鼻咽癌磁共振彌散加權成像與放療療效的相關性研究

聶 翔 李金高

磁共振彌散加權成像是目前在活體上進行水分子擴散測量與成像的惟一方法,在20 世紀90 年代才開始廣泛運用于臨床,最早是用于缺血缺氧性腦損傷的研究，它提供了與常規磁共振成像( magnetic resonance imaging ，MRI) 技術不同的圖像對比。國外[1，2]大量研究證實腫瘤在接受有效治療后，ADC值的變化要早于常規影像學(例如CT及MRI)上體積的變化。故ADC值作為一項影像學指標，在預測腫瘤治療效果方面，彌散成像較常規MRI具有更大的優勢。我們擬通過MR DWI技術觀察ADC與放療療效的相關性，探討鼻咽癌ADC值在預測放療效果中的作用。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

收集13例經病理檢查證實的鼻咽癌初治患者，均為低分化鱗癌，所有患者治療前均接受鼻咽MRI、電子鼻咽鏡檢查及胸部正側位片、腹部B超及相關實驗室化驗檢查，明確分期及排除遠處轉移，臨床分期為T2N0～3M0(參照97福州分期)，Ⅱ期5例，Ⅲ期8例，其中男性10例,女性3例，年齡29～52歲,平均38.8歲。

1.2 分組及處理

全部患者治療前作為對照組，治療后作為實驗組。患者均接受常規二維放療，2 Gy/次，5次/周，共7～8周，放療總劑量為70～80 Gy，放療中不予化療。放療前、放療中3周內每周(間隔時間大約為7天)及放療結束時均行鼻咽MRI平掃，同時進行DWI掃描，MR 檢查均在1.5T( GE Signa CV/ i,NV/ i) 磁共振掃描儀進行,常規檢查序列包括鼻咽矢狀位快速SE T1WI 定位、軸位快速SE T1WI、快速SE T2WI、快速SE T2fsWI和DWI。DWI 采用軸位單次激發平面回波成像( echo planar imaging ，EPI) 序列,圖像掃描層次與常規掃描保持一致,分別在3 個方向(讀出XX、相位編碼YY、層面選擇ZZ) 施加彌散梯度,b = 0 s/mm2及b = 1 000 s/ mm2,掃描時間50 s。

1.3 資料分析

1.3.1 ADC值計算 通過2個不同b值擬合出病變部位ADC圖，結合MRIT2WI在對應的DWI圖及進行信號強度的測量,在DWI圖上勾畫出感興趣區ROI(Region-Of-Interest),勾畫時盡量包括腫瘤實質區，避免壞死區及囊變區，收集軸位中心層面及上下2～3層面(最大顯示腫瘤)病灶ADC值，計算其平均值，即為病灶平均ADC值。

1.3.2 腫瘤體積計算 根據鼻咽MRI平掃，應用PACS系統通過面積求和法計算出鼻咽腫瘤體積。

1.4 統計學處理

應用SPSS 15.0 軟件對資料進行處理,全部計量資料以±s表示,放療前后參數比較采用配對t檢驗,相關分析采用Pearson法。

2 結果

放療前鼻咽癌的ADC值為(8.38±0.89)×10-4mm2/s，放療中第1、2、3周及放療結束時ADC值分別為(11.66±0.43)×10-4mm2/s、(12.82±0.40)×10-4mm2/s、(13.90±0.74)×10-4mm2/s和(9.05±0.62)×10-4mm2/s，放療前鼻咽癌體積為(10.72±3.22)mm3，放療中第1、2、3周及放療結束時體積分別為(9.91±3.22)mm3、(7.38±3.03)mm3、(4.50±1.82)mm3和(1.43±0.51)mm3，放療前ADC值與放療結束時體積消退百分比呈線性負相關(γ=-0.694，F=10.208，P<0.05)。

3 討論

3.1 DWI成像技術概述

DWI使MR 對人體的研究深入到了更微觀的水平，水分子擴散反映的是微觀分子的運動變化,與人體組織中細胞的大小處于同一數量級,能更精確、可靠、及時地反應組織的微觀構成和各種狀態下水分子的跨膜運動與移動的功能狀況。生物組織內水分子運動受限程度主要取決于組織細胞密度及細胞膜的完整性，惡性腫瘤由于其細胞繁殖速度快，細胞密度增高，細胞外間隙變窄，同時因細胞生物膜的限制和一些大分子的吸附作用，這些因素綜合作用，限制了惡性腫瘤細胞水分子活動，導致其ADC值通常低于良性病變及正常組織[3]。在生物組織內,為了消除呼吸、血流灌注、脈搏、肢體運動等生理因素對水分子彌散的影響，常用表觀彌散系數(apprent diffusion coefficient，ADC)來描述活體內水分子的彌散狀況。生物組織內ADC受彌散和灌注兩個因素的影響。微循環內的ADC比純水的大十幾倍[4]。若b取值太小,則ADC將受灌注影響很大,誤差較大，故在活體研究中通常采用了較大b值。早期DWI由于掃描時間較長，運動偽影大，較難運用于運動幅度較大器官，如肝臟及脾臟[5]。隨著MRI硬件及軟件的發展，尤其是平面回波成像及多線圈的應用，縮短了掃描時間，減少了患者體位變化，抑制運動偽影，使體部DWI成為可能。

3.2 DWI成像在預測腫瘤治療效果中應用潛能

惡性腫瘤在接受有效治療后，由于細胞壞死及凋亡導致細胞數量及密度的降低，細胞外水分子容積增加，腫瘤ADC值往往會升高，若ADC值降低或穩定則意味著細胞內水分子容積增加及組織內自由彌散的水分子減少，往往繼發于治療效果不佳或腫瘤進展。

Kuei 等[6]通過動物研究顯示骨轉移病灶在接受化療后，病灶ADC在第7、11天和14天增高幅度分別為4%、13.1%及30%。Hamstra等[7]研究表明治療前腫瘤ADC水平與治療后腫瘤的消退呈負相關。

本研究發現鼻咽癌在接受放療后3周內ADC值總體上呈遞增趨勢，尤以第1周增值最為明顯，此時MRI上腫瘤體積的變化卻不大，提示腫瘤處于“松動期”，而腫瘤體積明顯消退發生在放療后第2周或第3周，落后于ADC的變化，證實ADC值變化要早于常規影像學上體積變化。進一步分析表明放療前ADC值與放療結束時腫瘤體積消退百分比呈負相關，與“Hamstra等”的研究基本一致，因此ADC有早期預測腫瘤治療效果的潛能。本研究中，放療第3周時ADC值下降，類似于Patrick等[8]研究結果，因當時無法取得病理活檢，故推測這可能與放療后炎癥、水腫及ADC變化不均勻有關。在此次研究中，為了避免化療藥物對ADC值的影響，故分期偏晚(T3～4N0～3M0)的病例未納入研究范圍，加之腫瘤ADC值測量過程中影響因素較多，如掃描時所用參數及掃描時間、ROI的大小、醫生勾畫ROI的經驗，況且腫瘤治療后ADC值變化較為復雜，故這方面有待進一步研究。

綜上所述，DWI作為1種新型的成像技術，必將有更為廣泛的應用前景及臨床價值。

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