磁共振表观扩散系数对鼻咽癌放疗后复发与纤维化的鉴别诊断价值

钟贻洪 李金高 钟俊远 郭小青 雷 剑

鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma，NPC)是我国南方地区的常见鼻咽部恶性肿瘤，其公认首选治疗方法是放射治疗。放疗后局部复发或残疾留是放疗失败的主要原因，虽说随着医疗技术进步，诊断放疗后复发的水平越来越高，但由于放疗后改变表现差别很大，尤其是放疗后纤维化常常表现为局部软组织肿块，故单纯依靠形态学已难于区分肿瘤复发与纤维化。而磁共振弥散加权成像(DWI)作为1种分子水平的成像技术，已广泛应用于头颈部疾病的诊断与鉴别诊断，这与其定量的弥散表观系数(ADC)密切相关，可以说ADC值的研究为疾病的诊断提供了更加客观的标准。本研究旨在探讨ADC值对鉴别鼻咽癌放疗后复发与纤维化的价值。

1 资料与方法

1.1 临床资料

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，放疗后复发鼻咽癌21例，放疗后纤维化鼻咽癌18例，男性39例，女性27例。年龄31～73岁，平均51.5岁。病例纳入标准:①所有初治及复发病例经病理活检检查证实、纤维化部分病例经病理检查证实，部分病例经随访半年以上无变化;②所有病例行3.0T MRI扫描，所有图像满足诊断分析要求。

1.2 MRI检查扫描及其主要参数

所用设备为Siemens Verio 3.0T MRI扫描仪，患者取仰卧位，扫描范围自侧脑室至颈4椎体水平。所有病例先行常规MR扫描，SE T1WI、T2WI轴位、TWI-FS轴位及冠状位、DWI轴位，b值为1 000 s/mm2;最后行增强扫描，对比剂使用钆喷替酸葡甲胺(Gd-DPTA)，经肘静脉注射。

1.3 MRI图像分析

所有病例的MRI图像均上传至PACS系统，通过影像工作系统对图像进行分析，在鼻咽部病灶选取感兴趣区(region of interest，ROI)测量ADC值，为了尽量减少噪音和避免部分容积效应，每例病灶感兴趣区都是手动选择，结合常规图像，避免钙化、出血、血管、囊变和坏死区，选择实性部分尽可能大的感兴趣区，3次测量取其平均值;并测量翼内外肌及鼻腔黏膜ADC值，软件自动计算并显示各研究组感兴趣区的ADC值。

1.4 统计学分析

应用SPSS 19.0统计学软件，ADC值以均数±标准差()表示，病变两组间、病变组与肌肉及鼻腔黏膜间ADC值比较采用t检验，多组间两两对比采用秩和检验。根据不同ADC值计算出的敏感性、特异性绘制ROC曲线，获得最佳诊断阈值，并计算曲线下面积。

2 结果

2.1 病理检查结果

所有初治鼻咽癌、复发鼻咽癌经病理检查证实为非角化型癌、角化型癌;纤维化病灶部分经随诊证实，部分病例经病理检查证实。

2.2 常规MRI及增强扫描检查结果

初治鼻咽癌及复发鼻咽癌常规MRI图上均呈稍长T1、稍短T2信号，增强扫描后均呈轻中度均匀或不均匀强化，DWI上呈稍高信号，ADC上呈低信号，显微镜下见癌细胞较大，胞核较大，胞质比增大，细胞聚集成团，以片状、团状或癌巢的形状分布。

放疗后纤维化病灶常规MRI图上可呈稍长T1、稍短T2或混杂信号，增强扫描后呈轻中度强化或无明显强化，DWI上呈稍高信号或混杂信号，ADC图上呈稍高信号。

2.3 初治鼻咽癌、复发鼻咽癌及放疗后纤维化病灶ADC 差异(表1、2)

表1 各病灶ADC值(×10-3mm2/s)

表2 各病灶ADC值比较情况

2.4 初治鼻咽癌、复发鼻咽癌及放疗后纤维化病灶与翼内外肌ADC值比较(表3)

表3 各病灶与翼内外肌ADC值比较情况(×10-3mm2/s)

2.5 初治鼻咽癌、复发鼻咽癌及放疗后纤维化病灶与鼻腔黏膜ADC值比较(表4)

表4 各病灶与鼻腔黏膜ADC值比较情况(×10-3mm2/s)

2.6 ADC值测量结果

初发病灶ADC值范围为(0.567-0.795)×10-3mm2/s，平均约为(0.681 ±0.114) ×10-3mm2/s，95%可信区间为(0.602-0.711) ×10-3mm2/s;复发病灶ADC 值范围为(0.581-0.813) ×10-3mm2/s，平均约为(0.697 ±0.116) ×10-3mm2/s，其 95%可信区间为(0.611-0.753) ×10-3mm2/s;纤维化病灶 ADC 值范围为(1.115-1.215) ×10-3mm2/s，平均约为(1.165±0.050) ×10-3mm2/s，其 95%可信区间为(1.137-1.196) ×10-3mm2/s;对侧肌肉 ADC 值范围为(0.954-1.461) × 10-3mm2/s，平均为(1.207 ± 0.253) ×10-3mm2/s;鼻腔黏膜ADC值范围为(1.409-1.957)×10-3mm2/s，平均为(1.683 ±0.274) ×10-3mm2/s。2.7 受试者工作特性曲线(receiver operator characteristic curve，ROC)图

复发鼻咽癌ADC值的受试者工作特性曲线(R0C)下的面积为 0.98，以 ADC 值≤0.813×10-3mm2/s作为预测鼻咽癌放疗后复发的阈值，其敏感性为80.1%，特异性为 94.3%，准确率为 95.1%，见图1。

图1 ADC值对鼻咽癌复发鉴别的灵敏度及特异性图

3 讨论

3.1 磁共振DWI成像原理

弥散加权成像属于MR功能性成像技术，它反映了水分子的无规律的布朗运动，是目前能较好观察活体组织水分子微观运动的无创性成像技术，它从分子水平反映人体组织结构的病理生理变化并能予以量化分析，其结果用ADC值表示。体内的水分子扩散包括细胞内及细胞外间隙运动，其中以细胞外间隙为主。病理情况下，细胞外间隙和细胞密度的变化可导致组织的表面弥观系数发生变化，因此可以通过测定组织的弥散系数来推测病变的性质，当细胞密度增大时，细胞外间隙变窄，水分子弥散受限，ADC值降低［1］。

3.2 各组病灶的DWI影像和ADC值分析及病理基础研究

在本研究中，我们发现初治鼻咽癌、鼻咽癌放疗后复发的磁共振信号特征相同，表现为黏膜不规则增厚，局部形成软组织肿块，常规磁共振扫描呈较长T1、较长T2信号，DWI呈高信号，增强扫描后呈中度均匀或不均匀强化。两者的ADC值均明显低于纤维化病灶，两者具有显著的差异，其ADC值明显小于放疗后纤维瘢痕组织，亦小于同一患者的肌肉及鼻甲的ADC值。但初治鼻咽癌与复发病灶的ADC值无显著差异(P＞0.05)。

病理上，初治鼻咽癌、复发鼻咽癌的主要病理类型为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个类型组织细胞学的共同特征就是癌细胞体积大，呈梭形或多边形，胞核大，核膜厚，核仁明显，胞质少，胞质比例增大，细胞密度大，排列紧密，以片状、团状或癌巢形式分布，导致细胞间隙变小，水分子扩散受限，ADC值降低。Provenzale等［2］研究表明，恶性肿瘤细胞增殖旺盛，细胞密度增高，细胞间隙变小，细胞外容积减少;另外，由于细胞生物膜的限制和大分子物质对水分子的吸附作用增强，限制了肿瘤水分子弥散，因而ADC值降低。而陈韵彬等认为［3］鼻咽癌复发的病理特征是癌细胞体积大，细胞核增大，胞质比例增大，细胞排列紧密，以癌巢形式分布，导致细胞外间隙变小，水分子弥散受限，ADC值降低。这认为是鼻咽癌ADC值降低的机制之一。鼻咽癌ADC值呈低信号另一机制可能与肿瘤细胞上的钠-钾泵有很大的关联。据相关文献报道，直肠癌细胞膜上的钠-钾泵机能减退［4］，渗漏进入胞质的Na+、Cl-高于从胞质内泵出的K+，使胞质的渗透压增加，从而使细胞内水增加，细胞发生肿胀，水分子扩散受压［5］。

Yang等［6］认为，鼻咽癌放疗后，肿瘤细胞萎缩坏死、纤维增生修复，细胞含水量减少，毛细血管床塌陷，最终成为致密纤维瘢痕组织。在常规MRI图像上放疗后局部纤维化的典型表现为局部软组织样轻度增厚，呈稍长T1、稍长T2信号，DWI亦呈高或稍高信号，增强后无强化或轻中度强化［7］，因此不具有特征性。而且鼻咽癌放疗后的MRI信号强度随放疗剂量、纤维组织成熟度、血管床情况不同而变化很大，当纤维组织不成熟，未成熟的纤维组织细胞丰富，而且可以与放疗后水肿或者炎症并存，病灶呈块状改变，T2WI上也可表现为高信号，增强后亦有强化［8］。这一病理特征反映在ADC上就表现为稍高或混杂信号，因此其ADC值较复发病灶明显增高，两者亦具有显著统计学差异。

3.3 鼻咽癌放疗复发的ADC值的诊断阈值

本文描绘的ROC曲线下面积为0.98，以ADC值≤0.681×10-3mm2/s作为诊断鼻咽癌复发准确性为95.1%，敏感性为80.1%，特异性为94.3%，假阳性为3.2%，假阴性3.1%。而结合增强扫描的MRI信号特点，特异性可达100%。说明所取方法具有较高的鉴别诊断价值。

Vandecaveye等［9］通过对头颈部转移淋巴结1.5T MR DWI的研究发现，当b值取1000 s/mm2时，恶性淋巴结组 ADC 值［(0.85±0.27) ×10-3mm2/s］明显小于良性淋巴结组［(1.19 ±0.22) ×10-3mm2/s］(P＜0.05);当 ADC 值取0.94 ×10-3mm2/s时，判断转移淋巴结的敏感度为84%，特异度为94%，准确率达9l%。国内亦有研究者得出相似结论。

聂翔等［10］研究认为鼻咽癌在放疗后3周内ADC值呈上升趋势，而肿瘤体积的缩小发生于放疗后第3周以后，落后于ADC值的变化，证实了ADC值的变化要早于影像学上肿瘤的体积改变。因此，研究确切的诊断鼻咽癌复发灶的阈值，可以对病变的定性诊断可以提高参考依据;对鉴别鼻咽癌放疗后局部块状病变是局部纤维化还是肿瘤复发具有重要诊断意义。

综上所述，3.0T MRI弥散加权成像能够提供MRI扫描所不具备的鼻咽疾病功能方面的信息，可以通过ADC的测量来量化鼻咽癌复发与纤维化之间的差异，结合DWI信号特点和ADC值可提高鼻咽癌复发定性的准确性，可以作为鉴别鼻咽癌放疗后复发与纤维的一种新技术。但研究过程中，我们亦发现ADC值的局限是易受多方面的影响，比如易受骨质、血管搏动、窦腔气体等影响，靠近这些部位的ADC值往往误差较大。

［1］Bammer R.Basic principles of diffusion-weighted imaing〔J〕.Eur J Radiol，2003，45(3):169.

［2］Provenzale J M，Mukundan S，Barboriak D P et al.Diffusion_weighted and perfusion MR imaging for brain tumor chamcterization and assessment of treatmen tresporme〔J〕.Radiology，2006，239(3):632.

［3］陈韵彬，毛 瑜，潘建基，等.鼻咽癌弥散成像临床研究〔J〕.中华放射肿瘤学杂志，2009，18(2):88.

［4］Kaplia AA，Kudriavtseva AG，Gorchev VF，et al.Na+K+ATP-ase Activity in Human Colorectal Carcinoma〔J〕.Ukr Biokhin Zh，2006，78(9):142.

［5］乔健天.细胞的基本功能:细胞膜的结构和物质转运功能//姚泰，吴博威.生理学〔M〕.北京:人民卫生出版社，2005:15.

［6］Yang ES，Murphy BM，Chung T，et al.Evolution of clinical trials in head and neck cancer〔J〕.Crit Rev Oncol HEmatol，2009，71(1):29.

［7］梁碧玲.鼻咽癌的影像学诊断一 MRI、CT、PET.CT〔J〕.肿瘤学杂志，2009，15(7):589.

［8］Olmi P，Fallai C，Colagrande S，et al.Staging and follow up of nasopharyngeal carcinoma:magnetic resonance imaging versus computerized tomography〔J〕.Int J Radiat Oncol Bid Phys，1995，32(3):795.

［9］Vandecaveye V，De Keyzer F，Vander Poorten V，et al.Head and neck squamous cell carcinoma:value of diffusion-weighted MR im-aging for nodal staging〔J〕.Radiology，2009，251(1):134.

［10］聂 翔，李金高.鼻咽癌磁共振弥散加权成像与放疗疗效的相关性研究〔J〕.实用癌症杂志，2011，26(6):627.