ROI和ADC值標準差在預測鼻咽癌近期療效中的相關分析

李 偉，湯日杰，彭俊琴，李建生

（廣州醫科大學附屬腫瘤醫院，廣東 廣州 510095）

ROI和ADC值標準差在預測鼻咽癌近期療效中的相關分析

李 偉，湯日杰，彭俊琴，李建生

（廣州醫科大學附屬腫瘤醫院，廣東 廣州 510095）

目的：通過對比不同ROI所獲得ADC值參數與鼻咽癌放療聯合新輔助化療的近期療效間的關系，明確具有最大預測價值的ADC值參數。方法：53例鼻咽癌在治療前行MR擴散加權成像檢查。通過A法（以腫瘤灶體積最大層的整個腫瘤灶邊界劃 ROI）獲得 4 個 ADC 值參數（ADC1-min、ADC1-mean、ADC1-max、ADC1-sd），通過 B 法（在腫瘤實性區劃直徑約 2～3mm2的ROI）獲得3個ADC值參數（ADC2-min、ADC2-mean、ADC2-max）。在治療后按照腫瘤灶體積變化情況分為敏感組和抗拒組。分析7種ADC值參數與分組的關系，通過ROC曲線的Az值尋找最佳參數，并分析它的相關影響因素。結果：53例患者歸于敏感組 35 例， 抗拒組 18 例。 二組在 ADC1-mean （0.875±0.114、0.962±0.116）×10-3mm2/s、ADC1-sd （0.336±0.075、0.436±0.066）×10-3mm2/s、ADC2-min（0.623±0.124、0.548±0.077）×10-3mm2/s、ADC2-max（1.234±0.148、1.320±0.131）×10-3mm2/s 存在顯著性差異（t=2.618、4.809、2.337、2.093，P=0.012、0.000、0.023、0.041）。 二組在 ADC1-min（0.554±0.088、0.512±0.084）×10-3mm2/s、ADC1-max（1.512±0.214、1.630±0.215）×10-3mm2/s、ADC2-mean（0.856±0.092、0.877±0.083）×10-3mm2/s、不存在顯著性差異（t=1.665、1.914、0.801，P=0.102、0.061、0.427）。ADC1-mean、ADC1-sd、ADC2-min、ADC2-max 的 Az值分別為 0.725、0.864、0.676、0.662。ADC1-sd 與年齡、性別、 病理類型不存在顯著性相關性。 ADC1-sd 與 T 分期 （T1～T4，（0.263±0.102、0.342±0.081、0.394±0.062、0.404±0.096）×10-3mm2/s）存在明顯正相關（F=4.425，P=0.008）。結論：以鼻咽癌整體腫瘤范圍獲得的ADC值標準差與T分期密切相關，對于預測近期放化療效果具有更大的診斷價值。

鼻咽腫瘤；治療結果；磁共振成像

目前通過表觀擴散系數 （Apparent diffusion coefficient，ADC）值來預測腫瘤治療效果已成為醫學影像研究的熱點。由于研究設計方案不一樣，感興趣區（Region of interest，ROI）的設置不一樣，ADC值的選擇不一樣，不同文獻得出的結論也不一樣。Chen等[1]報道鼻咽癌治療前獲得的ADC值及ADC值變化都可用于預測放化療敏感性。而Hong等[2]卻認為鼻咽癌治療前的ADC值在預測其放化療效果方面沒有統計學價值。因此本研究根據目前常用的ROI設置方法，共選擇7種ADC值進行分析，希望通過前瞻性研究，找出其中具有最大診斷價值的ADC值參數。在本研究中，ADC值的標準差被作為一個獨立參數來進行分析。

1 資料與方法

1.1 病例選擇

入組條件：①2014年10月1日—2015年6月30日在廣州醫科大學附屬腫瘤醫院經鼻咽鏡活檢病理確診的初診鼻咽癌患者；②擬進行聯合放化療治療；③無MR檢查的禁忌癥；④MR影像提示鼻咽原發腫瘤灶最小經線至少在5 mm以上；⑤功能狀態評分（Karnofsky score，KPS 評分）＞80。

排除標準：①存在其它影響治療的疾病；②接受過其它抗腫瘤治療；③無法提供詳細臨床資料記錄；④不能配合完成全部研究過程。

1.2 治療前MR檢查

所有患者在治療前行鼻咽部MR及擴散加權成像（MR-DWI）掃描，然后通過MR軟件獲取鼻咽腫瘤灶的ADC值。

1.2.1 MR掃描

使用飛利浦Achiver 1.5T MR成像儀。范圍均包括顱底至下頜，應用頸部相控陣頭頸聯合線圈。先進行平掃，應用快速恢復快速自旋回波（Fast recovery fast spin echo，FRFSE）序列，均包括橫軸位 T1WI、橫軸位T2WI、矢狀位T2WI、橫軸位壓脂增強T1WI。對比劑選擇釓布醇注射液，注射劑量為0.1 mmol/kg。擴散加權序列采用單次激發回波平面技術 （SE-EPI）和壓脂掃描，選擇 b 值（0，800） s/mm2，進行橫軸位掃描，層厚5 mm，層距5 mm。

1.2.2 獲取ADC值

先通過常規序列 （T1WI，T2WI，T1WI增強壓脂）圖像和DWI圖像確定腫瘤灶的范圍，明確腫瘤灶的邊界、實性區、壞死區、出血區以及血管走行區。然后在ADC圖上手動繪制ROI區（圖1～4），由計算機自動獲取ROI內的ADC值。ROI盡量避開腫瘤灶邊緣、血管走行區、出血區和壞死區。參考相關報道，本研究的ROI共有2種繪制方法。

A方法（ROI-1，圖3）：在橫軸位上腫瘤灶體積最大層面圍繞整個腫瘤灶的邊界劃ROI，分別獲取ROI內的ADC值的最小值、平均值、最大值以及標準差，分別標記為 ADC1-min、ADC1-mean、ADC1-max、ADC1-sd。即每個病例通過1個ROI，獲取4個ADC值的參數。

B方法（ROI-2，圖4）：分別在腫瘤灶最大層面的實性區的ADC信號最低區、等信號區、最高信號區各畫1個直徑約2～3 mm的ROI，取ROI內的平均ADC值，分別標記為ADC2-min、ADC2-mean、ADC2-max。即每個病例通過3個ROI，獲取3個ADC值的參數。

1.3 療效評價與分組

圖1～4 同一患者鼻咽癌ROI設置示意圖。圖1：壓脂增強T1WI圖。圖2：DWI圖，示鼻咽癌腫塊位于左壁及左咽隱窩。圖3，4：ADC圖。圖3為ROI-1示意圖。以整個腫瘤灶的邊界劃ROI；圖4為ROI-2示意圖，分別在腫瘤灶ADC信號最低區、等信號區、最高信號區各畫1個直徑約 2～3 mm 的 ROI。Figure 1～4. ROI setting of nasopharyngeal carcinoma of same case.Figure 1：T1WI fat-suppression with enhancement.Figure 2：DWI was shown the tumor located in the left nasopharyngeal wall and pharyngeal recess.The ROI in Figure 3(ADC)included the whole tumor according ROI-1.In Figure 4(ADC),3 ROI-1 with a diameter of 2～3 mm were respectively located in the lowest,equal and highest ADC signal zones in the tumor focus according ROI-2.

所有患者均采用放療聯合新輔助化療。放療采用直線加速器 6MV-X 線，2 Gy/d，1次/天，5次/周，約35次，總劑量約為70 Gy。新輔助化療采用多西他賽 （多帕菲， 齊魯制藥，1 mL∶40 mg， 批號H20041129）75 mg/m2、順鉑（注射用順鉑凍干型，齊魯制藥，10 mg，批號 H20023461）75 mg/m2，靜脈滴注，3周為1個療程，共2個療程。

在治療后10～12周內，所有患者再次行MR或CT檢查，觀察鼻咽癌原發腫瘤灶情況。按照實體瘤療效評價標準（Response evaluation criteria in solid tumors，RECIST）分為完全緩解（Complete response，CR，腫瘤灶完全消失）、部分緩解（Partial response，PR，腫瘤灶相互垂直最大徑總和減少≥30%）、病變穩定（Stable disease，SD，介于 PR 與 PD 之間）、病變進展（Progressive disease，PD，腫瘤灶相互垂直最大徑總和增加≥20%或出現新病灶）。其中CR、PR定義為敏感組，而SD、PD定義為抗拒組。

1.4 統計學方法

分析上述7個ADC值參數與療效分組的關系。通過ROC曲線下面積Az值尋找具有最大診斷價值的參數，并分析其與各種基本資料的關系。

連續性資料均符合正態分布，二組間比較采用t檢驗，多組間比較采用方差分析 （組間比較用LSD-t檢驗），相關分析采用Pearson線性相關；離散型資料比較采用χ2檢驗。采用SPSS 13.0軟件進行計算，以P＜0.05為有顯著性差異。

2 結果

2.1 一般資料分析

53例樣本按照療效分為CR 30例、PR 5例、SD 12例、PD 6例，歸于敏感組35例，抗拒組18例。二組基本資料見表1，二組在性別、年齡、病理類型、T分期等方面均不存在顯著性差異。

表1 二組間基本資料的比較

2.2 各ADC值與療效分組的關系

見表2。通過表2可知，二組間在ADC1-mean、ADC1-sd、ADC2-min、ADC2-max 方面存在顯著性差異， 在 ADC1-min、ADC1-max、ADC2-mean 方面不存在顯著性差異。

表2 二組間各ADC值（×10-3mm2/s）參數的比較

2.3 診斷價值比較

繪 制 ADC1-mean、ADC1-sd、ADC2-min、ADC2-max鑒別敏感組與抗拒組的ROC曲線，ADC1-mean、ADC1-sd、ADC2-min、ADC2-max 的Az值分別為 0.725、0.864、0.676、0.662，其中 ADC1-sd的診斷價值最大。當ADC1-sd以0.397×10-3mm2/s為診斷閾值時，敏感性為82.9%、特異性為77.8%。

2.4 ADC1-sd的相關影響因素分析

見表3。ADC1-sd與年齡、性別、病理類型不存在顯著相關性。ADC1-sd與T分期存在明顯相關性，T分期越大ADC1-sd越大。T1與T3、T1與T4、T2 和 T3 存在顯著性差異 （P=0.004、0.004、0.043），T1和T2、T2和T4、T3和T4之間不存在顯著性差異（P=0.089、0.051、0.738）。 T 分期預測放療效果的ROC曲線的Az值為0.686。

表3 ADC值標準差（×10-3mm2/s）與一般資料的關系

3 討論

基于功能影像的腫瘤療效評價標準正在挑戰著基于常規形態影像的實體瘤療效評價標準（RECIST）[3-5]。MR-DWI評估腫瘤療效正成為影像研究熱點之一[6-7]。目前ADC值的測量是通過人為劃定ROI，由計算機軟件自動獲取ADC值。因此ROI的選擇對于ADC值的研究結果有著必然影響[8]。常見的ROI設置主要包括2種，一種是在腫瘤最大層面以全部腫瘤范圍劃定ROI[9-10]，另一種是在腫瘤最大層面的實性區劃取一定面積的圓形或橢圓形ROI[11-14]。前者受主觀因素的影響較少，但是有可能把壞死區、潛在壞死區、血管走行區包括在內，從而影響ADC值的準確性。而后者雖可減少把壞死區、血管走行區包括在內的機率，提高ADC值的準確性，但是該方法受人為判斷、主觀因素影響大。目前關于這2種ROI方法比較的文獻很少，康巍等[13]認為手工勾畫整體測量的方法在可重復性、穩定性方面略優于局部測量法。

通過ROI獲取的ADC值反映的是該范圍內所有像素的ADC值的統計值，包括平均值、標準差、最大值、最小值等參數。目前大部分文獻是針對ADC值的平均值進行研究[10-14]，少部分文獻也針對最大值、最小值進行研究[9]，但是尚未見文獻專門針對標準差進行研究。本研究通過對比不同ROI設置方法及所得ADC值參數（平均值、標準差、最大值、最小值）與鼻咽癌近期療效的關系，發現以最大腫瘤范圍為ROI所得的ADC值標準差在預測鼻咽癌近期療效方面的價值最大。

本研究通過分析發現，ADC值標準差與鼻咽癌T分期存在相關性。其原因可能如下：鼻咽癌早期，腫瘤內部乏氧壞死較少，細胞密度分布大致均勻，差別不明顯。而隨著生長時間的延長，體積逐漸增大，內部壞死增多，細胞密度分布不均勻，差別逐漸顯著。ADC值直接反映細胞外水分子擴散運動狀態，間接反映細胞密度變化。當腫瘤灶內細胞密度的差別增大時，其ADC值的差別也就增大。而在統計學上，標準差正是代表一個數據集的離散程度。也就是說腫瘤灶內細胞密度差別越顯著，ADC值的標準差越大。隨著T分期增加，腫瘤灶內的密度差別越顯著，表現為ADC值標準差越大。而T分期正是決定鼻咽癌治療效果最重要的因素。因此ADC值標準差與治療效果就表現出顯著的相關性。國內林蒙等[9]雖未以ADC值標準差為研究對象，但是其公布的研究數據也表現出ADC值最大值與最小值的差距在敏感組最小而在抗拒組最大。

ADC值標準差越大，其內乏氧細胞越多，對治療越不敏感。因此ADC值的標準差也同腫瘤乏氧存在一定關系，因而可以預測療效。

綜上所述，鼻咽癌的療效由T分期和乏氧決定，而ADC值的標準差與T分期密切相關，能真實反映腫瘤乏氧情況，對于預測治療效果具有更大的診斷價值。

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The analysis of ADC value’s standard deviation and ROI for prediction the short-term therapeutic effect in nasopharyngeal carcinoma

LI Wei,TANG Ri-jie,PENG Jun-qin,LI Jian-sheng
(Affiliated Cancer Hospital of Guangzhou Medical University,Guangzhou 510095,China)

Objective:To identify the optimal ADC value parameter by evaluating the relationship between different ADC values by ROI and the short-term therapeutic effect of chemoradiation in nasopharyngeal carcinoma.Methods:Fifty-three cases of nasopharyngeal carcinoma patients were performed MR diffusion weighted imaging with b value(0,800)s/mm2.To obtain 4 ADC value parameters(ADC1-min,ADC1-mean,ADC1-max,ADC1-sd)by A setting(ROI including the entire tumor foci)and obtain 3 ADC value parameters(ADC2-min,ADC2-mean,ADC2-max)by B setting(ROI with 2～3 mm diameter in tumor solid portion).Fifty-three cases were divided into the sensitive group and resistant group according to the size of the primary nasopharyngeal carcinoma after radiotherapy combined with neoadjuvant chemotherapy.To analyze the relationship between 7 parameters and find the best parameter through the Az value of ROC curve and its related factors.Results:Fiftythree cases were attributed to the sensitive group in 35 cases and the resistant group in 18 cases.There were significant dif ference(t=2.618,4.809,2.337,2.093;P=0.012,0.000,0.023,0.041)among ADC1-mean((0.875±0.114,0.962±0.116)×10-3mm2/s),ADC1-sd((0.336±0.075,0.436±0.066)×10-3mm2/s),ADC2-min((0.623±0.124,0.548±0.077)×10-3mm2/s),ADC2-max((1.234±0.148,1.320±0.131)×10-3mm2/s)in two group.And no significant difference(t=1.665,1.914,0.801;P=0.102,0.061,0.427)in ADC1-min((0.554±0.088,0.512±0.084)×10-3mm2/s),ADC1-max((1.512±0.214,1.630±0.215)×10-3mm2/s),ADC2-mean((0.856±0.092,0.877±0.083)×10-3mm2/s).The Az values of ADC1-mean,ADC1-sd,ADC2-min and ADC2-max were 0.725,0.864,0.676,0.662.There was significant positive correlation(F=4.425,P=0.008)between ADC1-sd and T stage(T1～T4,(0.263±0.102,0.342±0.081,0.394±0.062,0.404±0.096）×10-3mm2/s),and no significant correlation between ADC1-sd and age,sex and pathological type.

Conclusion:The standard deviation of ADC value obtained from ROI including whole nasopharyngeal carcinoma primary tumorhas a greater value for predicting the short-term therapeutic effect,which is closely related to the T staging.

Nasopharyngeal neoplasms;Treatment outcome;Magnetic resonance imaging

R739.62；R739.63；R445.2

A

1008-1062（2017）02-0085-04

2016-06-06；

2016-06-24

李偉（1978-），男，湖南新化人，主治醫師。 E-mail：liwei9741@126.com

李偉，廣州醫科大學附屬腫瘤醫院，510095。E-mail：liwei9741@126.com

廣州市醫藥衛生科技項目（20141A011093）。