MRI弥散加权成像评估肝癌伽玛刀疗效的临床研究

赵国礼，杨学东，张志良，马 戈，洪 伟，万军平，杨建辉



·临床医学· ·论著·

MRI弥散加权成像评估肝癌伽玛刀疗效的临床研究

赵国礼，杨学东，张志良，马 戈，洪 伟，万军平，杨建辉

目的 MRI弥散加权成像评估肝癌伽玛刀治疗的疗效。方法 100例肝癌患者在伽玛刀治疗前1～2 d，伽玛刀治疗后7 d，治疗后1个月进行磁共振弥散加权成像检查，比较MRI在不同的b值下伽玛刀治疗肝癌前后的弥散系数(ADC)值的差别。结果 选择不一样的b值，伽玛刀治疗前后病灶平均ADC值的差异有统计学意义(P<0.05)，b值增大，平均ADC值也随着升高；伽玛刀治疗后各组病灶ADC的平均值较治疗前升高，治疗后30 d病灶ADC的平均值较治疗后7 d的平均值高。结论 伽玛刀治疗后肝癌ADC值的变化是和肿瘤坏死密切相关的，ADC值可以用来评价伽玛刀治疗肝癌的疗效。

MRI弥散加权成像；肝癌；伽玛刀

MRI弥散加权成像是目前能无损伤检测活体组织内水分子扩散运动的影像技术，能够从分子水平反映组织的组成、病理及生理状态下组织之间水分子交换的功能状况，其表观弥散系数(ADC)可通过检测活体组织水分子的扩散运动来反映机体组织结构的病理及生理的特性。采用放疗治疗肝癌患者越来越多，但对于其治疗后疗效的影像学报道比较少。本研究通过检测肝癌伽玛刀治疗前、后病灶ADC平均值的变化，探索MRI加权成像评估肝癌伽玛刀治疗后的疗效。

1 资料与方法

1.1 患者资料 2014年1月至2015年5月在解放军第四一一医院做肝癌伽玛刀治疗的患者100例，其中男性患者64例，女性患者36例，年龄32～76岁，平均60岁。所有患者均经过临床症状，体征及检查等确诊为肝癌，患者肝功能均为Child A或B级。

1.2 放射治疗 采用OUR-QGD型γ射线立体放射治疗系统。患者保持平静呼吸，仰卧在治疗床上。在定位架下根据患者的情况制定治疗体位的CT定位扫描，范围从膈到肾下极，得到的图形资料输入到患者的治疗系统，然后进行三维重建，勾画出肿瘤病灶。根据肿瘤的位置、大小、患者的全身状况及治疗的目的，制定出伽玛刀放射治疗计划,并根据具体情况调整治疗的放射剂量分布，通过剂量与体积的直方图进行评价，确定出理想的治疗计划，然后将治疗计划传送到治疗机上进行治疗。大约50%～80%的等剂量曲线包绕病灶的靶区，根据患者的具体情况扩大或缩小大约为10～15 mm，总量为3.0～4.2 Gy，每天1次，根据患者的具体情况进行治疗计划,大约治疗3 d患者休息1 d，每个疗程共8～10次，治疗总剂量为40～50 Gy。在伽玛刀治疗的同时，采用对症支持和免疫治疗。

1.3 磁共振检查成像方法 用西门子AVANTO 1.5T超导型MR扫描仪。术前1～2 d、术后7 d、术后30 d行上腹部磁共振常规T1WI、T2WI轴位、T2冠状位、DWI扫描及增强扫描。采用体部线圈为射频发射及接受线圈。扫描参数；TR=2 200，TE=66，FOV=263 cm×350 cm，层厚=7 mm，矩阵128×128，NEX=1。造影剂为Gd-DTPA。在X、Y、Z 3个方向上施加弥散敏感梯度，弥散敏感系数b值取0、500、800 s/mm2。扫描方法：患者仰卧、脚先进，在设置的b值条件下于深吸气末和屏气条件下各扫描1次，扫描时间为15 s。每一次扫描完成时可以得到在不同b值条件下的图像，将来用于资料的后处理。

1.4 DWI数据分析 用分析软件对获取到的数据进行分析处理。图像的选取：2位磁共振高年资诊断主治医师一起对扫描影像图像进行评估，在确保诊断符合的扫描图像中测量肝癌病灶组织的治疗前及治疗后的ADC值。感兴趣区(ROI)选择：根据常规MR扫描序列T1WI、T2WI提示的肝癌病灶的范围，在ADC图上病灶组织最大层面选取3个感兴趣区，选择时要避开血管，胆管及病灶的边缘，测量3次，取测量后的平均值。每个ROI大小为70～100 mm2。ADC值：在各个b值条件下ADC图的同一层面上选取测量病灶的ADC值,然后计算出测量的平均值，伽玛刀治疗前后的测量尽可能选择在同一个层面及相同的位置上。

1.5 统计学处理 用SPSS 13.0统计软件进行统计学分析。P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

术前、术后不同b值条件下各组中肿瘤病灶组织的ADC值变化见表1。在不一样的b值条件下，伽马刀治疗前后病灶ADC均值变化比较差异有统计学意义(P<0.05)，在不一样的的b值下，病灶ADC值不同；b值增高，病灶ADC均值也升高；术后各组病灶的ADC均值均较术前升高，术后30 d病灶的ADC的平均值较术后7 d的平均值高。典型病例见图1。

表1 伽玛刀治疗前后在不同b值条件下各组ADC值的变化(x±s)

注：ADC为弥散系数

注：本图均为同一患者。图a示T1WI序列在肝右后叶上段见一结节状低信号影，图b示T2WI序列在肝右后叶上段见一结节状略高信号影，图c示DWI序列病灶呈高信号，图d示ADC图上，在b=800 s/mm2时，ADC平均值为0.78(e～h为该患者在伽玛刀治疗结束后1个月后复查)；图e示T1WI序列在肝右后叶上段见小片状低信号影(内见点状低信号)，图f示T2WI序列在肝右后叶上段见小片状稍高信号影，图g示DWI序列该病灶呈等信号，图h示ADC图上，在b=800 s/mm 2时，ADC平均值为1.10图1 患者伽玛刀治疗前后MRI弥散加权成像

3 讨论

随着肝癌治疗手段的不断发展及成熟，接受伽玛刀治疗的肝癌患者越来越多，尤其对于不能手术切除的患者，伽玛刀治疗有其独特的优势。但有关肝癌伽玛刀放射治疗后的磁共振弥散加权成像的报道并不多。弥散加权成像是现在所知唯一能用于检测活体组织中水分子运动的影像技术。磁共振弥散加权成像是基于检测组织内水分子运动状态的改变来间接的反映了组织的结构、细胞膜的功能等变化的一系列信息。磁共振加权成像对于组织的一些生理学及形态学变化尤其敏感，比如细胞密度、组织的活性及对各种治疗后的反应等[1]。肝脏肿瘤细胞的密度是反映肿瘤恶性程度大小的一个比较重要的技术指标[2]，肿瘤的细胞分化较差的时候，细胞的数目就增多，细胞外细胞之间的分子间隙就变小，于是水分子的弥散就受到一定的限制，相应表观ADC值就减低；反之，伽玛刀放疗后或肿瘤细胞分化较好的时候，细胞的密度就降低，细胞外之间的分子间隙就增宽，于是水分子的弥散受限减弱，相应的表观ADC值也增大[3]。由于有活动的肿瘤分子与坏死的肿瘤分子组织细胞膜之间的差异而产生的表观ACD值的差别提示了弥散加权成像可能早期发现肿瘤细胞治疗前后内部结构改变的微观信息[4]。国外也有文献指出了肝细胞肝癌治疗后表观ADC值能显著升高[5-6]，而且表观弥散系值变化早于形态学的改变[7]，还显示了弥散加权成像评估肿瘤治疗后早期疗效的能力。

肝癌伽玛刀治疗剂量分布不一样使肝癌中心区域接受的放射剂量比周围周边区域接受的放射剂量更高，从而对厌氧细胞产生的杀灭作用更加强大。因为肿瘤的中心区域血供相对病灶周围区域血供较少，于是中心区域厌氧细胞数量明显增多，增多的厌氧细胞对放射治疗不敏感，要杀灭这部分厌氧细胞就需要更高的伽玛刀放射照射剂量。全身伽玛刀治疗的优点是使肿瘤病灶接受照射剂量相对较高，周围正常肝脏组织接受的照射量比较低，从而能够更好地保护周围正常的肝脏组织不受损伤[8]。这也是伽玛刀放疗优于其他非手术治疗的优点。接受伽玛刀放疗后，肿瘤细胞缺血缺氧,接着能量代谢障碍,于是细胞水肿、变性、液化、坏死，原来完整的细胞膜就溶解，造成局部水分子的弥散加快。

本组数据得出的结论验证了肝癌伽玛刀放射治疗后磁共振弥散加权成像评价治疗后的效果较好。总之表观ADC值可较常规磁共振检查能够更早提供伽玛刀放疗后有关肿瘤组织的坏死、液化等改变的一些微观信息，可以作为细胞水平上早期评价伽玛刀疗效的一种检测手段。

[1] 古杰洪，李鹤平，张冰，等.磁共振弥散加权成像评估肝癌微波消融术疗效的临床研究[J].2011，2(9)：40-42. DOI: 10.3969/j.issn. 1672-5131.2011.01.014.

[2] Deng J, Miller FH, Rhee TK, et al .Diffusion-weighted MR imaging for determination of hepatocellular carcinoma response to yttrium-90 radioembolization[J].J Vase Interv Radiol,2006,17:1195-1200.

[3] Kim S，Jain M，Harris AB，et al．TI hyperintense renal lesions：characterization versus diffusion-weighted MR imaging versus contrast-enhanced MR imaging[J].Radiology，2009，251：796-807.

[4] 潘晶晶，于杰，钟燕.磁共振扩散加权成像早期评估热消融肝癌疗效的价值[J].中国临床医学影像杂志,2013， 10(24)：706-708. DOI: 1008-1062(2010)01-0061-03.

[5] Chen CY， Li CW， Kuo YT， et al． Early response of hepatocellular carcinoma to transcatheter arterial chemoembolization： choline levels and MR diffusion constants-initial elperience[J]．Radiology，2006，239(2)：448-456．

[6] Kamel IR，Bluemke DA，Ramsey D，et al． Role of d diffusion-weighted imaging in estimating tumor necrosis after chemoembolization of hepatocellular carcinoma [J].Am J Roentgenol，2003，18l(3)：708-710．

[7] Rhee TK， Naik NK， Deng J， et al． Tumor response after yttrium-90 radioembolization for hepatocellular carcinoma：comparison of diffusion-weighted functional MR imaging with anatomic MR imaging[J]．J Vasc Interv Radiol，2008， 19(8)：1180-1186．DOI: 10.1016/j.jvir.2008.05.002.

[8] 朱海云，张福琛.弥散成像对肝癌伽玛刀疗效评价的初步研究[J].中国医学影像计算机成像杂志，2011,17：446-450. DOI: 1006-5741(2011)-05-0446-05.

(本文编辑：张阵阵)

Clinical study on the evaluation of gamma knife in the treatment of advanced liver cancer by MRI- diffusion-weighted imaging

ZhaoGuoli,YangXuedong,ZhangZhiliang,MaGe,HongWei,WanJunping,YangJianhui

(DepartmentofRadiology,No.411HospitalofCPLA,Shanghai200081,China)

Objective To evaluate the therapeutic effect of gamma knife on advanced liver cancer patients with MRI diffusion-weighted imaging (MRI-DWI).Methods MRI-DWI detection was performed in 100 liver cancer patients 1-2 days before gamma knife therapy, 7 days and 30 days after gamma knife therapy. Then, comparisons were made between the dynamic changes of ADC values before and after gamma knife therapy under different b-values.Results Under different b values, significant changes in the average ADC values of foci could be noted, before and after gamma knife therapy, and the average ADC values increased with the increase of the b value(P<0.05). Following gamma knife therapy, the average ADC values of foci all increased as compared with those before therapy. Thirty days after treatment, the average ADC values of foci were increased as compared with those 7 days after treatment.Conclusion ADC value changes after gamma knife therapy in the treatment of advanced liver cancer were closely related with tumor necrosis, and ADC values could be used for the assessment of the efficacy of gamma knife therapy.

MRI-DWI; Liver cancer; Gamma knife

200081 上海，解放军第四一一医院

杨学东，电子信箱：yangxd581@163.com

R445

A

10.3969/j.issn.1009-0754.2017.03.019

2016-08-08)