利用虚拟磁共振弹性成像和分数阶微积分扩散模型鉴别直肠癌分级的重要研究

为解决直肠癌精准分级难题，新乡医学院第一附属医院等研究人员开展了利用虚拟磁共振弹性成像（vMRE）、分数阶微积分（FROC）模型和扩散加权成像（DWI）鉴别直肠癌分级的研究。结果表明 FROC 诊断性能更优，该研究为直肠癌分级评估提供了新方法，意义重大。

　　在全球范围内，直肠癌是第四大常见的实体肿瘤，其发病率呈持续上升趋势，尤其在年轻人群中更为明显。精准的肿瘤分级对于直肠癌的治疗至关重要，因为高分级直肠癌患者不仅往往需要术前放疗，术后还更易复发和转移，中位生存时间也更短。然而，目前临床常用的组织病理学检查虽为金标准，但存在诸多局限性，如具有侵入性、存在采样偏差风险且分析时间长等。因此，急需一种非侵入性且便捷的方法来精准对直肠癌进行分级。

为了解决这些问题，新乡医学院第一附属医院的研究人员开展了一项前瞻性研究。研究人员对 74 例直肠癌患者进行了盆腔磁共振成像（MRI），旨在探究 vMRE、FROC 模型和 DWI 在鉴别直肠癌分级中的价值。

在研究中，研究人员使用了多种技术方法。首先，采用 3.0 Tesla MRI 机器对患者进行盆腔成像，获取 T2 加权成像（T2WI）序列以确定肿瘤位置，之后进行多 b 值 DWI 序列扫描。扫描完成后，利用 Matlab R2022b 对多 b 值序列进行后处理，生成各参数的伪彩图。同时，由两名不知晓组织病理学和临床数据的放射科医生，使用 ITK - SNAP 软件在 b 值为 800 s/mm2 的扩散图像上手动勾勒感兴趣区域（ROIs），并排除囊性、坏死、出血和钙化区域，获取 ROIs 在 ADC、μ_MRE、D、β 和 μ 值伪彩图上的数值。最后，对切除的样本进行福尔马林固定、脱水、浸蜡、石蜡包埋、切片和苏木精 - 伊红染色，将 3 级肿瘤归为高级别组，1 级和 2 级肿瘤归为低级别组。

研究结果如下：

• 患者数据：74 例患者中，29 例为高级别直肠癌，45 例为低级别直肠癌，两组在年龄、性别、BMI、最大肿瘤直径和 CEA 水平等方面无显著差异。
• 一致性评价：两名观察者对 ADC、μ_MRE、D、β 和 μ 值的测量一致性高，所有组内相关系数（ICC）值均超过 0.80，因此采用两名观察者获得的各参数平均值进行进一步分析。
• 参数比较：高级别组的 μ_MRE和 μ 值显著高于低级别组，而 ADC、D 和 β 值显著低于低级别组（所有 P<0.001）。
• 诊断性能：在评估的各种参数中，D 的诊断准确性最高，曲线下面积（AUC）为 0.852，敏感性为 93.10%，特异性为 57.78%。在各种扩散模型中，FROC（D + β + μ）的诊断准确性最高，AUC 为 0.943，敏感性为 89.66%，特异性为 91.11%，且其 AUC 显著高于 vMRE（μ_MRE）和 DWI（ADC）。
• 相关性评价：μ_MRE与 ADC、D 和 β 呈中度负相关（r = -0.553、 -0.683 和 -0.530，所有 P<0.05），与 μ 呈中度正相关（r = 0.443，P<0.05）。

研究结论和讨论部分指出，vMRE、FROC 和 DWI 扩散模型均可用于鉴别高级别和低级别直肠癌，其中 FROC 模型具有更优的诊断性能。vMRE 可评估组织硬度，高级别组 μ_MRE值更高，可能与肿瘤细胞增殖快、间质沉积和重塑增加导致组织硬度升高有关。FROC 能反映组织微观结构，高级别直肠癌的 D 值较低，可能与细胞外空间曲折度降低和细胞密度增加有关；β 值较低，可能是由于高级别肿瘤细胞形态更不规则、血管密度增加和坏死导致组织微观结构异质性和复杂性升高；μ 值在高级别组较高，但目前临床研究对其意义尚未达成共识。DWI 可评估病变微观结构，高级别直肠癌 ADC 值较低，进一步证实了其在评估直肠癌微观结构和肿瘤分级中的价值。此外，研究还发现 vMRE - 基于的硬度相关参数 μ_MRE与 DWI 和 FROC - 基于的肿瘤微观结构相关变量存在不同程度的相关性，但这些相关性并非因果关系。

该研究首次使用 vMRE 评估直肠癌硬度，并表明 FROC、vMRE 和 DWI 在直肠癌分级评估中具有重要价值，尤其是 FROC 模型，有望成为指导临床治疗和提高治疗效果的生物标志物。不过，该研究也存在一些局限性，如样本量有限、扫描协议缺乏验证、无法可视化小病变等。未来需进一步增加样本量、进行多中心研究并验证扫描协议，以获得更稳定可靠的结果。