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第一部分3D磁共振成像在直肠癌术前评估的诊断性研究研究目的:T2加权成像是直肠癌术前评估中最重要的磁共振成像序列,3D T2WI序列的成像技术有利于实现更高的层空间分辨率、更高的信噪比、三维图像重建,并通过简化扫描流程提高时间效率。本研究的目的是比较2D T2WI序列和3D T2WI序列对直肠癌患者术前评估的诊断价值。研究方法:本研究为前瞻性研究,收集2021年1月至2022年10月于吉林大学第一医院行MR检查的直肠癌患者243例,所有入组患者均在术前同时行2D T2WI和3D T2WI序列直肠MR检查,并分别由两名放射科医生进行配对交叉阅片评估直肠癌患者的T分期、N分期、EMVI及MRF。T、N分期以组织病理学诊断结果为金标准,EMVI和MRF以高年资放射科医生影像诊断结果为金标准。分别评估两名放射科医生对T分期、N分期、EMVI和MRF的诊断效能及诊断结果一致性。研究结果:3D T2WI和2D T2WI序列对T分期诊断的平均准确率分别87.0%和75.5%,在3D T2WI序列早期直肠癌T分期、低位直肠癌T分期和中高位直肠癌T分期的诊断准确度均高于2D T2WI序列（P值均＜0.05）。3D T2WI和2D T2WI序列对N分期诊断的平均准确率分别87.3%和79.6%;3D T2WI和2D T2WI序列对EMVI诊断的平均准确率分别92.9%和79.7%;3D T2WI和2D T2WI序列对MRF诊断的平均准确率分别93.7%和87.7%。研究结论:3D T2WI序列相比传统的2D T2WI序列在直肠癌术前评估T分期、N分期、EMVI和MRF中具有更高的诊断准确性和评估一致性,由其对早期直肠癌和高位直肠癌的诊断效能的有明显提升。第二部分基于3D T2WI的直肠癌转移性淋巴结诊断:影像-病理对照研究研究目的:在3D T2WI序列对淋巴结评估时发现部分淋巴结具有“包膜征”和/或“中央点征”。本研究的主要目的是评估3D T2WI在淋巴结中的特殊征象是否对转移性淋巴结具有诊断价值,并构建3D T2WI序列淋巴结诊断模型。研究方法:本研究前瞻性收集39名直肠癌患者,并通过术前MR、术后标本MR及病理结果精准匹配获得145枚淋巴结（52枚阳性淋巴结,93枚阴性淋巴结）。分别评估精准匹配淋巴结在2D T2WI和3D T2WI序列上的影像学特征,并通过单因素与多因素logistic回归分析筛选转移性淋巴结独立风险/保护因素。分别构建基于2D T2WI和3D T2WI独立因素及现有指南因素的淋巴结诊断标准,比较不同诊断标准下淋巴结诊断效能,最后构建基于3D T2WI序列的淋巴结诊断模型。研究结果:基于3D T2WI序列筛选的危险征象、保护征象及以现有指南征象的淋巴结诊断标准的诊断准确率分别达到82.1%,92.4%和87.6%,均显著高于2D T2WI序列的淋巴结诊断准确率57.7%和63.5%。综合3D T2WI序列淋巴结边缘、内部信号、包膜征和中央点征,通过构建淋巴结转移诊断模型,在训练数据集中受试者工作特征曲线（the receiver operating characteristic,ROC）下面积（the areas under the curve,AUC）值及95%置信区间（confidence interval,CI）为0.981（0.963-1.000）,在验证数据集中AUC值及95%CI为0.986（0.968-1.000）。研究结论:3D T2WI序列观察的包膜征和中央点征有利于提高转移性淋巴结诊断敏感度及准确性,通过3D T2WI序列评估的影像学特征构建的淋巴结诊断模型可以实现较高的诊断准确度。第三部分基于多模态影像组学直肠癌术前神经浸润的诊断研究研究目的:神经浸润是直肠癌重要的独立风险预测因子,对患者的治疗方式选择具有重要作用,但在术前难以诊断,本研究的目的是利用多模态影像组学技术在术前诊断直肠癌的神经浸润状态。研究方法:本研究连续纳入了2016年6月至2018年10月于吉林大学第一医院就诊并且经组织病理学确诊为直肠癌的患者94例,入组患者在术前两周内分别行直肠磁共振检查和计算机断层扫描增强检查,70%的入组患者被随机分配作为训练数据集,30%的入组患者作为测试数据集。分别从术前检查的T2加权成像、弥散加权成像和增强CT门静脉图像的感兴趣区（volume of interests,VOIs）中提取、筛选影像组学特征,并通过选择的最强特征的线性组合,根据相应的模式对其各自的系数进行加权,构建影像组学评分模型。并分别评估MR影像组学评分模型、典型影像组学评分模型和综合影像组学评分模型在训练和测试数据集中的诊断效能。研究结果:CT影像组学评分和T2WI影像组学评分是直肠癌神经浸润的独立相关因素,CT影像组学评分相对危险比（odd ratio,OR）值及95%CI为4.218（1.070-16.620）,T2WI影像组学评分OR值及95%CI为105.721（3.091-3615.790）。结合CT影像组学评分和T2WI影像组学评分构建的典型影像组学评分模型表现出最好的性能,在训练数据集中诊断的准确度为84.6%,AUC值及95%CI为0.906（0.828-0.977）,在测试数据集中诊断的准确度为75.9%,AUC值及95%CI为0.884（0.770-1.000）。研究结论:多模态影像组学评分模型可用于术前诊断直肠癌神经浸润状态,为临床医师在个体临床决策系统中提供有价值的参考。