一、任务来源及项目简介(计划项目应写明计划名称及编号，计划外的应说明是横向委托或自选项目，简要说明项目立项背景（研究背景）、总体思路、主要研究内容、关键技术及技术路线)
直肠癌是常见的消化道肿瘤之一，严重威胁着人类的健康，结直肠癌在全球的发病率第三、死亡率第二，我国结直肠癌死亡率及发病率位于第四，且其发病率及死亡率呈上升趋势。磁共振成像是目前直肠癌术前无创评估中最精准的影像检查方法，不仅对临床疾病进行有效诊断与鉴别诊断，还能准确评估肿瘤的位置、T分期、肛管复合体、淋巴结、环周切缘和肌层外血管侵犯。淋巴结的分期是决定直肠癌患者是否需要新辅助化疗的重要因素，然而，对直肠系膜内淋巴结是否转移评估仍非常困难。
常规的直肠磁共振检查对系膜内淋巴结性质的评估主要是基于直肠系膜内淋巴结的边缘、内部信号、弥散情况及强化程度等方面，但其评估直肠癌系膜内淋巴结转移情况的准确率较低，这一直是学者们研究的难点所在。通过注射对比剂改变机体局部组织的纵向驰豫时间（T1值），提高病灶或组织与周围结构的对比度，有助于病灶的检查与定性，在疾病诊断中具有重要的作用。DCE-MRI能够揭示原发肿瘤与系膜内淋巴结的微环境特征，根据血流动力学参数（Ktrans值、Ve值及Kep值）能够对感兴趣区进行定量分析，有助于评估直肠癌系膜内淋巴结转移。
临床上的磁共振含钆对比剂主要分为线性和大环类，钆特酸葡胺（Gd-DOTA）是大环类结构含钆对比剂，不仅比常规的线性结构含钆对比剂具有更好的动力学和热力学稳定性、有助于对细小病灶的定性，并且可以避免钆原子沉积人体组织内，临床已证实其有效性及安全性。Gd-DOTA因其更稳定的动力学和热力学特性，对直肠癌系膜内淋巴结的检查及定性诊断更具有独特优势，将Gd-DOTA应用于DCE-MRI有助于评估直肠癌系膜内淋巴结的性质。

二、应用领域和技术原理
（1）、病例收集：
收集达州市中心医院2019年6月至2020年6月，经本院放射科进行钆特酸葡胺应用于磁共振动态增强扫描进行直肠癌术前评估的磁共振图像数据。纳入标准：①.经肠镜或病理证实的直肠癌患者，且检查前未进行放化疗；②.受检者遵守检查要求、检查前签署知情同意书；③.检查后1~2周内进行手术。排除标准：①.安装有心脏起搏器的患者；②.药物过敏史患者、尤其是含钆对比剂严重不良反应者；③.孕妇和哺乳期妇女；④.不能耐受MRI检查者；⑤.受试者有严重肾功能障碍者。
（2）、扫描方案：
本研究扫描采用西门子MAGNETOM Skyra 3.0T超导磁共振仪，体部相控阵线圈。扫描序列包括以下：①.常规直肠高分辨矢状位、正交轴位（垂直于病灶长轴）的T2WI，正交轴位T1WI，常规轴位DWI扫描；②.正交轴位DCE-MRI扫描：首先采用T1-VIBE序列进行3D双翻转角扫描计算T1值，翻转角分别为2°和15°，扫描参数为：TR 3.8 ms，TE 1.1ms，视野（FOV）260×260mm，层厚4mm，体素1.0×1.0×4.0mm；然后采用T1-VIBE序列，经肘静脉团注对比剂钆特酸葡胺，注射剂量为0.1mmol/kg体重，流速为3ml/s，注射对比剂后以同样流速注射0.9%生理盐水25ml，进行28期不间断动态扫描。扫描参数为翻转角15°，TR 3.8 ms，TE 1.1ms，视野（FOV）260×260mm，层厚4mm，体素1.0×1.0×4.0mm，总共采集时间为4min40s。扫描前患者无需做特殊胃肠道准备，扫描时嘱患者平静呼吸。
（3）、数据分析：
通过阅片软件量化钆特酸葡胺应用于磁共振动态增强对直肠癌病灶及周围组织的增强效能情况，采用类似于测量CT值的方式获取对比不同对比剂下直肠周围系膜、臀大肌及闭孔内肌的最大强化程度，评估不同对比剂的增强效能。
DCE-MRI原始数据采用西门子磁共振后处理工作站软件（Tissue 4D）中的Tofts模型分析，具体步骤如下：①.利用Tissue 4D软件对DCE-MRI所得图像进行同层面校准；②.由具有2年以上工作经验的主治医师对直肠癌系膜内淋巴结进行感兴趣区（ROI）勾画，ROI面积在100~200mm2；③.选取容积计算范围（VOI），选择原则为范围内包含全部病灶及部分正常肠壁结构；④.根据VOI内血流特点选择合适的动脉输入函数（AIF）模型，方法为依次试匹配软件内的“Fast”、“Intermediate”和“Slow”模型，卡方值最小的同事模型匹配最好，然后选择该模型并计算获得VOI的伪彩图；⑤.复制事先勾画好的ROI并计算各血流动力学参数值，包括Ktrans值、Ve值及Kep值；⑥.保存后处理图像。
术前根据直肠系膜内淋巴结的边缘、内部信号、弥散情况、强化程度、TIC曲线类型及血流动力学参数（Ktrans值、Ve值及Kep值）等方面对系膜内淋巴结一一记录。
（4）、直肠系膜内淋巴结定位及定性：
放射科医师与临床手术医师及病理医师以MDT方式讨论，术前对MRI图像所示的淋巴结按解剖位置进行定位，手术中分别对淋巴结进行打包、标识，对诸淋巴结进行测量、编号，并按编号送病理检查，记录病理结果。
（5）、统计学分析：
   本研究利用SPSS23.0统计学分析软件进行统计学分析，计数资料以n表示、计量资料以（X±s）表示，计量资料应用单样本t检验对比不同对比剂不同组织结构的强化程度，单因素ANOVA对系膜内淋巴结各记录参数与系膜内淋巴结性质进行分析，检验水准α=0.05，通过ROC曲线下面积（AUC）大小比较淋巴结各记录参数对淋巴结性质（良性组和转移组）的诊断效能，AUC=0.5~0.7，表示诊断准确性较低；AUC=0.7~0.9时，表示诊断准确性中等；AUC＞0.9时，表示诊断准确性非常高。并计算效能较好指标对淋巴结性质诊断的敏感性、特异性及准确性。

三、性能指标（检测报告中数据为准）
1、钆特酸对比剂对癌灶的强化程度约为392.15±65.61，普通对比剂的强化程度约258.21±68.71。
2、钆特酸对比剂对系膜内淋巴结的强化程度约为376.14±52.08，普通对比剂的强化程度约为211.29±69.95。
3、钆特酸对比剂对直肠周围系膜的强化程度约为41.6±11.21，普通对比剂的强化程度约89.38±30.28。
4、钆特酸对比剂对臀大肌的强化程度约为52.68±15.57，普通对比剂的强化程度约126.77±44.41。
5、钆特酸对比剂对闭孔内肌的强化程度约为65.60±15.94，普通对比剂的强化程度约150.13±43.69。
6、钆特酸对比剂对病灶及系膜内淋巴结的强化程度高于常规对比剂钆喷酸葡胺，对盆腔软组织结构（如臀大肌、闭孔内肌等）强化程度低于常规对比剂，且差异具有统计学意义。
7、转移性淋巴结、非转移性淋巴结患者在MRI参数及DCE-MRI灌注参数方面比较有显著差异，提示MRI、DCE-MRI检查在直肠癌淋巴结转移中均有一定诊断价值。
8、DCE-MRI定量灌注参数中，转移组患者的Ve、Ktrans均显著高于非转移患者，但两组患者Kep比较无显著差异，提示转移淋巴结具有大的微血管表面积，且转移淋巴结具有更严重的增殖、坏死状态，但毛细血管在渗透性方面无显著变化。
9、DCE-MRI对直肠癌系膜内淋巴结转移诊断准确性及敏感度显著高于MRI，但特异性低于常规MRI，提示DCE-MRI较MRI在直肠癌系膜内淋巴结转移中具有更高的诊断价值。
10、Ktrans的AUC为0.832、Ve的AUC为0.915，提示其在评估直肠癌系膜内淋巴结情况的诊断价值非常高，而Kep的AUC为0.584，提示其评估直肠癌系膜内淋巴结诊断价值较差。

四、与国内外同类技术比较
1、钆特酸对比剂对病灶及系膜内淋巴结的强化程度高于常规对比剂钆喷酸葡胺，对盆腔软组织结构（如臀大肌、闭孔内肌等）强化程度低于常规对比剂。国内外已对钆特酸与其他磁共振对比剂在中枢神经系统疾病及血管疾病的诊断进行对比研究，国内亦有学者将钆特酸进行肛瘘造影与动态增强扫描联合评估高位复杂型肛瘘，但尚未检索到将钆特酸应用于直肠癌相关的任何研究，更无对系膜内淋巴结性质评估的相关研究。
2、钆特酸对比剂应用于直肠癌DCE-MRI评估系膜内淋巴结转移情况，弱化直肠系膜背景强化程度、提高系膜内淋巴结与系膜对比度，有利于评估系膜内淋巴结性质。
3、DCE-MRI定量灌注参数中，转移组患者的Ve、Ktrans均显著高于非转移患者，但两组患者Kep比较无显著差异，提示转移淋巴结具有大的微血管表面积，且转移淋巴结具有更严重的增殖、坏死状态，但毛细血管在渗透性方面无显著变化。以往研究者们通过普通对比剂评估直肠癌的术前分期，对系膜内淋巴结转移情况评估主要依赖于弥散是否受限或信号是否均匀，本研究通过定量的方式评估。

五、成果的创造性、先进性

六、作用意义（直接经济效益和社会意义）
直肠癌是常见的消化道肿瘤之一，严重威胁着人类的健康，结直肠癌在全球的发病率第三、死亡率第二，我国结直肠癌死亡率及发病率位于第四，且其发病率及死亡率呈上升趋势。磁共振成像是目前直肠癌术前无创评估中最精准的影像检查方法，不仅对临床疾病进行有效诊断与鉴别诊断，还能准确评估肿瘤的位置、T分期、肛管复合体、淋巴结、环周切缘和肌层外血管侵犯。淋巴结的分期是决定直肠癌患者是否需要新辅助化疗的重要因素，然而，对直肠系膜内淋巴结是否转移评估仍非常困难。
通过课题“钆特酸葡胺应用于DCE-MRI对直肠癌系膜内淋巴结转移评估的诊断价值”发现，钆特酸对比剂应用于直肠癌DCE-MRI评估系膜内淋巴结转移情况，弱化直肠系膜背景强化程度、提高系膜内淋巴结与系膜对比度，有利于评估系膜内淋巴结性质。
同时，我们积极筹备MRI直肠癌术前分期的准确性在规培医师和进修医师中的培训，将进一步带动周边直肠癌术前精准分期的意识，带动周边区域相关研究的发展，并在省内重大学术会议分享研究成果，给社会带来巨大的经济社会效益。

七、推广应用的范围、条件和前景

利用钆特酸对比剂应用于直肠磁共振动态增强定量分析可对病灶进行客观量化，更有利于系膜内淋巴结转移情况的评估，有助于直肠癌精准术前分期，从而及时对患者进行治疗，提高生活质量，延长患者寿命，有很好的社会效益，可广泛应用于临床。

八、存在的问题和改进意见

虽然目前利用磁共振对直肠癌进行术前分期评估已日趋成熟，但系膜内淋巴结转移情况评估准确率尚有待进一步提高。同时，DCE-MRI需要注射对比剂，增加患者的不良反应危险性，且对时间分辨率及药物注射速率等要求较高。因此，在进行此类应用前，需统一的扫描参数和成像方案，选择血流动力学稳定性较好的对比剂，并确定可重复的定量参数，以利于对系膜内淋巴结转移情况的评估。
近年来，影像组学和计算机辅助诊断在医学领域的应用无疑是热点之一。很多研究也尝试应用人工智能技术来进一步提高系膜内淋巴结转移情况的评估，因此，结合人工智能技术对系膜内淋巴结转移情况评估是否有帮助有待进一步探索。