磁共振彌散加權(quán)成像在評估鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放療療效的價值研究

王忠,楊智,李春平，付兵，曹瑛，李睿，彭竹琴，趙志勇，王波，楊帆

(1．成都市第五人民醫(yī)院放射科，四川 成都　611130；2.川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院放射科，四川 南充　637000)

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磁共振彌散加權(quán)成像在評估鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放療療效的價值研究

王忠1,楊智1,李春平2，付兵1，曹瑛1，李睿2，彭竹琴1，趙志勇1，王波1，楊帆2

(1．成都市第五人民醫(yī)院放射科，四川 成都611130；2.川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院放射科，四川 南充637000)

目的：探討磁共振彌散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging,DWI)在鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放療、放療后隨訪的臨床價值。方法：分析經(jīng)病理證實(shí)的32例鼻咽癌患者在放療前、放療劑量40 Gy時和放療結(jié)束后均行MRI常規(guī)掃描、增強(qiáng)掃描及DWI檢查，分析病變體積及彌散表觀系數(shù)(apparent diffusion coefficient,ADC)值動態(tài)變化情況，并探討兩者的相關(guān)性。結(jié)果：隨著調(diào)強(qiáng)放療時間的延長，腫瘤體積不同程度縮小，且不同放療時間段各組間差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)；ADC值逐漸增高，放療晚期ADC的增高程度大于放療早期的增高程度，且不同放療時間段各組間差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)；腫瘤體積與ADC值呈負(fù)相關(guān)(r=-0.667，P=0.000)。結(jié)論：MRI及DWI-MRI成像可較準(zhǔn)確的顯示鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放療后形態(tài)學(xué)、組織學(xué)變化，能較好的監(jiān)測NPC放射治療后腫瘤的消退情況和治療的敏感性。

鼻咽癌；調(diào)強(qiáng)放療；磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像

【Abstract】Objective：To explore the value of diffusion-weighted imaging magnetic resonance imaging (DWI-MRI)in intensity modulated radiotherapy (IMRT)for nasopharyngeal carcinoma(NPC)and on the follow-up of NPC after radiotherapy.Methods：32 patients histopathologically confirmed NPC underwent conventional,enhanced and DWI MRI.MRI and DWI-MRI were carried out at pre-radiotherapy and during IMRT at accumulative dose of 40 Gy,and immediately after radiotherapy.MRI and DWI imaging were analyzed in details,and the apparent diffusion coefficient (ADC)of nasopharyngeal mass and the volume of the tumor were be determined;the volume was then correlated to the ADC.Results：During the process of the intensity modulated radiation therapy,the tumor volume was reduced in different degrees,and there were significant differences between each group in different time period after IMRT (all P<0.05);ADC value is gradually increased,the degree of advanced radiotherapy ADC is increased greater than the early radiotherapy,there were significant differences between each group of different time after IMRT (all P<0.05);tumor volume was negatively correlated with ADC value (r=-0.667,P=0.000).Conclusion：MR and DWI-MR can provide morphological and histology changes of NPC after IMRT,and were helpful in the evaluation of the NPC primary tumor regression and the sensitivity of IMRT.

【Key words】Nasopharyngeal carcinoma;IMRT;Diffusion-weighted MRI

鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma,NPC)是我國常見的頭頸部惡性腫瘤，放射治療是首選的治療方法[1-2]。調(diào)強(qiáng)放射治療(intensity modulated radiotherapy,IMRT)技術(shù)能最大限度地將放療劑量集中在靶區(qū)，殺滅腫瘤細(xì)胞，減少對周圍正常組織、器官的損傷[3]。磁共振彌散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI-MRI)是目前在活體上進(jìn)行水分子擴(kuò)散測量與成像的唯一方法，能反映病變組織的早期病理學(xué)改變，同時能對彌散表觀系數(shù)(apparent diffusion coefficient,ADC)進(jìn)行定量測量[4]。本文前瞻性選擇本院初治NPC患者32例，在放療前1周內(nèi)、放療劑量達(dá)40 Gy時、放療完成后1周內(nèi)均行常規(guī)MRI掃描及DWI-MRI掃描，通過對腫瘤體積、信號及ADC值的變化，以此來探討磁共振彌散加權(quán)成像在NPC調(diào)強(qiáng)放療療效及隨訪檢測中的應(yīng)用價值。

1　材料與方法

1.1材料

前瞻性納入成都市第五人民醫(yī)院2013年4月至2015年4月在本院初診并規(guī)律性IMRT的NPC患者32 例，其中男性20例，女性12例，年齡23～65歲，中位值51歲；32例病例均符合以下納入標(biāo)準(zhǔn)和排除標(biāo)準(zhǔn)。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)病理確診為NPC；(2)采用美國癌癥聯(lián)合委員會(American Joint Committee on Cancer,AJCC)咽部腫瘤TNM分期系統(tǒng)(2010年第7版)對腫瘤分期為Ⅰ-Ⅲ期患者；(3)首診接受根治性IMRT；(4)治療前、放療劑量達(dá)40 Gy時、放療完成后1周內(nèi)均行常規(guī)MRI掃描及DWI-MRI掃描；(5)卡氏評分不低于70分。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)存在既往的惡性腫瘤疾病病史；(2)存在重大器質(zhì)性疾病；(3)妊娠和哺乳期婦女。研究符合人體試驗(yàn)倫理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，得到倫理委員會的批準(zhǔn)，并簽署知情同意書。

1.2方法

1.2.1檢查患者在鼻咽鏡活檢確診為NPC后1～3 d，放療總劑量達(dá)40 Gy時，且放療完成后1周內(nèi)進(jìn)行MRI常規(guī)檢查及DWI-MRI檢查。MRI檢查采用采用Philips Achieva 1.5 T雙梯度超導(dǎo)型磁共振設(shè)備(最大梯度場強(qiáng)66 mmT/m,最大梯度切換率180 T·m-1·s-1，爬升時間為0.18 ms,Achieva Noval Dual)，采用16通道頭頸聯(lián)合相控陣線圈。掃描范圍包括顱底、鼻咽部及頸部，包括常規(guī)平掃+增強(qiáng)MR+DWI-MRI。常規(guī)MRI序列包括軸位FSE-T1WI(TR/TE=276.1/12 ms，層厚4 mm，層間隔1 mm，F(xiàn)OV 24 cm×24 cm，矩陣256×256)，軸位FSE-T2WI(TR/TE=3 728.36/100 ms，層厚4 mm，層間隔1 mm，F(xiàn)OV 24 cm×24 cm，矩陣256×256)，并行橫軸位T1WI增強(qiáng)掃描(0.2 mL/kg釓噴酸葡胺，注射速率2.0 mL/s)。DWI-MRI采用單次激發(fā)自旋回波序列行軸位掃描：TR/TE=2974.75/115.37 ms，層厚4 mm，層間隔1 mm，F(xiàn)OV 24 cm×24 cm，矩陣256×256，在x 、y 、z 軸3個方向上施加擴(kuò)散梯度，擴(kuò)散敏感系數(shù)(b值)：b=0 s/mm2,1 000 s/mm2。

1.2.2圖像分析結(jié)合常規(guī)MRI軸位T1WI增強(qiáng)MRI軸位圖像，應(yīng)用PACS系統(tǒng)通過面積求和法計算出鼻咽腫瘤體積。通過兩個b值擬合處病變部位ADC圖，結(jié)合FSE-T2WI軸位圖像，在對應(yīng)DWI圖進(jìn)行ADC值測量，在DWI圖上畫感興趣區(qū)(region-of-interest，ROI)，ROI面積10～15 mm2，ROI勾畫應(yīng)該位于腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)，避開腫瘤壞死區(qū)及囊變區(qū)，軸位中心層面及上下2～3個層面病灶的ADC值，計算其平均值，獲得病灶平均ADC值。

1.3統(tǒng)計學(xué)分析

本實(shí)驗(yàn)使用SSPS 16.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，用GraphPad Prism 5繪制誤差線圖，所有數(shù)值采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示；采用重復(fù)測量數(shù)據(jù)的方差分析分析放療前、放療劑量達(dá)40 Gy時、放療后1周內(nèi)ADC值及腫瘤體積的變化；采用Spearman相關(guān)分析對放療前、放療劑量達(dá)40 Gy時、放療后ADC值與腫瘤體積相關(guān)性進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析；P<0.05表示差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2　結(jié)果

2.1病理結(jié)果

32例NPC患者經(jīng)鼻咽鏡活檢均為低分化鱗癌，采用AJCC的TNM分期。Ⅰ期患者12例；Ⅱ期患者17例；Ⅲ期患者3例。

2.2腫瘤形態(tài)、信號、及增強(qiáng)掃描表現(xiàn)，腫瘤放療后體積變化

NPC病灶T2WI為不均勻高信號，T1WI為低信號，增強(qiáng)掃描NPC表現(xiàn)為不均勻性明顯強(qiáng)化(圖1)。調(diào)強(qiáng)放療后MRI檢查中，隨著放療時間的延長，腫瘤體積不同程度縮小(圖2)，且不同放療時間段各組間差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.006)，放療前體積與放療劑量達(dá)40 Gy時、放療完成1周內(nèi)的體積之間差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(均有P<0.05)，放療劑量達(dá)40 Gy時與放療完成1周內(nèi)差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，見表1。

2.3腫瘤IMRT前、中、后DWI信號的改變及ADC的變化趨勢

NPC原發(fā)腫瘤灶放療前呈明顯高信號，隨著放療的進(jìn)行，信號逐漸減低，病灶A(yù)DC值逐漸升高，放療各時間段ADC值差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.000)，且放療晚期ADC值升高程度大于放療前期,放療前ADC值與放療劑量達(dá)40 Gy時、放療完成1周內(nèi)的ADC值之間差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(均有P<0.05)，放療劑量達(dá)40 Gy時與放療完成1周內(nèi)ADC值差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)(圖3、表1)。

2.4腫瘤IMRT前、中、后 ADC值的變化趨勢與腫瘤體積變化之間的相關(guān)性

隨著放療的持續(xù)進(jìn)行，NPC腫瘤體積的改變與腫瘤ADC值的改變成呈線性負(fù)相關(guān)(r=-0.667，P=0.000)。

表1　放療前、中、后各時期腫瘤體積、ADC值比較±s)

腫瘤體積(cm3)ADC值(mm2/s)放療時間點(diǎn)P值各時間點(diǎn)體積比較各時間點(diǎn)ADC值比較放療前15.745±22.485(0.736±0.090)×10-3放療劑量達(dá)40Gy時0.0110.000放療劑量達(dá)40Gy時3.343±3.962(0.873±0.111)×10-3放療完成1周內(nèi)0.0030.000放療完成1周內(nèi)1.356±2.882(1.237±0.138)×10-3放療完成1周內(nèi)0.0010.000

注：采用重復(fù)測量方差分析，兩兩比較采用LSD檢驗(yàn)，P<0.05被認(rèn)為有統(tǒng)計學(xué)意義。

3　討論

NPC由于其獨(dú)特的生物學(xué)特性，即大部分為低分化癌，對放療敏感，目前NPC治療是以首選放療為主的綜合治療。隨著調(diào)強(qiáng)放療的推廣及影像新技術(shù)的飛速發(fā)展，影像學(xué)檢查在NPC放療前定位與評估、放療療效監(jiān)測及評估中扮演重要的角色[5]。DWI是應(yīng)用二維平面回波擴(kuò)散加權(quán)序列，通過不同組織間的水分子擴(kuò)散差異造成不同信號衰減來成像，以此來反映活體組織微觀結(jié)構(gòu)，例如組織結(jié)構(gòu)、功能及代謝異常[6]。在活體生物組織內(nèi)，水分子擴(kuò)散常常受呼吸、血流灌注、脈搏、肢體運(yùn)動等生理因素的影響，所以我們常常用ADC值來描述活體中水分子的擴(kuò)散狀況，要獲得ADC值，至少要獲得兩幅不同的DWI圖像，若b值較小，則ADC值將受灌注影響較大，故本實(shí)驗(yàn)研究采用較大的b值，我們?nèi)=0 s/mm2和b=1 000 s/mm2，實(shí)驗(yàn)研究證明1 000 s/mm2能較好的反映組織的實(shí)際擴(kuò)散系數(shù)，并獲得較好的圖像質(zhì)量[7]。

本研究發(fā)現(xiàn)隨著放療的進(jìn)行，腫瘤體積明顯縮小，在放療劑量達(dá)40 Gy時，與放療前相比腫瘤體積衰退最為明顯，在隨后幾周內(nèi)腫瘤進(jìn)一步消退，但消退的體積沒有放療前兩周明顯，部分腫瘤在放療結(jié)束時，腫瘤幾乎消失。這與NPC是低分化鱗癌，潛在的腫瘤倍增時間及腫瘤半消退期較短有關(guān)。NPC腫瘤的體積與T分期有關(guān)，腫瘤體積是監(jiān)測臨床腫瘤治療療效的一項(xiàng)重要指標(biāo)；利用影像技術(shù)觀察和測量所得的腫瘤體積，間接反映了腫瘤細(xì)胞存活數(shù)目，能進(jìn)一步分析腫瘤近期治療療效及遠(yuǎn)期預(yù)后；目前有研究證實(shí)腫瘤體積是預(yù)測近期療效或局部控制率，以及衡量治療效果的一項(xiàng)重要指標(biāo)[8-9]。但是腫瘤體積的測量有其局限性，因?yàn)樵谀[瘤的放射治療中，被射線殺死的腫瘤細(xì)胞不會立即消失、排除，同時放射治療會使鼻咽部粘膜形成慢性潰瘍及腫瘤壞死組織，同時伴隨鼻咽組織纖維化及炎性組織的形成，同時腫瘤組織與纖維化、壞死組織較難區(qū)分[10]。故在本實(shí)驗(yàn)中測量的腫瘤體積中包括死亡的腫瘤細(xì)胞及存活的腫瘤細(xì)胞，在MRI圖像計算中腫瘤體積包括了死亡的腫瘤細(xì)胞，那么體積的變化過程中要考慮死亡細(xì)胞的影響，雖然有上述影響，但放療過程中腫瘤體積的變化基本反映了腫瘤消退的情況。

近年來，隨著MRI技術(shù)的不斷進(jìn)步，尤其是功能磁共振序列的發(fā)明與應(yīng)用，為鼻咽癌放療監(jiān)測及隨訪開辟了新的領(lǐng)域[11]，DWI-MRI就是其中之一，國內(nèi)外的研究已經(jīng)證實(shí)：(1)DWI能用于腫瘤的評估，并能夠預(yù)測腫瘤治療的療效[12]；(2)放射治療后，腫瘤ADC值進(jìn)行性增加，說明放射治療有效；但并未對整個放療期間腫瘤ADC值的動態(tài)變化給予研究。本動態(tài)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著放療時間的進(jìn)行，腫瘤ADC值升高，但放療晚期ADC值的升高程度大于放療前期，與放療早期腫瘤細(xì)胞放射性水腫、壞死以及周圍大量的炎性細(xì)胞浸潤導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞間黏度增大，限制了腫瘤內(nèi)部水分子擴(kuò)散運(yùn)動有關(guān)[13]。這為尋找更合適的放療時間節(jié)點(diǎn)行DWI-MRI檢查來監(jiān)測NPC放療療效提供了新的方向，目前有研究認(rèn)為放療劑量達(dá)50 Gy時來評價腫瘤退縮率是較為可靠的指標(biāo)[14]；本實(shí)驗(yàn)研究采用40 Gy為MRI掃描的時間節(jié)點(diǎn)，主要原因是前述研究發(fā)現(xiàn)ADC值的變化快于腫瘤體積的變化，在放療后1周內(nèi)，腫瘤ADC就升高[15]。在放射治療的早期，對放射治療敏感的腫瘤細(xì)胞細(xì)胞膜破壞，細(xì)胞通透性增加，同時細(xì)胞壞死，細(xì)胞密度下降，水分子擴(kuò)散運(yùn)動加速，ADC值會明顯升高，但體積未見明顯的變化，有研究發(fā)現(xiàn)在早期腫瘤體積變化不明顯時，腫瘤ADC值增高變化明顯，ADC值的變化為早期監(jiān)測腫瘤療效提供了新的方法[16]。

國內(nèi)外的研究者[7,17]通過動物及人體試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在腫瘤放射治療過程中，腫瘤的體積消退與腫瘤ADC值的升高成負(fù)相關(guān)。本研究中，NPC腫瘤灶A(yù)DC值增高與腫瘤體積的縮小呈負(fù)相關(guān)，這與前述研究結(jié)果相同，但相關(guān)性一般，這可能與把腫瘤壞死后或炎癥組織納入到腫瘤體積內(nèi)來計算有關(guān)，同時也與放療后腫瘤組織內(nèi)各種成份混雜導(dǎo)致ADC欠均勻有關(guān)，但本試驗(yàn)中采用小ROI，希望能減低放療后組織ADC欠均勻帶來的影響。

本研究尚存在以下局限性：(1)無法避免地將腫瘤壞死組織及炎癥、纖維化組織納入到腫瘤體積中來，同時在放療40 Gy及放療結(jié)束后沒有取得病理活檢；(2)沒有對多個b值序列進(jìn)行檢查，優(yōu)化DWI序列；(3)所納入的NPC病理較為單一，樣本量太少，同時病例為早中期NPC，沒有對其它病理類型及晚期NPC納入研究。因此，有必要彌補(bǔ)上述研究的不足。

總之，MRI及DWI-MRI能很好地顯示鼻咽癌IMRT的治療前后腫瘤形態(tài)、信號及ADC值等生物學(xué)變化情況，能較好地監(jiān)測NPC放射治療后腫瘤的消退情況和治療的敏感性，隨著未來醫(yī)學(xué)模式向精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)方向發(fā)展，MRI及DWI-MRI必將作為NPC放射治療的常規(guī)和首選檢查手段。

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(學(xué)術(shù)編輯：黃小華)

Evaluation of therapy effect of intensity modulated radiation therapy for nasopharyngeal carcinoma using diffusion weighted MR

WANG Zhong1,YANG Zhi1,LI Chun-ping2,FU Bing1,CAO Ying1,LI Rui2,PENG Zhu-qin1,ZHAO Zhi-yong1,WANG Bo1,YANG Fan2

(1.Department of Radiology,Chengdu Fifth People’s Hospital,Chengdu 611130;2.Department of Radiology,Affiliated Hospital of North Sichuan Medical College,Nanchong 637000,Sichuan,China)

10.3969/j.issn.1005-3697.2016.04.02影像醫(yī)學(xué)研究專題·論著

四川省醫(yī)學(xué)科研青年創(chuàng)新課題計劃(Q15023)

2015-10-06

王忠(1971-)，男，副主任醫(yī)師。E-mail：454262993@qq.com

李春平，E-mail：lichunping_1@163．com

網(wǎng)絡(luò)出版時間：2016-8-217∶48網(wǎng)絡(luò)出版地址：ttp://www.cnki.net/kcms/detail/51.1254.R.20160802.1748.004.html

1005-3697(2016)04-0452-05

R445.2

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