鼻咽癌磁共振弥散加权成像与放疗疗效的相关性研究

聂 翔 李金高

磁共振弥散加权成像是目前在活体上进行水分子扩散测量与成像的惟一方法,在20 世纪90 年代才开始广泛运用于临床,最早是用于缺血缺氧性脑损伤的研究，它提供了与常规磁共振成像( magnetic resonance imaging ，MRI) 技术不同的图像对比。国外[1，2]大量研究证实肿瘤在接受有效治疗后，ADC值的变化要早于常规影像学(例如CT及MRI)上体积的变化。故ADC值作为一项影像学指标，在预测肿瘤治疗效果方面，弥散成像较常规MRI具有更大的优势。我们拟通过MR DWI技术观察ADC与放疗疗效的相关性，探讨鼻咽癌ADC值在预测放疗效果中的作用。

1 资料与方法

1.1 临床资料

收集13例经病理检查证实的鼻咽癌初治患者，均为低分化鳞癌，所有患者治疗前均接受鼻咽MRI、电子鼻咽镜检查及胸部正侧位片、腹部B超及相关实验室化验检查，明确分期及排除远处转移，临床分期为T2N0～3M0(参照97福州分期)，Ⅱ期5例，Ⅲ期8例，其中男性10例,女性3例，年龄29～52岁,平均38.8岁。

1.2 分组及处理

全部患者治疗前作为对照组，治疗后作为实验组。患者均接受常规二维放疗，2 Gy/次，5次/周，共7～8周，放疗总剂量为70～80 Gy，放疗中不予化疗。放疗前、放疗中3周内每周(间隔时间大约为7天)及放疗结束时均行鼻咽MRI平扫，同时进行DWI扫描，MR 检查均在1.5T( GE Signa CV/ i,NV/ i) 磁共振扫描仪进行,常规检查序列包括鼻咽矢状位快速SE T1WI 定位、轴位快速SE T1WI、快速SE T2WI、快速SE T2fsWI和DWI。DWI 采用轴位单次激发平面回波成像( echo planar imaging ，EPI) 序列,图像扫描层次与常规扫描保持一致,分别在3 个方向(读出XX、相位编码YY、层面选择ZZ) 施加弥散梯度,b = 0 s/mm2及b = 1 000 s/ mm2,扫描时间50 s。

1.3 资料分析

1.3.1 ADC值计算 通过2个不同b值拟合出病变部位ADC图，结合MRIT2WI在对应的DWI图及进行信号强度的测量,在DWI图上勾画出感兴趣区ROI(Region-Of-Interest),勾画时尽量包括肿瘤实质区，避免坏死区及囊变区，收集轴位中心层面及上下2～3层面(最大显示肿瘤)病灶ADC值，计算其平均值，即为病灶平均ADC值。

1.3.2 肿瘤体积计算 根据鼻咽MRI平扫，应用PACS系统通过面积求和法计算出鼻咽肿瘤体积。

1.4 统计学处理

应用SPSS 15.0 软件对资料进行处理,全部计量资料以±s表示,放疗前后参数比较采用配对t检验,相关分析采用Pearson法。

2 结果

放疗前鼻咽癌的ADC值为(8.38±0.89)×10-4mm2/s，放疗中第1、2、3周及放疗结束时ADC值分别为(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，放疗前鼻咽癌体积为(10.72±3.22)mm3，放疗中第1、2、3周及放疗结束时体积分别为(9.91±3.22)mm3、(7.38±3.03)mm3、(4.50±1.82)mm3和(1.43±0.51)mm3，放疗前ADC值与放疗结束时体积消退百分比呈线性负相关(γ=-0.694，F=10.208，P<0.05)。

3 讨论

3.1 DWI成像技术概述

DWI使MR 对人体的研究深入到了更微观的水平，水分子扩散反映的是微观分子的运动变化,与人体组织中细胞的大小处于同一数量级,能更精确、可靠、及时地反应组织的微观构成和各种状态下水分子的跨膜运动与移动的功能状况。生物组织内水分子运动受限程度主要取决于组织细胞密度及细胞膜的完整性，恶性肿瘤由于其细胞繁殖速度快，细胞密度增高，细胞外间隙变窄，同时因细胞生物膜的限制和一些大分子的吸附作用，这些因素综合作用，限制了恶性肿瘤细胞水分子活动，导致其ADC值通常低于良性病变及正常组织[3]。在生物组织内,为了消除呼吸、血流灌注、脉搏、肢体运动等生理因素对水分子弥散的影响，常用表观弥散系数(apprent diffusion coefficient，ADC)来描述活体内水分子的弥散状况。生物组织内ADC受弥散和灌注两个因素的影响。微循环内的ADC比纯水的大十几倍[4]。若b取值太小,则ADC将受灌注影响很大,误差较大，故在活体研究中通常采用了较大b值。早期DWI由于扫描时间较长，运动伪影大，较难运用于运动幅度较大器官，如肝脏及脾脏[5]。随着MRI硬件及软件的发展，尤其是平面回波成像及多线圈的应用，缩短了扫描时间，减少了患者体位变化，抑制运动伪影，使体部DWI成为可能。

3.2 DWI成像在预测肿瘤治疗效果中应用潜能

恶性肿瘤在接受有效治疗后，由于细胞坏死及凋亡导致细胞数量及密度的降低，细胞外水分子容积增加，肿瘤ADC值往往会升高，若ADC值降低或稳定则意味着细胞内水分子容积增加及组织内自由弥散的水分子减少，往往继发于治疗效果不佳或肿瘤进展。

Kuei 等[6]通过动物研究显示骨转移病灶在接受化疗后，病灶ADC在第7、11天和14天增高幅度分别为4%、13.1%及30%。Hamstra等[7]研究表明治疗前肿瘤ADC水平与治疗后肿瘤的消退呈负相关。

本研究发现鼻咽癌在接受放疗后3周内ADC值总体上呈递增趋势，尤以第1周增值最为明显，此时MRI上肿瘤体积的变化却不大，提示肿瘤处于“松动期”，而肿瘤体积明显消退发生在放疗后第2周或第3周，落后于ADC的变化，证实ADC值变化要早于常规影像学上体积变化。进一步分析表明放疗前ADC值与放疗结束时肿瘤体积消退百分比呈负相关，与“Hamstra等”的研究基本一致，因此ADC有早期预测肿瘤治疗效果的潜能。本研究中，放疗第3周时ADC值下降，类似于Patrick等[8]研究结果，因当时无法取得病理活检，故推测这可能与放疗后炎症、水肿及ADC变化不均匀有关。在此次研究中，为了避免化疗药物对ADC值的影响，故分期偏晚(T3～4N0～3M0)的病例未纳入研究范围，加之肿瘤ADC值测量过程中影响因素较多，如扫描时所用参数及扫描时间、ROI的大小、医生勾画ROI的经验，况且肿瘤治疗后ADC值变化较为复杂，故这方面有待进一步研究。

综上所述，DWI作为1种新型的成像技术，必将有更为广泛的应用前景及临床价值。

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[3]Duong TQ，Ackermann JH，Ying HS，et al.Evaluation of extra- and intracellular apparent diffusion in normal and globally ischemic rat brain via 19F NMR〔J〕.Magn Reson Med,1998,40(28):12.

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[5]Dow-mu koh，David M，Gore T，et al.Diffusion-weighted MRI in the body:applications and challenges in oncology〔J〕.Magnetic Resonance Imaging，2007，127(25):446.

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[7]Hamstra DA，Lee KC，Tychewicz JM，et al.The use of 19F spectroscopy and diffusion weighted MRI to evaluate differences in gene dependent enzyme prodrug therapies〔J〕.Mol Ther，2004，10(41):916.

[8]Patrick A Hein,Christian Kremser,Werner Judmaier ，et al.Diffusion-weighted magnetic resonance imaging for monitoring diffusion changes in rectal carcinoma during combined，preoperative chemoradiation: preliminary results of a prospective study〔J〕.European Journal of Radiology，2003,45(25)：214.