0 引言

       宫颈癌是女性中第四大常见癌症，其发病率和死亡率呈逐年上升趋势，且发病人群逐渐年轻化^[1]，因此宫颈癌的早期诊断和治疗至关重要。宫颈癌的治疗依赖于国际妇产科联盟（International Federation of Gynecology and Obstetrics, FIGO）分期，其对患者个性化治疗方案的选择尤为关键^[2]。MRI因其较高的软组织分辨率，在肿瘤检测中具有较高的敏感度和特异度^[3]，现已成为辅助妇科医师对宫颈癌患者进行术前分期的最佳方式^[4]。扩散加权成像（diffusion-weighted imaging, DWI）可非侵入性检测活体组织中水分子局部受限的程度和方向，其获得的定量表观扩散系数（apparent diffusion coefficient, ADC）也能够反映组织的生理特征和肿瘤微循环状况^[5]。既往的研究表明，DWI联合ADC可帮助预测宫颈癌的病理特征、评估其组织浸润情况及治疗反应^{[6, 7, 8]}。

       近年来，小视野DWI（field of view optimized and constrained undistorted single-shot DWI, FOCUS DWI）逐渐在临床中得到广泛应用。该技术结合二维空间选择性射频脉冲和180°重聚脉冲技术，允许多层成像，通过减少相位方向的视野和降低K空间填充的步数，并同时缩短平面回波成像（echo-planar imaging, EPI）的回波链和持续填充时间，可有效抑制脂肪信号^{[7, 9, 10]}。多项研究证实，FOCUS DWI序列可提高图像的空间分辨率，降低磁敏感伪影和非自主运动伪影，提高肿瘤分期的准确性^{[11, 12, 13]}。然而，FOCUS DWI采用单次激发EPI（single shot EPI, SS-EPI）技术，尽管通过减小视野以最大限度地降低失真和伪影，但对于非自主生理运动和磁化率影响较大的器官，磁敏感伪影仍然是一大挑战^[14]，例如，肿瘤轮廓的扭曲与变形可能影响医师对局部病变范围的准确判断和评估。

       随着技术的发展，GE的复合敏感性编码DWI（multiplexed sensitivity encoding DWI, MUSE DWI）、SIEMENS的读出方向分段的多次激发回波平面成像（readout-segmented-echo planar-imaging, RESOLVE）和PHILIPS的利用图像空间采样函数进行图像重建技术（image reconstruction using image-space sampling, IRIS）逐渐应用于临床。MUSE DWI通过多次射频脉冲激发并以交错填充k空间的方式（multi shot k-space trajectory EPI, MS-EPI）来进行成像，通过线圈敏感校正图与结合并行成像技术来减少运动引起的相位误差，可有效减少磁敏感伪影和失真来提高整体图像质量^[15]。其优势已在多个器官的疾病研究中得到证实^{[16, 17, 18]}。OTA等^[19]发现，MUSE DWI在图像质量上优于FOCUS DWI，两者在评估子宫内膜癌浅表和深部肌层浸润方面的诊断性能与动态对比增强（dynamic contrast-enhanced, DCE）MRI几乎相当。

       基于以上两种DWI各自的优势，FOCUS联合MUSE技术可能产生更优的图像质量。目前已有学者开展了FOCUS与MUSE联合的DWI（field of view optimized and constrained undistorted multiplexed sensitivity encoding DWI, FOCUS-MUSE DWI）序列应用研究^[15]，发现其在胰腺成像中能够提供比FOCUS DWI更高的图像质量和更准确的ADC测量值，然而，FOCUS-MUSE DWI技术在宫颈癌诊断中的临床价值尚未得到验证。因此，本研究旨在通过将FOCUS-MUSE DWI与FOCUS DWI的图像质量和ADC值进行全面比较，以及对宫颈癌不同临床病理分期的ADC值进行研究，探讨FOCUS-MUSE DWI在宫颈癌临床应用中的价值。

1 材料与方法

1.1 研究对象

       本研究遵守《赫尔辛基宣言》，经十堰市太和医院伦理委员会批准，全体受试者均签署知情同意书，批准文号：科研快审（2024KS11）号。前瞻性招募55例于2023年2月至2023年9月来院就诊的宫颈癌患者纳入患者组。入选标准：（1）经脱落细胞学检查病理证实为宫颈癌；（2）既往无手术、放化疗；（3）所有患者均进行FOCUS-MUSE DWI和FOCUS DWI序列成像。排除标准：（1）病理学资料不完善；（2）有明显的患者自主运动伪影，图像质量较差；（3）罕见的组织学亚型（如腺鳞癌、神经内分泌癌和腺肉瘤等）及合并其他恶性肿瘤和并发症；（4）MRI病变不可见（如：仅能在显微镜下诊断的浸润癌）。所有患者根据FIGO分期系统（2018版）进行临床诊断分期，并且分为较早的FIGO分期（ⅠB~ⅡA）和较晚的FIGO分期（ⅡB~Ⅳ）^{[20, 21]}，组织学亚型分为鳞癌和腺癌。另收集磁共振检查上未见明显病变且宫颈刮片为阴性的33例健康志愿者纳入健康组。

1.2 仪器和方法

       MRI数据均使用GE 3.0 T磁共振扫描仪（Signa Architect, GE Healthcare）采集，使用配备的16通道腹部相控线圈及内置床的40通道线圈阵列组合。所有纳入患者在治疗前均接受T2WI、FOCUS DWI和FOCUS-MUSE DWI序列扫描，扫描范围覆盖整个宫颈区域。DWI的扫描参数如下：常规b值设置为0、800 s/mm²，重复时间/回波时间为4500 ms /88.5 ms（FOCUS-MUSE）和4500 ms /80.7 ms（FOCUS），层厚为4 mm，层间距为0，视野为22 cm×18 cm，矩阵大小为110×92，激励次数为1和2，扫描时间分别为1 min 24 s和1 min 3 s。

1.3 主观评价

       以轴位T2WI图像作为参考，由两名具有至少15年腹部诊断经验的副主任医师在隐去患者资料和临床结果的情况下，对图像进行主观分析。采用Likert 4分制量表^[22]对55例患者的FOCUS-MUSE DWI和FOCUS DWI图像从以下四个方面进行独立评价：磁敏感伪影（4分=无，3分=轻度，2分=中度，1分=重度）、几何变形（4分=无，3分=轻度，2分=中度，1分=重度）、解剖细节（4分=极好，3分=良好，2分=一般，1分=差）、整体图像质量（4分=极好，3分=良好，2分=一般，1分=差）。

1.4 客观评价

       由上述两名医师同样采用双盲法绘制感兴趣区（region of interest, ROI），首先在b=800 s/mm²的FOCUS-MUSE DWI图像上进行绘制，随后将ROI复制到FOCUS DWI图像上，ROI绘制避开血管、坏死、出血及囊变区。测量各DWI图像病灶区（lesion）、臀大肌（tissue）和皮下脂肪（background）的平均信号强度（signal intensity, SI）和标准差（standard deviation, SD）。计算信噪比（signal to noise ratio, SNR）及对比噪声比（contrast to noise ratio, CNR），计算公式如下：

1.5 ADC值的测量

       为消除伪影导致的潜在失真影响，ADC测量不仅在ADC图上进行，同时考虑T2WI图像的解剖细节。因此应在隐去患者资料和临床结果后，同样由以上两名医师参考T2WI图像，在患者组b=800 s/mm²的DWI图像中选择病变的最大横截面绘制ROI，ROI绘制尽量避免可见血管、坏死、出血及囊变区域，面积为（50±5）mm²，随后将DWI图像中的ROI复制到相对应的ADC图像上，以获得ADC值，测量三次后取其平均值。用同样的方法选取健康组b=800 s/mm²的DWI图像上宫颈的最大层面，获得健康组DWI的平均ADC值。

1.6 统计学分析

       使用SPSS 27.0（IBM, Armonk, New York）软件进行统计分析。连续变量首先进行正态性检验，对于服从正态分布的数据，采用平均值±标准差的形式表示；不服从正态分布的数据则采用中位数（最小值，最大值）表示。主观评分使用Wilcoxon秩和检验，针对两位医师的主观图像质量评分（包括磁敏感伪影、几何变形、解剖细节和整体图像质量），采用加权Kappa统计量评估观察者间评分的一致性（Kappa值≥0.80为强一致性，0.60≤Kappa值<0.80为一致性良好，0.40≤Kappa值<0.60为一致性中等，0.20≤Kappa值<0.40为一致性一般，Kappa值<0.20为一致性差）。对于两种DWI图像的SNR、CNR和ADC值，采用Wilcoxon秩和检验比较；客观参数的一致性采用组内相关系数（intra-class correlation coefficient, ICC）分析（ICC≥0.90为强一致性，0.90>ICC≥0.75为较强一致性，0.75>ICC≥0.50为中等一致性，ICC<0.5为一致性较弱）。采用Mann-Whitney U检验比较患者组和健康组、较早FIGO分期（ⅠB~ⅡA）和较晚FIGO分期（ⅡB~Ⅳ）患者的ADC值，并使用Spearman相关系数评估FIGO分期与ADC值的相关性。P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 患者资料

       本研究共纳入55例宫颈癌患者[年龄29~74（51.74±10.18）岁]及33例健康志愿者[年龄33~66（52.71±6.64）岁]。55例宫颈癌患者依据FIGO分期系统（2018版）进行分期，其中ⅠB期18例，ⅡA期8例，ⅡB期9例，Ⅲ期14例，Ⅳ期6例。病理类型包括鳞状细胞癌（n=52）和腺癌（n=3）。患者组与健康组的年龄差异无统计学意义（P=0.10）。

2.2 主观评价结果

       两名医师对两种DWI序列的主观评分具有较高一致性（Kappa=0.824~0.942）。FOCUS-MUSE DWI图像的主观评分分别为：磁敏感伪影4（2，4）、几何变形4（2，4）、解剖细节4（3，4）、整体图像质量4（2，4）；FOCUS DWI图像的主观评分分别为：磁敏感伪影3（2，4）、几何变形3（2，3）、解剖细节2（1，3）、整体图像质量2（2，3）。FOCUS-MUSE DWI在所有评分项目上均优于FOCUS DWI，且各项评分的差异均具有统计学意义（P<0.001，表1），提示FOCUS-MUSE DWI在磁敏感伪影、几何变形及解剖细节显示等方面具备显著优势。

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表1  FOCUS-MUSE DWI和FOCUS DWI序列的主观评价比较
Tab. 1  Comparison of subjective evaluation of FOCUS-MUSE DWI and FOCUS DWI sequences

2.3 客观评价结果

       SNR和CNR的评价在两组间表现出较强的一致性（ICC＝0.792~0.971）。FOCUS-MUSE DWI和FOCUS DWI的SNR分别为27.14（15.27，53.19）、33.36（20.03，63.47），差异具有统计学意义（P<0.001）；CNR分别为0.81（0.72，0.88）、0.81（0.67，0.90），差异无统计学意义（P=0.893，表2）。典型的宫颈癌MRI表现见图1。

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图1  55岁，宫颈鳞癌患者。FOCUS DWI图像（1A，箭）存在不规则高信号伪影，而FOCUS-MUSE DWI图像（1B，箭）伪影抑制效果良好，磁敏感伪影低，变形少，整体病灶细节显示更佳，空间分辨率更高。1A、1B主观评分（磁敏感伪影、几何变形、解剖细节和整体图像质量）分别为1、1、2、2和3、3、4、3。FOCUS DWI：小视野扩散加权成像；FOCUS-MUSE DWI：基于复合灵敏度编码的小视野扩散加权成像。
Fig. 1  A 55-year-old patient with cervical squamous cell carcinoma. The arrow in image 1A shows an irregular high-signal artifact, whereas image 1B demonstrates effective artifact suppression with reduced susceptibility artifacts and minimal distortion, image 1B presents superior lesion detail and higher spatial resolution. Subjective scores for 1A and 1B (susceptibility artifacts, geometric distortion, anatomical detail, and overall image quality) are 1, 1, 2, 2, and 3, 3, 4, 3, respectively. FOCUS DWI: field of view optimized and constrained undistorted single-shot diffusion-weighted imaging; FOCUS-MUSE DWI: field of view optimized and constrained undistorted multiplexed sensitivity encoding diffusion-weighted imaging.

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表2  FOCUS-MUSE DWI和FOCUS DWI序列的客观参数比较
Tab. 2  Comparison of objective parameters of FOCUS-MUSE DWI and FOCUS DWI sequences

2.4 定量评估结果

       FOCUS-MUSE DWI和FOCUS DWI的平均ADC值差异无统计学意义（P=0.195）。在FIGO分期ⅠB~ⅡA和ⅡB~Ⅳ的宫颈癌患者中，FOCUS-MUSE DWI、FOCUS DWI的ADC值分别为1.00（0.70，1.30）、1.00（0.51，1.14）和0.78（0.47，1.02）、0.82（0.56，1.03），差异均具有统计学意义（P<0.001）。患者组的ADC值低于健康组，差异具有统计学意义（P<0.001），详见表3、图2。此外，Spearman相关系数分析显示两种DWI序列的ADC值均与宫颈癌FIGO分期呈负相关，FIGO分期越高，ADC值越低（r=-0.667，P<0.001；r=-0.613，P<0.001）。

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图2  与FIGO分期相关的FOCUS-MUSE DWI和FOCUS DWI序列平均ADC值比较箱形图。FIGO：国际妇产科联盟；FOCUS DWI：小视野扩散加权成像；FOCUS-MUSE DWI：基于复合灵敏度编码的小视野扩散加权成像；ADC：表观扩散系数。
Fig. 2  Box plots comparison of mean ADC values for FOCUS-MUSE DWI group and FOCUS DWI group between FIGO staging ⅠB-ⅡA vs. ⅡB~Ⅳ. FIGO: International Federation of Gynecology and Obstetrics; FOCUS-MUSE DWI: field of view optimized and constrained undistorted multiplexed sensitivity encoding diffusion-weighted imaging; FOCUS DWI: field of view optimized and constrained undistorted single-shot diffusion-weighted imaging; ADC: apparent diffusion coefficient.

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表3  FOCUS-MUSE DWI和FOCUS DWI序列的ADC值比较
Tab. 3  Comparison of ADC values of FOCUS-MUSE DWI and FOCUS DWI sequences

3 讨论

       本研究首次将FOCUS-MUSE DWI序列应用于宫颈癌患者的临床评估。通过与FOCUS DWI的对比发现，尽管FOCUS-MUSE DWI序列的SNR相对较低，但其显著提高了图像的清晰度，特别是在减小磁敏感伪影、图像畸变及提高病灶解剖细节方面表现突出，且不影响ADC的定量分析。此外，宫颈癌的FIGO分期与两种DWI序列的ADC值均呈负相关，患者组的ADC值低于健康组。这表明，FOCUS-MUSE DWI和FOCUS DWI序列的ADC值均有助于评估宫颈癌的FIGO分期，以及区分宫颈癌与正常组织。

3.1 FOCUS-MUSE DWI与FOCUS DWI对于图像质量的对比性分析

       本研究中，FOCUS-MUSE DWI对宫颈癌患者DWI扫描的图像效果与BAI等^[15]在胰腺上的研究结果一致。FOCUS技术通过减少相位编码方向的视野显著提高了空间分辨率^{[12, 13]}，MUSE技术通过相位编码方向的多次激发和交错填充k空间的方式有效减小了图像畸变的发生，两种技术的联合进一步提高了图像的分辨率，使病灶细节的显示更清晰，从整体改善了图像质量^{[17, 23]}。因此，相较于FOCUS DWI扫描的图像，FOCUS-MUSE DWI能够减小宫颈周边易变形区域磁敏感伪影和变形的影响，使得肿瘤组织轮廓以及与宫旁组织的边界更清晰，这对于早期微小病灶的诊断以及临床医师准确评估宫颈癌分期都具有积极的作用。对于宫颈癌患者临床治疗的决策，术前精准定位十分关键，临床医师需要通过判断肿瘤大小、间质浸润深度、距宫颈口距离、是否有淋巴结转移以及是否累及宫旁组织等来判断肿瘤分期。因此，笔者认为FOCUS-MUSE DWI技术可能在一定程度上提供更优质的MRI影像来辅助临床医师对于宫颈癌患者进行更精准的诊疗评估。

       然而，本研究中FOCUS-MUSE DWI的SNR较FOCUS DWI低，这可能与图像的参数有关，如体素大小、采集平均数、重复时间和回波时间等均可影响SNR。本研究中，两种DWI序列的体素大小、采集平均数和重复时间设置保持一致，但FOCUS-MUSE的最小回波时间为88.5 ms，较FOCUS的80.7 ms长，这可能就是SNR较低的主要原因。由于FOCUS-MUSE DWI序列采用了分段采集技术，若要提高SNR，可以通过增加采集平均数来实现，但这无疑会增加扫描时间。因此，本研究综合考虑了SNR与扫描时间的平衡。本研究中FOCUS-MUSE DWI的SNR为28.05，在相同场强和b值的设置下，这与CHEN等^[7]研究中FOCUS DWI的SNR（27.79）测量结果接近，且此序列也保证了较高的图像分辨率。此外，整体图像质量是由图像分辨率和客观参数共同评估，两者相辅相成，因此本研究中FOCUS-MUSE DWI的整体图像效果并未受到太大影响。两种DWI序列的评价医师在所有主观和客观评分方面总体一致性良好，这也表明FOCUS-MUSE DWI图像质量的综合评分优于FOCUS DWI。

3.2 FOCUS-MUSE DWI与FOCUS DWI序列ADC值的对比性分析

       ADC值是基于DWI序列的定量测量指标，可用于评价组织的扩散特性，被认为是预测宫颈癌组织学亚型、肿瘤分级和治疗反应的有效工具^[24]。本研究发现FOCUS-MUSE DWI和FOCUS DWI在患者组和健康组中的ADC值差异都无统计学意义。ADC值受梯度强度、扩散时间和图像强度等多种因素的影响^{[25, 26]}。本研究中两种DWI序列中b值、重复时间、CNR和ROI区域的一致性可能是导致ADC差异不具有统计学意义的原因之一，且缩小视野和K空间多激发交错填充技术的设置仅仅只是在图像上降低了磁敏感伪影的干扰，使得图像几何变形小，解剖细节更清晰，这可能对ADC值的影响较小。然而，有学者^[16]发现FOCUS DWI在前列腺非癌区域的ADC值明显低于MUSE DWI，而在肿瘤区域ADC值无差异，这与本研究中FOCUS-MUSE DWI与FOCUS DWI测得ADC值的结果不一致，分析原因可能在于探讨的器官具有不同的生理差异，ADC值可能具有疾病和器官特异性。另外，即使本研究中两种DWI序列的ADC值差异无统计学意义，但在宫颈癌患者中，FOCUS-MUSE DWI的ADC值低于FOCUS DWI，分析可能是由于FOCUS-MUSE DWI提高了MRI整体图像质量，从而改善了ROI勾画，使得ADC值的测量更接近真实值。虽然目前尚无研究关于FOCUS-MUSE DWI和FOCUS DWI序列ADC值比较的结果，但大视野MUSE DWI与FOCUS DWI在头部、女性盆腔和前列腺的研究中，在避免ADC值影响因素的前提下，发现两种DWI技术的ADC值差异也没有统计学意义^{[27, 28, 29]}。且MUSE DWI与FOCUS-MUSE DWI均为基于MS-EPI成像的DWI技术，只存在视野大小的差别。先前的研究也表明视野的减小并不影响DWI技术ADC值的量化^{[30, 31]}，这可能一定程度上也反映了FOCUS-MUSE DWI的ADC值与FOCUS DWI一样可靠，可类似地检测病变区域以及正常组织中的水扩散情况。

       美国国家综合癌症网络（National Comprehensive Cancer Network, NCCN）发布的2022年第一版《NCCN子宫颈癌临床实践指南》^[32]指出FIGO分期ⅡB期及以上患者不推荐手术治疗，ⅡB期以下的患者根据肿瘤浸润深度、直径大小以及是否有淋巴转移以及脉管浸润进行选择性治疗，早期宫颈癌术后仍会出现复发和转移，因此治疗方案取决于临床对患者术前进行精准的诊断评估和风险预测。为了初步验证FOCUS-MUSE DWI的定量指标在宫颈癌临床诊断中的可靠性和实用性，本研究以FOCUS DWI的ADC值作为参考，比较了两者在宫颈癌不同FIGO分期及正常宫颈组织中的差异。研究发现，两种DWI序列在宫颈癌患者中，较晚FIGO分期（ⅡB~Ⅳ）的ADC值均低于较早FIGO分期（ⅠB~ⅡA），且与FIGO分期均呈负相关。这与CHEN等^[7]关于FOCUS DWI与常规大视野DWI比较的研究结果一致。同样，有研究也发现DWI序列的ADC值与直肠癌的组织学T分期呈负相关^[11]。这主要是由于ADC值与细胞外和细胞内成分密切相关，恶性程度越高的肿瘤，其细胞结构越紧密，水分子扩散受到的限制越大，导致ADC值下降的程度也就更明显。此外，本研究中患者组的ADC值显著低于健康组，这也与先前应用FOCUS DWI在宫颈癌中的研究结果一致^[33]。分析原因在于宫颈癌细胞增殖迅速、细胞密度增加，以及大分子蛋白质对水分子的吸附作用，使水分子扩散受限，导致其ADC值降低^[34]。因此，这也能说明FOCUS-MUSE DWI的ADC值同FOCUS DWI一样可靠，不仅有助于评估宫颈癌的FIGO分期，判断肿瘤临床病理特征，还可以有效区分宫颈癌与正常宫颈组织，具有一定的临床实用价值。

3.3 局限性

       本研究也存在一些局限性：（1）所有ADC值的测量均基于最大病变层面进行，这可能无法全面反映肿瘤的总体异质性；（2）样本量较小，可能导致结果出现偏倚；（3）为单中心前瞻性研究，可能存在病例选择偏倚；（4）ADC值与FIGO分期的相关性分析是基于二分队列，而非针对每个单独的分期进行分析；（5）缺乏ADC值在不同病理类型和组织学分级之间的对比以及诊断效能比较，未能进一步说明FOCUS-MUSE DWI在宫颈癌检测中的更大潜力；（6）未纳入大视野单次激发DWI与大视野MUSE DWI进行综合对比。未来的研究需要扩大样本量来验证本研究的结论以及挖掘FOCUS-MUSE DWI的更大潜力。

4 结论

       综上所述，FOCUS-MUSE DWI在图像质量上明显优于FOCUS DWI，且不影响ADC值的量化。使用FOCUS-MUSE DWI在宫颈癌诊断中能够有效减少磁敏感伪影及图像变形，使病灶轮廓更清晰，也可通过ADC值来评估宫颈癌FIGO分期并区分其与正常宫颈组织，为宫颈癌患者治疗方案的制订提供一定参考依据。