表觀擴散系數值在直腸癌術前放化療療效評價中的應用價值

方　為　張紅雁

作者單位： 230001　合肥　安徽醫(yī)科大學附屬省立醫(yī)院放療科

表觀擴散系數值在直腸癌術前放化療療效評價中的應用價值

方為張紅雁

作者單位： 230001合肥安徽醫(yī)科大學附屬省立醫(yī)院放療科

[摘要]目的探討表現擴散系數(ADC)值在評估直腸癌術前同步放化療療效的可行性及應用價值。方法20例術前同步放化療的直腸癌患者，在放化療前、放療至10 Gy、放療至20 Gy及手術前4個監(jiān)測時間點行磁共振檢查，測量ADC值，并測量病灶長度和厚度。將患者放化療前的臨床分期及術后分期比較分為T-降期組和T-未降期組，應用方差分析及獨立樣本t檢驗比較腫瘤ADC值、長度及厚度的變化情況。結果兩組平均ADC值在放療前及放療至20 Gy時差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，其中T-降期組在放療至20 Gy時平均ADC值較治療前明顯升高，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。兩組病灶平均長度及厚度在各監(jiān)測時間點差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，但兩組病灶放化療前的平均長度及厚度與手術前比較明顯減少，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。結論術前放化療對直腸癌的治療有效。ADC值在早期評價直腸癌術前同步放化療的療效方面具有一定的價值。

[關鍵詞]直腸腫瘤；磁共振成像；放化療；表觀擴散系數

術前同步放化療是治療局部晚期直腸癌的標準手段之一。術前同步放化療可以提高患者的生存率、降低局部復發(fā)率，還可以提高腫瘤的切除率和增加保肛率[1]。但是不同的患者對于放化療的敏感性個體差異較大，根據Noone等[11]的一項觀察長達13年的研究表明，有20%～30%的患者并不能從術前放化療中獲益。如果能在治療早期評價直腸癌患者術前放化療的療效性，則有利于放化療方案的修改及優(yōu)化，使得放化療方案個體化。本研究通過對20例直腸癌術前同步放化療中表現擴散系數(apparent diffusion coefficient,ADC)值的變化進行監(jiān)測，并比較相應監(jiān)測點的病灶長度及厚度的變化，探討通過ADC值的變化早期評估直腸癌術前放化療療效的可行性及應用價值。

1資料與方法

1.1一般資料收集我院2012年9月至2014年10月收治的20例經腸鏡病理活檢證實直腸癌患者，其中男性11例，女性9例；年齡26～73歲，中位54歲。入組標準：未經治療的局部晚期直腸腺癌，經評估能完成直腸癌術前同步放化療，并最終完成放化療和手術切除的患者。

1.2檢查方法20例患者于檢查前一天進食無渣食物，掃描前15 min常規(guī)注射山莨菪堿20 mg。MRI監(jiān)測時間點為：治療前、放療至10 Gy、放療至20 Gy、放療結束后4～6周。采用西門子公司1.5T超導磁共振和8通道線圈，首先對患者進行仰臥位盆腔掃描。掃描序列包括:T2WI、T2WI-FS、T1WI、DWI、T1WI增強掃描。T2WI及T1WI軸位、矢狀位及冠狀位掃描參數：采用快速自旋回波(TSE)序列，T1WI：重復時間(TR)400 ms，回波時間(TE)8 ms；T2WI：TR為4 000 ms，TE為130 ms，激勵次數3，視野(FOV)為250 mm×380 mm，矩陣216×216，層厚4 mm。擴散加權成像采用平面回波成像(EPI) 序列軸位成像，掃描平面保持與常規(guī)序列軸位平面一致，b值分別取0和1 000 s/mm2(見圖1)。

患者男性，57歲，直腸癌T3，治療后pCR。圖a、b分別為治療前的T2WI-FS和DWI像。圖c、d分別為治療后的T2WI-FS和DWI像

1.3治療方案所有患者均采用適形調強放療(IMRT)，臨床靶區(qū)包括原發(fā)病灶、直腸系膜區(qū)、骶前區(qū)、坐骨直腸窩，髂內、閉孔淋巴引流區(qū)、部分髂總和髂外淋巴引流區(qū)。計劃靶區(qū)PTV在CTV基礎上均勻外擴7 mm。DT50 Gy/25 f/5 w，2.0 Gy/f。所有患者在放療期間同步口服卡培他濱1 g/次，每日2次，至放療結束。放療結束4～6周手術。

1.4圖像與數據處理病灶ADC值、長度及厚度的測量在SIMENS工作站上完成，測量時結合T2WI圖像，并在DWI序列上選取病變最大截面連續(xù)三層勾畫ROI，并根據病灶周圍解剖結構定位，保證每個監(jiān)測時間點選取相同層面病灶的ROI，盡量選擇圖像清晰，無偽影干擾。記錄病灶的ADC值、厚度的平均值，根據矢狀位選取病灶的最長徑記錄病灶長度。

根據美國癌癥聯(lián)合會(AJCC)TNM分期標準，將放化療前的臨床T分期與術后T分期做比較，分為T-降期組與T-未降期組。記錄T-降期組與T-未降期組在放化療前、劑量至10 Gy、20 Gy及手術前4個監(jiān)測時間點的ADC值、厚度及長度的變化情況。

1.5統(tǒng)計學方法使用SPSS 17.0軟件進行數據的統(tǒng)計分析。所有數據均經過正態(tài)分布檢驗。比較每個監(jiān)測時間點的ADC值、厚度及長度的差異采用獨立樣本t檢驗。采用隨機區(qū)組設計的方差分析在T-降期組與T-未降期組的組內觀察指標的變化進行比較，并采用SNK法進行兩兩比較，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2結果

2.1T-降期組與T-未降期組在放化療前的比較20例患者均為腸鏡病理活檢證實直腸腺癌，其中9例患者獲得降期(9/20,45%),11例患者未降期(11/20,55%)。T-降期組呈現先上升后下降的趨勢，T-未降期組呈現緩慢上升的趨勢(圖2)。在治療前，T-降期組的平均ADC值[(0.96±0.15)×10-3mm2/s]低于T-未降期組的平均ADC值[(1.11±0.12)×10-3mm2/s]，差異有統(tǒng)計學意義(P=0.013)。T-降期組與T-未降期組病灶的平均長度、厚度比較無統(tǒng)計學差異。

2.2T-降期組與T-未降期組在放化療期間的比較在放療至10 Gy時，兩組的平均ADC值有輕度升高，兩組病灶的平均長度與放療前比較有所縮短，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。兩組病灶的平均厚度與放化療前比較稍有增厚，但差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。至20 Gy時，T-降期組的平均ADC值明顯升高[(1.35±0.09)×10-3mm2/s]與治療前平均ADC值[(0.96±0.15)×10-3mm2/s]比較差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05),見圖3。T-未降期組的平均ADC值也有輕度升高，但與放療前比較差異無統(tǒng)計學意義。在此監(jiān)測點，T-降期組的平均ADC值明顯高于T-未降期組，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，詳見表1。兩組病灶的平均長度與厚度較放化療前比較都有所減小，但差異無統(tǒng)計學意義。手術前，T-降期組的平均ADC值較前一監(jiān)測點輕度下降，T-未降期組的平均ADC值[(1.27±0.08)×10-3mm2/s]較放療前[(1.11±0.12)×10-3mm2/s]升高，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。兩組病灶的長度與厚度進一步減少，與治療前比較差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。詳見表2、3。

3討論

根據Bosset[10]等的研究，術前新輔助放化療結合直腸癌全系膜切除將局部復發(fā)率減少到10%，5年生存率上升到65%。本研究根據直腸癌術前同步放化療能否使腫瘤T-分期降期作為評價標準，嘗試應用ADC值來早期評價直腸癌術前放化療的療效。

DWI是通過反映人體組織水分子的擴散運動來了解與組織含水量變化相關的微觀緩解的改變。ADC值反映細胞內、細胞間隙內及血管內水分子的擴散，其主要與細胞密度密切相關。本研究結果顯示，在治療前T-降期組的平均ADC值較T-未降期組的平均ADC值低。這與肖琴[9]和Intven等[12]研究結果相似。Barbaro[4]的研究結果與之相反，認為治療前的ADC值低表明對放化療敏感性低。而Dzik[5]等認為治療前的ADC值高與腫瘤壞死有關，而腫瘤壞死組織則多為乏血供腫瘤，放化療敏感性也較差。ADC值與腫瘤血管生成有關[8]，ADC值與腫瘤微血管數目呈負相關，腫瘤內的微血管密度越大，細胞的間隙減少，影響水分子的擴散，ADC值低，而腫瘤內微血管密度大則病灶血供豐富，則腫瘤對放化療就越敏感。放療至10 Gy時，T-降期組與T-未降期組平均ADC有輕度上升，但與治療前比較差異無統(tǒng)計學意義，這與孫應實[2,3,6]等的研究T-降期組在放療1周后ADC值明顯升高相比出現高峰值較晚?？紤]與放療的分割方式不同有關，孫應實等[2,3,6]的入組患者施行大分割2.5～3 Gy/f，本研究中的患者放療方案采用標準分割2 Gy/f，因此孫應實等研究的T-降期組的ADC值出現高峰值較早。同時兩組病灶平均厚度較治療前有所增厚，考慮可能是放化療后病灶反應性水腫有關。放療至20 Gy時，T-降期組的平均ADC值較放療前明顯升高，T-未降期組的平均ADC值輕度升高，兩者升高幅度不同，反映出兩組對放化療的敏感性存在差異。T-降期組的腫瘤在這一時期細胞凋亡和壞死的數量明顯多于T-未降期組，同時組織間質水腫及周圍炎癥反應導致ADC值明顯升高[7]。至手術前，T-降期組的ADC值輕度下降，考慮與水腫消退、炎癥反應減輕及腫瘤組織再增殖有關[8]。T-未降期組的ADC值較治療前明顯升高，說明T-未降期組腫瘤組織出現細胞凋亡及壞死的高峰時間較T-降期組晚。兩組病灶此時的平均長度與厚度與治療前比較明顯減少，有統(tǒng)計學差異。通過各個監(jiān)測時間點的觀察指標比較，T-降期組與T-未降期通過術前同步放化療均能獲得體積的縮小，但是組間比較各監(jiān)測時間點差異無統(tǒng)計學意義，說明體積縮小與腫瘤的降期無明顯相關性，但是通過術前放化療，兩組的病灶的長度及厚度都有不同程度地減小，說明通過術前同步放化療對直腸癌起到減小瘤負荷的作用。而通過比較兩組的監(jiān)測時間點的平均ADC值則發(fā)現治療前的ADC值較低和在放療至20 Gy時ADC值明顯升高者更易獲得降期，在直腸癌術前放化療的療效早期評價方面有一定的價值。

表1　兩組患者治療前、放療至10 Gy、放療至20 Gy及手術前平均ADC值比較(×10-3, mm2/s)

注：T-降期組組內平均ADC值兩兩比較，治療前與放療至20 Gy及手術前差異有統(tǒng)計學意義，放療至10 Gy與放療至20 Gy及手術前有統(tǒng)計學意義，P<0.05。T-未降期組組內兩兩比較，治療前與手術前比較差異有統(tǒng)計學意義，放療至10 Gy與手術前比較差異有統(tǒng)計學意義，P<0.05

表2　兩組患者治療前、放療至10 Gy、放療至20 Gy及手術前平均長度比較(mm)

注：T-降期組組內兩兩比較，治療前、放療至10 Gy與手術前比較均有統(tǒng)計學意義，P<0.05。T-未降期組組內兩兩比較，治療前與手術前比較有統(tǒng)計學意義，P<0.05

表3　兩組患者治療前、放療至10 Gy、放療至20 Gy及手術前平均厚度比較(mm)

注：T-降期組組內兩兩比較，治療前、放療至10 Gy、20 Gy與手術前比較差異有統(tǒng)計學意義，P<0.05。T-未降期組組內兩兩比較，治療前、放療至10 Gy與手術前比較差異有統(tǒng)計學意義，P<0.05

綜上所述，通過術前放化療對直腸癌起到縮小體積和減少瘤負荷的作用，ADC值在直腸癌術前同步放化療中的變化與療效及降期有一定的相關性。本文的不足之處在于：①本研究總的例數較少，得出的結論存在一定的偏差；②本研究每例病例選取3個ROI，不能包涵腫瘤的全部信息。

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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：張紅雁，zhanghongyan3334@qq.com