MRI弥散加权成像在鼻咽癌诊断中的应用

方楠 郑露 齐斌 邓颖 陈冬平

广州医科大学附属肿瘤医院放疗科 510095

鼻咽癌（nasopharyngeal carcinoma，NPC）是我国常见的恶性肿瘤之一，具有明显的地域高发现象。放疗或以放疗为主的综合治疗是NPC目前公认的有效根治性治疗手段。在调强放疗时代，NPC的3年总生存率更是达到90%以上［1］。但尽管如此，仍有30%～40%的NPC患者在初治后出现局部复发或远处转移，这也是NPC患者治疗失败、死亡的主要原因。因此NPC的早期发现、诊断治疗尤为重要。影像学检查是NPC的重要检查手段，磁共振成像技术（magnetic resonance imaging，MRI）因具有多参数成像和较高的软组织分辨率等优点，在NPC的定性诊断、确定病变范围、靶区勾画、观察疗效和跟踪随访中有着不可替代作用。弥散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）是磁共振的一种功能成像技术，在NPC诊断中的作用日渐受到重视。

1 MRI-DWI的原理及优势

1.1 MRI-DWI的原理 在人体的微观组织中，水分子的自发性随机流动被称为布朗运动，布朗运动的程度即为弥散。弥散主要受细胞膜的限制，因此组织中水分子弥散受限程度与组织中的细胞密度成正比。根据机体组织密度的不同，水分子的弥散也就会受到不同程度的限制。MRI-DWI则可用于观察布朗运动，并根据布朗运动程度的差异对图像灰度信号进行转化。表观弥散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）是反映活体组织中水分子弥散的指标。ADC值受b值，即扩散梯度因子的影响，b值越大，对水分子扩散运动的敏感程度越高，测得的ADC值越准确，但图像信噪比也越高，反之亦然。一般的DWI通常采用高低不同的两种b值，通过单指数定量计算模型（the mono-exponential decay model）计算出ADC值，为达到成像质量与ADC值准确性之间的平衡，低b值通常为0 s/mm2，高b值通常为800 s/mm2左右［2］。

1.2 MRI-DWI的优势 与传统MRI依赖于组织的自旋质子密度、T1值或T2值等属性的差异来成像不同，DWI可真实地反映活体组织中水分子弥散的生物学特征。肿瘤本质上是细胞的失控性生长，细胞排列紧密［3］，从而引起其中水分子弥散受限，DWI图像中呈高信号，ADC图像中呈低信号。因此ADC值一定程度地反映了肿瘤的分化、增殖程度，能从分子水平观察组织的早期病理学改变，并有着安全、无辐射、无需使用造影剂的优势。这一技术起初被用于诊断脑部疾病［4-5］。近几年，DWI也逐渐被用于各种恶性肿瘤的研究［6-8］。而其在NPC中的应用亦受到广泛关注。

2 MRI-DWI在NPC诊断中的应用现状

2.1 NPC淋巴结良恶性鉴别 组织学活检是肿瘤原发病灶的最可靠确诊手段，但在NPC中，转移性淋巴结的活检尚存在争议，因曾有研究表明NPC远处转移率与是否行颈部淋巴结活检、穿刺有关，颈部淋巴结穿刺的患者有着更高的远处转移率［9］，对于解剖位置相对较深、不易进行活检和手术切除的咽后淋巴结（retropharyngeal lymph nodes，RLN），无创的影像学评估更显得尤为重要，而MRI检查是转移性淋巴结的主要检查手段之一。不同于传统MRI检查仅能从淋巴结直径进行良、恶性的判断，DWI可从分子水平进行淋巴结的定性诊断［10］。如前所述，肿瘤组织细胞密度较高，ADC值较低，这种与正常组织的信号差异可通过测量ADC值进行观察，并诊断转移性淋巴结。已有研究者将DWI应用于宫颈癌、肺癌等肿瘤转移性淋巴结诊断［11-13］，而其在判断NPC转移性淋巴结中的准确性也得到了肯定。

黄涛等［14］对88例NPC患者进行多b值DWI扫描检查，发现NPC患者原发灶、颈部转移性淋巴结ADC值均低于良性淋巴结肿大患者，差异均有统计学意义（均P＜0.05），当b值取800 s/mm2时，鉴别和诊断淋巴结良恶性的价值最高，对应的受试者操作特性曲线（receiver operating characteristic curve，ROC）下面积为0.91。而对于大小、形态等传统影像学表现与良性淋巴结极为相似的颈部转移性小淋巴结来说，鉴别诊断更为困难，但DWI却可为二者的区分提供一定的参考价值：刘芬与方向军［15］学者的研究以健康志愿者的颈部良性淋巴结为对照，发现短径≤15 mm的26枚转移性小淋巴结ADC值均低于良性淋巴结，差异有统计学意义（P＜0.05），ADC值用于鉴别良性淋巴结与转移性小淋巴结的ROC下面积为0.862，截断值为0.842×10-3mm2/s。Li等［16］对NPC患者转移性与良性RLN的ADC值分析研究同样表明转移性淋巴结的平均ADC值及最小ADC值均小于良性淋巴结，差异有统计学意义（P＜0.05），且最小ADC值是鉴别以上两种淋巴结的最敏感指标，当最小ADC值取0.89×10-3mm2/s时，敏感性、特异性、准确性分别为95.7%、95.1%、96.5%。

2.2 辅助NPC分期 NPC的综合治疗方案需根据分期来确定，精确判断肿瘤侵犯范围是准确分期的关键。鼻咽部的解剖结构复杂、隐蔽，MRI不仅软组织分辨率优良，还能获得横断、矢状面和冠状面的成像信息，故而NPC分期检测首选MRI。但部分NPC患者肿瘤部位与鼻咽炎性增生等良性病变的影像表现类似，常规MRI难以判断；鉴于DWI可通过测量水分子运动情况对良、恶性组织进行区分，陆续有研究将此技术应用于NPC分期。闫凤全等［17］分别测量了病理确诊NPC患者的肿瘤原发灶、受累肌肉、受累斜坡的ADC值，发现三者的ADC值均低于健康人群，差异均有统计学意义（均P＜0.05）。与单纯MRI或DWI的检查手段相比，MRI联合DWI诊断对肿瘤T分期的准确率较高，差异有统计学意义（P＜0.05），但对其各临床分期的诊断准确率对比差异无统计学意义（P＞0.05）。

亦有学者对肿瘤ADC值与T分期、N分期之间的相关性进行探讨，但结论不一。王国杰等［18］回顾性分析了154例初治NPC患者，并按肿瘤体积将患者为小病灶组（＜2.0 cm3）、大病灶组（≥2.0 cm3），发现小病灶组T1、T2、T3、T4分期中的平均ADC值差异均有统计学意义（均P＜0.05），且ADC值与T分期正相关；但大病灶组不同T分期ADC值差异均无统计学意义（均P＞0.05）。周玮等［19］的研究也指出ADC值与NPC患者的T分期呈正相关性（r＝0.436，P＜0.05）。但黄婉云等［20］的研究却发现无论是T分期或N分期，均与ADC值呈负相关。

就目前文献来说，DWI多用于辅助T分期的诊断，结论也存在争议，且鲜少有研究将ADC值与临床分期的相关性进行探讨。综合以上研究，笔者认为相比单纯测量ADC值，与MRI联合诊断的方法在判断NPC分期上更具优势，因此更建议将二者结合，对恶性肿瘤分期进行更准确的判断。

2.3 NPC放化疗敏感性的评估

2.3.1 治疗前ADC值对NPC放化疗敏感性的预测关于ADC值应用于头颈部鳞状细胞癌的研究普遍认为，治疗前ADC值较低者疗效更佳［21-22］。这可能是由于分化较差的肿瘤细胞致密程度和细胞更新速度更甚，从而导致组织中水分子弥散受限程度较分化好的肿瘤细胞更为严重，ADC值更低，而放化疗通常对低分化癌更为有效。因此，治疗前ADC值也可一定程度地预测放化疗敏感性。

在NPC方面，早年有学者提出治疗有效组的治疗前平均ADC值显著高于无效组（P＜0.05），治疗前ADC值与肿瘤消退程度呈负相关［23］，近年也有学者认为治疗有效组的肿瘤ADC值高于无效组，差异有统计学意义（P＜0.05）［24］，ROC曲线显示ADC值用于预测疗效的ROC下面积为0.684，ADC截断值为1.60×10-3mm2/s时的敏感度为0.74，特异度为0.68。这与ADC值在预测头颈部鳞状细胞癌放化疗敏感性研究的结论相反。但也有研究发现治疗前更低的ADC值预示着治疗敏感，比如郭炜等［25］利用DWI对NPC患者进行诱导化疗敏感性的预测，结果显示16例完全缓解患者化疗前ADC值为（0.73±0.03）×10-3mm2/s；20例非完全缓解患者化疗前ADC值为（0.81±0.07）×10-3mm2/s。达到完全缓解患者治疗前ADC值较低（P＜0.05），且当ADC＝0.76×10-3mm2/s为阈值预测诱导化疗后达完全缓解时取得了较好的敏感度与特异度。

2.3.2 治疗开始后ADC值对NPC放化疗敏感性的早期评估 有效的放化疗使肿瘤细胞破裂坏死，水分子弥散增加，ADC值增加，且这些细胞水平上的改变较组织学形态学改变发生更早，因此对治疗开始后NPC患者行ADC值测量，可在治疗较早时期预测患者对放化疗是否敏感，并据此及早对治疗方案进行调整。

Chen等［26］进行的一项前瞻性研究中，分别对NPC患者于诱导化疗开始前、诱导化疗开始后第3天、第20天、第50天进行ADC值的测量，发现治疗后缓解者中第20天的ADC值、ADC值变化（ΔADC值）和ADC值变化百分比（ΔADC值%）均高于治疗后无缓解者，差异均有统计学意义（均P＜0.05）；且诱导化疗开始后第20天的ADC值是监测早期放化疗疗效的最佳选择。

2.4 对NPC治疗后残留/复发的诊断 放射治疗后的早期肿瘤细胞及正常细胞发生坏死、再增殖，晚期通过纤维细胞及其他组织的纤维化、过度生长来修复受照组织的损伤。因此部分患者在放疗后会出现鼻咽壁及咽隐窝黏膜不均匀增厚，鼻咽腔、咽隐窝变形、变窄，此种变化在MRI中与肿瘤残留/复发的表现类似，仅通过MRI检查难以明确；对于坏死、水肿等良性组织，水分子扩散强于肿瘤组织，DWI常为低信号，ADC值较高，而对于复发组织则相反，ADC值常较低。故DWI及ADC值的测量可作为鉴别NPC残留/复发的重要参考。

梁梅与邹光成［27］对60例NPC患者放疗后的随访进行DWI扫描，测量复发灶与非复发灶ADC值，对两者ADC值进行比较，结果显示复发灶为（0.77±0.02）×10-3mm2/s，非复发灶为（0.97±0.01）×10-3mm2/s，放疗后纤维化灶为（1.32±0.11）×10-3mm2/s，复发病灶与良性病灶之间差异有统计学意义（P＜0.05），明显更低。钟华等［28］的研究同样认为复发者鼻咽部肿块ADC值［（0.96±0.08）×10-3mm2/s］低于无复发者［（1.31±0.16）×10-3mm2/s］，差异有统计学意义（P＜0.05）。此外，曾有学者进行了18F-FDG PET/CT（PET/CT）对比DWI用于判断NPC放疗后残留/复发价值的meta分析，得出的结论为PET/CT与DWI的敏感度分别为92%和88%，特异度分别为85%和87%，二者ROC下面积均为0.94，差异无统计学意义（P＞0.05）［29］。二者诊断效能相当，而相较于价格昂贵的PET/CT，DWI无疑是更具优势的检查手段。

2.5 对NPC与鼻咽部淋巴瘤（nasopharyngeal lymphoma，NPL）的鉴别诊断 淋巴瘤是亚洲地区高发的恶性肿瘤之一，也可发生于鼻咽部，NPL是发病率仅次于NPC的鼻咽部恶性肿瘤。二者仅从流行病学、生物学行为方面难以鉴别诊断，但在治疗、预后方面却存在明显差异，故其鉴别尤为重要。曾有研究表明，传统的MRI平扫及增强成像中，NPL与NPC表现类似，而ADC值则表现通常为前者明显低于后者，具有ADC测量值的DWI在淋巴瘤与NPC的鉴别诊断中起补充作用［24］。但就目前文献所限，这一结论尚存争议。

宋承汝等［31］回顾性分析对比了经病理确诊的22例NPC和27例NPL患者肿瘤原发病灶的MRI平扫、增强及DWI图像，发现NPL组ADC值［（0.653±0.834 7）×10-3mm2/s］低于NPC组［（0.842±0.9466）×10-3mm2/s］，差异有统计学意义（P＜0.001）。孙俊旗等［32］的研究认为NPL组ADC值［（1.039±0.015）×10-3mm2/s］高于NPC组［（0.803±0.049）×10-3mm2/s］（P＜0.05）。Ichikawa等［33］的回顾性分析则表明NPL患者及NPC患者ADC值差异无统计学意义。NPL与NPC在病灶ADC值的比较中未得到统一结论。

3 小结与展望

DWI在NPC诊断过程中的应用范围随着人们研究的不断深入而拓宽，相比于内镜检查、组织活检等传统手段，DWI具有快速、无创等优势，现已成为恶性肿瘤诊断过程中的重要辅助检查手段。目前，DWI对于NPC的研究主要为以上提及的方面，亦有研究者对ADC值与NPC的病理分化程度、远处转移发生情况的相关性进行分析［34-35］。但DWI也有一定的局限性，如ADC值在肿瘤的诊断中无特定阈值，且ADC图像清晰度较差，并且参数的设置和肿瘤测量区域的选取不当均会对ADC值产生一定程度的影响，这可能也是部分关于DWI的研究结论存在争议的原因。因此该指标难以在不同的检查机构间进行横向比较，DWI图像也一般不单独应用于诊断，需要与传统MRI相结合。另外，NPC的侵袭性、疗效及预后受多种高危因素的影响，包括肿瘤体积大小、肿瘤细胞代谢程度以及某些基因的表达等［36-38］。而既往研究多为将ADC值作为单一指标进行的分析，目前，尚未见ADC值与其他高危因素联合用于NPC诊断的报道。在以后的研究中，或许可将ADC值与不同的高危因素结合、对二者间相关性进行分析，为NPC的诊断治疗提供更为精准的参考指标。