3.0T磁共振扩散加权和扩散张量成像在鼻咽癌治疗中的价值

周 迅，邵国良

(浙江省肿瘤医院，浙江 杭州 310022)

·基础与临床研究·

3.0T磁共振扩散加权和扩散张量成像在鼻咽癌治疗中的价值

周 迅，邵国良

(浙江省肿瘤医院，浙江 杭州 310022)

目的：分析3.0T磁共振DWI与DTI成像在鼻咽癌治疗中的应用价值。方法选取2010年至2012年在本院治疗的鼻咽癌患者100例，分别进行DWI和DTI检查。行DWI检查时观察患者肿瘤病灶和转移淋巴结的大小、DWI信号、ADC值的变化情况，行DTI检查时观察患者颞叶脑白质的MD值和FA值变化情况。结果放疗后肿瘤病灶未发生明显变化前，DWI信号就已经逐渐降低，ADC值逐渐升高，放疗前后2组间相比具有统计学意义(P<0.05)。放疗后患者颞叶白质的MD值和FA值均下降，在放疗4～6月后两者的下降最明显，而6个月后，两者的值有回升的趋势。结论在肿瘤发生形态学改变前，DWI就能够检测病变内部微观病理改变，同时，DTI能够无创性检测放疗导致的颞叶白质的微观结构改变，联合应用DWI及DTI技术有望早期预测鼻咽癌放疗后颞叶放射性损伤。

3.0T磁共振；鼻咽癌；扩散加权；扩散张量

Abstract: [Objective] To explore the clinical value of DWI and DTI imaging in the treatment of nasopharyngeal carcinoma. [Method]One hundred patients with nasopharyngeal carcinoma were randomly enrolled in this study. All patients underwent DWI and DTI examinations. Size of tumor and lymph node were evaluated base on MRI, ADC value of tumor and lymph nodes were accessed, MD and FA of white matter in temporal lobe also evaluated in this study. [Result] DWI signals post-radiation and ADC value were lower and higher than that pre-radiation respectively. Compared with the DTI indices pre-radiation, MD and FA value post-radiation showed decrease trend in early stage, but after radiation 6 months, the two values have a trend to recover. [Conclusion] DWI can detect the micro-structural changes, which is early than morphological changes on T2WI. MD and FA may early detect the radiation-induced micro-structural changes of white matter in temporal lobe.

Keywords: 3.0T magnetic resonance; nasopharyngeal carcinoma; diffusion weighted imaging; diffusion tensor;

目前，鼻咽癌的临床治疗以放疗和化疗为主，在治疗的过程中，病灶残留、复发或癌细胞转移等对疾病的治疗方案具有重要的指导意义，传统检查方法有CT、MRI、PET/CT等，但是，CT和传统MRI只能检查肿瘤的形态学变化，PET/CT检查的费用较高[1]。磁共振弥散加权成像(Diffusion Weighted Imaging，DWI)是一种能够观察到活体中水分子微观运动的成像技术，通过表观扩散系数(Apparent Diffusion Coefficient，ADC)反映水分子的微观运动。扩散张量成像(Diffusion Tensor Imaging，DTI)是在DWI基础上发展的成像技术，可以在三维空间内分析组织内水分子的弥散特性，通过各向同性表现弥散系数(Mean diffusivity, MD)值和各向异性指数(Fractional Anisotropic，FA)值来反映[2]。本文分析DWI与DTI在鼻咽癌治疗中的应用价值。

1 资料和方法

1.1 临床资料

随机选取2008年至2012年在我院治疗的鼻咽癌患者100例。其中，男81例，女19例，年龄26～54岁；确诊分化癌18例，未分化癌82例，患者的症状主要有鼻堵、血涕、耳鸣、头痛等。

1.2 治疗方法

所有患者在接受治疗前的病理送检均被确认为鼻咽癌患者，采用双侧面颈联合野对穿照射的放疗治疗方案，在放疗前和放疗剂量为10Gy、20Gy和40Gy及放疗结束后，依据患者随访时间分组进行常规MRI，DWI和DTI检查。

采用西门子MAGNETOM Verio-3.0T超导磁共振，设置梯度场强为45Mt/m，最大切换率为200mT/m·s，在放疗前和放疗剂量为10Gy、20Gy和40Gy时对所有患者行常规增强MRI、DWI；在放疗前及放疗后4～6月、7～12月和12月以上4个阶段进行DTI检查。DWI采用轴面单次激发平面回波序列。DTI采用单次激发自旋回波序列，TR=3600ms，TE=95ms，层厚=4mm, b值为0和1000s/mm2，NSA为1，扫描矩阵为128×128[3]。

1.3 观察指标

对比放疗前及患者接受不同剂量放疗的各个阶段鼻咽部肿瘤病灶的缩小率(治疗后缩小面积/治疗前面积)，评价DWI信号表现、统计ADC值的变化；选取治疗前短径大于1cm的淋巴结作为评价目标，对比治疗前后的淋巴结横断面缩小率(治疗后缩小面积/治疗前面积)，评价DWI信号表现，统计ADC值的变化。根据随访时间分组分别设置为A组(放疗前)、B组(放疗后4～6个月)、C组(放疗后7～12个月)和D组(放疗后12个月以上)，对比分析放疗前后不同时间点，患者双侧颞叶脑白质的MD值和FA值变化情况[4]。

1.4 统计学处理

2 结果

2.1 放疗前后常规MRI检查结果

本组共100例鼻咽部病灶，共247个淋巴结。对于肿瘤病灶而言，采用重复测量方差分析得出4个不同时间点肿瘤病灶面积存在差异(F=7.39,P<0.05)；采用多重比较分析得出采用3种剂量照射同放疗前相比肿瘤面积显著下降(P<0.05)。4个不同时间点淋巴结大小与放疗前的相比差异有统计学意义(F=4.03,P<0.05)；采用多重比较分析得出采用3种剂量照射同放疗前相比淋巴结面积显著下降(P<0.05)。结果见表1。

表1 放疗前后肿瘤病灶和淋巴结常规MRI检查结果

2.2 放疗前后DWI检查结果

采用重复测量方差分析得出4个不同时间点肿瘤病灶ADC值存在显著差异(F=57.39,P<0.05)；采用多重比较分析得出采用3种剂量照射同放疗前相比肿瘤ADC值显著升高(P<0.05)。4个不同时间点淋巴结ADC值与放疗前的相比有显著性差异(F=3.37,P<0.05)；采用多重比较分析得出采用3种剂量照射同放疗前相比淋巴结ADC值积显著升高(P<0.05)。具体结果见表2。

表2 放疗前后肿瘤病灶和淋巴结ADC变化情况

2.3 放疗前后DTI检查结果

对于肿瘤病灶而言，采用重复测量方差分析得出4个不同时间点肿瘤病灶面积存在显著差异(F=7.9,P<0.05)；采用多重比较分析得出采用3种剂量照射同放疗前相比双侧颞叶白质的MD值显著下降(P<0.05)，FA值显著下降(P<0.05)。结果见表3。

表3 放疗前后患者双侧颞叶白质的MD值和FA值变化情况

注：同放疗前相比，P值均<0.05

3 讨论

3.1 DWI的基本原理

DWI是目前唯一能够检测活体组织内水分子扩散运动的无创方法，其原理是在SE序列上加入一对方向和大小都相同梯度场的梯度脉冲，对于加入的两个梯度脉冲，第一个起到引起质子自旋，导致相位变化，第二个起到使质子相位重聚的。在组织内，为了消除生理因素对于水分子扩散的影响，通常采用ADC值来描述水分子的扩散状况。根据前期的预实验，结合文献报道[2]，本研究选择了800的b值，能够满足该部位成像效果及ADC值测定的需要。

3.2 肿瘤放疗后ADC值的临床意义

目前，临床对于肿瘤的评价主要采用WHO或RECIST的标准，两者均以肿瘤的解剖径向作为评价指标。研究发现，肿瘤在发生明显的体积变化前，其微观的病理结构已经发生了改变[3]。细胞外间隙的扩大是促进ADC值升高的原因。ADC值是早期预测肿瘤疗效的潜在指标。本组病例中，放疗剂量10Gy时，肿瘤病灶的面积缩小不明显，但是ADC值已经有10%的上升，当剂量到20Gy时肿瘤细胞密度已发生改变，肿瘤细胞的致密程度进一步减小，病灶的面积缩小已经比较明显，ADC值也继续上升，上升的幅度大于病灶缩小的幅度，当达到40Gy时，肿瘤病灶的缩小率和ADC值的上升幅度基本持平。而淋巴结放疗后的改变和肿瘤病灶有明显的区别，当放疗剂量为10Gy时，淋巴结的射线敏感程度高，淋巴结的面积比放疗前有明显的缩小，而ADC值的变化上升幅度较慢，大致比放疗前上升了20%左右；当剂量为20和40Gy时，淋巴结的面积缩小幅度变小，而ADC值上升的幅度加大，到40Gy时ADC值较放疗前上升超过一倍。 所以密切的观察ADC值的改变，对于放疗后病灶的疗效有着显著的意义。

3.3 DTI的基本原理

DTI是在DWI基础上发展来的一种扩散成像新技术，分别采集从各方向的扩散本征值λ，可用于脑组织内水的各向异性弥散检测。在DTI中，平均扩散率(Mean Diffusivity，MD)和各向异性分数(Fraction Anisotropy，FA)是DTI最常用的指标。MD反映水分子整体的扩散水平和扩散阻力的整体情况，它只表示扩散的大小，而与扩散的方向无关。FA值所反映的是水分子各向异性成分占整个扩散张量的比值，其大小为0-1。

3.4 放疗前后颞叶MD、FA值的临床意义

鼻咽癌放疗时，靶区常包含部分颞叶，既往研究已经证明颞叶白质是放疗后最易受损的部位[4]。本组病例中，当放疗后4至6月测颞叶白质的MD值及FA值均较放疗前明显的降低，反映了放疗后，颞叶白质的结构发生了改变。射线的直接损伤会造成细胞毒性水肿，同时Na+-K+泵的异常会导致细胞水分子交换失衡，细胞外扩散的速率要快于细胞内，该变化会导致水分子扩散运动的减弱[5]。白质的微观结构是影响FA值的重要原因，放疗后白质纤维会发生脱髓鞘改变，影响局部水分子扩散的各向异性程度[6]。在放疗6个月及12个月以后，测颞叶白质MD值和FA值均出现一定程度的恢复，但是始终无法恢复到放疗前水平。说明放疗后4到6月内脑白质改变最明显，但当发生脑白质损伤后往往不可逆转，所以密切注意这段时间内的DTI表现，有助于早期发现放射性脑损伤的改变，预防放射性脑病的发生，改善提高鼻咽癌放疗后病的生活质量。

综上所述， 在肿瘤发生形态学改变前，DWI就能够检测病变内部微观病理改变；同时，DTI能够无创性检测放疗导致的颞叶白质的微观结构改变；联合应用DWI及DTI技术可以准确的观察放疗后病灶的改变评价放疗效果；可以早期的发现鼻咽癌放射性脑损伤的改变，有助于预防临床放射性脑病的产生。

[1] 曾斯慧，梁碧玲，钟镜联，等．磁共振弥散张量成像在监测鼻咽癌颞叶放射性损伤中的应用[J]．医学研究生学报，2011，24(11)：1177-1181．

[2]刘 侃，欧阳汉，周纯武，等．3.0T磁共振扩散加权成像在鼻咽癌中的初步应用[J]．中国医学科学院学报，2010，32(2)：200-204．

[3]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)：627-629．

[4]Wang YX, King AD, Zhou H, et al. Evolution of radiation-induced brain injury: MR imaging-based study. Radiology. 2010, 254(1): 210-218.

[5]Trivedi R, Khan AR, Rana P,et al. Radiation-induced early changes in the brain and behavior: serial diffusion tensor imaging and behavioral evaluation after graded doses of radiation. J Neurosci Res. 2012, 90(10):2009-19.

[6]Wang HZ, Qiu SJ, Lv XF, et al. Diffusion tensor imaging and (1) H-MRS study on radiation-induced brain injury after nasopharyngeal carcinoma radiotherapy. Clin Radiol,2012,67(4): 340-345.

Thevalueof3.0TMRDWIandDTIinthetreatmentofnasopharyngealcarcinoma

ZHOUXun，SHAOGuoliang

(Zhejiang Cancer Hospital , Hangzhou 310022,China)

R445.2

B

1672-0024(2013)05-0045-04

周 迅(1982-)，男，浙江杭州人，本科，技师。 研究方向：磁共振的肿瘤临床应用

浙江省自然基金(编号Y2111306)