基于术前DCE-MRI特征的肝癌患者术后MVI风险模型效能分析*

温桂海 孔维

(邯郸市中心医院普外科,河北 邯郸 056000)

肝细胞肝癌(Hepatocellular carcinoma,HCC)作为一种富含血管的实体瘤,瘤体一旦血管化,则其生长和转移的速率会明显加快。血管侵犯也被认为是影响HCC预后的主要因素[1-2]。临床上肝脏的血管侵犯大致可分为大血管和微血管两类,大血管侵犯术前通过CT和MRI较容易的检测到,而微血管侵犯目前主要依靠术后病理检查。研究表明,微血管侵犯已经成为肝癌术后早期复发的主要原因[3-4]。因此早期发现HCC是否存在微血管侵犯(Microvascular invasion,MVI)对于临床确定治疗方案和评估预后有重要意义[5]。有研究显示,动态对比增强磁共振成像(DCE-MRI)能够通过注射对比剂分析定量和定性指标的方式来评估肿瘤组织的微循环状态和环境[6]。因此,本研究通过分析术前DCE-MRI的定量和定性特征,期待术前能够预测MVI的存在,现报告如下。

1 资料与方法

1.1 纳入与排除标准 纳入标准:①符合《原发性肝癌诊疗规范2019》中关于HCC的诊断标准[7]。②术后病理确诊为HCC。③能够通过术后病理确定是否存在MVI。④均接受肝叶切除或部分切除术。⑤术前2周均行DCE-MRI检查。⑥临床资料完整。排除标准:①肝癌复发或转移性肝癌者。②合并心肝肺肾其他部位功能障碍,无法耐受DCE-MRI检查者。③存在代谢性疾病或免疫性疾病者。④术前接受任何形式的放化疗者。⑤需要紧急手术患者。共纳入我院在2020年1月—2022年4月收治的接受手术治疗的HCC患者242例。按7∶3比例随机选取170例作为训练集,72例作为测试集。

1.2 DCE-MRI检测方法 于术前2周进行DCE-MRI检测。仰卧位,检查前禁食水8 h,采用PHILIPS Achieva 3.0MRI扫描仪,首先进行常规扫描覆盖整个肝脏,T1W1、T2W1平扫采用TSE序列,参数设置具体为T1W1:TR450 ms、TE8.0 ms,T2W1:TR2680 ms、TE100 ms,层间距为1.0 mm,层厚4.0 mm,DWI:TR4400～4800 ms、层间距3 mm。采集横断面、矢状面积冠状面图像。采集时间定为100 s。DEC-MRI采用3D回波序列,TR7.0 ms、TE3.0 ms,层厚1.5 mm。以0.2 ml/kg剂量,3 ml/s速率经肘静脉注入钆喷酸葡胺对比剂,注入后再注入15 ml生理盐水。对比剂注射前扫描1期图像,注射对比剂后扫描18期图像,总时间为235 s。①图像定量分析:使用DCE-MRI图像处理软件,在伪彩图上选择感兴趣区域,测量血管容积积分(Vp),血管外细胞外间隙体积百分比 (Ve),血管内至血管外细胞外间隙的转运系数Ktrans,血管外细胞外间隙转运至血管内的速率常数(Kep)值。每个参数值重复测量3次,以平均值作为本研究的数值。②图像定性分析:区分肿瘤内有无血管、包膜,肿瘤边界,肿瘤边缘强化程度和肝胆期瘤周信号强度。所有图像处理分析均由两名主治医师以上级别的影像学医生分别评判,给出共同结论。

1.3 相关标准 ①MVI定义:显微镜下可见肿瘤侵犯至血管内皮细胞[8]。②肿瘤内血管:动脉期扫描时可见不连续的血管影出现于瘤体内部。③肿瘤边缘:在肝胆期MRI图像上区分出肿瘤边界光整程度,区分光整和不光整。④肿瘤包膜:动脉期扫描图像上可见低信号环存在于肿瘤周围,此为肿瘤包膜,观察低信号环的完成度。⑤瘤周低信号(肝胆期):瘤周低信号在肝胆期主要表现为肿瘤边缘的楔形、火焰状或不规则的信号区域,其信号强度多低于周围正常肝实质,但高于瘤体实质信号强度,记为低信号区。

1.4 资料采集 记录患者性别、年龄、肿瘤直径、是否合并乙肝、肝炎、肝硬化等、肝功能分级、甲胎蛋白(AFP)、白蛋白(ALb)、肿瘤分化程度等临床资料。

2 结果

2.1 训练集分组结果及两组患者一般资料比较 训练集170例患者中共出现70例MVI,据此分组后对比两组临床资料显示,两组患者一般资料方面比较无统计学差异(P>0.05),见表1。

表1 两组患者一般资料比较

2.2 训练集两组患者DCE-MRI征象比较 DCE-MRI征象方面,MVI组Ktrans、Kep、Ve、Vp指标明显高于对照组,MVI组肿瘤边缘不规则、肝胆期瘤周低信号比例高于对照组(P<0.05),见表2、图1。

表2 两组患者DCE-MRI定性指标比较

图1 两组患者DCE-MRI定量指标的比较[n(×10-2)]

2.3 训练集HCC早期MVI的Logistic回归分析 多因素Logistics回归分析显示,Ktrans、Kep、Ve、Vp、肿瘤边缘不规则、肝胆期瘤周低信号是HCC出现MIV的独立相关因素(P<0.05),见表3。

表3 训练集HCC早期MVI的Logistic回归分析

2.4 基于训练集的列线图模型的构建与评估 将Logidtic回归得出的相关因素建立列线图模型后显示,模型在预测CHD危险度的C-index为0.948(0.911～0.973),见图2。

图2 基于训练集相关因素构建的列线图模型

2.5 预测模型的外部验证效果 在测试集的72例患者中,30例术后病理发现MVI,其中敏感性为88.00%,特异性为96.36%,准确率为93.75%,阳性预测值为91.67%,阴性预测值为94.64%,见图3。

图3 预测模型的外部验证效果

3 讨论

MVI是肝癌手术切除或肝移植后生存不良的独立预测因子,其发生率达15.4%～57.1%[9]。但MVI是一种组织病理学特征,目前的成像技术无法直接观察到,这意味着在术前准确识别MVI是存在困难的。然而,尽管术前难以直接观测,但通过分析影像学特征和病理学变化之间的关系,也能够在一定程度上预测MVI。DCE-MRI作为一项无创性成像技术,能够通过测量对比剂经过的组织器官的TWI信号强度变量来展现肿瘤组织内部的微血管结构和血管通透性,进而反映病变区域血管密度和血流强度[10]。目前DCE-MRI被广泛用于评估恶性肿瘤的微循环状态和环境,但用来预测肝癌患者术后MVI的研究较少,且多为单一研究。

本研究通过对比分析DCE-MRI定量和定性两类指标分析其征象与MVI的关系,结果显示,Ktrans、Kep、Ve、Vp、肿瘤边缘不规则、肝胆期瘤周低信号是HCC出现MIV的独立相关因素;列线图模型的外部验证结果显示,模型在早期预测HCC存在MVI的敏感性为88.00%,特异性为96.36%,这对于指导临床术前评估具有重要意义。分析认为:①HCC内新生血管能够为瘤体细胞提供大量的影响物质,是肿瘤发生发展的重要基础。另外,由于新生血管内皮细胞间隙大,基底膜不完整,导致血管的通透性增加,DCE-MRI检查采用注入对比剂进入肿瘤组织后,能够通过新生血管快速渗透至整个血管外细胞间隙,再次回流至血管内,在此过程观察灌注定量参数就能够对HCC的微血管状态进行评价[11-12]。Ktrans和Kep主要反映了对比剂渗透至血管外和从血管外细胞间隙回流至血管的速率,两者升高则表示肿瘤组织局部血管渗透性较大,也就是肿瘤组织内部新生血管较多,存在微血管侵犯[13-14]。②Ve主要反映对比剂渗透至血管外的体积,此值增大说明肿瘤组织周边也存在微血管侵犯,这对于手术切除率和后期复发率均具有影响[15];而血管容积积分Vp则是指微血管侵犯的强度也就是肿瘤组织中微血管密度,此值增高说明肝癌组织中微血管侵犯较重。关于DCE-MRI定量指标与MVI数量的相关研究研究也指出,Ktrans、Kep、Ve、Vp指标与MVI呈正相关[16-17]。③定性指标方面,肿瘤细胞阻塞微小门静脉分支导致了血流动力学的改变进而在肝胆期出现瘤周低信号,表现为肿瘤周围组织摄取对比剂的面积减少,大部分对比剂被瘤体微血管存留,所以MRI征象上出现瘤周低信号就说明瘤体内存在微血管侵犯。多项研究表明,肝胆期瘤周低信号在早期预测HCC存在MVI方面具有良好的预测价值[18-20]。④本研究还得出了MRI征象显示肿瘤边缘不规则也是预测MVI的独立相关因素,结合前文讲述HCC中存在MVI,就能够获得和更强大的增殖和迁移能力,相对于没有MVI的HCC,发展速度更快,表现出形态边缘不规则。许多研究也表明,低分化的HCC存在MVI的风险更大,且高分化的HCC进化为中分化时,多数存在MVI[21-23]。HCC出现的MVI主要分为肝窦型 、毛细血管型 、中间型3种,其中低分化的HCC仅呈现毛细血管型,中高分化的HCC则3种形态均有可能呈现。新生的MVI缺乏足够的内皮细胞,通透性大,癌细胞很容易通过新生的MVI转运至全身各个器官,加上肝脏本身具有两套血流系统,灌注量大,一旦合并MVI则极易导致患者预后不良[24-25]。通过DCE-MVI灌注定量和定性参数进行早期评价,则能够对肿瘤组织进行更加科学的评估,制定科学的手术和治疗方案。

本研究还存在一定局限性,首先限于样本量较小,科学性有限。其次,对于通过DCE-MVI预警HCC存在MVI是否可以有效干预手术方案的制定,以及指导手术治疗后的效果,后期仍需要加以研究。

4 结论

Ktrans、Kep、Ve、Vp、肿瘤边缘不规则、肝胆期瘤周低信号是HCC出现MVI的独立相关因素,基于术前DCE-MRI特征建立的风险模型在早期预测HCC出现MVI方面具有良好的预测效能。