磁共振表觀擴(kuò)散系數(shù)對(duì)鼻咽癌放療后復(fù)發(fā)與纖維化的鑒別診斷價(jià)值

鐘貽洪 李金高 鐘俊遠(yuǎn) 郭小青 雷 劍

鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma，NPC)是我國南方地區(qū)的常見鼻咽部惡性腫瘤，其公認(rèn)首選治療方法是放射治療。放療后局部復(fù)發(fā)或殘疾留是放療失敗的主要原因，雖說隨著醫(yī)療技術(shù)進(jìn)步，診斷放療后復(fù)發(fā)的水平越來越高，但由于放療后改變表現(xiàn)差別很大，尤其是放療后纖維化常常表現(xiàn)為局部軟組織腫塊，故單純依靠形態(tài)學(xué)已難于區(qū)分腫瘤復(fù)發(fā)與纖維化。而磁共振彌散加權(quán)成像(DWI)作為1種分子水平的成像技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于頭頸部疾病的診斷與鑒別診斷，這與其定量的彌散表觀系數(shù)(ADC)密切相關(guān)，可以說ADC值的研究為疾病的診斷提供了更加客觀的標(biāo)準(zhǔn)。本研究旨在探討ADC值對(duì)鑒別鼻咽癌放療后復(fù)發(fā)與纖維化的價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

收集2011年1月至2013年3月鼻咽癌患者66例，其中初治鼻咽癌27例，放療后復(fù)發(fā)鼻咽癌21例，放療后纖維化鼻咽癌18例，男性39例，女性27例。年齡31～73歲，平均51.5歲。病例納入標(biāo)準(zhǔn):①所有初治及復(fù)發(fā)病例經(jīng)病理活檢檢查證實(shí)、纖維化部分病例經(jīng)病理檢查證實(shí)，部分病例經(jīng)隨訪半年以上無變化;②所有病例行3.0T MRI掃描，所有圖像滿足診斷分析要求。

1.2 MRI檢查掃描及其主要參數(shù)

所用設(shè)備為Siemens Verio 3.0T MRI掃描儀，患者取仰臥位，掃描范圍自側(cè)腦室至頸4椎體水平。所有病例先行常規(guī)MR掃描，SE T1WI、T2WI軸位、TWI-FS軸位及冠狀位、DWI軸位，b值為1 000 s/mm2;最后行增強(qiáng)掃描，對(duì)比劑使用釓噴替酸葡甲胺(Gd-DPTA)，經(jīng)肘靜脈注射。

1.3 MRI圖像分析

所有病例的MRI圖像均上傳至PACS系統(tǒng)，通過影像工作系統(tǒng)對(duì)圖像進(jìn)行分析，在鼻咽部病灶選取感興趣區(qū)(region of interest，ROI)測量ADC值，為了盡量減少噪音和避免部分容積效應(yīng)，每例病灶感興趣區(qū)都是手動(dòng)選擇，結(jié)合常規(guī)圖像，避免鈣化、出血、血管、囊變和壞死區(qū)，選擇實(shí)性部分盡可能大的感興趣區(qū)，3次測量取其平均值;并測量翼內(nèi)外肌及鼻腔黏膜ADC值，軟件自動(dòng)計(jì)算并顯示各研究組感興趣區(qū)的ADC值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

應(yīng)用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件，ADC值以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差()表示，病變兩組間、病變組與肌肉及鼻腔黏膜間ADC值比較采用t檢驗(yàn)，多組間兩兩對(duì)比采用秩和檢驗(yàn)。根據(jù)不同ADC值計(jì)算出的敏感性、特異性繪制ROC曲線，獲得最佳診斷閾值，并計(jì)算曲線下面積。

2 結(jié)果

2.1 病理檢查結(jié)果

所有初治鼻咽癌、復(fù)發(fā)鼻咽癌經(jīng)病理檢查證實(shí)為非角化型癌、角化型癌;纖維化病灶部分經(jīng)隨診證實(shí)，部分病例經(jīng)病理檢查證實(shí)。

2.2 常規(guī)MRI及增強(qiáng)掃描檢查結(jié)果

初治鼻咽癌及復(fù)發(fā)鼻咽癌常規(guī)MRI圖上均呈稍長T1、稍短T2信號(hào)，增強(qiáng)掃描后均呈輕中度均勻或不均勻強(qiáng)化，DWI上呈稍高信號(hào)，ADC上呈低信號(hào)，顯微鏡下見癌細(xì)胞較大，胞核較大，胞質(zhì)比增大，細(xì)胞聚集成團(tuán)，以片狀、團(tuán)狀或癌巢的形狀分布。

放療后纖維化病灶常規(guī)MRI圖上可呈稍長T1、稍短T2或混雜信號(hào)，增強(qiáng)掃描后呈輕中度強(qiáng)化或無明顯強(qiáng)化，DWI上呈稍高信號(hào)或混雜信號(hào)，ADC圖上呈稍高信號(hào)。

2.3 初治鼻咽癌、復(fù)發(fā)鼻咽癌及放療后纖維化病灶A(yù)DC 差異(表1、2)

表1 各病灶A(yù)DC值(×10-3mm2/s)

表2 各病灶A(yù)DC值比較情況

2.4 初治鼻咽癌、復(fù)發(fā)鼻咽癌及放療后纖維化病灶與翼內(nèi)外肌ADC值比較(表3)

表3 各病灶與翼內(nèi)外肌ADC值比較情況(×10-3mm2/s)

2.5 初治鼻咽癌、復(fù)發(fā)鼻咽癌及放療后纖維化病灶與鼻腔黏膜ADC值比較(表4)

表4 各病灶與鼻腔黏膜ADC值比較情況(×10-3mm2/s)

2.6 ADC值測量結(jié)果

初發(fā)病灶A(yù)DC值范圍為(0.567-0.795)×10-3mm2/s，平均約為(0.681 ±0.114) ×10-3mm2/s，95%可信區(qū)間為(0.602-0.711) ×10-3mm2/s;復(fù)發(fā)病灶A(yù)DC 值范圍為(0.581-0.813) ×10-3mm2/s，平均約為(0.697 ±0.116) ×10-3mm2/s，其 95%可信區(qū)間為(0.611-0.753) ×10-3mm2/s;纖維化病灶 ADC 值范圍為(1.115-1.215) ×10-3mm2/s，平均約為(1.165±0.050) ×10-3mm2/s，其 95%可信區(qū)間為(1.137-1.196) ×10-3mm2/s;對(duì)側(cè)肌肉 ADC 值范圍為(0.954-1.461) × 10-3mm2/s，平均為(1.207 ± 0.253) ×10-3mm2/s;鼻腔黏膜ADC值范圍為(1.409-1.957)×10-3mm2/s，平均為(1.683 ±0.274) ×10-3mm2/s。2.7 受試者工作特性曲線(receiver operator characteristic curve，ROC)圖

復(fù)發(fā)鼻咽癌ADC值的受試者工作特性曲線(R0C)下的面積為 0.98，以 ADC 值≤0.813×10-3mm2/s作為預(yù)測鼻咽癌放療后復(fù)發(fā)的閾值，其敏感性為80.1%，特異性為 94.3%，準(zhǔn)確率為 95.1%，見圖1。

圖1 ADC值對(duì)鼻咽癌復(fù)發(fā)鑒別的靈敏度及特異性圖

3 討論

3.1 磁共振DWI成像原理

彌散加權(quán)成像屬于MR功能性成像技術(shù)，它反映了水分子的無規(guī)律的布朗運(yùn)動(dòng)，是目前能較好觀察活體組織水分子微觀運(yùn)動(dòng)的無創(chuàng)性成像技術(shù)，它從分子水平反映人體組織結(jié)構(gòu)的病理生理變化并能予以量化分析，其結(jié)果用ADC值表示。體內(nèi)的水分子擴(kuò)散包括細(xì)胞內(nèi)及細(xì)胞外間隙運(yùn)動(dòng)，其中以細(xì)胞外間隙為主。病理情況下，細(xì)胞外間隙和細(xì)胞密度的變化可導(dǎo)致組織的表面彌觀系數(shù)發(fā)生變化，因此可以通過測定組織的彌散系數(shù)來推測病變的性質(zhì)，當(dāng)細(xì)胞密度增大時(shí)，細(xì)胞外間隙變窄，水分子彌散受限，ADC值降低［1］。

3.2 各組病灶的DWI影像和ADC值分析及病理基礎(chǔ)研究

在本研究中，我們發(fā)現(xiàn)初治鼻咽癌、鼻咽癌放療后復(fù)發(fā)的磁共振信號(hào)特征相同，表現(xiàn)為黏膜不規(guī)則增厚，局部形成軟組織腫塊，常規(guī)磁共振掃描呈較長T1、較長T2信號(hào)，DWI呈高信號(hào)，增強(qiáng)掃描后呈中度均勻或不均勻強(qiáng)化。兩者的ADC值均明顯低于纖維化病灶，兩者具有顯著的差異，其ADC值明顯小于放療后纖維瘢痕組織，亦小于同一患者的肌肉及鼻甲的ADC值。但初治鼻咽癌與復(fù)發(fā)病灶的ADC值無顯著差異(P＞0.05)。

病理上，初治鼻咽癌、復(fù)發(fā)鼻咽癌的主要病理類型為未分化型非角化性癌、未分化型角化性癌、分化型非角化性癌及分化型角化性癌，4個(gè)類型組織細(xì)胞學(xué)的共同特征就是癌細(xì)胞體積大，呈梭形或多邊形，胞核大，核膜厚，核仁明顯，胞質(zhì)少，胞質(zhì)比例增大，細(xì)胞密度大，排列緊密，以片狀、團(tuán)狀或癌巢形式分布，導(dǎo)致細(xì)胞間隙變小，水分子擴(kuò)散受限，ADC值降低。Provenzale等［2］研究表明，惡性腫瘤細(xì)胞增殖旺盛，細(xì)胞密度增高，細(xì)胞間隙變小，細(xì)胞外容積減少;另外，由于細(xì)胞生物膜的限制和大分子物質(zhì)對(duì)水分子的吸附作用增強(qiáng)，限制了腫瘤水分子彌散，因而ADC值降低。而陳韻彬等認(rèn)為［3］鼻咽癌復(fù)發(fā)的病理特征是癌細(xì)胞體積大，細(xì)胞核增大，胞質(zhì)比例增大，細(xì)胞排列緊密，以癌巢形式分布，導(dǎo)致細(xì)胞外間隙變小，水分子彌散受限，ADC值降低。這認(rèn)為是鼻咽癌ADC值降低的機(jī)制之一。鼻咽癌ADC值呈低信號(hào)另一機(jī)制可能與腫瘤細(xì)胞上的鈉-鉀泵有很大的關(guān)聯(lián)。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，直腸癌細(xì)胞膜上的鈉-鉀泵機(jī)能減退［4］，滲漏進(jìn)入胞質(zhì)的Na+、Cl-高于從胞質(zhì)內(nèi)泵出的K+，使胞質(zhì)的滲透壓增加，從而使細(xì)胞內(nèi)水增加，細(xì)胞發(fā)生腫脹，水分子擴(kuò)散受壓［5］。

Yang等［6］認(rèn)為，鼻咽癌放療后，腫瘤細(xì)胞萎縮壞死、纖維增生修復(fù)，細(xì)胞含水量減少，毛細(xì)血管床塌陷，最終成為致密纖維瘢痕組織。在常規(guī)MRI圖像上放療后局部纖維化的典型表現(xiàn)為局部軟組織樣輕度增厚，呈稍長T1、稍長T2信號(hào)，DWI亦呈高或稍高信號(hào)，增強(qiáng)后無強(qiáng)化或輕中度強(qiáng)化［7］，因此不具有特征性。而且鼻咽癌放療后的MRI信號(hào)強(qiáng)度隨放療劑量、纖維組織成熟度、血管床情況不同而變化很大，當(dāng)纖維組織不成熟，未成熟的纖維組織細(xì)胞豐富，而且可以與放療后水腫或者炎癥并存，病灶呈塊狀改變，T2WI上也可表現(xiàn)為高信號(hào)，增強(qiáng)后亦有強(qiáng)化［8］。這一病理特征反映在ADC上就表現(xiàn)為稍高或混雜信號(hào)，因此其ADC值較復(fù)發(fā)病灶明顯增高，兩者亦具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

3.3 鼻咽癌放療復(fù)發(fā)的ADC值的診斷閾值

本文描繪的ROC曲線下面積為0.98，以ADC值≤0.681×10-3mm2/s作為診斷鼻咽癌復(fù)發(fā)準(zhǔn)確性為95.1%，敏感性為80.1%，特異性為94.3%，假陽性為3.2%，假陰性3.1%。而結(jié)合增強(qiáng)掃描的MRI信號(hào)特點(diǎn)，特異性可達(dá)100%。說明所取方法具有較高的鑒別診斷價(jià)值。

Vandecaveye等［9］通過對(duì)頭頸部轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)1.5T MR DWI的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)b值取1000 s/mm2時(shí)，惡性淋巴結(jié)組 ADC 值［(0.85±0.27) ×10-3mm2/s］明顯小于良性淋巴結(jié)組［(1.19 ±0.22) ×10-3mm2/s］(P＜0.05);當(dāng) ADC 值取0.94 ×10-3mm2/s時(shí)，判斷轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的敏感度為84%，特異度為94%，準(zhǔn)確率達(dá)9l%。國內(nèi)亦有研究者得出相似結(jié)論。

聶翔等［10］研究認(rèn)為鼻咽癌在放療后3周內(nèi)ADC值呈上升趨勢，而腫瘤體積的縮小發(fā)生于放療后第3周以后，落后于ADC值的變化，證實(shí)了ADC值的變化要早于影像學(xué)上腫瘤的體積改變。因此，研究確切的診斷鼻咽癌復(fù)發(fā)灶的閾值，可以對(duì)病變的定性診斷可以提高參考依據(jù);對(duì)鑒別鼻咽癌放療后局部塊狀病變是局部纖維化還是腫瘤復(fù)發(fā)具有重要診斷意義。

綜上所述，3.0T MRI彌散加權(quán)成像能夠提供MRI掃描所不具備的鼻咽疾病功能方面的信息，可以通過ADC的測量來量化鼻咽癌復(fù)發(fā)與纖維化之間的差異，結(jié)合DWI信號(hào)特點(diǎn)和ADC值可提高鼻咽癌復(fù)發(fā)定性的準(zhǔn)確性，可以作為鑒別鼻咽癌放療后復(fù)發(fā)與纖維的一種新技術(shù)。但研究過程中，我們亦發(fā)現(xiàn)ADC值的局限是易受多方面的影響，比如易受骨質(zhì)、血管搏動(dòng)、竇腔氣體等影響，靠近這些部位的ADC值往往誤差較大。

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