布，则用中位数（25%分位数，75%分位数）的形式表示，并进行Mann-Whitney U检验比较差异。两组患者一般临床病理资料以例数和率（%）表示，组间比较采用Fisher确切概率法。随后采用受试者工作特征（receiver operating characteristic, ROC）曲线评估有差异的参数的诊断PNI的效能，获得相应的曲线下面积（area under the curve, AUC）、阈值、敏感度和特异度。采用二元logistic回归整体输入法计算有差异参数的联合诊断效能，DeLong检验进行各参数和联合参数AUC比较，Spearman相关分析检测APT值和有差异 DCE-MRI参数间的相关性。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料

       两组患者在年龄、组织分化程度、病理分型、FIGO分期、淋巴-脉管间隙受侵、淋巴结转移、不规则阴道流血、绝经状态等一般临床病理信息间的差异均无统计学意义（P>0.05），而在肿瘤大小、深间质浸润、阴道受累间的差异具有统计学意义（P<0.05），具体如表2所示。

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表2  患者一般临床病理资料
Tab. 2  General clinical and pathological data of patients

2.2 观察者间测量数据及一致性检验

       两位观察者测得的APT值及K^trans值、Kep值、Ve值、Vp值结果一致性良好，ICC均>0.75（表3）。

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表3  两名观察者的组内相关系数检验
Tab. 3  The test value of the intra group correlation coefficient of two observers

2.3 两组各定量参数的比较

       PNI组的APT值和Vp值大于NPNI组，差异具有统计学意义（P=0.029、0.005）；两组间的K^trans值、Kep值与Ve值差异均无统计学意义（P>0.05）（表4）。

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表4  宫颈癌PNI组、NPNI组间APT、K^trans、Kep、Ve及Vp值比较
Tab. 4  Comparison of APT, Ktrans, Kep, Ve, and Vpvalues between cervical cancer PNI group and NPNI group

2.4 宫颈癌PNI的APT值与Vp值的相关性

       Spearman相关系数显示APT值与Vp值间无相关性（r=0.219，P=0.198）。

2.5 APT值与Vp值对PNI的诊断效能

       APT值与Vp值评估宫颈癌PNI的AUC为0.717、0.785，两者联合后AUC为0.792（图3、表5）。DeLong检验结果显示APT值、Vp值与两者联合后评估PNI的AUC间差异无统计学意义（P>0.05）。

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图3  APT、Vp及两者联合后预测PNI的ROC曲线
Fig. 3  Predicting the ROC curve of PNI using APT, Vp, and their combination

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表5  各参数评估宫颈癌神经侵犯的效能
Tab. 5  The efficacy of various parameters in evaluating cervical cancer nerve invasion

3 讨论

       术前诊断有无PNI的存在，有利于临床医生制订精准、个体化的治疗决策，保证治疗有效的同时避免过度治疗。MRI作为无创、安全的检查手段，其多序列、高分辨的优势在临床诊断中有重要价值。既往谢玉海等^[19]、王灵华等^[20]分别提出扩散加权成像（diffusion weighted imaging, DWI）联合DCE-MRI半定量参数、体素内不相干运动（intravoxel incoherent motion, IVIM）成像定量参数能较好地诊断直肠癌PNI。本研究通过联合APTw与DCE-MRI定量参数对宫颈癌PNI进行预测，结果表明：PNI组的APT值和Vp值大于NPNI组（P<0.05），APT值联合Vp值的诊断效能最高（AUC=0.792）。本研究首次在国内外报道APTw联合DCE-MRI评估宫颈癌PNI，为宫颈癌PNI的术前诊断提供了新思路。

3.1 APTw评估PNI的价值

       APTw是化学交换饱和转移（chemical exchange saturation transfer, CEST）成像的延续，该序列的信号强度由酰胺质子和水质子间的交换速率决定，而两者的交换速率又取决于体内环境的pH值和蛋白质浓度，已有研究表明交换速度与pH值及蛋白质、多肽等大分子的含量、浓度呈正相关^[21]。本研究中PNI组的APT值高于NPNI组，分析出现这种情况的原因如下：一是与细胞密度有关，PNI的形成是由于宫颈癌细胞能刺激生成许旺细胞（Schwann cells, SCs），其衍生物趋化因子配体2（CCL2）会诱导宫颈癌细胞向神经细胞移动，从而造成神经的损伤和侵犯，此外，它还能加速癌细胞的生长与增殖^[14]，并且本研究中PNI组的低分化癌、ⅢC期宫颈癌占比更大，深间质浸润占比更多，恶性程度更高，因此该组的肿瘤细胞增殖代谢速度快，产生的蛋白和多肽浓度也更大^[22]；二是与微血管密度有关，PNI的状态与肿瘤组织中垂体腺苷酸环化酶激活多肽（pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide, PACAP）的水平呈正相关，而PACAP可以诱导组织蛋白酶S（cathepsin S, CTSS）的表达，CTSS可以刺激血管的生成，从而增大微血管密度^[23]，微血管密度的增加可释放高度浓缩的可移动蛋白质和肽^{[24, 25]}，因此PNI组的微血管密度更大，产生的蛋白质和肽浓度也更大。而本研究中PNI组的DCE-MRI定量参数Vp值大于NPNI组，也恰好印证了此观点。

3.2 DCE-MRI评估PNI的价值

       DCE-MRI可通过动态捕捉对比剂在血管和血管外细胞外间隙（extracellular space of blood vessels, EES）的流动过程，无创性地评估肿瘤微环境的灌注、渗透性、血管生成活性及缺氧情况^{[26, 27]}。目前多用于宫颈癌^[28]、子宫内膜癌^[29]及子宫肌瘤^[30]等疾病的研究。DCE-MRI通过药代动力学双室模型延伸出K^trans、Kep、Ve和Vp四种定量参数，K^trans反映对比剂从血管流到EES的转移速度，Kep反映对比剂从EES反流到微血管的速度，K^trans与Kep两者的值大小与血管内皮面积、血流速度、血管通透性有关^[31]。既往LI等^[32]提出有宫旁浸润的宫颈癌中的K^trans值高于无宫旁浸润的宫颈癌，原因可能是因为恶性程度更高的肿瘤内不成熟血管更多，血管通透性更高，渗透性更好。本研究中两组间的K^trans、Kep值相差不大且差异无统计学意义，可能是因为两组病理分型、分期等无差异，一定程度上会中和甚至反转参数间的差异。Vp反映平均血管密度，对灌注敏感^[33]。本研究发现PNI组的Vp值大于NPNI组，可能是因为PNI组的神经元、周边神经的SCs与癌细胞间的相互趋向性、旁分泌相互作用为肿瘤提供了良好的生长环境^[12]，以及SCs能够分泌大量的蛋白酶来分解细胞外基质，从而形成方便肿瘤转移的通道^[23]，因此肿瘤细胞增殖快，耗氧量大，刺激更多毛细血管生成，微血管密度更大。Ve反映EES容积分数，可反映血管的通透性、细胞大小密度及肿瘤坏死程度^[34]。本研究结果显示PNI组的Ve小于NPNI组，可能是因为PNI组的低分化癌占比较多，肿瘤生长速度快，细胞密度大，导致EES容积减小；既往ZHANG等^[16]提出Ve值较低的宫颈癌患者的2年无病生存率（disease-free survival, DFS）会明显降低；NAGASAKA等^[35]通过对乳腺癌分子亚型的研究也表明Ve值越低与肿瘤越高的侵袭性、增殖力有关。但本研究中两组病例的Ve值差异无统计学意义，可能与样本量较小有关。本组病例APT值与Vp值间无相关性，各参数AUC与两者联合后AUC相比差异无统计学意义，但联合后的AUC呈现出升高的趋势，在这方面可以扩大样本量后继续研究。

3.3 本研究的局限性

       本研究存在一定局限性：（1）样本量相对较小，可能影响各参数联合后的诊断效能；（2）测量病灶只勾画了肿瘤最大层面的实质区域，未对肿瘤进行全域分析，可能会遗漏部分肿瘤异质性信息，未来可全域勾画进行影像组学相关研究；（3）APTw与DCE-MRI扫描层厚不同，两个序列间所勾画的ROI未能完全匹配；（4）在未来研究中，我们还需要根据宫颈癌分期将研究细化，进一步探讨影像学手段对进展期宫颈癌PNI的评估。

4 结论

       综上所述，APTw的APT值和DCR-MRI的Vp值能够无创、有效评估宫颈癌PNI，联合后的诊断效能表现出提高的趋势，具有一定临床应用价值。