全瘤及瘤周感興趣體積雙區域T1 mapping定量參數結合釓塞酸二鈉增強MRI對肝細胞癌微血管侵犯的評估價值

蔡志平，劉子蔚，陳伊凡，劉 偉，關星群，陳新杰，李曉虹，胡秋根

南方醫科大學順德醫院（佛山市順德區第一人民醫院）放射科，廣東 佛山528308

肝細胞癌（HCC）在診斷和治療方面取得了長足的進步，但其仍是癌癥中導致死亡的第大原因，約50%的新發HCC患者來自中國，是中國第二常見的惡性腫瘤［1-3］。手術切除是HCC患者的首選治療方法［4］，腫瘤的大小、數目和細胞核的級別、肝臟疾病的嚴重程度以及是否有血管侵犯都被認為是HCC術后復發和生存的重要預測指標［5-6］，其中血管侵犯，無論大血管或者微血管侵犯（MVI）均是HCC患者術后的主要預后影響因素［7］，可使腫瘤復發的風險大大增加［8］。因此，在確定手術切除或肝移植的患者和預測術后的預后結果時，術前識別血管侵犯是很重要的［9］。雖然門靜脈或肝靜脈主要分支的侵犯可以在術前影像上準確識別，但是HCC所引起的MVI很難在術前影像上被發現［10-11］，多依賴術后的手術標本進行病理檢查從而確診。肝臟特異性對比劑釓塞酸二鈉（Gd-EOB-DTPA）能被正常肝細胞攝取，并且被應用于HCC的診斷［12］。T1 mapping是一種能測量出病灶的T1弛豫時間的絕對值的定量技術，能與釓塞酸二鈉增強MRI結合形成一種客觀的提供定量參數的功能成像［13］。既往在肝炎纖維化分期［14-15］、鑒別不同分化程度HCC［16］、HCC與Ki-67表達的相關性［17］等研究充分體現了T1 mapping技術的應用價值，然而能否定量的評估HCC的MVI仍未被系統描述。T1弛豫時間可以由腫瘤感興趣區域（ROI）的測量方式在T1 mapping圖上得出［18］，然而HCC具有異質性［19］，HCC的異質性往往與MVI的發生密切相關［20］。與既往研究不同，本研究創新性地采用感興趣體積（VOI）的測量方式，并采用全瘤及瘤周雙區域的方法客觀的評估HCC的MVI。目前國內尚未見通過測量全瘤以及瘤周雙區域VOI的T1弛豫時間來評估HCC的MVI表達情況的報道。本研究擬將全瘤及瘤周VOI 雙區域T1 mapping 定量參數與Gd-EOB-DTPA增強MRI結合對HCC的MVI進行評估。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本研究屬于回顧性研究，經南方醫科大學順德醫院（佛山市順德區第一人民醫院）倫理委員會批準，免除受試者知情同意。收集并分析2019年1月～2022年9月于南方醫科大學順德醫院（佛山市順德區第一人民醫院）因HCC行根治性手術的患者資料。納入標準：術后病理確診為單發的HCC并行根治性手術；術前1月內行Gd-EOB-DTPA增強MRI T1 mapping檢查；術后病理有觀察MVI的表達狀態。排除標準：術后病理診斷為其他肝臟腫瘤；MRI圖像存在嚴重偽影；術后病理診斷為多發性（>2個）HCC；術前接受過射頻消融、放射治療或者介入治療。本研究最終納入72例患者病例，男67例，女5例，年齡27～77（57.78±11.64）歲。根據MVI表達狀態將患者分為MVI陽性組（n=23）和MVI陰性組（n=49），其中MVI 陰性組中男46 例，女3 例，年齡58.33±11.39歲，肝功能Child-Pugh評分A級20例，B級29例；MVI陽性組中男21例，女2例，年齡56.61±12.31歲，肝功能Child-Pugh評分A級9例，B級14例。兩組性別、年齡、肝功能Child-Pugh評分的差異無統計學意義（P=0.652、0.591、0.892）。

1.2 MRI檢查方法

所有患者均采用Siemens Magnetom Skyra及Lumina 3.0T磁共振掃描儀及配套的腹部專用線圈（體部相控陣線圈，18通道/16通道）進行掃描，采集肝臟MRI圖像。先行平掃軸位T1 mapping 圖像，之后用Gd-EOB-DTPA（Primo-vist;Bayer Schering Pharma AG,Berlin,Germany）經肘靜脈進行軸位增強掃描，劑量0.1 mL/kg，流速1.0 mL/s，然后以相同速率注射30 mL生理鹽水沖管。20 min后行軸位肝膽期軸位T1 mapping掃描。T1 mapping采用T1Map-雙翻轉角VIBE序列，并進行B1 mapping勻場校正，掃描完后自動生成mapping圖像，Skyra及Lumina主要參數：TR 5.01 ms，TE 2.3 ms，層厚3 mm，雙翻轉角3°、15°，視野380 mm×285 mm，矩陣224×168。

1.3 圖像分析與數據測量

將患者的影像數據從PACS中以DICOM格式導出，采用3D Slicer v4.11.20210226 軟件進行VOI 勾畫。由2位分別有12年和10年腹部專業診斷經驗的放射科副主任醫師在不知曉患者臨床資料的前提下勾畫VOI，勾畫及測量前先進行培訓以及標準的制定。2位醫師在平掃（Pre）、肝膽期（HBP）兩期的T1 mapping圖像上逐層勾畫出全瘤（tumor）、瘤周（peritumor）、全瘤+瘤周的VOI，其中瘤周擴張的區域采用1 cm［21-24］及2 cm［25］，分別得到平掃、肝膽期的VOItumor、VOIperitumor1cm、VOIperitumor2cm、VOItumor+1cm、VOItumor+2cm（圖1），勾畫完畢后使用3D Slicer中Quantification模塊里的Segment Statistic功能得出各VOI的平均T1弛豫時間（T1rt），以2名醫師測量結果的平均值作為最終測量值，計算出兩期之間各VOI的T1松弛時間下降率（rrT1rt），公式為：rrT1rt=100%×[（T1rt-Pre）-（T1rt-HBP）]/T1rt-Pre［26-27］。

圖1 VOI的繪制以及T1弛豫時間的測量Fig.1 The drawing of VOI and the measurement of T1 relaxation time.A: VOI of HBP tumor,T1rt-HBP-VOItumor=685.20 ms;B:VOI of HBP peritumor,T1rt-HBP-VOIperitumor1cm=507.44 ms,T1rt-HBP-VOIperitumor2cm=483.70 ms;C:VOI of HBP tumor and peritumor,T1rt-HBP-VOItumor+1cm=570.61 ms，T1rt-HBP-VOItumor+2cm=521.41 ms；D-F:Display 3D views of VOItumor,VOItumor+1cm,and VOItumor+2cm,respectively.

1.4 病理分析

所有術后組織標本均在我院病理科進行切片并觀察。在不知道影像學征象的情況下，由2位高年資病理科醫師獨立觀察，病理結果有異議時協商達成一致意見。MVI陽性被定義為在顯微鏡下觀察到腫瘤周圍微血管內的腫瘤栓子［28］。

1.5 統計學分析

使用IBM SPSS25.0及R-project4.1.3軟件進行統計學分析，采用Kolmogorov-Smirnov方法檢測樣本是否符合正態分布。符合正態分布的計量資料以均數±標準差表示，不符合正態分布的計量資料以中位數（四分位間距）表示。采用組內相關系數評價2位醫師測量結果的一致性（組內相關系數>0.75認為具有良好的一致性，0.65～0.75 認為一致性一般，<0.65 則認為一致性差）。MVI表達組間的MRI定量參數的比較采用獨立樣本t檢驗或Mann-WhitneyU檢驗。通過ROC曲線下面積（AUC）以及凈重分類指數（NRI）來評估各定量參數以及聯合定量參數在MVI表達組間的診斷效能。以P<0.05為差異有統計學意義。NRI使用R-project中的PredictABEL包得出，NRI>0意味著正向改善，表明新因素的評估能力優于舊因素。

2 結果

2.1 醫師之間測量結果的一致性

2位醫師測量T1rt-Pre-VOLtumor、T1rt-Pre-VOIperitu-mor1cm、T1rt-Pre-VOIperitumor2cm、T1rt-Pre-VOItumor+1cm、T1rt-Pre-VOItumor+2cm、T1rt-HBP-VOLtumor、T1rt-HBP-VOIperitu-mor1cm、T1rt-HBP-VOIperitumor2cm、T1rt-HBP-VOItumor+1cm、T1rt-HBP-VOItumor+2cm的組內相關系數分別為0.902（95%CI：0.621～0.979）、0.951（95%CI：0.792～0.990）、0.982（95%CI：0.914～0.996）、0.971（95%CI：0.863～0.994）、0.989（95%CI：0.945～0.998）、0.915（95%CI：0.320～0.985）、0.986（95%CI：0.938～0.997）、0.983（95%CI：0.919～0.997）、0.881（95%CI：0.552～0.974）、0.994（95%CI：0.972～0.999）。2名醫師測量間的一致性較好。

2.2 MVI陰性組與MVI陽性組間定量參數的比較

在平掃及肝膽期T1mapping序列中，MVI陽性組均具有較大的T1弛豫時間VOI值，MVI陰性組則具有較小的T1弛豫時間VOI值，而MVI陽性組具有較小的T1弛豫時間減低率，MVI陰性組則具有較大的T1弛豫時間減低率。其中T1rt-Pre-VOItumor、T1rt-Pre-VOIperitu-mor1cm、T1rt-Pre-VOItumor+1cm、T1rt-Pre-VOItumor+2cm、T1rt-HBP-VOItumor、T1rt-HBP-VOItumor+1cm、T1rt-HBP-VOItumor+2cm、rrT1rt-VOItumor+2cm差異均有統計學意義（P<0.05），其他參數的差異無統計學意義（P>0.05，表1、圖2～3）。MVI陰性組及陽性組代表性T1 mapping圖像（圖4）。

表1 兩組間定量參數比較Tab.1 Comparative analysis of quantitative parameters between two groups

圖2 MVI 陽性組與MVI 陰性組HCC 之間T1 弛豫時間的比較Fig.2 Comparisons of T1 relaxation time between MVIpositive and MVI-negative HCCs.

圖3 MVI 陽性組與MVI 陰性組HCC 之間T1 弛豫時間減低率的比較Fig.3 Comparisons of reduction rate of T1 relaxation time between MVI-positive and MVI-negative HCCs.

圖4 MVI陰性組及陽性組具有代表性的T1 mapping圖像Fig.4 Representative T1 mapping images of MVI negative group and positive group.A-C:Male,50-year-old,hepatocellular carcinoma grade 3,MVI positive.A: The tumor can be seen in T1 mapping pseudo-color image during Pre(white arrow),T1rt-Pre-VOItumor=1211.39 ms;B:The tumor can be seen in T1 mapping pseudo-color image during HBP(white arrow),T1rt-HBP-VOItumor=685.20 ms;C:Pathology showed tumor emboli in the microvessels around the tumor(in the yellow circle,HE,×20);D-F: Male,36-year-old,hepatocellular carcinoma grade 3,MVI negative.D: The tumor can be seen in T1 mapping pseudo-color image during Pre (white arrow),T1rt-Pre-VOItumor=1473.92 ms;E: The tumor can be seen in T1 mapping pseudo-color image during HBP(white arrow),T1rt-HBP-VOItumor=740.32 ms;F:Pathology showed that there were no tumor emboli in the microvessels around the tumor(HE staining,×20).

2.3 MVI 陰性組與MVI 陽性組間定量參數診斷效能分析

T1rt-Pre-VOItumor、T1rt-Pre-VOIperitumor1cm、T1rt-Pre-VOItumor+1cm、T1rt-Pre-VOItumor+2cm、T1rt-HBP-VOItumor、T1rt-HBP-VOItumor+1cm、T1rt-HBP-VOItumor+2cm的AUC 值分別為0.720（95%CI：0.594～0.847）、0.689（95%CI：0.567～0.810）、0.748（95%CI：0.625～0.871）、0.730（95%CI：0.607～0.854）、0.727（95%CI：0.595～0.859）、0.726（95%CI：0.601～0.851）、0.717（95%CI：0.591～0.843）（P<0.05），而rrT1rt-VOItumor+2cmAUC 值為0.639（0.517～0.749)（P=0.059）。其中T1rt-Pre-VOItumor、T1rt-HBP-VOItumor診斷效能較高，其臨界值為1251.54 ms、740.33 ms，結合瘤周1 cm 診斷效能高于瘤周2 cm（0.748vs0.730、0.726vs0.717）。通過聯合平掃及肝膽期的T1 mapping得出T1rt-Pre-HBP-VOItumor、T1rt-Pre-HBP-VOItumor+1cm、T1rt-Pre-HBP-VOItumor+2cm的AUC值分別為0.740(CI：0.623～0.836)、0.756（CI：0.640～0.850）、0.743（CI：0.626～0.839）（P<0.001），其中T1rt-Pre-HBPVOItumor+1cm的診斷效能最高（表2）。進一步NRI分析得出T1rt-Pre-VOItumor+1cm、T1rt-HBP-VOItumor+1cm與T1rt-Pre-VOItumor+2cm、T1rt-HBP-VOItumor+2cm比較均具有正向改善，NRI 值分別為0.6158、0.401。聯合參數T1rt-Pre-HBP-VOItumor+1cm與T1rt-Pre-VOItumor+1cm、T1rt-HBP-VOItu-mor+1cm比較具有正向改善，NRI值分別為0.0692、0.5643（表3）。而平掃單純瘤周的T1弛豫時間以及T1弛豫時間減低率的診斷效能較低。

表2 兩組間定量參數診斷效能分析Tab.2 Analysis of diagnostic efficacy of quantitative parameters between two groups

表3 VOI間定量參數診斷效能比較分析Tab.3 Comparative analysis of diagnostic efficiency of quantitative parameters between VOI

3 討論

本研究首次嘗試全瘤及瘤周VOI雙區域定量參數對HCC的MVI進行評估。采用VOI的勾畫方法能讓本研究得到良好的可重復性以及一致性，從而使本研究的結果更加客觀，而二維ROI受觀察者之間的變異性影響要大得多［29］，可重復性較差。VOI作為一種三維的勾畫方法，在外擴時能外擴到二維ROI所無法外擴到的位置。既往研究表明，使用VOI得出整個腫瘤的ADC值較僅從腫瘤的存活區域選擇的二維ROI的ADC值相比，是更好的療效預測指標［30］。然而，有學者采用二維ROI的研究得出的AUC高于本研究［31］，筆者推測可能是二維ROI僅包括了最有活力的腫瘤實體部分，忽略了瘤體內惰性的實體部分、瘤內壞死、出血以及纖維化等［29］，這些成分恰恰反映了腫瘤的異質性［20］。而包含這些成分必然會影響到整個瘤體的T1馳豫時間，產生較大的方差和標準差，尤其是在較大的瘤體內。雖然本研究中VOI的AUC值可能會低于既往研究使用的ROI，但這恰恰反映了腫瘤的異質性，符合客觀的腫瘤特征。

本研究發現MVI陽性組無論瘤體或瘤周的T1弛豫時間均高于MVI陰性組，其中平掃及肝膽期T1 mapping序列中的全瘤T1弛豫時間、全瘤+瘤周1 cm及2 cm的T1弛豫時間以及全瘤+瘤周2 cm的T1弛豫時間減低率組間差異均具有統計學意義（P<0.05），而瘤周1 cm的T1弛豫時間僅在平掃中組間差異有統計學意義（P<0.05），上述結果與既往研究結果較為一致［21,32］。雖然是基于影像組學的研究，有學者也得出了平掃及肝膽期的全瘤+瘤周2 cm組間差異具有統計學意義的結論［25］。其病理基礎可能是MVI容易導致瘤周肝細胞周圍的血流灌注異常，進而HCC有機陰離子轉運多肽轉運體功能受損，從而使肝膽期瘤體攝取EOB的能力降低，T1弛豫時間延長并且在圖像上呈現低信號［33］，因此MVI陽性的肝細胞癌更可能表現出較高的T1弛豫時間和較低的T1弛豫時間縮減率。但兩組間單純瘤周T1弛豫時間不叫人滿意，其中肝膽期瘤周T1弛豫時間組間差異無統計學意義。這可能是由于對MVI的研究不能脫離瘤體本身，許多已報道的能用來預測MVI的放射學特征中，與腫瘤本身的大小以及異質性有關的占了多數［20］，這也從側面說明MVI與腫瘤本身的異質性以及大小有一定程度上的關系，故不能脫離腫瘤本身來評估腫瘤的MVI。

本研究結果表明平掃、肝膽期的全瘤T1弛豫時間診斷效能較高（0.720、0.727），臨界值分別為1251.54 ms、740.33 ms，這與既往研究［21,34］得出的結果較為相同，也在許多研究所得出的范圍之內［35-36］。通過結合瘤周1 cm 診斷效能高于瘤周2 cm（0.748vs0.730、0.726vs0.717），雖然AUC值并無差異（P>0.05），但通過NRI進一步比較發現，NRI值均大于0，意味著診斷效能有一定程度上的正向提高，這與之前使用影像組學的研究所得出的結果相一致［21-25］，分析原因可能是由于全瘤+瘤周1 cm相較于全瘤+瘤周2 cm減少了正常肝組織的干擾，既往文獻也報道肝功能的差異會影響正常的肝組織攝取Gd-EOB-DTPA的能力［37］，雖然本研究中肝功能Child-Pugh評分差異并無統計學意義，但MVI陽性組中Child-Pugh B級評分的相對會多。相對單一參數，兩組間平掃、肝膽期的聯合參數（全瘤、全瘤+瘤周1 cm、全瘤+瘤周2 cm）的T1弛豫時間均表現出較好的診斷效能，其中全瘤+瘤周1 cm的AUC最高（0.756），與單一參數相比，NRI值大于0，意味著診斷效能有一定程度上的正向提高，這說明了聯合診斷的能力要高于單一診斷。有研究采用了多序列聯合的方式所得出的AUC值均大于單一序列［21-22,25］，與本研究相仿。

本研究具有一些局限性：本研究為回顧性研究并且樣本量較少，存在選擇性偏倚的可能；本研究僅研究了Gd-EOB-DTPA增強圖像上的定量參數，而沒有考慮其他臨床因素以及影像特征；本研究使用了2臺機器，雖然掃描序列的參數均一致，但是所測量出來的T1弛豫時間也可能會稍微有所不同；未考慮肝內多發病灶的影像圖像與病理圖像一一對應，而多發性肝癌臨床并不少見。因此，在后續前瞻性研究中，我們將聯合肝膽外科、病理科進一步精準匹配病理影像結果。

綜上所述，平掃、肝膽期的全瘤T1弛豫時間具有較好的診斷效能，且結合瘤周1 cm的T1弛豫時間診斷效能高于瘤周2 cm。多期T1弛豫時間的診斷效能高于單期，其中平掃+肝膽期的全瘤+瘤周1 cm的T1弛豫時間診斷效能最高?？傊?，全瘤及瘤周VOI 雙區域的T1 mapping定量成像技術對于評估MVI具有潛在價值，能為HCC患者術前手術方案的制訂以及預后的判斷起到積極的輔助作用。