直肠癌是胃肠道最常见的恶性肿瘤之一。在我国，直肠癌的发生率呈逐年上升趋势，并严重影响到人们的健康和生存质量。笔者对直肠癌行扩散加权成像(diffusion weighted imaging, DWI)的表观扩散系数(ADC)值、MRI动态增强定量参数评估，旨在于探讨上述相关参数在直肠癌诊断中的临床价值。

1　材料与方法

1.1　临床资料

       搜集2014年6月至2014年12月经手术病理证实47例直肠癌和16名健康志愿者相关资料。其中直肠癌患者年龄36~85岁，男31例，女16例。健康志愿者年龄30~35岁，男8例，女8例。这项研究经过机构审查委员会的批准，所有受检者均签署了知情同意书。

1.2　检查方法

       应用GE 1.5 T Signa HDi成像系统，均采用体线圈。对直肠癌患者和志愿者先进行常规MR扫描(横断面T1WI、T2WI及T2WI压脂像，矢状面和冠状面T2WI，垂直于病灶长轴的斜横断面小FOV T2WI)，后行DWI及MR动态增强扫描。T1WI：TR 460 ms，TE 9.9 ms，层厚6 mm，层距1 mm，FOV 28 cm×28 cm，距阵320×224。T2WI：TR 5120 ms，TE 117 ms，层厚6 mm，层距1 mm，FOV 28 cm×28 cm，小FOV 10 cm×16 cm，距阵384×384。DWI：b值分别取0 s/mm²、800 s/mm²，TR 5000 ms，TE 80 ms，层厚6 mm，层距1 mm，FOV 28 cm×28 cm，距阵128×128。

       动态增强扫描：扫描参数为TR 4.2 ms，TI 7 ms，TE 2 ms，层厚5 mm，FOV 35 cm×35 cm，距阵288×192。先采用FA序列行蒙片扫描，再行DCE动态增强，对比剂使用钆贝葡胺(Gd-BOPTA)：剂量0.1 mmol/kg，先扫描10个时相，立即团注对比剂，注射流率5 ml/s，同时继续连续扫描26个时相。

1.3　图像处理

       (1) ADC值测量：在b值为800 s/mm²DWI序列上获ADC图，对直肠癌肿组ADC图上病灶内低信号区和正常健康组直肠肠管各随意选取面积约25 mm²的三个感兴趣区进行测量，取ADC值平均值，即ADCmean。(2)采集动态增强数据输入工作站，通过血液双室模型(Tofts模型)软件，选取直肠癌组病灶强化区和健康组正常直肠管壁为感兴趣区，作时间-信号曲线，并对时间-信号强度曲线进行分析计算，由软件直接得出血流动力学参数：K^trans[对比剂从血管内渗漏到血管外细胞外间隙(EES)的转运系数]、Kep(对比剂从EES返回血管内的速率常数)、Ve (对比剂在EES占有的百分比，容积分数)。所有图像由3名主治医师独立进行逐个分析，意见不统一时协商后确定。

1.4　统计方法

       采用SPSS 19.0统计软件进行分析。对直肠癌组与健康组的各参数分析采用独立样本比较t检验，对直肠癌组及健康组ADCmean与K^trans、Kep、Ve的比较采用Pearson相关性分析。P<0.05为差异有统计学意义。

2　结果

       直肠癌组与健康组ADCmean与K^trans、Kep、Ve两样本比较见表1。直肠癌组ADC图和ADCmean、K^trans、Kep值见图1。健康组ADC图和ADCmean、K^trans、Kep、Ve值见图2。直肠癌组ADCmean与K^trans、Kep、Ve相关性分析见表2。

       健康组ADCmean与K^trans、Kep、Ve相关性分析见表3。

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图1  女，67岁，直肠中段癌。A：ADC图，ADCmean=0.818×10^-3 mm²/s；B：^s图，K^trans=(2.10±0.1568) min；C：Kep图，Kep=(2.95±0.3752) min；D：Ve图，Ve=0.7118±0.1947
图2  男，35岁，健康志愿者。A：ADC图，ADCmean=1.83 ×10^-3 mm²/s；B：K^trans图，K^trans=(0.1966±0.1052) min^-1；C：Kep图，Kep=(0.7031±0.3854) min^-1；D：Ve图，Ve=0.2736±0.1014
Fig.1  Female, 67 years old, rectum cancer. A: ADCmean=0.818 ×1010^-3 mm²/s. B: K^trans=(2.10±0.1568) min^-1. C: Kep=(2.95±0.3712) min^-1. D: Ve=0.7118±0.1947.
Fig. 2  Male, 35 years old, healthy volunteers. A: ADCmean=1.83 ×10^-3 mm²/s. B: K^trans=(0.1966±0.1052) min^-1. C: Kep=(0.7031±0.3854) min^-1. D: Ve=0.2736±0.1014.

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表1  直肠癌组与健康组ADCmean与K^trans、Kep、Ve比较(t检验)
Tab. 1  Comparison ADCmean with K^trans, Kep, Ve of the tumor group and the healthy group (t test)

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表2  直肠癌组ADCmean与K^trans、Kep、Ve相关性分析(Pearson相关分析)
Tab. 2  Correlation of ADCmean and K^trans, Kep, Ve of the tumor group (Pearson analysis)

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表3  健康组ADCmean与K^trans、Kep、Ve相关性分析(Pearson相关分析)
Tab. 3  Correlation of ADCmean and K^trans, Kep, Ve of the healthy group (Pearson analysis)

3　讨论

3.1　定量MR动态增强评估直肠癌组织学的基础及其价值

       定量MR动态增强不等同于多期动态增强扫描。多期动态增强扫描主观性强，观察者有时不易达成强化特点共识。目前定量MR动态增强检查常用的药代动力学血液双室模型(Tofts模型)来定量分析对比剂在肿瘤血管内和血管外细胞外间隙(EES)的扩散过程和分布，该模型把血浆作为中心室，将EES作为周边室，假设对比剂进入中心室符合零级动力学特征，从中心室的消除符合一级动力学特点，血管内对比剂依靠浓度梯度在两室间转移^[1,2]。血管中的小分子对比剂以浓度Cp(对比剂在正常血管中的浓度随时间变化曲线)流入成像体素，并且以速度K^trans向EES渗透，同时EES内的小分子对比剂也会以速度Kep被血管收集并流出体素，从而推动磁共振动态增强成像真正实现定量分析。由于新生肿瘤微血管不成熟，基底膜不完整，内皮细胞间隙增宽，导致肿瘤微血管通透性增加；因此，肿瘤区域内K^trans、Kep值较正常组织高，可直接反映组织的生理状态，如血管的通透性和渗透面积。有学者研究认为K^trans、Kep在结肠癌的诊断及推断病理类型有一定价值^[3,4,5,6]。本研究采用血液双室模型：癌肿组K^trans均值2.668 min^-1，Kep均值4.7089 min^-1；健康组K^trans均值1.548 min^-1，Kep均值2.39 min^-1。直肠癌组与健康组P值<0.05，有统计学意义，与Yao等^[7]报道结果相仿。

3.2　ADC评估直肠癌组织学基础及其价值

       DWI能够反映活体组织在生理和病理生理状态下水分子微观运动的情况，例如癌组织破坏了正常管壁结构，瘤细胞密度增高，细胞核增大，胞浆少，核浆比增高，使细胞外间隙缩小，导致水分子运动受限，DWI呈高信号，ADC值减小。检测活体的ADC值宜选用较高b值，因为随着b值的提高，结直肠癌与周围组织信号差异越来越明显，病变检出的敏感度和特异度均提高，且高b值可以减少灌注影响，测得的ADC值越准确，能更准确反映扩散状态，但对直肠癌T分期准确性不同研究结论却不一致^{[8,9,10,11,12,13]}。本研究采用b值分别0 s/mm²、800 s/mm²，在800 s/mm²上获ADC图，测出ADC值，这样即提高DWI敏感性，有效克服灌注和T2穿透效应的影响，又使得被测组织的ADC值更接近组织真实的扩散系数D值，更精确性^[14]。本组ADC值癌肿组ADCmean最高1.17×10^-3 mm²/s，最低0.712×10^-3 mm²/s，总均值为0.8835×10^-3 mm²/s；健康组ADCmean最高1.84××10^-3 mm²/s，最低1.19×10^-3 mm²/s，总均值为1.34×10^-3 mm²/s。直肠癌组与健康组ADCmeanP值<0.05。国外研究表明不同分化程度直肠癌与其相应的癌灶平均值ADC值有明显相关性，肿瘤分化程度越低，其细胞的异型性越显著，腺管样成分减少，细胞核浆比例较大^[6]，呈现肿瘤分化程度越低其相应ADC值越低的趋势^[10]。

3.3　ADCmean和Ktrans、Kep相关性研究

       本研究直肠癌组ADCmean和K^trans、Kep的Pearson相关分析P>0.05，无统计学意义，究其原因可能为ADCmean反映肿瘤细胞密度以及细胞内和血管外细胞外间隙水分子扩散运动，代表微观结构变化，而K^trans、Kep反映肿瘤微血管通透性增加的生理状态，代表局部微循环的情况^[6,13]。其次ADCmean和K^trans、Kep每个感兴趣区测定的点位不可能完全相对应、动脉输入函数的处理方法和T1计算等因素都可能影响定量数据分析。

       总之据初步研究数据显示ADCmean和K^trans、Kep等参数的定量分析科学性强，检查简单安全，能优势互补，可作为直肠癌影像学生物标记物。