多模型扩散加权成像对子宫内膜癌的诊断及其预后因素的相关性分析

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子宫内膜癌(endometrial carcinoma, EC)亦称宫体癌,其主要指代一类发源于子宫内膜腺体的上皮性恶性肿瘤。作为一种病因复杂的恶性肿瘤,EC的发生与发展涉及到了饮食习惯、生活环境、遗传基因、慢性感染以及体型胖瘦等各类因素。在全球范围内,它的发病率和死亡率一直居高不下。其中,在西欧、北美等发达区域,EC的发病率高居第四,仅位于乳腺癌、肺癌以及结肠癌三者之后。而目前在我国,其发病情况仅落后于宫颈癌,对广大女性健康造成了重大危害。
  得益于医疗科技的迅猛发展,能够在临床层面上应用于EC探查和检测的技术手段日益增多,包括但不限于超声(ultrasonic, US)、电子计算机断层扫描(computed tomography, CT)、正电子发射计算机断层显像(positron emission computed tomography, PET/CT)以及诊断性分段诊刮等。但目前就临床反馈而言,上述技术手段虽均能在一定程度上对EC进行诊断、鉴别乃至预后评估,但它们仍旧存在一些难以克服的局限性。如B型超声,虽然其操作简单、无辐射且能够多视角、多位置地观察病变,但同时也容易受到诸如检查者业务能力水平、患者胖瘦、是否配合以及自身软组织识别能力不足等因素的影响,这导致B超难以有效发现早期EC且不能充分评估中、晚期EC的转移情况。CT可作为一种较为有效的检测手段对中、晚期EC进行评估,但它对于早期EC的敏感性较低,同时作为一种有辐射且易损伤性腺的检查方式,大众的认可度和接受度亦有待提高。PET/CT是目前较为高端的一种检查方式,它在中、晚期EC患者的转移灶定位、治疗后患者的复发评估等领域发挥了巨大作用,但相对高昂的价格以及对早期EC的低敏感性在一定程度上限制了它的应用。诊断性分段诊刮是目前临床最常用的EC评价方法,但其仅能反映EC的组织学亚型和病理学分级等信息。与此同时,作为一种有创且需要进行盲操的检查方式,诊断性分段诊刮还存在着取材较少、易漏诊微小病灶等缺点。有研究表明,它所得到的病理结果与术后大体标本的病理结果存在着一定程度的差异,如低估病变的病理分级等。另一方面,由于宫颈管与宫腔之间存在连通,若执行分段诊刮的检查者操作程序欠规范,则极易导致宫腔内容物与宫颈管组织发生混合,权威数据显示,这种混合会显著降低Ⅱ期EC诊断的准确率。因此,虽然诊断性分段诊刮的临床认可度较高,但在实际应用中仍受限于上述不足,难以对EC进行全面、准确地评估。
  得益于生物体内富含氢原子的特点,磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)几乎可以应用于全身几乎所有部位疾病的检查,且病变组织成分显示清晰、无辐射风险。早在1984年,就有文献报道MRI可被应用于检测子宫疾病。目前,盆腔MRI扫描的常规序列包括横轴位T1WI、T2WI(压脂)序列、冠状位T2WI(压脂)序列,矢状位T2WI(无压脂)序列以及增强扫描序列。虽然这些序列可以对EC的位置、形态、大小等宏观信息进行较为准确的评估,但对于涉及细胞密度、血流灌注等的微观信息改变则无能为力。随着MRI技术的不断迭代与更新,将解剖结构和功能显示融为一体的功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging, fMRI)开始运用。现如今,fMRI已经发展成为包括扩散加权成像(diffusion weighted imaging, DWI)、灌注加权成像(perfusion weighted imaging, PWI)、波谱成像(magnetic resonance spectroscopy, MRS),磁化转移(magnetization transfer, MT)、动态增强磁共振成像(dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging, DCE-MRI)、血氧水平依赖成像(blood oxygenation level dependent, BOLD)等一系列技术在内的多模态成像集群。而在这众多的fMRI技术中,又数DWI及其衍生序列的应用最为成熟与广泛。DWI是最早应用于临床的fMRI技术,其基本原理为利用特定的技术手段对于生物体内水分子的扩散运动进行探测。与正常组织相比,病变组织(尤其是肿瘤)内部结构(如细胞密度等)的改变往往发生在形态学变化产生之前,此时常规MRI序列往往难以发现异常,而DWI则可以探测出正常组织与病变组织间细微的水分子扩散变化情况,进而实现病变的早期发现。体素不相干运动成像(intravoxel incoherent motion, IVIM)是DWI技术的延伸,与DWI相比,其优势在于成功地将灌注成分与单纯扩散成分进行了分离,在更加精准的评估扩散运动的同时实现了对组织内微循环灌注信息的初步检测。扩散峰度成像(diffusion kurtosis imaging, DKI)在DWI基础上引入了四阶三维峰度的概念,因而可以反映组织内水分子运动的偏移状态,更加敏感的探测组织内微小的病理生理改变。
  EC的治疗和预后受到诸多因素的影响,这其中病理分级、FIGO分期以及Ki-67的表达水平是目前公认的较为重要的原因。一般情况下,EC的病理分级越高、FIGO分期越晚、Ki-67的表达越显著,其治疗就越困难,预后也就越差。由于不同病理分级、不同FIGO分期以及不同Ki-67表达的病变间所存在的差异往往集中于微观领域,这导致仅具备病变宏观变化检测能力的传统检查方式难以对上述预后因素进行评价。但DWI及其衍生技术却能够利用自身独特的优势去定量反映不同病变间的微观差异,因而为EC的临床诊疗和预后评估提供了新的方向。
  第一部分体素不相干运动成像和扩散加权成像对子宫内膜癌的诊断及评估价值的对比研究
  目的
  探究体素不相干运动成像(intravoxel incoherent motion, IVIM)和扩散加权成像(diffusion weighted imaging, DWI)对子宫内膜癌(endometrial carcinoma, EC)诊断的意义,并分析相关量化参数与临床分型、FIGO分期、病理分级和Ki-67表达水平的相关性。
  材料与方法
  自2017年7月至2019年7月对我院临床疑似EC的共124例患者进行了相关MRI检查,扫描序列包括形态学MRI序列(Ax无压脂T1WI、压脂T2WI,Sag无压脂T2WI以及Cor压脂T2WI),AxDWI序列、IVIM序列以及SagLAVA-3D动态增强扫描序列。经排除后,共86例EC确诊患者被作为实验组纳入本研究。与此同时,收集同期因其它妇科疾病来我院检查但子宫内膜正常的患者34例,对其行上述MRI序列扫描,作为正常对照组纳入。检查结束后,首先将所有图像上传至工作站,并从腹盆部疾病诊断组中选出1位主治医师(5年影像诊疗工作经验)和1位副主任医师(10年影像诊疗经验),在不清楚最终病理结果的情况下,分别利用Functool工具包中的专门插件对DWI和IVIM图像进行处理和分析。之后,两位医师分别在实验组的病变区域和对照组的正常区域进行感兴趣区(region of interest, ROI)的划定,要求其应沿病变/正常子宫内膜边界逐层绘制,同时竭力避开肉眼可见的出血、坏死及大血管区域。最后,由后处理软件自动分别生成DWI衍生参数---表观弥散系数(ADC)值,IVIM衍生参数---真性扩散系数(D)值、假性扩散系数(D*)和灌注分数(f)值。两位观察者所测上述参数值经组内相关系数(intraclass correlation coefficient, ICC)检验后取均值,作为最终数据纳入本研究。
  以病理及免疫组化结果为金标准,全部EC患者被分为雌激素依赖组(I型、72例)和非雌激素依赖组(II型、14例),子宫内膜样腺癌患者被分为低级别组(G1+G2、50例)和高级别组(G3、22例),早期组(Ⅰ期+Ⅱ期、47例)和晚期组(Ⅲ期+Ⅳ期、25例),Ki-67低表达组(≤50%、36例)和高表达组(>50%、36例)。利用SPSS23.0和MedCalc15.0软件分别对比EC组与子宫内膜正常组以及上述各组之间ADC、D、D*及f值的差异,评估它们的诊断效能并进行相关性分析。
  结果
  参数对比方面:EC组的D值、f值及ADC值均小于子宫内膜正常组,D*值大于子宫内膜正常组,且P均<0.05。I型EC组的D值、ADC值均大于II型EC组,f值小于II型EC组,且P均<0.05,但两组间D*值无明显差异(P=0.208)。高级别组的D值和ADC值均小于低级别组,f值大于低级别组,且P均<0.05,但两组间D*值无明显差异(P=0.411)。晚期组的D值和ADC值均小于早期组,且P均<0.05,但两组间f值和D*值的对比均无明显差异(P=0.604、0.526)。Ki-67高表达组的D值和ADC值均小于低表达组,且P均<0.05,但两组间f值和D*值的对比均无明显差异(P=0.214、0.162)。
  相关性分析显示:ADC值中度负相关于病理分级(r=-0.721,P<0.001),低度负相关于临床分期(r=-0.470,P<0.001)和Ki-67表达(r=-0.263,P=0.026);D值中度负相关于病理分级(r=-0.519,P<0.001),低度负相关于临床分期(r=-0.392,P=0.001)和Ki-67表达(r=-0.270,P=0.022);f值低度正相关于病理分级(r=0.447,P<0.001)和临床分期(r=0.300,P=0.011)、与Ki-67表达无明显相关性(r=0.084,P=0.483);D*值低度正相关于病理分级(r=0.289,P=0.014),与临床分期、与Ki-67表达无明显相关性(r=0.102、-0.161,P=0.396、0.176)。
  结论
  IVIM和DWI均具有对EC进行评估的能力。其中,在EC的诊断方面,IVIM较DWI更具优势,而在EC的分型以及子宫内膜样腺癌的病理分级、FIGO分期、Ki-67表达方面的,两者具有类似的效能。
  第二部分扩散峰度成像和扩散加权成像对子宫内膜癌的诊断及评估价值的对比研究
  目的
  探究扩散峰度成像(diffusion kurtosis imaging, DKI )和扩散加权成像(diffusion weighted imaging, DWI)对子宫内膜癌(endometrial carcinoma, EC)诊断的意义,并分析相关量化参数与临床分型、FIGO分期、病理分级和Ki-67表达水平的相关性。
  材料与方法
  自2017年3月至2019年9月对我院经超声或CT检查怀疑EC病变的共120例患者进行了相关MRI检查,扫描序列包括形态学MRI序列(AxT1WI、T2WI,SagT2WI以及CorT2WI),AxDWI序列、DKI序列以及SagLAVA-3D动态增强扫描序列。经排除后,共85例EC确诊患者被作为实验组纳入本研究。与此同时,收集同期因其它妇科疾病来我院检查但子宫内膜正常的患者30例,对其行上述MRI序列扫描,作为正常对照组纳入。
  检查结束后,首先将所有图像上传至工作站,并从腹盆部疾病诊断组中选出1位主治医师和1位副主任医师(影像诊疗经验分别为5年、10年),在不清楚最终病理结果的情况下,分别利用Functool工具包中的专用后处理插件对DWI和DKI图像进行信息提取和分析。之后,两位医师分别在实验组的病变区域和对照组的正常区域进行感兴趣区(region of interest, ROI)的划定,要求其应沿病变/正常子宫内膜边界逐层绘制,同时竭力避开肉眼可见的出血、坏死及大血管区域。最后,由后处理软件自动生成DWI衍生参数---表观弥散系数(ADC)值和DKI衍生参数---平均扩散峰度(MK)值和平均扩散系数(MD)。两位观察者所测上述参数值经组内相关系数(intraclass correlation coefficient, ICC)检验后取均值,作为最终数据纳入本研究。
  以病理及免疫组化结果为金标准,全部EC患者被分为雌激素依赖组(I型、70例)和非雌激素依赖组(II型、15例),子宫内膜样腺癌患者被分为低级别组(G1+G2、47例)和高级别组(G3、23例),早期组(Ⅰ期+Ⅱ期、45例)和晚期组(Ⅲ期+Ⅳ期、25例),Ki-67低表达组(≤50%、40例)和高表达组(>50%、30例)。利用SPSS23.0和MedCalc15.0软件分别对比EC组与子宫内膜正常组以及上述各组之间ADC、MK及MD值的差异,评估它们的诊断效能并进行相关性分析。
  结果
  参数对比方面:EC组的ADC值和MD值均小于正常组,MK值大于正常组,且P均<0.05;I型EC组的ADC值、MD值均大于II型EC组,MK值小于II型EC组,且P均<0.05;高级别组的ADC值和MD值均小于低级别组,MK值大于低级别组,且P均<0.05;晚期组的ADC值和MD值均小于早期组,MK值大于早期组,且P均<0.05;Ki-67高表达组的MD值和ADC值均小于低表达组,MK值大于低表达组,且P均<0.05。
  相关性分析方面:MK值高度正相关于病理分级(r=0.826,P<0.001),中度正相关于临床分期(r=0.546,P<0.001),低度正相关于Ki-67表达(r=0.371,P=0.002);MD值高度负相关于病理分级(r=-0.804,P<0.001),中度负相关于临床分期(r=-0.519,P<0.001),低度负相关于Ki-67表达(r=-0.351,P=0.003);ADC值高度负相关于病理分级(r=-0.758,P<0.001),低度负相关于临床分期和Ki-67表达(r=-0.484、-0.261,P<0.001、=0.03)。
  结论
  与常规DWI对比,DKI在EC的诊断、病理分级、临床分型、分期和Ki-67表达评估领域均展现出优势。因此,DKI可以作为常规MRI的重要补充,为EC的病情评价提供更丰富的参考。
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