30T磁共振在直肠癌术前评估中扫描序列的优选资料.docx
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30T磁共振在直肠癌术前评估中扫描序列的优选资料
3.0T磁共振在直肠癌术前评估中扫描序列的优选
研究生：
何鑫导师：
刘艳副教授/主任医师
摘要
目的：
探讨3.0T磁共振在直肠癌术前评估中扫描序列的最优选择。
方法：
根据指定的扫描序列对已确诊的61例直肠癌患者进行术前T、N分期并测量肿瘤的纵向浸润范围，将MRI诊断结果与术后病理结果作对照。
结果：
T2WI-TRA（theT2weightedimage-Transverse，T2WI-TRA）联合DWI序列、T2WI-TRA序列、T1WI-TRA+DCE（T1weightedimgae-TransverseDynamiccontrast-enhancedimage,T1WI-TRA+DCE）序列在T分期总准确率分别为90.16%、78.69%、83.61%。
薄层T2WI-COR联合DWI序列、薄层T2WI-COR序列、T1WI-CE序列的N分期总准确率分别为81.97%、73.78%、72.13%。
T2WI-SAG联合DWI序列测量肿瘤的纵向浸润范围与病理结果采用配对样本t检验分析，两者差异无统计学意义（P>0.05）。
结论：
3.0T磁共振在直肠癌术前评估中的最优扫描序列是：
T2WI-TRA序列、薄层T2WI-COR序列、T2WI-SAG序列及DWI（b=0和1000s/mm2）序列。
关键词:
直肠癌；术前分期；磁共振；扫描序列
Thepriorityselectionofscanningsequenceofpreoperativeassessmentofrectalcancerof3.0TMR
Postgraduate:
HeXin
Supervisor:
Ass.Prof.Liuyan
Abstract
Objective:
Todiscussthepriorityselectionofscanningsequenceofpreoperativeassessmentofrectalcancerof3.0TMR.Methods:
61patientswithrectalcancerunderwentpreoperativeT,Nstagingandmeasureverticalinfiltrationrangeoftumoraccordingtospecifiedscanningsequence,contrasttheMRIfindingsandpostoperativepathologicalfindings.Results:
ThetotalaccuracyofTstagingofT2WI-TRAcombinedDiffusionweightedimageDWIsequence,T2WI-TRAsequence,T1weighted-Dynamiccontrast-enhancedimageT1WI-DCEsequencewasrespectively90.16%,78.69%and83.61%.ThetotalaccuracyofofNstagingofT2weightedimage-CoronalT2WI-CORthinlayercombinedDWIsequence,T2WI-CORthinlayersequence,T1weighted-contrast-enhancedimageT1WI-CEsequencewasrespectively81.97%,73.78%and72.13%.UsingpairedsamplesTtesttoanalysetheresultshavenostatisticaldifferencebetweenT2WI-TRAcombinedDWIsequenceandpathological（P>0.05）.Conclusion:
Thepriorityselectionofscanningsequenceofpreoperativeassessmentofrectalcancerof3.0TMRisT2WI-TRA,T2WI-CORthinlayer,T2weightedimage-SagittalT2WI-SAGandDWI（b=0and1000s/mm2）sequence.
Keywords:
Rectalcancer;Preoperativestaging;Magneticresonance;Scanningsequence
前言
近些年影像学检查已经在直肠癌术前评估上越来越扮演着举足轻重的角色，不论是胃肠道X线检查、超声成像（Ultrasonography，US）、计算机断层成像（ComputerTomography，CT）、磁共振成像（MegneticResonanceImaging，MRI）、正电子发射断层扫描（positronemissiontomography，PET）[1-4]。
直肠腔内超声成像对于诊断肿瘤浸润的深度有较高的准确性，但是当肿瘤浸润到肠壁外之后，判定癌肿浸润的范围、系膜及邻近脏器是否受侵等问题上不易鉴别，而且当癌肿位置较高或者肠腔十分狭窄的较常见的这些情况下，对于此检查的应用也是有较多的限制。
计算机断层成像在胃肠道的应用较早且范围较广，一般基层医院也可实行，而且对于消化道肿瘤的诊断也有较高的准确性，但是由于其软组织分辨率不高，导致T分期准确性较低。
磁共振成像技术在近20年内发展迅猛，从最先的神经系统到后来的关节及腹部，直至全身软组织都能得到清晰地显示，特别是随着3.0T高场强磁共振的应用，使磁共振的应用范围及前景得到了更大的提升，不论是图像方面，在很多功能成像上也得到了更多的应用，如DWI、DTI、波谱等。
磁共振成像的多方位、多角度、多参数以及较高的软组织分辨率，加之直肠处于一个较稳定的位置，减少了肠道的运动伪影，使之理所应当地应用在直肠癌的术前评估上。
随着各个医院3.0T磁共振的引进及应用到直肠的检查后，随着技术熟练操作及诊断水平的提升，3.0T磁共振成像应用在直肠癌术前分期方面得到了重大突破。
目前，美国NCCN直肠癌诊疗指南已经将盆腔磁共振检查作为直肠癌术前评估的主要影像学方法，磁共振成像已经成为直肠癌术前临床分期和疗效评价的主要手段。
直肠癌的磁共振检查已经在国内外许多医院被广泛地开展，而我院是肿瘤诊治的专科医院，2009年收治的直肠癌病人有282人，手术的达169人；2010年收治的直肠癌病人有313人，手术的达165人；2011年收治的直肠癌病人有322人，手术的达148人，因此直肠磁共振检查具有完全广阔的应用前景及价值所在，然而直肠癌患者多为中老年人，磁共振虽在近些年中在于时间分辨率得到了很大的提升，但是相对于超声及CT检查来说检查所需的时间仍然较长、而且检查所需的费用仍较其它检查高等缺点，这些都成为了限制其在临床广泛推广的主要原因[5]。
本研究旨在探讨3.0T磁共振直肠癌检查中的各个扫描序列对直肠癌术前评估的价值，以便从中取舍，简化扫描序列，提高检查效率，减轻患者负担。
研究内容与方法
1研究对象
将我院新疆医科大学附属肿瘤医院2012年3月至2013年6月已经通过肠镜活检确诊为直肠癌的75例患者为本实验的研究对象，来我科室行3.0T直肠磁共振扫描检查。
患者均未接受过放疗及化疗治疗的同时，且于一周内行直肠癌根治术。
完成整个过程的患者共61例，其中男性37例，女性24例，最小年龄34岁，最大年龄84岁，平均年龄63岁。
2检查方法
2.1患者准备
受检查患者在检查前一天尽量清淡饮食，并于当日检查前两个小时肛注开塞露灌肠清洗肠道，检查过程中不使用任何对比剂，比如水或者造影剂等。
当然有些学者Kim等[6]报道认为用水作为直肠磁共振的对比剂与不使用任何对比剂相比，其分期的准确性提高，而绝大多数学者[7]认为：
⑴磁共振检查所需的时间普遍较长，假若直肠内注入对比剂充盈则病人不易耐受，不但增加了病人检查过程中的痛苦也更容易使病人难以配合；⑵肠道内使用对比剂充盈肠腔会改变了正常肠壁的形态，使肠壁的张力增加，对于诊断直肠癌的T分期即判断是否累及肠壁肌层有很大影响以及对于直肠癌病变的纵向范围的测量也会造成很大误差[8]。
在磁共振检查前向受检查患者介绍检查应注意的事项及整个检查过程，以便缓解其心理压力并嘱咐在整个检查过程中尽量保持平静呼吸，减少身体的运动，以便能得到更清晰的图像，整个检查准备中未注射山莨菪碱，大多数学者认为直肠位置比较固定，蠕动较弱，检查过程中不需要采取任何辅助措施，因此本实验检查前未肌注山莨菪碱，旨在不影响扫描图像的情况下，尽可能简化扫描前准备工作，以增加患者的耐受度，减轻检查过程带来的痛苦。
2.2磁共振成像扫描步骤及相关参数
采用3.0TSIEMENSVerio磁共振设备，8通道相控阵列线圈发射并接收信号，行直肠扫描。
扫描的步骤及意义如下：
第一步，直肠T2WI-SAG序列扫描，初步获取直肠及肿瘤位置的相关信息；第二步，直肠T2WI-TRA序列扫描，扫描时必须垂直于直肠癌癌肿的长轴或直肠长轴的肠管；第三步，直肠薄层T2WI-COR序列扫描，对于低位直肠癌的肿瘤，扫描方向必须平行于肛管的长轴；对于直肠癌中高位的肿瘤，扫描方向必须平行于肿瘤的长轴；同时以上两种情况扫描范围应尽量覆盖整个肠周系膜；第四步，直肠DWI（b=0，1000mm2/s）及T1WI+C序列，扫描位置应与T2WI-TRA序列相同，具体扫描参数见表1。
对于弥散加权成像b值选取，多篇文献[9-11]对不同b值下图像质量及ADC值的测量进行比较并得到b=1000mm2/s是直肠癌DWI成像的合理b值，能得到最清晰的DWI图像及最准确的ADC值，因此本研究亦采用上述参数。
所有直肠磁共振成像图像的采集及质量评估均由两名有经验的影像科医生共同完成。
表1MRI扫描序列参数
Table1MRIscansequenceparameters
扫描序列
TR（ms）
TE（ms）
层厚（mm）
层数
FOV（mm）
采集矩阵
T2WI-SAG
4000
101
3.00
18
220×220
544×640
T2WI-TRA
4000
101
3.00
18
220×220
288×320
T2WI-COR
2200
106
3.00
80
220×220
510×512
DWI（b=0，1000s/mm2）
8100
80
3.00
18
208×260
102×160
T1WI-TRA+DCE
5.14
1.74
3.00
20
259×259
138×192
T1WI-TRA+CE
600
11
3.00
18
290×290
272×320
T1WI-COR+CE
600
12
3.00
18
216×240
245×320
3纳入标准及排除标准
3.1纳入标准
无磁共振检查禁忌症（如：
体内无钢钉、钢板、支架、吻合器、心脏支架、起搏器等含铁器材）；能顺利配合检查并签订造影剂注射知情同意书；行磁共振成像检查前，无任何抗肿瘤治疗史并于一个月内顺利完成手术者。
3.2排除标准
有磁共振成像检查禁忌症者（如：
体内有钢钉、钢板、支架、吻合器、心脏支架、起搏器等含铁器材）；不能顺利配合检查或拒绝签订造影剂注射知情同意书；检查图像质量很差导致不易于图像分析者；检查前接受过任何抗癌治疗者；一个月内未顺利完成手术者。
4手术方式
61例患者按直肠全系膜切除术原则行肿瘤切除手术，其中38例行经腹直肠癌前切除术，23例经腹会阴直肠癌切除术。
5磁共振成像的图像分析
5.1常规序列影像学分析
直肠癌一般表现为稍长T1稍短T2信号，DWI像呈高信号，动态增强扫描早期呈明显强化，延迟期强化幅度与正常肠壁类似；转移性淋巴结形态一般为类圆形，其内信号不均，边缘毛糙，增强扫描后呈不均匀强化。
5.2动态增强扫描
将动态增强扫描的图像及相关信息送至3.0TSIEMENSVERIO工作站，动态地观察病变的强化先后程度,邻近周围组织的强化程度及强化范围，从而得出最终的直肠癌TN分期。
5.3弥散功能成像
将DWI像序列发送至3.0TSIEMENSVERIO工作站，ADC图会由DWI像采集完成而同时由后处理计算机自动生成出来。
取直肠癌癌肿最大的轴位断面上，手动绘制适宜大小的感兴趣区，绘制要求应该尽量避开癌肿内的囊变、出血及坏死等区域，尽量选择癌肿显示最为明显的实质区域，每位患者共取3次，并且利用相应软件保证每次ROI选取的大小一致，最终计算出每位患者直肠癌癌肿的平均的ADC值。
5.4磁共振对于直肠癌TN分期的标准
直肠癌癌肿累及最大深度为粘膜层时为T1期；直肠癌癌肿累及最大深度达环形肌但未突破其外膜及周围脂肪间隙完整为T2期；直肠癌癌肿累及最大深度达直肠外膜并周围脂肪间隙受侵为T3期；直肠癌癌肿累及邻近脏器时为T4期。
由于磁共振扫描图像很难区分直肠的粘膜层与肌层，而且T1、T2期的手术方案相同，因此本实验将T1、T2期合并为T1-2期，即直肠癌癌肿累及粘膜层或最大深度达环形肌但未突破其外膜及周围脂肪间隙完整。
5.5肿瘤长度的测量
将T2WI-SAG序列及弥散加权成像序列发送至3.0TSIEMENSVERIO后处理计算机工作站的软件中，通过测量长度的工具测量出直肠癌癌肿的纵向范围，测量要求为通过T2WI-SAG序列结合直肠癌癌肿在DWI像表现的高信号的位置确定癌肿在T2WI-SAG序列的上下缘，测量过程中测量线必须与直肠癌癌肿的纵向方向完全平行，每位患者共取3次，最终计算出每位患者直肠癌癌肿的平均纵向范围。
5.6磁共振扫描序列的选择
由于轴位扫描方向与肿瘤横向浸润方向相同，能更好地反映病变的浸润深度，故在T分期评估中采用轴位；肿瘤淋巴结转移范围较广，转移淋巴结大小不一，薄层冠状位FOV大，分辨率高，故在N分期评估中采用冠状位；矢状位有利于显示和测量肿瘤的纵向最大径，故采用矢状位评估肿瘤纵向浸润范围。
因此最终将本实验在直肠癌T分期的磁共振扫描序列对比组定为T2WI-TRA联合DWI序列、T2WI-TRA序列、T1WI-TRA+DCE序列；在直肠癌N分期的磁共振扫描序列对比组定为薄层T2WI-COR联合DWI序列、薄层T2WI-COR序列、T1WI-CE序列；在直肠癌肿瘤纵向浸润范围的序列定为T2WI-SAG联合DWI序列。
6常规免疫组织化学染色方法及分析
本部分有关直肠癌组织的切片过程及结果判断均由我院病理科提供完整资料。
病理采集过程简要描述如下：
将切除的直肠癌标本沿对侧上下剪开，并且务必保留肿瘤的完整性，然后清除肠腔的内容物，洗净后染色。
将标本置于10%中性甲醛液固定24小时，再从浸润肠壁最深处的纵行方向切片取材，其中包括直肠癌癌肿及癌肿周围的组织，石蜡包埋切片，HE染色，普通光学显微镜下观察，最后观察及测量肿瘤的最大浸润深度、纵向范围、淋巴结是否受累等情况，最终根据直肠癌分期标准得到直肠癌肿瘤及淋巴结病理性TN分期。
7统计学分析
采用SPSS19.0软件包进行分析，计量资料以
表示，采用配对样本比较的t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。
结果
1．直肠癌术后病理分期结果
61名直肠癌患者术后病理分期结果：
T1-2期共22人，T3期共37人，T4期共2人；N0期共37人，N1期共15人，N2期共9人。
2．磁共振术前评估结果
2.1直肠癌T分期MRI诊断与病理结果对比由于MRI很难区分粘膜层与肌层，且T1、T2期的手术方案相同，故将T1、T2期合并为T1-2期。
直肠癌MRI术前T分期结果与术后病理分期对照（详见表2），T2WI-TRA联合DWI序列、T2WI-TRA序列、T1WI-DCE序列评估T分期的准确率分别为90.16%（55/61）、78.69%（48/61）、83.61%（51/61），因此T2WI-TRA联合DWI序列是术前T分期评估的最佳序列。
表2不同序列诊断T分期结果与病理结果的对比（例数）
Table2sequencecomparisonoftheresultsofthediagnosticTstage（numberofcases）andpathologicalresults
病理T分期
T2WI-TRA联合DWI序列T分期
T2WI-TRA序列T分期
T1WI-DCE序列T分期
T1-2
T3
T4
T1-2
T3
T4
T1-2
T3
T4
T1-2
20
2
0
17
5
0
18
4
0
T3
4
33
0
5
30
2
6
31
0
T4
0
0
2
0
1
1
0
0
2
总计
24
35
2
22
36
3
24
35
2
2.2直肠癌N分期MRI诊断与病理结果对比直肠癌MRI术前N分期结果与术后病理分期对照（详见表3），薄层T2WI-COR联合DWI序列、薄层T2WI-COR序列、T1WI-CE序列的N分期准确率分别为81.97%（50/61）、73.78%（45/61）、72.13%（44/61），因此薄层T2WI-COR联合DWI序列是术前N分期评估的最佳序列。
表3不同序列诊断结果与病理结果N分期的对比（例数）
Table3ComparisonofdifferentdiagnosticresultspathologystagingsequenceofN（numberofcases）
病理N分期
薄层T2WI-COR联合DWI序列N分期
薄层T2WI-CORN分期
T1WI-TRA+CE序列N分期
N0
N1
N2
N0
N1
N2
N0
N1
N2
N0
34
2
1
31
4
2
30
6
1
N1
4
10
1
4
8
3
5
8
2
N2
2
1
6
2
1
6
2
1
6
总计
40
13
8
37
13
11
37
15
9
2.3直肠癌肿瘤纵向范围MRI与病理测量结果对比测量的61例直肠癌肿瘤的纵向范围与病理结果一一对应，采用配对样本t检验分析后，t=1.055,P=0.295，P＞0.05，故两者差异无统计学意义。
讨论
1直肠癌的病因及临床表现
1.1直肠的正常解剖
直肠是由乙状结肠延伸后的肠管，一般交界处位于同水平第3骶椎水平，邻近紧贴直肠系膜筋膜及骶骨，并向下延伸，在盆膈向下后延伸，直至与肛管连接约尾骨水平，大约有90°的转弯。
直肠下段部分无系膜覆盖，那么学术上一般将位于直肠后部的血管淋巴组织命名为直肠系膜筋膜。
直肠的上端与乙状结肠管径类似，而下部较大成为直肠的壶腹部，此生理部位主要是临时存储粪便所用。
直肠的长度一般约为15cm，一般将直肠分为上下段，主要是由腹膜的折返位置所定，因此直肠的上端被腹膜所覆盖。
由于腹膜再此而发生折返，因此就形成了两个解剖结构即子宫直肠窝（Douglas窝）或膀胱直肠窝，当患者处于半卧位时是腹膜腔最低的位置，盆腔积液较多位于此处。
对于男性患者的上段直肠前方的毗邻以膀胱及双侧精囊腺紧贴，更易受上段前壁直肠癌肿所侵犯。
而下段直肠前方的毗邻以前列腺、输精管、精囊腺紧贴，更易受下段前壁直肠癌肿所侵犯。
而对于女性患者的上段直肠前方的毗邻以子宫及宫颈紧贴，更易受上段前壁直肠癌肿所侵犯。
而下段直肠前方的毗邻以阴道下段紧贴，更易受下段前壁直肠癌肿所侵犯。
骶尾骨及梨状肌位于直肠的后面。
直肠与其他肠道的解剖仍类似，可分为内外环肌，而位于直肠下段的内外环肌较其他增厚，即肛管内括约肌，其也与下段的直肠纵肌连接。
1.2直肠的肿瘤病变
直肠癌在我国的多发平均年龄是45多岁，近些年的发病率越来越倾向于年轻化，对于其它肠道病变是最常见的消化道恶性肿瘤，是乙状结肠与齿状线之间的肿瘤，但其由于癌肿的位置较低，因此更易被临床诊断出来，但又由于其一般位于盆腔的深部，邻近的解剖关系复杂紧密，手术方式较难，不一彻底完全切除，导致其术后的复发率增高。
而现阶段直肠癌的手术仍存在一个很大的难题和最多争论，即就是对于低位直肠癌侵犯致肛管括约肌时，存在是否能将肛门保住，从而提高患者的生活质量。
现阶段由于肿瘤的发病机制尚不知晓，直肠癌的发病可能与饮食方式、病理遗传等有相关性，但是仍不确定，唯一能确定的就是肠道息肉仍是其发病的高危因素。
近些年认为食用过多的动物脂肪及蛋白或者植物纤维的过少摄入等，此类都是直肠癌发病的高危因素。
1.3直肠癌患者的临床表现
1.一般直肠癌患者早期可能无任何临床症状；2.当直肠癌进展到一定程度，患者可能会最先出现大便习惯的改变，如便秘、腹泻、里急后重等，其后无先后顺序可能出现血便或脓血便等临床症状，由于上述症状并无特异性，较易被患者或大夫当痔疮处理，从而延误了疾病的最佳治疗时机；3.患者大便呈逐渐变细改变，当晚期时继而会出现排便困难或梗阻等情况；4.患者体重逐渐下降，体格消瘦，甚至可能发展呈恶病质；5.当肿瘤发展到最严重的时候，即邻近器官如膀胱、尿道、子宫、阴道等受累时，继而会出现相应的临床表现如：
血尿、脓血尿等尿路系统表现、阴道排出粪便、会阴部或者骶部感觉疼痛或逐渐加剧、下肢水肿等其它临床症状。
2直肠癌的病理分型、分期及扩散转移
2.1直肠癌的大体分型：
1.隆起型直肠癌：
肿瘤多呈结节状、息肉状或菜花状，病变边界清楚，多向肠腔内隆起，可有蒂，表面易出现坏死而形成溃疡，而溃疡的底部一般不低于邻近的肠粘膜，当溃疡不深时，使肿瘤的外形更像一个盘子，因此被称为盘状型，此型也是隆起型的亚型。
2.溃疡型直肠癌：
此类型最常见。
此类型与隆起型直肠癌不同，其溃疡常位于肿瘤的中央且深度较深，可抵达或超过直肠的肌层。
而根据形成的溃疡外形及生长情况被分为两种亚型：
①局限溃疡型直肠癌：
此溃疡主要是由于肿瘤中央区出现坏死凹陷，边界可呈环堤状明显突出于肠粘膜，因此表现为火山口状改变；②浸润溃疡型直肠癌：
此溃疡主要是由于肿瘤呈侵润性浸润，使累及肠壁反应性增厚，含有肠粘膜的直肠癌癌肿多位于四周，从而表现为斜坡状突起，从而肿瘤呈中央型坏死形成凹陷型溃疡。
3.浸润型直肠癌：
此肿瘤的特点为四周弥漫性浸润肠壁，从而使病变肠管增厚，肠壁的粘膜层粘膜增粗、紊乱或消失。
在早期癌肿多未出现溃疡，中晚期可有浅表的溃疡形成。
如果出现肠管四周被累及，从而病变肠壁呈环形增厚或者由于纤维结缔组织增生而使病变处的肠管明显变窄，即在过去通常被称为环状缩窄。
4.粘液腺直肠癌：
此类型是由于肿瘤组织内还有大量的粘液组织，观察肿瘤呈半透明，类似胶水状，因此称为胶样型，其外形不定，无特异性，可呈巨块状、溃疡状、浸润状。
2.2直肠癌的组织学分类：
1.直肠腺癌：
直肠腺癌多以柱状细胞、未分化细胞以及粘液分泌细胞构成，可再分为约占75%~85%的直肠乳头状腺癌及直肠管状腺癌,10%~20%的直肠粘液腺癌。
①直肠乳头状腺癌：
多由于癌细胞不规则形状排列形成乳头状结构，其中心掺杂着些许血管间质；②管状腺癌：
此类型是最常见的，是由于
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