MRI聯合序列對比MDCT在食管鱗癌T分期診斷效能的研究

林生發，蘇麗清，彭英，沈衍富，李添，馬明平*

作者單位：1.福建醫科大學省立臨床醫學院 福建省立醫院放射科，福州 350001；2.福建醫科大學腫瘤臨床醫學院 福建省腫瘤醫院放診科，福州 350011

食管癌是世界上第六大癌癥死亡原因，組織學上鱗癌約占90%[1]；在我國的發生率、死亡率分別排在惡性腫瘤第六位、第四位[2]。治療上T1～T2期食管癌單純通過手術切除即可獲取較長無進展生存期(progress free survival，PFS)[3]，而未伴發淋巴結轉移的T3～T4期食管癌患者接受術前新輔助治療后也能較好延長PFS[4-5]，因此食管癌術前精準T分期是亟待解決的問題。然而，目前常用分期方法存在分期準確性較低，未能完全達到臨床需求[6]。例如，食管鏡能夠觀察腫瘤腔內情況并且活檢，卻無法觀察腫瘤侵犯深度及管周情況；超聲內鏡對T分期具有一定價值，特異度較高而敏感度較低[7]，受檢查者主觀因素影響大，且有15%～30%的患者因管腔狹窄內鏡無法通過；食管鋇餐也能觀察管腔狹窄情況，卻無法觀察侵犯深度及管周情況[8]；多排螺旋計算機體層攝影(multi detector-row computed tomography，MDCT)對于觀察食管癌侵犯深度及管周情況具有一定價值，但其對淺表黏膜病變不敏感而影響分期準確度[8]。

既往MRI軟硬件水平受限，檢查時間長且圖像易受食管周圍眾多偽影干擾，因而限制了其臨床價值。隨著MRI技術提升，在不斷提高軟組織分辨率的同時，還能有效地克服食管偽影。因此，MRI成為臨床研究T分期、可切除性評估及新輔助療效評估的熱點[9-13]，多位學者采用刀鋒偽影校正快速自旋回波T2加權成像(T2-turbo spin echo-BLADE，T2-TSE-BLADE)、高分辨星形容積內插屏氣檢查脂肪抑制(T1-STAR-volumetric interpolated breath-hold examination-fat suppression，T1-STAR-VIBE-FS)、精確頻率反轉恢復彌散加權成像(spectral presaturation attenuated inversion recovery-diffusion weighted imaging，SPAIR-DWI)、磁共振動態對比增強檢查(dynamic contrast enhanced-MR，DCE-MR)、彌散加權成像-體素內不相干運動(diffusion weighted imaging-intra voxel incoherent motion，DWI-IVIM)、T2-mapping等單模態序列作為研究技術，其中T1-STAR-VIBE-FS序列對早期食管癌診斷效能高于晚期[14]，T2-TSE-BLADE序列對晚期食管癌診斷效能高于早期[15]。本研究通過比較MRI聯合序列(T2-TSE-BLADE+T1-STAR-VIBE-FS)與MDCT在食管鱗癌的T分期診斷效能，探討MRI聯合序列臨床應用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本研究為前瞻性研究，連續納入福建省立醫院2019年5月至2021年5月住院食管鱗癌患者112例，進行MRI聯合序列對比MDCT在食管鱗癌T分期效能的研究。本研究經福建省立醫院倫理委員會批準，批準文號：K2021-12-018，全體受試者均簽署了知情同意書。

1.2 納排標準

納入標準：(1)內鏡活檢結果為食管鱗癌；(2)食管MRI 聯合序列檢查、MDCT 檢查數據完整；(3)臨床相關資料完善。排除標準：(1)術前已接受化學治療、免疫治療或放射治療等療法；(2)影像質量未達到評估要求。

1.3 MRI及MDCT檢查方法

患者取仰臥位，以頭足位進入掃描架，掃描范圍自食管入口處至右腎門水平。掃描設備為3.0 T磁共振掃描儀(Prisma，西門子，德國)，體部18通道相控陣線圈。對比劑為馬根維顯(Gd-DTPA，拜耳公司，德國)，高壓團注，注射總量0.1 mmol/kg，流率1.5 mL/s。MRI聯合序列包括高分辨T2-TSE-BLADE 序列與高分辨T1-STAR-VIBE-FS 延遲增強序列，掃描時長分別約5 min、6 min，總體掃描成功率約97.3%，具體參數見表1。CT 掃描儀為64 排掃描儀(Sensation，西門子，德國)，序列包括平掃、增強，對比劑為碘佛醇(江蘇恒瑞醫藥，中國)，高壓團注，注射總量1.5 mL/kg，流率3.0 mL/s。

表1 MRI聯合序列詳細參數Tab.1 Detailed parameters of combined MRI sequences

1.4 病理學T分期標準及影像學T分期標準

1.4.1 病理學分期標準

參照2017年國際抗癌聯盟/美國癌癥聯合會(Union for International Cancer Control/American Joint Committee on Cancer，UICC/AJCC)第8版食管癌分期標準(表2)。

表2 第8版食管癌TNM分期Tab.2 TNM staging of esophageal cancer,8th Edition

1.4.2 MDCT分期標準

MDCT 掃描T 分期診斷標準[16]，T1 期：腔內腫塊或輕度管壁增厚(≤5 mm)；T2 期：管壁增厚(5～10 mm)，無外侵；T3 期：管壁增厚(≥10 mm)，無或累及管周脂肪間隙，但無侵犯鄰近器官組織；T4 期：管壁增厚伴外侵(T4a 期：外侵至胸膜、心包、奇靜脈、膈肌或腹膜；T4b期：外侵至主動脈、椎體或氣管)。

1.4.3 MRI聯合序列分期標準

正常食管MRI 征象：(1)高分辨T1-STAR-VIBE-FS延遲增強序列：黏膜層及黏膜下層(高信號)、固有肌層(稍低信號)、外膜(稍高信號)、管周脂肪間隙(低信號)[14]；(2)高分辨T2-TSE-BLADE 序列：黏膜層及黏膜下層(高信號)、固有肌層(低信號)、外膜(稍低信號)，管周脂肪間隙(高信號)[15]。

MRI聯合序列分期：參照2017年UICC/AJCC第8版食管癌分期標準，將食管癌厚度＜10 mm的病例(即可能為T1～T2期患者)使用高分辨T1-STAR-VIBE-FS延遲增強序列進行T分期；食管癌厚度≥10 mm的病例(即可能為T3～T4a期患者)使用高分辨T2-TSE-BLADE序列進行T分期。

1.5 圖像評估方法

圖像分析前，先排除圖像不符合診斷標準病例及未手術病例。采用雙盲法，由兩名具有8年以上工作經驗的影像科醫師分別評估，對有不同意見病例經討論協商一致。

1.6 統計學方法

數據統計分析采用SPSS 25.0 版軟件。計數資料采用構成比及頻數表示。使用Kappa 檢驗評估兩名閱片醫師分期的一致性、評估兩種分期方法與病理分期的一致性。最后分別計算出MRI 聯合序列、MDCT 在T1～T4a 分期中的敏感度、特異度及約登指數，多維度對照分析兩種方法診斷效能。統計采用檢驗水準α=0.05，P＜0.05認為差異有統計學意義。

1.7 食管鱗癌手術方式

采用食管癌VATS根治術[17]，即右進胸三切口全胸段食管切除+食管胃底左頸部吻合；對既往行胃大部切除術者，行右進胸兩切口食管次全切除；并常規行胸-腹二野淋巴結清掃，對于術前可疑頸部淋巴結轉移患者，行頸胸腹三野淋巴結清掃，術后標本均送檢病理。

2 結果

本研究共收集食管癌住院患者112例，排除影像質量不合格3例、放棄治療4例、新輔助保守治療15例，最終成功入組90 例。其中男59 例(65.56%)、女31 例(34.44%)；年齡40～82 (64.3±6.5)歲。多數患者以進食梗阻為主訴(61例，占67.78%)。食管癌定位：上段19例(21.11%)、中段53例(58.89%)、下段18例(20.00%)。

2.1 兩名閱片醫師一致性分析

兩名閱片醫師對MRI 聯合序列、MDCT 分期的Kappa 值分別為0.97、0.86，認為兩名閱片醫師分期結果一致性較好，可信度較高，見表3。

表3 兩名閱片者Kappa一致性分析Tab.3 Kappa consistency analysis of the two subjects

2.2 兩種分期方法及病理分期頻數分布

本研究病理分期T1 期22 例，T2 期22 例(見圖1A～1F)，T3期34例(見圖2A～2F)，T4a期12例。兩種分期方法及病理分期頻數分布見表4。

圖1 男，62歲，食管鱗癌T2期。圖1A～1B分別為CT平掃、CT增強，顯示食管右側壁增厚，厚度為9 mm，中等密度肌層受累(箭)，分期為T2期。圖1C～1D為MRI 聯合序列(T2?TSE?BLADE+T1?STAR?VIBE?FS)，顯示食管右側壁增厚，累及肌層(箭)，未及外膜層，T2 呈等信號，T1 延遲增強呈不均勻低信號，分期為T2期。圖1E～1F分別為環切大體標本HE染色2.5倍鏡、20倍鏡，顯示食管右側壁腫瘤組織侵犯至肌層、未及外膜層，病理分期為T2期。 圖2 男，67歲，食管鱗癌T3 期。圖2A～2B 分別為CT 平掃、CT 增強，顯示食管全管周增厚，外膜層清晰(箭)，分期為T2 期。圖2C～2D 分別為高分辨T2?TSE?BLADE、T1?STAR?VIBE?FS，顯示食管全管周增厚，右后壁外膜層模糊、受累(箭)，分期均為T3 期。圖2E～2F 分別為環切大體標本HE 染色2.5 倍鏡、10 倍鏡，顯示食管癌累及全管周，其右后壁腫瘤組織侵犯至外膜層，病理分期為T3期。Fig. 1 A 62?year?old male patient with esophageal squamous cell carcinoma (stage T2). Figure 1A and 1B are plain CT scan and enhanced CT scan, respectively,showing the thickening of the right esophageal wall with a thickness of 9 mm and the involvement of medium density muscle layer (arrow), which is staged as T2.Figure 1C and 1D are combined MRI sequences (T2?TSE?BLADE and T1?STAR?VIBE?FS).It can be seen that the right esophageal wall is thickened and the muscular layer is involved (arrow) without reaching the adventitia.T2WI is equal signal and delayed enhancement T1WI is uneven low signal.The stage is T2.Figures 1E and 1F are the circumscribed gross specimens with HE staining at 2.5× and 20×,respectively.The tumor tissue of the right esophageal wall invaded the muscular layer,not the adventitia.The pathological stage is T2. Fig. 2 A 67?year?old male patient with esophageal squamous cell carcinoma (stage T3). Figure 2A and 2B are plain CT scan and enhanced CT scan,respectively.It can be seen that the whole esophagus is thickened and the adventitia is clear(arrow).The stage is T2.Figure 2C and 2D are the images of high?resolution T2?TSE?BLADE and T1?STAR?VIBE?FS, respectively. The esophageal peritubular is thickened, blurred and outer membrane layer of right posterior wall is involved(arrow),and the stage is T3. Figures 2E and 2F show the circumscribed gross specimens stained with HE at 2.5×and 10×, respectively. It can be seen that the whole tube is involved by esophageal cancer,and the tumor tissue of the right posterior wall invades the adventitia.The pathological stage is T3.

表4 各分期方法頻數分布表(例)Tab.4 Frequency distribution of each staging method(n)

2.3 兩種分期方法診斷效能分析

MRI聯合序列分期對T1～T4a期的敏感度分別為94.45%、86.36%、100.00%、66.67%，對T1～T4a 期的特異度分別為100.00%、98.53%、87.50%、100.00%，對T1～T4a 期 的 約 登 指 數 分 別 為94.45%、84.89%、87.50%、66.67%。結果表明，MRI聯合序列對T分期的敏感度、特異度及約登指數均高于MDCT (除外T1 期和T4a 期的特異度相同)。兩種分期方法診斷效能分析見表5、6。

表5 MRI聯合序列分期診斷效能分析Tab.5 Analysis of diagnostic efficiency of combined MRI sequences staging

表6 MDCT分期診斷效能分析Tab.6 Analysis of diagnostic efficiency of MDCT staging

2.4 MRI聯合序列、MDCT及單模態序列分期方法參照病理標準一致性分析

Kappa 值從高到低分別為MRI 聯合序列(0.91)、T1-STAR-VIBE-FS (0.81)、T2-TSE-BLADE (0.78)、MDCT(0.71)，表明MRI聯合序列與病理T分期符合度高于單模態序列，更高于MDCT，具有較良好診斷效能。MRI聯合序列、MDCT及單模態序列分期方法參照病理標準一致性分析見表7。

3 討論

MRI 應用于食管癌T 分期的研究由來已久，但多數學者研究是建立在單模態序列基礎之上，對于多模態聯合序列的T 分期臨床價值探索較少。既往有文獻報道T1-STAR-VIBE-FS 序列對早期食管癌診斷效能高優于晚期，T2-TSE-BLADE 序列對晚期食管癌診斷效能高于早期[14-15]，因此本研究首次運用MRI 聯合序列(T1-STAR-VIBE-FS+T2-TSE-BLADE)及MDCT 分別對90例食管鱗癌患者進行T分期，對比兩者T分期診斷效能，結果表明MRI 聯合序列分期對T1～T4a 期的敏感度、特異度及約登指數均高于MDCT (除外T1期和T4a期的特異度相同)；參照病理金標準的Kappa一致性分析得出MRI 聯合序列的Kappa 值明顯高于MDCT。由此表明MRI 聯合序列對食管鱗癌精準T 分期具有重要價值。

3.1 高分辨率T2-TSE-BLADE序列、高分辨率T1-STAR-VIBE序列的原理與優勢

食管癌精準T 分期對臨床治療方式及預后評估具有至關重要指導意義。MDCT 是臨床工作中最常用的T分期檢查方法,具有檢查時間短、偽影少、空間分辨力高等優點，但是軟組織分辨力不高影響其分期的準確性。而隨著MRI軟硬件水平不斷提高，能夠較好克服食管偽影獲得優質圖像，并且能夠彌補MDCT軟組織分辨力不高的缺陷，體現出其T分期的優勢。

高分辨率T2-TSE-BLADE序列：BLADE技術又稱螺旋槳技術(Propeller，GE序列稱法)，主要使用周期性重疊平行性的采集方法，與傳統線性K空間采集不同[18]。它可通過算法進行數據校正，分離出旋轉及平移運動，從而達到運動糾正、位移校正、旋轉校正目的，再通過圖像重建，進一步減少剛性運動偽影。此外，BLADE技術對于非剛性運動(如腹部掃描時呼吸運動偽影等)也有減弱作用，并且在臨床掃描中還可借助膈肌導航或相位導航等進一步減少運動偽影，這與國內外多位學者運用BLADE序列在上腹部掃描的研究類似[19-20]。本研究采用BLADE技術與TSE技術相結合方法，TSE具有成像快、信噪比高等優點，掃描過程中加上與呼吸運動一致的膈肌導航，從而獲得清晰的食管層次及癌腫外侵情況影像。

高分辨率T1-STAR-VIBE 序列(自由呼吸)：傳統T1-VIBE技術需要患者配合屏氣以克服呼吸偽影，但肺部氣腔偽影、食管運動偽影、心臟大血管搏動偽影等仍限制食管成像質量致使影響觀察。Radial-VIBE技術K空間填充方式為放射狀，采集圖像時患者無需屏氣，配合均勻自由呼吸即可獲得較好圖像質量[21]，其各類運動偽影均較傳統T1-VIBE技術明顯減少。Qu等[14]研究發現，Radial-VIBE技術強化峰值可清楚區辨食管各層解剖結構，黏膜層表現為高信號、固有肌層表現為低信號、外膜層表現為高信號。T1-STAR-VIBE技術(自由呼吸)是在Radial-VIBE技術為基礎研發，它采用全新的數據采集及重組模式(即層面內采取放射狀采樣、層間采取笛卡爾采樣)[22-23]，聯合高效壓脂技術(如頻率飽和脂肪抑制技術、精準頻率反轉恢復脂肪抑制技術等)，可以明顯減輕食管成像的偽影，包括呼吸運動、心臟搏動、食管蠕動、不自主運動等產生的偽影，能夠獲得比傳統3D-VIBE 更好的圖像信噪比和對比噪聲比[24]。因此，T1-STAR-VIBE延遲增強序列在食管檢查中具有明顯的優勢，可清晰顯示食管各層結構，尤其食管黏膜及肌層，大大提高了食管癌T分期效能。

3.2 MRI聯合序列與MDCT分期結果探討

隨著MRI技術的發展，越來越多新序列被運用于探討食管癌T分期，它們對食管正常結構層次、腫瘤組織具有較高分辨力，理論上能夠為食管癌分期提供可靠客觀依據。其中T1-STAR-VIBE-FS序列能夠清晰顯示食管黏膜層、肌層，與多位國內外學者[15-16,25-26]研究結果相似，對T1～T2期具有較高診斷效能；而T2-TSE-BLADE采用不壓脂方式，在管周高信號脂肪組織襯托下能夠清晰顯示較薄的稍高信號外膜層，對T3期具有較高診斷效能，這與Riddell、Yamada等多名學者[15,27-29]研究觀點相似。較以往研究不同的是，本研究MRI聯合序列首次聯合了T1-STAR-VIBE-FS序列、T2-TSE-BLADE序列的優勢(即可疑早期食管癌運用T1-STAR-VIBE-FS序列分期，可疑晚期食管癌運用T2-TSE-BLADE序列分期)，并且以MDCT增強作為對照組，旨在探討MRI聯合序列對比MDCT的T分期診斷效能優劣。

本研究結果表明，MRI聯合序列對食管鱗癌T1-3期的敏感度、特異度及約登指數均高于MDCT，證實了MRI聯合序列對食管鱗癌的診斷效能優于MDCT，能夠精確區分出食管癌早期(T1～T2期)、晚期(T3～T4期)，為術前可切除性評估提供客觀依據，為臨床手術方式、新輔助放療或化療等治療方案選擇提供客觀指導。同時，本研究分別對MRI聯合序列、單模態序列及MDCT分期方法參照病理標準進行Kappa一致性分析，Kappa值由高而低為MRI聯合序列＞T1-STAR-VIBE-FS＞T2-TSE-BLADE＞0.75＞MDCT，表明MRI聯合序列與病理T分期符合度最高，不僅高于單模態序列，更高于MDCT，具有較良好T 分期診斷效能。然而，兩種分期方法對T4a期的綜合診斷效能均較低，與部分學者研究結果相似[30]，一方面可能由于本研究T4a期樣本量不足，另一方面僅累及胸膜、胸導管的病例較難被發現，可能與胸膜、胸導管本身解剖結構細小而影像難以發現有關。MRI 聯合序列除了被運用于食管癌術前T 分期外，有些學者[31]還利用它進行食管癌新輔助化療后的T分期，結果同樣表明了具有較高T分期診斷效能。Qu等[32]利用T1-STAR-VIBE-FS、T2-TSE-BLADE序列人工智能提取181例食管癌轉移性淋巴結影像組學特征，結果顯示了MRI人工智能在食管癌轉移性淋巴結識別具有良好潛力。值得注意的是，除了本文研究的MRI聯合序列外，還有眾多新序列和技術被應用于食管癌的研究。例如眾多國內外學者[7,11-13]運用DWI及ADC序列對食管癌進行療效評價、病理分級及預后評估等，研究結果表明具有較高臨床應用價值，但DWI及ADC序列少見運用于食管癌T分期，可能由于DWI對食管周圍偽影敏感、分辨力不足等原因所致。

3.3 本研究不足之處

(1) T4b期患者大多數接受新輔助治療而缺乏手術病例，無法對T4b 期進行研究；(2)本研究兩種分期方法對T4a期診斷效能均不高，可能受該期樣本量不足影響，需進一步擴大樣本量；(3) MRI聯合序列檢查時間偏長，需進一步調校優化參數；(4)本研究僅局限于食管鱗癌的T分期，下一步可探索其他病理類型食管癌的分期。另外MRI 聯合序列對食管鱗癌NM 分期、新輔助化療及放療療效評價的探索也有重要臨床價值，值得今后關注研究。

綜上所述，MRI聯合序列結合了T1-STAR-VIBE-FS、T2-TSE-BLADE 序列對食管鱗癌早期、晚期T 分期的優勢，綜合診斷效能明顯優于MDCT，是食管鱗癌術前精準T 分期的有效方法之一，對于碘過敏、甲亢等CT 增強檢查禁忌者或者CT 分期有疑問者尤其適用。除了T分期外，MRI聯合對于食管癌NM分期、人工智能分期、放療靶區勾勒等方面也具有廣闊探索前景。而MDCT雖然T 分期效能低于MRI 聯合序列,但是它具有掃描快、掃描范圍不受限制等優點，對NM 分期仍能發揮著重要作用。

作者利益沖突聲明：全部作者均聲明無利益沖突。