DWI技术在鼻咽癌早期放射性脑损伤中的应用价值

梁杰，覃飞，陈伟华，黄柱飞

1. 广西梧州工人医院 放射科，广西 梧州543001；2.中国人民解放军第三○三医院 放射科，广西 南宁 530021

DWI技术在鼻咽癌早期放射性脑损伤中的应用价值

梁杰1，覃飞1，陈伟华1，黄柱飞2

1. 广西梧州工人医院 放射科，广西 梧州543001；2.中国人民解放军第三○三医院 放射科，广西 南宁 530021

目的 探讨磁共振扩散加权成像（DWI）在鼻咽癌早期放射性脑损伤中的应用价值。方法 选择我院经病理证实的30例鼻咽癌患者，分别于放疗前、首次放疗后3 d、放疗结束时、放疗后3、6、12个月时进行颅脑常规MRI平扫及DWI检查，分析不同时期的表观弥散系数（ADC）。同期选择30例健康志愿者作为对照组，测量其ADC值并与鼻咽癌组进行对比。结果 志愿者与放疗前鼻咽癌患者双侧颞叶白质的ADC值无统计学差异；鼻咽癌患者首次放疗后3 d、放疗结束时及放疗结束后3个月，与放疗前ADC值差异有统计学意义（P＜0.05）；放疗结束后6、12个月与放疗前ADC值差异无统计学意义。结论 DWI成像技术是检测放疗后早期放射性脑损伤较理想的手段和方法。

磁共振；扩散加权成像；鼻咽癌；放射性脑损伤

鼻咽癌（Nasopharyngeal Carcinoma，NPC）是我国常见的恶性肿瘤，高发于我国南方地区，发病率可达10/10万以上[1-2]。放射治疗是鼻咽癌主要的治疗手段之一，放射线在杀灭肿瘤细胞的同时，对周围正常组织也有损伤作用，其中放射线脑损伤是鼻咽癌放射治疗的严重并发症之一[3]，虽然目前放射治疗已经进入了以调强放射治疗为代表的精确放疗时代，但在对鼻咽癌的放疗过程中，放射性脑损伤的发生率仍然高达5%～24%[4]。早期发现、及时治疗是目前控制放射性脑损伤病情进展的关键。而当常规CT及磁共振成像（MRI）检查出现可见的影像学病变时，放射性脑损伤已经进入了不可逆的中晚期阶段[5-6]，故临床需要一种新的影像学手段来检测早期放射性脑损伤。本文分析了30例鼻咽癌患者放疗前后脑组织表观弥散系数（Apparent Diffusion Coefficient，ADC）的变化，旨在探讨磁共振扩散加权成像（Diffusion Weighted Imaging，DWI）在鼻咽癌早期放射性脑损伤中的应用价值。

1 临床资料

选择2014年6月～12月在我科行调强放射治疗的30例鼻咽癌患者作为研究对象，其中男21例，女9例，年龄20～67岁，平均（42±5）岁。所有患者均经病理证实，且均为首次接受放射治疗。同期选择30名健康志愿者，其中男15例，女15例，年龄23～64岁，平均（41±3）岁。研究对象及志愿者均行MRI平扫及DWI检查。

为了方便分组描述，以字母A表示志愿者组，B表示研究对象组，Bbefore表示放疗前，B3d表示首次放疗后3 d，B0表示放疗结束时，B3m表示放疗后3个月，B6m表示放疗后6个月，B12m表示放疗后12个月。

2 仪器与方法

2.1 调强放射治疗

采用西门子Primus直线加速器行调强放射治疗。鼻咽部放疗方案：9野静态调强放射治疗，9个照射野等角度分布，放疗总剂量为66～76 Gy，分33次，采用5次/周完成治疗。

2.2 MRI平扫及DWI检查

采用飞利浦Achieva 3.0T TX多源超高场强磁共振成像系统及8通道头部线圈。志愿者和研究对象均先行常规MRI检查，然后行DWI检查。

常规MRI序列包括横轴面TSE-T1WI（TR/TE=1850 ms/ 24 ms）、横轴面TSE-T2WI（TR/TE=6280 ms/104 ms），层厚为5 mm，层距为1 mm，视野FOV为380 mm×380 mm，矩阵为256×256，同时行T2WI序列矢状面及冠状面平扫。

DWI检查采用单次激发平面回波序列（Echo-planar Imaging，EPI）：TR为850 ms，TE为74 ms，层厚为5 mm，层距为1 mm，视野FOV为380 mm×380 mm，矩阵为192×192，加速因子为4，扩散敏感系数b值为1000 s/mm2。

2.3 ADC值采集

将DWI原始图像传输至Siemens Avanto工作站进行数据分析处理（图1），参考横轴面图像，选择双侧颞叶白质区域设置感兴趣区，该区域面积为30 mm2，区域内ADC值由工作站自动算出。以同样的方法共选取3个感兴趣区，最终ADC值为3个感兴趣区的平均值。

2.4 统计学分析

采用SPSS 17.0软件对数据进行分析处理。计量资料以均数±标准差（±s）表示，在统计前对样本数据进行正态性和方差齐性检验，所有数据符合方差齐性的正态分布后，采用两独立样本t检验比较志愿者与鼻咽癌患者放疗前的ADC值，采用单因素方差分析比较鼻咽癌患者放疗前与放疗后不同时期的ADC值，以P＜0.05为差异有统计学意义。

图1 DWI原始图像的分析处理

3 结果

放疗前鼻咽癌患者和志愿者的ADC值比较，差异无统计学意义（t=1.29，P=0.230）；鼻咽癌患者首次放疗后3 d、放疗结束时及放疗结束后3个月的ADC值均低于放疗前，且差异均有统计学意义（P=0.023、0.000、0.002）；鼻咽癌患者放疗结束后6、12个月与放疗前ADC值差异均无统计学意义（P=0.177、0.221），具体结果见表1。本组4例鼻咽癌患者在放疗结束后6、12个月时ADC值均较放疗前低，并出现神经系统症状，常规MRI检查均出现斑片状长T1、长T2信号。

表1 志愿者和鼻咽癌患者放疗前后ADC值结果（×10-3mm2/s）

4 讨论

放射性脑损伤是头颈部肿瘤、颅内肿瘤及血管畸形等放射治疗后出现的严重并发症之一[7]，其发病部位与照射野密切相关，多为颞叶、小脑、脑干的白质[8]。临床将放射性脑损伤分3期：① 急性期：放疗后3个月内，主要病理表现为脑组织充血水肿，单次放射剂量超过3 Gy时或照射野过大均可增加急性脑损伤的发生率；② 早期迟发损伤期：放疗后3～6个月，主要病理表现为胶质细胞脱髓鞘病变及轴索水肿；③ 晚期反应：放疗后6个月至数年，病理表现为放射性坏死[9]。目前认为血管损伤机制为放射性脑损伤的重要机制之一，随着放射剂量的增加，血管损伤表现为血管扩张、毛细血管通透性增加，并常在急性放射性损伤中诱发。在慢性放射性损伤中，血管内皮细胞损伤、毛细血管扩张等均可造成组织毒性水肿。

DWI技术能反映人体病理生理状态下水分子的交换功能及组织的微观病理改变。在机体内，水分子在一定方向上的弥散距离与相应弥散时间的平方根之比为一个常数，即弥散系数，表示一个水分子单位时间内随机弥散的平均范围。鼻咽癌在放射治疗过程中，双侧颞叶不同程度地受到放射线照射，使得脑组织的微观结构发生改变，如血管内皮损伤、神经元细胞损伤等，这些改变不同程度地影响着水分子的扩散范围及扩散方向，引起ADC值发生改变。

本研究发现，放疗前鼻咽癌患者和志愿者的ADC值比较差异无统计学意义。鼻咽癌患者在首次放疗后3 d、放疗结束时及放疗后3个月的ADC值均低于放疗前（P＜0.05），这可能与早期放疗后引起血管内皮细胞损伤有关，血管内皮细胞的损伤会引起神经组织缺血，导致水分子扩散速度下降，使ADC值相应下降[10]。放疗3个月后ADC值出现缓慢恢复趋势，这可能是由于放疗后毛细血管渗透性恢复、神经细胞髓鞘的再生等对水分子弥散运动的屏障作用逐渐减弱所造成的效果[11-12]。本研究中4例鼻咽癌患者在放疗后6个月及12个月时ADC值均较放疗前低，并出现神经系统症状，可见动态监测颞叶ADC值可为诊断早期放射性脑损伤提供参考依据，有助于对放疗副反应进行早期诊断和临床干预。本研究不足之处在于总体病例较少，对DWI序列缺乏多b值比较，今后将增加样本数量，对DWI技术在早期放射性脑损伤中的应用进行深入研究。

综上所述，DWI技术可动态监测ADC值的变化，反映鼻咽癌患者放疗后早期脑损伤的病理变化，是一种较为有效的检查早期放射性脑损伤的影像学技术。

[1] 柳青,卢泰祥.鼻咽癌流行趋势和防控策略[A].第十三届中国科协年会第18分会场—癌症流行趋势和防控策略研究研讨会论文集[C].中国科学技术协会,天津市人民政府.天津,2013.

[2] 甘晓根,徐子海,廖福锡,等.CT/MRI图像融合技术在鼻咽癌放疗靶区勾画中的应用价值[J].中国医疗设备,2014,29(11):163-165.

[3] 梁霁,郑金瓯.放射性脑病48例的影象学特征[J].广西医学,2007, 29(12):1927-1929.

[4] Kaminaga T,Shirai K.Radiation-induced brain metabolic changes in the acute and early delayed phases detected with quantitative proton magnetic resonance spectroscopy[J].J Comput Assist Tomogr,2005,29(3):293-297.

[5] 朱慧玲,孔祥泉,丁建平,等.鼻咽癌早期放射性脑损伤的MRS及DTI研究[J].影像诊断与介入放射学,2013,22(4):243-246.

[6] 建勋,徐坚民,沈新平,等.MRI动态增强对鼻咽癌及其放疗后改变的诊断价值[J].影像诊断与介入放射学,2011,20(3):167-170.

[7] Asai A,Kawamoto K.Radiation-induced brain injury[J].Brain Nerve,2008,60(2):123-129.

[8] Pelz D,Tsai JP,Petrescu N,et al.Concomitant Viral and Bacterial Encephalitis after Temozolomide for Glioblastoma[J].Can J Neurol Sci,2014,41(1):84-85.

[9] 洪明晃,郭翔.鼻咽癌[M].北京:中国医药科技出版社,2003: 255-257.

[10] Greene-Schloesser D,Moore E,Robbins ME.Molecular pathways: radiation-induced cognitive impairment[J].Clin Cancer Res,2013, 19(9):2294-2300.

[11] 苏胜发,黄莹,韩非,等.鼻咽癌调强后放射性脑损伤的临床特征分析[J].中华放射医学与防护杂志,2012,32(1):60-64.

[12] 熊炜烽,邱士军,江新青,等.鼻咽癌放射治疗后颞叶常规MRI表现正常脑白质的扩散张量成像初步研究[J].中华放射学杂志,2012,46(2):130-134.

Application Value of DWI in Early Radiation-induced Brain Injury after Radiotherapy for Nasopharyngeal Carcinoma

LIANG Jie1, QIN Fei1, CHEN Wei-hua1, HUANG Zhu-fei2
1. Department of Radiology, Guangxi Wuzhou Workers Hospital, Wuzhou Guangxi 543001, China; 2. Department of Radiology , PLA 303 Hospital, Nanning Guangxi 530021, China

Objective To evaluate the signifi cance of clinical application of diffusion weighted imaging (DWI) in the diagnosis of radiation-induced brain injury after radiotherapy for nasopharyngeal carcinoma. Methods 30 patients with nasopharyngeal carcinoma underwent MRI and DWI examination at different points： before the radiation therapy, 3 d after radiotherapy for the fi rst time, immediately after the radiotherapy , and 3 months, 6 months, and 12 months after the radiotherapy. The ADC values in different periods were analyzed. Meanwhile, 30 healthy volunteers were also studied as the control group. Results The ADC values of bilateral temporal lobe in volunteers and nasopharyngeal carcinoma patients before radiotherapy had no statistical difference.The ADC value checked three days after radiotherapy for the fi rst time and the ADC value checked at the end of the radiotherapy as well as the value checked three months after the radiotherapy were lower than the ADC values in pre-radiotherapy patients (P＜0.05). The ADC values checked at 6 and 12 months after the radiotherapy showed no difference from the ADC value in pre-radiotherapy period. Conclusion DWI is an ideal mean to detect early radiation-induced brain injury．

MRI; diffusion weighted imaging; nasopharyngeal carcinoma; radiation-induced brain injury

R445.2；R739.63

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.01.015

1674-1633(2016)01-0059-03

2015-04-10

2015-05-13

黄柱飞，副主任医师。

通讯作者邮箱：250702591@qq.com