表观扩散系数值在直肠癌术前放化疗疗效评价中的应用价值

方　为　张红雁

作者单位： 230001　合肥　安徽医科大学附属省立医院放疗科

表观扩散系数值在直肠癌术前放化疗疗效评价中的应用价值

方为张红雁

作者单位： 230001合肥安徽医科大学附属省立医院放疗科

[摘要]目的探讨表现扩散系数(ADC)值在评估直肠癌术前同步放化疗疗效的可行性及应用价值。方法20例术前同步放化疗的直肠癌患者，在放化疗前、放疗至10 Gy、放疗至20 Gy及手术前4个监测时间点行磁共振检查，测量ADC值，并测量病灶长度和厚度。将患者放化疗前的临床分期及术后分期比较分为T-降期组和T-未降期组，应用方差分析及独立样本t检验比较肿瘤ADC值、长度及厚度的变化情况。结果两组平均ADC值在放疗前及放疗至20 Gy时差异有统计学意义(P<0.05)，其中T-降期组在放疗至20 Gy时平均ADC值较治疗前明显升高，差异有统计学意义(P<0.05)。两组病灶平均长度及厚度在各监测时间点差异均无统计学意义(P>0.05)，但两组病灶放化疗前的平均长度及厚度与手术前比较明显减少，差异有统计学意义(P<0.05)。结论术前放化疗对直肠癌的治疗有效。ADC值在早期评价直肠癌术前同步放化疗的疗效方面具有一定的价值。

[关键词]直肠肿瘤；磁共振成像；放化疗；表观扩散系数

术前同步放化疗是治疗局部晚期直肠癌的标准手段之一。术前同步放化疗可以提高患者的生存率、降低局部复发率，还可以提高肿瘤的切除率和增加保肛率[1]。但是不同的患者对于放化疗的敏感性个体差异较大，根据Noone等[11]的一项观察长达13年的研究表明，有20%～30%的患者并不能从术前放化疗中获益。如果能在治疗早期评价直肠癌患者术前放化疗的疗效性，则有利于放化疗方案的修改及优化，使得放化疗方案个体化。本研究通过对20例直肠癌术前同步放化疗中表现扩散系数(apparent diffusion coefficient,ADC)值的变化进行监测，并比较相应监测点的病灶长度及厚度的变化，探讨通过ADC值的变化早期评估直肠癌术前放化疗疗效的可行性及应用价值。

1资料与方法

1.1一般资料收集我院2012年9月至2014年10月收治的20例经肠镜病理活检证实直肠癌患者，其中男性11例，女性9例；年龄26～73岁，中位54岁。入组标准：未经治疗的局部晚期直肠腺癌，经评估能完成直肠癌术前同步放化疗，并最终完成放化疗和手术切除的患者。

1.2检查方法20例患者于检查前一天进食无渣食物，扫描前15 min常规注射山莨菪碱20 mg。MRI监测时间点为：治疗前、放疗至10 Gy、放疗至20 Gy、放疗结束后4～6周。采用西门子公司1.5T超导磁共振和8通道线圈，首先对患者进行仰卧位盆腔扫描。扫描序列包括:T2WI、T2WI-FS、T1WI、DWI、T1WI增强扫描。T2WI及T1WI轴位、矢状位及冠状位扫描参数：采用快速自旋回波(TSE)序列，T1WI：重复时间(TR)400 ms，回波时间(TE)8 ms；T2WI：TR为4 000 ms，TE为130 ms，激励次数3，视野(FOV)为250 mm×380 mm，矩阵216×216，层厚4 mm。扩散加权成像采用平面回波成像(EPI) 序列轴位成像，扫描平面保持与常规序列轴位平面一致，b值分别取0和1 000 s/mm2(见图1)。

患者男性，57岁，直肠癌T3，治疗后pCR。图a、b分别为治疗前的T2WI-FS和DWI像。图c、d分别为治疗后的T2WI-FS和DWI像

1.3治疗方案所有患者均采用适形调强放疗(IMRT)，临床靶区包括原发病灶、直肠系膜区、骶前区、坐骨直肠窝，髂内、闭孔淋巴引流区、部分髂总和髂外淋巴引流区。计划靶区PTV在CTV基础上均匀外扩7 mm。DT50 Gy/25 f/5 w，2.0 Gy/f。所有患者在放疗期间同步口服卡培他滨1 g/次，每日2次，至放疗结束。放疗结束4～6周手术。

1.4图像与数据处理病灶ADC值、长度及厚度的测量在SIMENS工作站上完成，测量时结合T2WI图像，并在DWI序列上选取病变最大截面连续三层勾画ROI，并根据病灶周围解剖结构定位，保证每个监测时间点选取相同层面病灶的ROI，尽量选择图像清晰，无伪影干扰。记录病灶的ADC值、厚度的平均值，根据矢状位选取病灶的最长径记录病灶长度。

根据美国癌症联合会(AJCC)TNM分期标准，将放化疗前的临床T分期与术后T分期做比较，分为T-降期组与T-未降期组。记录T-降期组与T-未降期组在放化疗前、剂量至10 Gy、20 Gy及手术前4个监测时间点的ADC值、厚度及长度的变化情况。

1.5统计学方法使用SPSS 17.0软件进行数据的统计分析。所有数据均经过正态分布检验。比较每个监测时间点的ADC值、厚度及长度的差异采用独立样本t检验。采用随机区组设计的方差分析在T-降期组与T-未降期组的组内观察指标的变化进行比较，并采用SNK法进行两两比较，以P<0.05为差异有统计学意义。

2结果

2.1T-降期组与T-未降期组在放化疗前的比较20例患者均为肠镜病理活检证实直肠腺癌，其中9例患者获得降期(9/20,45%),11例患者未降期(11/20,55%)。T-降期组呈现先上升后下降的趋势，T-未降期组呈现缓慢上升的趋势(图2)。在治疗前，T-降期组的平均ADC值[(0.96±0.15)×10-3mm2/s]低于T-未降期组的平均ADC值[(1.11±0.12)×10-3mm2/s]，差异有统计学意义(P=0.013)。T-降期组与T-未降期组病灶的平均长度、厚度比较无统计学差异。

2.2T-降期组与T-未降期组在放化疗期间的比较在放疗至10 Gy时，两组的平均ADC值有轻度升高，两组病灶的平均长度与放疗前比较有所缩短，差异无统计学意义(P>0.05)。两组病灶的平均厚度与放化疗前比较稍有增厚，但差异无统计学意义(P>0.05)。至20 Gy时，T-降期组的平均ADC值明显升高[(1.35±0.09)×10-3mm2/s]与治疗前平均ADC值[(0.96±0.15)×10-3mm2/s]比较差异有统计学意义(P<0.05),见图3。T-未降期组的平均ADC值也有轻度升高，但与放疗前比较差异无统计学意义。在此监测点，T-降期组的平均ADC值明显高于T-未降期组，差异有统计学意义(P<0.05)，详见表1。两组病灶的平均长度与厚度较放化疗前比较都有所减小，但差异无统计学意义。手术前，T-降期组的平均ADC值较前一监测点轻度下降，T-未降期组的平均ADC值[(1.27±0.08)×10-3mm2/s]较放疗前[(1.11±0.12)×10-3mm2/s]升高，差异有统计学意义(P<0.05)。两组病灶的长度与厚度进一步减少，与治疗前比较差异有统计学意义(P<0.05)。详见表2、3。

3讨论

根据Bosset[10]等的研究，术前新辅助放化疗结合直肠癌全系膜切除将局部复发率减少到10%，5年生存率上升到65%。本研究根据直肠癌术前同步放化疗能否使肿瘤T-分期降期作为评价标准，尝试应用ADC值来早期评价直肠癌术前放化疗的疗效。

DWI是通过反映人体组织水分子的扩散运动来了解与组织含水量变化相关的微观缓解的改变。ADC值反映细胞内、细胞间隙内及血管内水分子的扩散，其主要与细胞密度密切相关。本研究结果显示，在治疗前T-降期组的平均ADC值较T-未降期组的平均ADC值低。这与肖琴[9]和Intven等[12]研究结果相似。Barbaro[4]的研究结果与之相反，认为治疗前的ADC值低表明对放化疗敏感性低。而Dzik[5]等认为治疗前的ADC值高与肿瘤坏死有关，而肿瘤坏死组织则多为乏血供肿瘤，放化疗敏感性也较差。ADC值与肿瘤血管生成有关[8]，ADC值与肿瘤微血管数目呈负相关，肿瘤内的微血管密度越大，细胞的间隙减少，影响水分子的扩散，ADC值低，而肿瘤内微血管密度大则病灶血供丰富，则肿瘤对放化疗就越敏感。放疗至10 Gy时，T-降期组与T-未降期组平均ADC有轻度上升，但与治疗前比较差异无统计学意义，这与孙应实[2,3,6]等的研究T-降期组在放疗1周后ADC值明显升高相比出现高峰值较晚。考虑与放疗的分割方式不同有关，孙应实等[2,3,6]的入组患者施行大分割2.5～3 Gy/f，本研究中的患者放疗方案采用标准分割2 Gy/f，因此孙应实等研究的T-降期组的ADC值出现高峰值较早。同时两组病灶平均厚度较治疗前有所增厚，考虑可能是放化疗后病灶反应性水肿有关。放疗至20 Gy时，T-降期组的平均ADC值较放疗前明显升高，T-未降期组的平均ADC值轻度升高，两者升高幅度不同，反映出两组对放化疗的敏感性存在差异。T-降期组的肿瘤在这一时期细胞凋亡和坏死的数量明显多于T-未降期组，同时组织间质水肿及周围炎症反应导致ADC值明显升高[7]。至手术前，T-降期组的ADC值轻度下降，考虑与水肿消退、炎症反应减轻及肿瘤组织再增殖有关[8]。T-未降期组的ADC值较治疗前明显升高，说明T-未降期组肿瘤组织出现细胞凋亡及坏死的高峰时间较T-降期组晚。两组病灶此时的平均长度与厚度与治疗前比较明显减少，有统计学差异。通过各个监测时间点的观察指标比较，T-降期组与T-未降期通过术前同步放化疗均能获得体积的缩小，但是组间比较各监测时间点差异无统计学意义，说明体积缩小与肿瘤的降期无明显相关性，但是通过术前放化疗，两组的病灶的长度及厚度都有不同程度地减小，说明通过术前同步放化疗对直肠癌起到减小瘤负荷的作用。而通过比较两组的监测时间点的平均ADC值则发现治疗前的ADC值较低和在放疗至20 Gy时ADC值明显升高者更易获得降期，在直肠癌术前放化疗的疗效早期评价方面有一定的价值。

表1　两组患者治疗前、放疗至10 Gy、放疗至20 Gy及手术前平均ADC值比较(×10-3, mm2/s)

注：T-降期组组内平均ADC值两两比较，治疗前与放疗至20 Gy及手术前差异有统计学意义，放疗至10 Gy与放疗至20 Gy及手术前有统计学意义，P<0.05。T-未降期组组内两两比较，治疗前与手术前比较差异有统计学意义，放疗至10 Gy与手术前比较差异有统计学意义，P<0.05

表2　两组患者治疗前、放疗至10 Gy、放疗至20 Gy及手术前平均长度比较(mm)

注：T-降期组组内两两比较，治疗前、放疗至10 Gy与手术前比较均有统计学意义，P<0.05。T-未降期组组内两两比较，治疗前与手术前比较有统计学意义，P<0.05

表3　两组患者治疗前、放疗至10 Gy、放疗至20 Gy及手术前平均厚度比较(mm)

注：T-降期组组内两两比较，治疗前、放疗至10 Gy、20 Gy与手术前比较差异有统计学意义，P<0.05。T-未降期组组内两两比较，治疗前、放疗至10 Gy与手术前比较差异有统计学意义，P<0.05

综上所述，通过术前放化疗对直肠癌起到缩小体积和减少瘤负荷的作用，ADC值在直肠癌术前同步放化疗中的变化与疗效及降期有一定的相关性。本文的不足之处在于：①本研究总的例数较少，得出的结论存在一定的偏差；②本研究每例病例选取3个ROI，不能包涵肿瘤的全部信息。

参考文献

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(2015-01-28收稿2015-03-20修回)

ADC value in preoperative radiochemotherapy for rectal carcinoma

FangWei,ZhangHongyan

DepartmentofRadiationOncology,AnhuiProvincialHospitalAffiliatedtoAnhuiMedicalUniversity,Hefei230001,China

[Abstract]ObjectiveTo monitor early treatment response using apparent diffasion coefficient (ADC) value to predict response of rectal carcinoma by preoperative radiochemotherapy. MethodsTwenty patients with rectal carcinoma were treated with preoperative radiochemotherapy, followed by surgery. Diffusion-weighted imaging MRI(DWI) was performed in all patients at four-time points (prior to radiochemotherapy, dose to 10 Gy, 20 Gy and before surgery) and classified to T-downstaging group and T-no-downstaging group. Variance and independent sample t test were analysed to compare the changes of tumor ADC values, length and thickness between the groups. ResultsA statistical significant correlation was found between T-downstaging group and T-no-downstaging group in preoperative ADC value (P<0.05). In T-downstaging group, the mean ADC value increased significantly compared to the mean ADC value prior to radiochemotherapy at the time point of dose to 20 Gy (P<0.05). Before surgery, in T-downstaging group and T-no-downstaging group, the mean length and thickness decreased significantly compared to the mean length and thickness prior to radiochemotherapy (P<0.05). ConclusionPreoperative radiochemotherapy is effective in the treatment of rectal cancer. ADC value in rectal carcinoma is a valuable clinical tool to help assess the therapeutic effect of radiochemotherapy at an early time point.

[Key words]Rectal neoplasm; Magnetic resonance imaging; Diffusion-weighted; Radiochemotherapy; Apparent diffusion coefficient

doi:10.3969/j.issn.1000-0399.2015.05.017

通信作者：张红雁，zhanghongyan3334@qq.com