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惠谢，广大吴那 “扩散峰度成像和直方图分析在直肠癌术前分期评估中的应用“，胃肠病学研究与实践那 卷。2018那 文章ID.9786932那 7. 页面那 2018． https://doi.org/10.1155/2018/9786932
扩散峰度成像和直方图分析在直肠癌术前分期评估中的应用
抽象的
客观的．为了评估直肠癌术前阶段和异质性的扩散峰峰成像（DKI）和直方曲的直方图分析。方法．招募了50例病理证实直肠腺癌患者。回顾性地分析了用于评估术前阶段和直肠癌中的异质性的DKI参数和直方曲度量的值。结果．（1）在T1-2中，ADC-10百分位数和ADC-25百分位数显着高于T3-4直肠癌（ADC值为0.65±0.08×10-3毫米2/s vs 0.58±0.11 × 10-3毫米2/ s和0.73±0.11×10-3毫米2/ s与0.65±0.11×10-3毫米2/ s;值为0.035和0.024，RESP。）。（2）-10百分位数-25th百分位也比T3-4直肠癌患者显着高于T3-4（值为0.96±0.19×10-3毫米2/ s与0.84±0.16×10-3毫米2/s和1.15±0.27 × 10-3毫米2/ s与0.99±0.18×10-3毫米2/ s;值为0.017和0.044，REAC。）。（3）值及其直方图度量显示T1-2和T3-4之间没有统计学显着差异。（4）-10th在所有参数中具有曲线下的最大面积（AUC 0.799）;敏感性和特异性分别为84.2和61.3％。（5）与传统MRI相结合的DKI在评估直肠癌的淋巴结时的准确性为68％。结论．DKI参数和直方图指标在评估直肠癌术前分期方面具有重要价值;-10th百分位呈现最高的诊断效率。
1.介绍
直肠癌是胃肠道中最常见的恶性肿瘤之一，其占结肠直肠癌的约50％-70％。随着社会的进步，经济地位和人民饮食的变化，直肠癌的发生率在世界逐渐增加[1那2］．因此，在选择适当的治疗方法和降低复发时，提前和准确地分期到直肠癌，是一个重要的问题，这是必不可少的。磁共振成像（MRI）检查具有非侵入性，多级计和多验性的特点，使其成为评估直肠癌时的第一选择。jensen等人首次报道扩散峰峰成像（DKI）。[3.] 2005年，提供了组织的微观结构和病理生理信息。然而，在术前分期中只有几项关于直肠癌的DKI研究尚未使用，例如前列腺癌，乳腺癌和胶质瘤[4.-6.］．因此，本研究探讨了DKI的应用及其直方图评估直肠癌的术前阶段和异质性。
2.材料和方法
2.1。耐心
从2016年3月至2017年4月，在我们医院选择病理证实腺癌的患者。含有患者的纳入标准如下。履行MRI考试，包括多个值，DKI序列和常规T1WI / T2WI序列。自由基外科切除和病理分期结果清晰（参考标准AJCC癌症分期手册第7版）[7.］．排除标准如下:(a)激素或放疗后进行MRI检查;(b) MRI与手术间隔>2周[8.];（c）仅进行了没有激进切除的局部手术;（d）图像具有严重的伪影。因此，共有50名患者含有50名患者，包括27名男性（54％）和23名女性（46％），平均年龄为57.7±11.7（范围，29-86）年。
2.2。MRI协议
MRI检查使用3.0 T MR扫描仪(Magnetom Prisma, Siemens Healthcare, Erlangen, Germany)，带有专用的32通道盆腔相控阵线圈，以优化信噪比。MRI检查前，所有患者都进行了肠道清理。所有患者均立即静脉注射20 mg解痉剂hyoscine butyl溴化钠(Buscopan, Boehringer Ingelheim)，以减少肠道蠕动并避免运动伪影。MR序列由斜轴(竖肠)t1加权成像、斜轴t2加权成像和斜轴DKI序列组成值200,500,000,1500和2000 s / mm2）。详细扫描参数如下：斜轴T2WI：TR（重复时间）= 3770ms，TE（回声时间）= 101ms，PAT（并行采集技术）= 2，FOV（视野）= 200× 200 mm2，矩阵尺寸= 128 × 128，切片厚度= 4mm，切片数= 20;斜轴T1WI: TR = 700 ms, TE = 12 ms, PAT = 2, FOV = 280 × 280 mm，基质尺寸= 128 × 128，切片厚度= 4mm，切片数= 20;和DKI: TR = 4900毫秒,TE = 87毫秒,翻转角度= 90°,帕特= 4,FOV = 280×280毫米2，矩阵尺寸= 128×128，体素尺寸= 1.1×1.1×5 mm，切片厚度= 4 mm，截面数= 20，采集时间= 260秒。另外，最大的DKI的价值是2000 S / mm2[9.］．MRI协议和序列参数总结在表中1．
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2.3。图像分析
使用基于Matlab 2013（Mathworks，Ma，USA）的原型软件进行分析DKI数据。像素明智的ADC值，价值价值从多个拟合使用双变量线性最小二乘法对DKI数据集进行值。ADC值根据单指数模型拟合，公式如下[10.那11.]： 在哪里是信号强度 和是根据扩散加权值的测量信号强度 ．这和根据以下等式基于非高斯DKI模型安装值[10.那12.]： 在哪里是根据不同的信号强度价值观，是信号强度 那峰度,是真正的扩散性。Kurtosis参数量化了高斯扩散的水运动偏差。 对于完美的高斯扩散，并且大的峰值值表示与高斯分布的显着偏差。扩散性是对非高斯偏见的扩散系数[3.那13.］．成像数据集由两种有经验的胃肠道放射科医师（W和X有超过10年的解释直肠图像的经验）分析，他独立地蒙蔽了患者的临床和病理信息。沿两名观察者的参数图上沿着肿瘤的边界手动绘制ROI。将T2加权图像用作参考，以最大限度地包围固体肿瘤，避免外周脂肪，可见坏死或囊性区域，以及变形伪影。在目前的研究中，ROI在每个连续的肿瘤的部分上抽出，并且通过塑料使用全体积法测量所有参数。根据先前公布的标准，还根据两个观察者的常规MRI图像和DKI序列评估淋巴结，基于前述标准[14.那15.]，包括淋巴结的大小，边框和信号。
2.4。统计分析
两个放射科学家测量的所有参数的平均值用于使用统计软件SPSS 23.0（IBM SPSS统计版23.0，ARMONK，NY，USA）进行的统计分析。值<0.05被认为是统计学上显着的。所有参数首次由Kolmogorov-Smirnov测试进行正常性分析测试和Levene对方差均匀性的测试。独立样本- 最低用于分析和比较PT1-2和PT3-4之间的参数。使用接收器操作曲线（ROC）来评估参数的诊断性能，并计算接收器下的接收器下的面积，灵敏度和特异性。通过最大化Yeen的指数来计算截止值。胃部相关系数（ICC）用于评估两个观察者之间参数的稳定性。
结果
3.1。患者和组织病理学发现
三十五名患者经历了低前切除切除术，12名患者接受了腹部切除术，并进行了三名患者进行了延长切除。在50例肿瘤患者中，根据手术试样分析的结果，19例肿瘤患者T1-2（38％）和31例为T3-4（62％）。此外，根据病理结果，53个淋巴结呈阳性。MRI（具有常规序列的DKI序列）显示36个阳性淋巴结。与鉴定阳性淋巴结识别常规序列的DKI的准确性为68％。结果总结在表格中2．
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注意:p-LN +病理阳性淋巴结。 |
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3.2。DKI指数在差异不同T阶段的直肠癌
DKI参数的直方图分析如表所示3.．在ADC百分位数和平均值的指标中，T1-2的ADC-10百分位和ADC-25百分位数显着高于T3-4直肠癌（ADC值为0.65±0.08×10-3毫米2/s vs 0.58±0.11 × 10-3毫米2/ s和0.73±0.11×10-3毫米2/ s与0.65±0.11×10-3毫米2/ s;值为0.035和0.024，RESP。）。另外，在所有指数中价值，-10百分位数-25个百分位的T1-2显著高于T3-4直肠癌值为0.96±0.19×10-3毫米2/ s与0.84±0.16×10-3毫米2/s和1.15±0.27 × 10-3毫米2/ s与0.99±0.18×10-3毫米2/ s;值为0.017和0.044，REAC。）。在所有刚性症中没有观察到统计差异（价值）早期和晚期癌症之间的指数（图1和2）。
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数据表示为平均值±标准偏差。扩散性和ADC值表示为mm2/ s。统计上很重要。 |
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（一种）
（b）
（C）
（d）
（e）
（F）
（一种）
（b）
（C）
（d）
（e）
（F）
3.3。DKI直方图指数的性能区分直肠癌的不同T阶段
在DKI直方图指数中，ADC-10th，ADC-25，-10，和-25百分位值在早期直肠癌和晚期直肠癌之间有显著差异。这-10百分位值具有ROC曲线（AUC 0.799）下的最大区域，其截止值，敏感性和特异性分别为0.875,84.2％和61.3％。这-10百分位值显示出84.2％的灵敏度。根据结果，第25百分位ADC值表明最高特异性为80.6％。结果总结在表中4.和图3.．
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3.4。Interobserver协议
ADC值，价值，值，直方图指标在两名解译人员中一致。部分直方图指标的观察者间一致性(interobserver agreement, ICC)见表5.．
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4。讨论
DKI最早由Jensen等人提出[3.]考虑由组织的微观结构复杂性产生的非高斯扩散性。DWI基于假设在生物组织中发生水分子扩散，这是高斯分布。然而，由于基于组织的微观结构复杂性的非高斯分布，水分子扩散受到生物组织的影响。肿瘤组织的微观结构复杂且异质化。来自非高斯扩散分布理论的参数扩散率可以反映肿瘤组织中的水分子的扩散。先进的直肠癌患有大的体积和深浸润，并且固体成分和微血管可以扩大肿瘤细胞密度。结果，晚肠癌癌的组织比早期阶段中的微观结构更复杂和多均匀。组织微观结构越复杂，水分子的扩散越多，从而指示较低的和ADC值和更高价值。在我们的结果中，早期直肠癌的ADC值比先进组在统计学上更高，以及两个基团的值较低，对应于如上所述组织中的水分子扩散理论。以前的一些研究报道，晚期直肠癌的ADC值比早期阶段高得多[16.那17.］．但是，一些研究中也存在矛盾的结果[18.那10.那19.结论:ADC值不能区分晚期直肠癌和早期直肠癌。在我们的文章中，AUC，敏感性和特异性分别为分化早期和晚期直肠癌，分别为0.799,84.2％和61.3％。至于ADC-10，AUC，敏感性和特异性分别为0.699,78.9％和51.6％。因此，诊断性能-10TH在基于DKI的理论特征的基础上评估直肠癌的T阶段时，优于ADC-10。因此，DKI可以更准确地反映生物组织的水分子的扩散。虽然没有统计差异在T1-2和T3-4之间观察到值，它显示了更高的趋势具有较高的直肠癌T阶段的价值。并报告了类似的结果[10.］．DKI定量指数比在直肠癌中的传统MRI更客观且稳定。DKI是传统MRI在直肠癌诊断中的有价值的补充方法。
在这项研究中，我们使用了全肿瘤体积直方图分析，其在含有病变的每个部分中分析了体素最小的单位。目前的结果表明，T3-4的ADC和扩散率的第10和第25百分位数均低于T1-2直肠癌，尽管差异没有统计学意义。在晚期直肠癌中，坏死性囊性区域主要位于肿瘤的中心。在坏死性囊性区域中，膜肿瘤细胞可能失去其完整性。因此，水分子的扩散不受限制，表明ADC的高值和扩散性。此外，在肿瘤的边缘中，肿瘤细胞增生是相当活跃的，肿瘤细胞缺乏症是截然不同的;肿瘤组织微观结构复杂，水分子扩散复杂和限制。因此，在肿瘤质量的边缘上，ADC和扩散率的值较低，其可以根据直方图分析表示第10和第25百分位值。类似的研究也表明了-25个百分点可能代表较低的区域非均相肿瘤质量的一部分中的值[20.］．在直肠癌TNM分期系统中，肠壁的肿瘤侵袭的深度是T阶段的评估标准。因此，肿瘤细胞增生在质量的边缘上是有效的，这解释了直肠癌T1-2和T3-4中ADC和扩散率的第10和第25百分位数的差异。因此，可以认为直方图分析在评估直肠癌的术前T阶段时可以被认为是有价值的。
在直肠癌患者的相关淋巴结内部，正常组织被肿瘤细胞取代，然后增加细胞密度。因此，微观结构是复杂的，并且限制了水分子的扩散，从而表明淋巴结在DKI序列中明显地显示为高信号。淋巴结的精确分期对于临床治疗的选择至关重要，从而需要提高淋巴结分期的准确性。在目前的检查方法中，MRI在淋巴结分期中具有更大的优势。MRI具有多个序列和参数的优点，包括传统序列，扩散加权成像（DWI）和动态对比度序列。然而，该方法的准确性未能满足临床需求。Doyon等人的研究。[21.[常规MRI在评估淋巴结分期时的敏感性，特异性和准确性分别为94％，13％和34％。此外，由Maier等，Gagliardi等，和Kim等人的研究。[22.-24.[评估淋巴结分期评估的传统MRI的准确性分别为43％，69％和72％。因此，传统的MRI在评估淋巴结分期的情况下不充分，不同的研究结果广泛变化。最近，DWI经常用于评估淋巴结阶段;然而，传统方法尚未争议。Curvo-Semedo等人。[18.和Cho等[25.[显示ADC值是否有利于区分所涉及的淋巴结，后者的准确性为70％。然而，其他研究相反，矛盾的结果，表明ADC值是无意义的[14.那21.那26.］．在本研究中，DKI结合传统序列对直肠癌阳性淋巴结的确认准确率为68%，与其他发现相似。本研究在评估淋巴结时没有测量定量DKI参数的值。综上所述，目前评估谣言的工具不足以区分涉及的淋巴结;然而,多个价值DKI序列表现出优异的潜力，尽管更大的样品研究是证实DKI的价值。
在全球范围内，DKI是一种有趣的技术，特别是在乳腺癌，前列腺癌和宫颈癌中。与直肠癌一样，DKI重点是组织学等级和对新辅助化学地理的评估，其中DKI在直肠癌中显示出良好的性能和潜在的应用价值。在我们的研究中，本研究的主要发现是我们使用全体积直方图分析来评估直肠癌术前分期和异质性的DKI参数的值。结果表明-10百分位在区分T1-2和T3-4时最为准确，说明值可用作潜在的生物指标，以评估常规癌的术前分期。此外，该研究有一些局限性。首先，这是一个回顾性研究，因此，选择偏见是不可避免的。其次，样品大小相对较小。因此，大型样本和多中心研究对于进一步验证DKI的价值至关重要。
数据可用性
用于支持本研究结果的数据可根据要求可从相应的作者获得。
利益冲突
作者声明他们没有利益冲突。
致谢
本研究已通过国家自然科学基金会（授予No.81227902）和国家自然科学基金的主要方案获得资金（Grant No.81227902），国家自然科学基金会（Grant No.206yfc1304702）。
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