磁共振扩散加权成像对宫颈癌放化疗效果预测价值

刘祯,张杰,李颖端,杨佳2,徐文坚,陈静静

(1 青岛大学附属医院放射科,山东 青岛 266003； 2 荆州市中心医院放射科)

目前在世界范围内女性生殖系肿瘤死亡原因中，宫颈癌占居首位。中晚期宫颈癌治疗通常会选择同步放化疗[1-4]。早期预测及监测宫颈癌的疗效成为妇科肿瘤临床研究的新热点。目前影像学主要通过测量肿瘤径线评估疗效，然而肿瘤的形态学变化滞后于肿瘤分子水平的变化，常规MRI难以早期评价放化疗效果。扩散加权成像(DWI)可以活体识别水分子在组织内的扩散方式，通过表观扩散系数(ADC)值对病变区水分子扩散运动进行定量分析已成为临床研究的新思路[5-9]。本研究通过对宫颈癌病人治疗不同时间肿瘤最大径、ADC值、指数表观扩散系数(eADC)值等的动态变化进行分析，探讨DWI对宫颈癌放化疗效果的预测和监测价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集2012年1月—2014年11月我院收治的52例宫颈癌(鳞癌48例，腺癌4例)病人，年龄37～75岁，平均(53.3±2.4)岁；治疗前肿瘤最大径23～89 mm，平均(47.2±3.8)mm。所有病例均经病理检查证实且均未进行过相关治疗。

1.2 检查方法

本文52例病人分别于治疗前及治疗15 d、1个月、2个月时进行MR检查，采用GE Signa 3.0 T MR扫描仪、TORSO线圈，平扫行横轴位T1WI和T2WI、冠状位T2WI、矢状位T2WI及DWI序列检查，层厚6 mm，层间距2 mm，矩阵230×256，FOV 40×40，NEX 4次，b值取0、800 s/mm2。检查前禁食8～12 h，检查时嘱病人平静呼吸。扫描范围为髂骨上缘至耻骨联合下缘。

1.3 图像后处理和测量分组

将得到的原始图像传到ADW 4.3工作站上，通过Functool分析软件后处理自动形成ADC以及eADC伪彩图。参考DWI图像，使用ADC手动测量工具在ADC图上选取信号相对均匀的区域即感兴趣区(ROI)计算ADC值，ROI应最大程度包含病灶，并避开出血以及坏死区。eADC的计算公式为：eADC =exp[-(b×ADC)]，其中b为扩散加权因子。ADC值和eADC值均重复测量3次，取平均值。治疗前后参数值变化率=(治疗后肿瘤平均参数值-治疗前肿瘤平均参数值)/治疗前肿瘤平均参数值×100%。根据第1版实体瘤的疗效评价标准(RECIST)[3]，将病人分为部分缓解(PR)组、完全缓解(CR)组和稳定(SD)组。

1.4 统计学分析

2 结 果

2.1 ADC值、eADC值预测及监测宫颈癌放化疗效果的价值

治疗2个月MR示42例为PR(PR组，肿瘤最大径至少减少30%)，9例为CR(CR组)，1例为SD(SD组，肿瘤缩小未达到30%)。由于SD组病例数较少，在分析时暂不考虑。PR组与CR组治疗前及治疗15 d、1个月、2个月的ADC值及eADC值见表1、2。由表1、2可知，两组治疗后ADC值较治疗前升高，eADC值较治疗前降低，差异均有统计学意义(F=346.636～2 754.985，P<0.01)；治疗不同时间两组ADC值及eADC值比较差异均有统计学意义(F=3.014～13.264，P<0.01)。不同疗效组ADC值、eADC值的估算边际平均值见图1。在治疗前，PR组宫颈癌病人ADC值的极小值与eADC值的极大值分别为0.754×10-3mm2/s、0.547；CR组病人ADC值的极大值与eADC值的极小值分别为0.895×10-3mm2/s、0.489。用治疗前各ADC值做ROC曲线分析预测肿瘤能否CR，取约登指数的最大点(0.794)作为诊断点，其ADC值为0.891×10-3mm2/s，其曲线下面积(AUC)为0.902，特异度为95%，灵敏度为84.4%，标准误为0.046，P值<0.01。由此结果可预测，治疗前ADC值≤0.891×10-3mm2/s，治疗2个月后肿瘤能够CR；反之，则肿瘤难以CR。

图1 不同疗效组ADC和eADC值的估算边际平均值

表1 两组不同治疗时间ADC值比较

表2 两组不同治疗时间的eADC值比较

2.2 肿瘤最大径变化率与ADC值的相关性

不同时间的ADC值、eADC值和肿瘤最大径见表3。ADC值、eADC值及肿瘤最大径的估算边际平均值见图2。治疗15 d时的肿瘤最大径与治疗前比较，差异无显著性(P>0.05)；治疗1、2个月时的肿瘤最大径与治疗前比较，差异有统计学意义(F=3 453.711，P<0.01)。而ADC值、eADC值在治疗15 d时已有较显著的变化(F=1 170.947、831.832，P<0.01)，可见肿瘤治疗后ADC值及eADC值的变化早于形态学变化。见图3。52例宫颈癌病人治疗后2个月肿瘤最大径变化率为(85.69±2.38)%，治疗前ADC值和治疗2个月肿瘤最大径变化率呈负相关(r=-0.658，P<0.05)。治疗15 d 和治疗1个月的ADC值与治疗2个月的肿瘤最大径变化率均呈正相关(r=0.783、0.676，P<0.05)，ADC值增加率分别为(40.24±3.24)%、(44.03±2.51)%。

表3 不同治疗时间的ADC值、eADC值和肿瘤最大径的比较

A为ADC值的估算边际平均值；B为eADC值的估算边际平均值；C为肿瘤最大径的估算边际平均值。

A～C为宫颈鳞癌病人矢状位T2WI图像，该病人属于PR组。A、B、C分别为治疗前、治疗15 d、治疗2个月时的肿瘤图像(箭头所示)，治疗15 d的肿瘤与治疗前相比形态学未见明显变化，治疗2个月的肿瘤形态学发生明显改变。D～L为宫颈鳞癌病人的DWI图、eADC图及ADC图，该病人属于CR组。D～F、G～I、J～L分别为宫颈癌治疗前、治疗15 d、治疗1个月的DWI图、eADC图及ADC图(紫色圆圈为ROI)。eADC值分别为0.563、0.259、0.250；ADC值分别为0.718、1.691、1.732×10-3mm2/s。DWI图示肿瘤逐渐减小、信号逐渐减低，eADC值逐渐降低，ADC值逐渐升高；ADC图示肿瘤部分的绿色区域越来越小，反映水分子弥散运动逐渐受限。

3 讨 论

最大可能地杀死肿瘤细胞，还不对正常组织造成损伤，是肿瘤治疗的目标，这就需要有效的监测手段。如今影像学形态的测量只能在晚期评估肿瘤的治疗效果，已不能满足临床的需要[10]。DWI作为较为重要的功能成像方法之一，在预测、监测肿瘤疗效方面有一定潜能[11-14]。

肿瘤组织与正常组织间水分子扩散程度不同，是DWI分辨肿瘤与正常组织的理论基础[15]。组织细胞的密度与DWI上信号强度及ADC值的大小密切相关[16-18]，NAGANAWA等[17]的研究结果表明，宫颈癌的ADC均值低于正常宫颈。恶性肿瘤细胞增殖旺盛，限制水分子在肿瘤内部的运动，导致细胞弥散受限、ADC值降低[19-20]，这是造成其与正常组织间差异的主要原因。肿瘤经过有效治疗可以使癌细胞坏死、凋亡，细胞的密度相对减小，在DWI图像上显示信号降低，其ADC值升高，向正常组织靠近[21-22]。研究表明，治疗后组织的功能变化比形态变化要早[23-24]，因此，在肿瘤大小有所改变之前通过DWI来评价疗效是可行的。ADC可量化组织信号的衰减程度，间接反映组织的微观结构，且ADC值与组织扩散能力呈正相关[25-26]。DWI偶可受T2透射效应的影响而呈高信号，此时ADC值并不会降低，易造成假阳性。eADC为反映组织弥散的新指标[27-28]，由DWI信号除以SE EPI T2WI所得。T2透射效应一般不影响eADC值[25,29-30]。

本研究结果显示，宫颈癌病人在治疗15 d时ADC值明显升高，eADC值明显降低，而肿瘤最大径在此时缩小不明显，说明ADC值及eADC值的变化早于肿瘤体积的变化。随着治疗进行ADC值继续上升，CR组和PR组病人治疗15 d、1个月、2个月时的ADC值与治疗前相比，差异均有显著性。用治疗前ADC值做ROC曲线分析预测肿瘤能否CR，根据结果可以预测，治疗前ADC值≤0.891×10-3mm2/s，治疗2个月后肿瘤能够CR；反之，则肿瘤难以CR。此外，肿瘤最大径的变化率与治疗前ADC值呈负相关，并且治疗前CR组病人ADC值低于PR组。

综上所述，ADC值及eADC值不仅可以预测宫颈癌放化疗的早期疗效，还可以动态监测放化疗的治疗效果，故DWI检查对评估宫颈癌放化疗效果具有一定的临床实用价值。但本研究也存在一定的局限性，如样本量较小，人工对肿瘤最大径进行测量存在主观性，会直接导致分组误差，今后的研究将在加大样本量的基础上改进肿瘤测量标准，以获得更准确的结果。