DWI聯(lián)合DCE-MRI定量參數(shù)對非小細(xì)胞肺癌放化療早期療效評估的臨床應(yīng)用價(jià)值

張順鎮(zhèn) 李 艷 許曉金 張凌菱

廈門市海滄醫(yī)院放射影像科，福建廈門 363001

肺癌是最常見的惡性腫瘤之一，多數(shù)肺癌患者就診時(shí)已屬于中晚期，其中非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）約占85%，其術(shù)后5年生存率只有15%，主要治療手段為放化療[1]。傳統(tǒng)的影像學(xué)評估腫瘤的形態(tài)學(xué)變化不能真實(shí)反映腫瘤變化病理過程，磁共振功能成像能夠在腫瘤治療后早期發(fā)生變化獲取有用信息[2]。磁共振彌散加權(quán)成像（DWI）、體素內(nèi)不相干運(yùn)動（IVIM）、動態(tài)增強(qiáng)磁共振成像（DCE-MRI）、磁共振波普（MRS）等功能成像技術(shù)，可在活體狀態(tài)下評估組織的生理和代謝變化及腫瘤微循環(huán)狀態(tài)，為臨床診斷和治療提供參考。隨著MRI技術(shù)在肺部應(yīng)用，通過掃描系列的優(yōu)化能夠產(chǎn)生高質(zhì)量的具有足夠空間分辨力的肺部影像[3]，有研究表明DWI和DCE-MRI技術(shù)對NSCLC的早期療效評估有明顯優(yōu)勢[4]，本研究目的是探討DWI聯(lián)合DCE-MRI定量參數(shù)對非小細(xì)胞肺癌放化療早期療效評估的臨床應(yīng)用價(jià)值

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2018年1月至2019年12月在廈門市海滄醫(yī)院行胸部CT檢查并經(jīng)支氣管鏡或穿刺活檢病理證實(shí)為非小細(xì)胞肺癌患者共29例，其中男17例，女12例，年齡53～76 歲，平均（63.0±11.2）歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①所有患者均經(jīng)組織病理學(xué)檢查明確非小細(xì)胞肺癌，滿足中國胸部腫瘤研究協(xié)作組等機(jī)構(gòu)聯(lián)合制定的《肺癌多學(xué)科團(tuán)隊(duì)診療中國專家共識》中相關(guān)診斷標(biāo)準(zhǔn)[5]。②首次接受放化療，并于放化療前1周內(nèi)及放化療結(jié)束后3周分別行MR檢查；③肺癌病灶長徑2 cm以上；④本研究方案通過醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會，所有患者均簽知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：①幽閉恐懼癥或其他不能配合原因?qū)е禄颊卟荒芘浜螹RI檢查者；②體內(nèi)金屬植入物者；③MRI檢查禁忌者；④精神疾病患者；⑤臨床資料不完整；⑥合并其他部位惡性腫瘤；⑦易發(fā)生肺內(nèi)或遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移者。

1.2 方法

1.2.1 檢查技術(shù)及成像參數(shù) 所有病例均采用GE Signal HDXT 1.5T磁共振成像系統(tǒng)，8通道相控陣體部線圈 ,均行常規(guī)橫斷位 T1WI、T2WI、DWI、冠狀位T2WI序列檢查和DCE-LAVA增強(qiáng)掃描。常規(guī)橫斷位掃描范圍由肺尖至肺底，冠狀位由前往后包括整個(gè)肺野。掃描系列：①常規(guī)掃描系列分別為：RC Ax T1 SE PG 序列，TR（ms）自動，TE（ms）minful，層厚 10 mm，層間距 2 mm，矩陣 288×160，NEX1；RTr Ax T2 fs FSE序 列，TR（ms） 自 動，TE 90 ms，F(xiàn)OV 40 cm，層厚 10 mm，層間距 2 mm，矩陣288×224，NEX2；Cor T2 SSFSE序列，TR 1600 ms，TE 90 ms，層厚 8 mm，層間距 29 mm，矩陣 256×192，NEX1；②DWI掃描系列 RTr Ax DWI b=600序列，TR（ms）自動，TE minful（ms），F(xiàn)OV 40 cm，層厚10 mm，層間距 2 mm，矩陣 128×128，NEX6。③動態(tài)LAVA增強(qiáng)序列，TR（ms）自動，TE（ms）自動，F(xiàn)OV 40 cm，層厚10 mm，層間距-5 mm，矩陣288×160，全肺單期掃描時(shí)間約5 s，共掃描11期，總掃描時(shí)間3 min 25 s，掃描過程患者輕輕自由呼吸，開始注射造影劑同時(shí)啟動掃描，采用釓噴酸葡胺注射液（GD-DTPA），0.15 mmol/kg，經(jīng)肘正中靜脈由高壓注射器注射，完成后生理鹽水15 ml沖洗，速率是2.5 ml/s。

1.2.2 圖像分析及數(shù)據(jù)處理 所有數(shù)據(jù)均在GE adw4.7工作站，通過GEN IQ后處理軟件進(jìn)行，所有數(shù)據(jù)采集由2名放射科高年資醫(yī)師負(fù)責(zé)，采用雙盲法，選取病灶橫斷位最大直徑層面，在肺癌區(qū)域手動繪制感興趣區(qū)域（region of interest，ROI）以覆蓋病灶，放置ROI時(shí)，盡量避開鄰近的較大血管、壞死、囊變、鈣化及肺不張區(qū)域。通過軟件測量出DCE-MRI數(shù)據(jù)的定量動態(tài)增強(qiáng)參數(shù)并生成相關(guān)的參數(shù)圖，定量參數(shù)包括：Ktrans（容積轉(zhuǎn)移常數(shù)）、Kep（組織間隙-血漿速率常數(shù)）、Ve（細(xì)胞外間隙容積分?jǐn)?shù)）、Vp（血漿容積分?jǐn)?shù)）。DWI感興趣區(qū)（ROI）的選擇與上述DCE-MRI感興趣區(qū)一致，并測量彌散ADC值，所測得的值取平均數(shù)作為最終的參數(shù)值。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

應(yīng)用SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，使用Spearman等級相關(guān)系數(shù)計(jì)算來自DCE-Mri定量參數(shù)和ADC值相關(guān)性。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 早期療效評估結(jié)果

根據(jù)實(shí)體腫瘤評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（RECIST）評價(jià)療效[6]，分有效組和無效組，有效組包括完全緩解（CR）和部分緩解（PR）共19例，無效組包括病變進(jìn)展（PD）和病變穩(wěn)定（SD）共10例。

2.2 DWI掃描結(jié)果

與治療前比較，有效組患者癌灶A(yù)DC值顯著增高（P＜0.05），無效組癌灶A(yù)DC值無顯著變化（P＞0.05）；組間比較，有效組患者治療后癌灶A(yù)DC值顯著高于無效組治療后（P＜0.05），見表1及圖 5、10。

表1 放化療前后患者腫瘤平均ADC值（×10-3 mm2·s-1）比較（）

表1 放化療前后患者腫瘤平均ADC值（×10-3 mm2·s-1）比較（）

組別 n 治療前 治療后 t值 P值有效組 19 1.231±0.122 1.574±0.141 3.314 0.040無效組 10 1.283±0.154 1.335±0.113 0.105 0.195 t值 0.122 2.683 P值 0.163 0.042

2.3 DCE-MRI掃描結(jié)果

與治療前比較，有效組患者治療后Ktrans、Kep及Ve均有下降，Ktrans、Kep、Ve的變化，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見表2；組間比較，兩組患者治療后Ktrans、Ve及Kep比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見表 3，圖 2～ 4、圖 6～9。

表2 有效組治療前后DCE-MRI定量參數(shù)比較（）

表2 有效組治療前后DCE-MRI定量參數(shù)比較（）

組別 n ktrans/（min-1） Kep/（min-1） Ve有效組 19治療前 0.276±0.115 1.315±0.316 0.262±0.079治療后 0.216±0.084 1.048±0.316 0.204±0.061 t值 2.649 3.051 2.655 P值 0.045 0.041 0.044

表3 有效組與無效組治療后DCE-MRI定量參數(shù)比較（）

表3 有效組與無效組治療后DCE-MRI定量參數(shù)比較（）

組別 n ktrans/（min-1） Kep/（min-1） Ve有效組 19 0.216±0.084 1.048±0.316 0.304±0.061無效組 10 0.205±0.067 0.982±0.238 0.361±0.074 t值 2.629 0.129 1.523 P值 0.048 0.163 0.079

圖1 治療前患者動態(tài)增強(qiáng)影像，可見左上肺占位性病變圖2 治療前患者定量參數(shù)偽彩圖Ktrans顯示腫瘤病灶及血流灌注情況圖3 治療前患者定量參數(shù)偽彩圖Kep顯示腫瘤病灶及血流灌注情況

圖4 治療前患者定量參數(shù)偽彩圖Ve顯示腫瘤病灶及血流灌注情況圖5 治療前患者DWI偽彩圖 ADC值為1.10×10-3mm2·s-1圖6 治療后患者動態(tài)增強(qiáng)影像，可見左上肺占位性病變較治療前明顯縮小

圖7 治療后患者定量參數(shù)偽彩圖Ktrans顯示腫瘤病灶及血流灌注情況圖8 治療后患者定量參數(shù)偽彩圖Kep顯示腫瘤病灶及血流灌注情況圖9 治療后患者定量參數(shù)偽彩圖Ve顯示腫瘤病灶及血流灌注情況圖10 治療后患者DWI ADC值為1.27×10-3mm2·s-1，較治療前ADC值升高男性患者，67歲，左上肺鱗癌，療效評價(jià)為PR。圖1～5依次為治療前動態(tài)增強(qiáng)及定量參數(shù)偽彩圖Ktrans（0.066 min-1）、Kep （2.295 min-1）、Ve（0.194）、ADC 值 1.10×10-3 mm2·s-1。圖 6-10 依次為治療后3周動態(tài)增強(qiáng)及定量參數(shù)偽彩圖Ktrans（0.049 min-1）、Kep （1.303 min-1）、Ve（0.167）、ADC值1.27×10-3mm2·s-1，顯示腫瘤治療后病灶A(yù)DC值升高，Ktrans、Kep及Ve降低。

2.4 放化療后腫瘤ADC值與DCE定量參數(shù)相關(guān)性分析

有效組及無效組患者化療后ADC值與定量參數(shù) Ktrans、Kep無相關(guān)性（P均＞ 0.05），與 Ve有相關(guān)性（P均＜ 0.05），見表 4。

表4 放化療后腫瘤ADC值與DCE-MRI定量參數(shù)的相關(guān)性（）

表4 放化療后腫瘤ADC值與DCE-MRI定量參數(shù)的相關(guān)性（）

組別 n DCE定量參數(shù) ADC值r值 P值有效組 19 ktrans （min-1）（0.216±0.084） 0.203 0.431 Kep（min-1）（1.048±0.316 ） 0.185 0.426 Ve（0.304±0.061） 0.471 0.031無效組 10 ktrans （min-1）（0.205±0.067） 0.027 0.811 Kep（min-1）（0.982±0.238） 0.039 0.729 Ve（0.361±0.074） 0.435 0.021

3 討論

磁共振彌散加權(quán)成像（DWI）是目前能在活體上進(jìn)行水分子擴(kuò)散測量與成像的唯一方法，通過在體內(nèi)無創(chuàng)性檢測水分子運(yùn)動狀態(tài)的改變，從微觀分子水平間接的反映組織結(jié)構(gòu)和細(xì)胞密度等信息[7]。DWI定量分析通過測量ADC值獲得。有研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤組織的細(xì)胞密度是影響ADC值的關(guān)節(jié)因素，細(xì)胞排列越緊密，細(xì)胞間隙越小，水分子擴(kuò)散越受限，導(dǎo)致ADC值越小，反之，ADC值越大，肺癌組織新生細(xì)胞及小血管豐富，細(xì)胞間隙小，ADC值較正常組織降低[8]。本研究表1中可以看出，有效組患者治療后ADC值較治療前顯著增大，有效組患者治療后腫瘤的ADC值也顯著大于無效組，說明ADC值能夠較準(zhǔn)確反映腫瘤組織的微觀結(jié)構(gòu)及功能變化，該實(shí)驗(yàn)結(jié)果與王丹丹等相關(guān)研究[6]一致，DWI可用作為非小細(xì)胞肺癌患者放化療早期療效評估的一種有效工具。

磁共振動態(tài)增強(qiáng)掃描（dynamic contrast-enhanced-MRI，DCE-MRI）是運(yùn)用動態(tài)增強(qiáng)圖像和藥代動力學(xué)模型，通過研究組織中對比劑濃度隨時(shí)間的變化規(guī)律及對比劑血管內(nèi)外的交換過程，定量描述腫瘤微血管生成及通透性等血流動力學(xué)信息[9]，通過計(jì)算得到四個(gè)定量參數(shù)：Ktrans（容積轉(zhuǎn)移常數(shù)）、Kep（組織間隙-血漿速率常數(shù)）、Ve（細(xì)胞外間隙容積分?jǐn)?shù)）、Vp（血漿容積分?jǐn)?shù)），定量評估腫瘤微循環(huán)特性。DCE-MRI已被諸多研究證實(shí)與腫瘤微血管密度、腫瘤分級、腫瘤放化療早期治療效果等相關(guān)，是一種能夠在活體反映病變血流動力學(xué)狀態(tài)和腫瘤微環(huán)境的功能成像技術(shù)[10]。但相關(guān)研究多見于無明顯呼吸運(yùn)動及心臟運(yùn)動影響的組織器官，如前列腺[11]和直腸[12]等，關(guān)于肺部動態(tài)增強(qiáng)磁共振的報(bào)道相對較少。本實(shí)驗(yàn)只探討Ktrans、Kep、Ve定量參數(shù)意義。本實(shí)驗(yàn)從表2～3顯示有效組治療后Ktrans、Kep、Ve均較治療前下降，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。有效組及無效組治療后Ktrans有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，Ve及Kep差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Ktrans在評估腫瘤血流灌注較為敏感。Ve的變化尚有爭議。本實(shí)驗(yàn)有效組Ve降低與焦學(xué)瑩[13]發(fā)現(xiàn)肺癌 BACE治療早期Ve降低一致，但與Alina等[14]發(fā)現(xiàn)接受新輔助化療的乳腺癌患者治療后早期Ve升高不符，有學(xué)者[15]提出在DCE-MRI中測得的Ve實(shí)際相當(dāng)于對比劑的分布體積，治療后腫瘤壞死區(qū)增加、存活的有灌注的腫瘤面積減少，導(dǎo)致對比劑的分布減少，即Ve下降，但隨著時(shí)間延長，對比劑可能有足夠時(shí)間擴(kuò)散到壞死區(qū)，使Ve升高。本實(shí)驗(yàn)表4顯示有效組及無效組化療后腫瘤ADC值與Ve有相關(guān)性，表明化療后腫瘤組織壞死增多，腫瘤細(xì)胞密度降低，細(xì)胞外液增多，彌散不受限，ADC值升高，而腫瘤有效灌注面積減少，對比劑分布減少，Ve降低。本實(shí)驗(yàn)與陶秀麗等[16]將 Ve可作為評估非小細(xì)胞肺癌早期療效的敏感指標(biāo)觀點(diǎn)一致。本實(shí)驗(yàn)選取測量動態(tài)增強(qiáng)定量參數(shù)的時(shí)點(diǎn)是腫瘤強(qiáng)化峰值，這能較大程度反映Ktrans變化，但對Ve的變化需要大量樣本證實(shí)。DCE-MRI不僅能反映腫瘤形態(tài)學(xué)變化，也能評價(jià)腫瘤組織微循環(huán)狀態(tài)。

DWI及DCE-MRI定量參數(shù)對晚期非小細(xì)胞肺癌放化療后早期療效評估均有一定臨床價(jià)值，但也存在不足。DCE-MRI在肺部成像技術(shù)要求很高，呼吸、心跳等運(yùn)動偽影及肺部磁敏感偽影仍是影響其可重復(fù)測量的主要因素，其每個(gè)定量參數(shù)的作用和意義仍存在爭議；DWI的B值選擇不同、ROI不同選取方法等，對測量結(jié)果影響也較大，單指數(shù)模型只能得到體素內(nèi)的平均擴(kuò)散系數(shù)，僅反映擴(kuò)散的總體情況。探討最佳磁共振功能成像技術(shù)參數(shù)組合評估臨床價(jià)值應(yīng)用仍需大量病例研究。

綜上所述，DWI及DCE-MRI定量參數(shù)可作為非小細(xì)胞肺癌放化療后早期療效評估有效檢查方法，兩者聯(lián)合能獲取腫瘤組織內(nèi)環(huán)境更多信息，定量參數(shù)Ve與ADC值聯(lián)合應(yīng)用能更好的反映腫瘤細(xì)胞結(jié)構(gòu)及微循環(huán)狀態(tài)變化。