雙指數(shù)模型擴(kuò)散加權(quán)成像參數(shù)與鼻咽癌TNM分期的相關(guān)性

李飛平，盧強(qiáng)，劉軍，胡英，于小平(中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院，長(zhǎng)沙410013)

雙指數(shù)模型擴(kuò)散加權(quán)成像參數(shù)與鼻咽癌TNM分期的相關(guān)性

李飛平，盧強(qiáng)，劉軍，胡英，于小平(中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院，長(zhǎng)沙410013)

摘要：目的探討模型(IVIM)擴(kuò)散加權(quán)成像(DWI)參數(shù)與鼻咽癌TNM分期的相關(guān)性。方法對(duì)49例鼻咽癌初治患者行IVIM-DWI檢查，并進(jìn)行TNM分期，分析IVIM-DWI各參數(shù)(ADCstandard、ADCslow、ADCfast、Ffast)與TNM分期的相關(guān)性。結(jié)果T分期與ADCslow呈負(fù)相關(guān)(r=-0.356，P<0.05)，與ADCfast呈正相關(guān)(r=0.388，P<0.05)；N、M分期與ADCstandard均呈正相關(guān)(r分別為0.313、0.349，P均<0.05)。結(jié)論IVIM-DWI參數(shù)與鼻咽癌TNM分期存在相關(guān)性，可能對(duì)鼻咽癌分期有一定指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：鼻咽癌；TNM分期；核磁共振成像；體素內(nèi)不均一運(yùn)動(dòng)模型；擴(kuò)散加權(quán)成像

鼻咽癌是我國(guó)南方地區(qū)常見(jiàn)惡性腫瘤，準(zhǔn)確的臨床分期有助于治療方案的制定及預(yù)后判斷[1]。近年來(lái)，隨著磁共振硬件系統(tǒng)，特別是磁體及梯度系統(tǒng)的發(fā)展，多b值擴(kuò)散加權(quán)成像(DWI)序列及雙指數(shù)模型(IVIM)序列逐漸開(kāi)展應(yīng)用[2]?；贗VIM的DWI能無(wú)創(chuàng)地檢測(cè)并提取活體組織的擴(kuò)散和灌注信息[3～6]，可顯示組織的病理生理學(xué)改變，有助于更準(zhǔn)確地檢出病灶、進(jìn)行疾病分期、療效隨訪等。該技術(shù)在鼻咽癌診斷中的應(yīng)用已有報(bào)道[7～9]，但I(xiàn)VIM用于鼻咽癌臨床分期的研究鮮見(jiàn)。為此，我們對(duì)IVIM-DWI參數(shù)與鼻咽癌TNM分期的相關(guān)性進(jìn)行分析，旨在更好地了解鼻咽癌的病理生理特征，為臨床治療及分期提供參考依據(jù)。

1資料與方法

1.1臨床資料選擇2014年3～6月在本院行MRI檢查的鼻咽癌患者54例，男37例，女17例，年齡26～67歲、平均46歲。所有研究對(duì)象在接受MRI檢查前均經(jīng)病理檢查確診，且未做任何治療。經(jīng)本院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有患者均被告知檢查目的并簽署知情同意書(shū)。

1.2檢查方法所有患者均依次行IVIM-DWI常規(guī)平掃和增強(qiáng)MR檢查，使用GE R360 1.5T超導(dǎo)型MR和相控頭頸聯(lián)合線圈，患者取仰臥位。IVIM-DWI采用單次激發(fā)自旋回波彌散加權(quán)平面回波成像(SE-DW-EPI)序列行鼻咽部橫斷面成像，取9個(gè)b值(b=0,50,80,100,150,200,400,600,800,1 000 s/mm2)，TR=4 225 ms，TE取minimum，層厚5 mm，層距1 mm，F(xiàn)OV=22×22 cm，NEX =4。

1.3數(shù)據(jù)采集與圖像分析由2名經(jīng)驗(yàn)豐富的MRI診斷醫(yī)師采用雙盲法進(jìn)行分析，在AW4.6工作站，采用Functool-MADC軟件進(jìn)行處理。結(jié)合軸位T2脂肪抑制圖像，在b值為0的ADC圖上選取病灶最大層面，手動(dòng)繪制感興趣區(qū)(ROI)，盡量避開(kāi)囊變、壞死區(qū)。分別記錄Slow ADC值(ADCslow)、Fast ADC值(ADCfast)、Standard ADC值(ADCstandard)、Fraction of fast ADC值(Ffast)，每個(gè)病灶測(cè)量3次，取均值。根據(jù)IVIM-DWI理論，DWI圖像信號(hào)強(qiáng)度與b值之間的關(guān)系為：Sb/S0=(1-Ffast)×exp(-b×ADCslow)+ Ffast×exp(-b×ADCfast)。其中S0、Sb分別是b值為0和不為0時(shí)的圖像信號(hào)強(qiáng)度；ADCfast代表快成分的彌散系數(shù)(即偽彌散系數(shù)或灌注彌散系數(shù))；ADCslow代表慢成分的彌散系數(shù)(即真實(shí)彌散系數(shù))；Ffast代表灌注因素在彌散信號(hào)中占的比例；ADCstandard即傳統(tǒng)DWI計(jì)算出的表觀彌散系數(shù)，采用單指數(shù)模型，其計(jì)算公式為Sb/S0=exp(-b×ADCstandard)。

1.4TNM分期根據(jù)鼻咽癌中國(guó)2008分期標(biāo)準(zhǔn)[10]，MRI檢查后結(jié)合患者其他全身檢查結(jié)果對(duì)所有納入對(duì)象進(jìn)行TNM分期。

2結(jié)果

2.1IVIM-DWI各參數(shù)54例患者接受MRI檢查，其中5例因圖像質(zhì)量差、癌灶太小難以進(jìn)行參數(shù)測(cè)量等原因被排除，最終49例納入研究。IVIM-DWI各參數(shù)值分別為ADCstandard(0.892±0.157)×10-3mm2/s、ADCslow(0.723±0.201)×10-3mm2/s、ADCfast(26.7±4.09)×10-3mm2/s、Ffast0.301±0.104。

2.2TNM分期49例中，Ⅰ期4例，Ⅱ期2例，Ⅲ期23例，Ⅳa期17例，Ⅳb期3例。具體TNM分期情況見(jiàn)表1。

表1　患者TNM分期情況(例)

2.3TNM分期與IVIM-DWI參數(shù)的相關(guān)性分析T分期與ADCslow值呈負(fù)相關(guān)(r=-0.356，P<0.05)，與ADCfast值呈正相關(guān)(r=0.388，P<0.05)，與ADCstandard值、Ffast值無(wú)明顯相關(guān)性；N、M分期均與ADCstandard值呈正相關(guān)(r分別為0.313、0.349，P均<0.05)，與其他參數(shù)無(wú)明顯相關(guān)性。

3討論

DWI作為一種常用的檢查方法已被廣泛應(yīng)用，但多數(shù)為基于組織信號(hào)的衰減呈單指數(shù)模型。據(jù)報(bào)道，很多器官或組織的多b值衰減信號(hào)受微灌注影響，隨著b值增大呈雙指數(shù)函數(shù)衰減[11]。常用的單指數(shù)模型描述水分子擴(kuò)散是在單一環(huán)境中，而人體由不同的組織構(gòu)成，各組織的細(xì)胞類型、細(xì)胞密度及血供情況均有差異，因此，用單指數(shù)模型描述人體內(nèi)水分子的運(yùn)動(dòng)有一定偏差。雙指數(shù)衰減模型是在體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)技術(shù)的基礎(chǔ)上把人體內(nèi)的水分為血管內(nèi)水和血管外水[3,4]，血管外水即細(xì)胞內(nèi)水和細(xì)胞間液，流動(dòng)比較緩慢，這種移動(dòng)稱為表觀擴(kuò)散；血管內(nèi)水即人體內(nèi)流動(dòng)血液中的水，這種水隨血液流動(dòng)，速度很快，相對(duì)于血管外水，這種水運(yùn)動(dòng)稱為假擴(kuò)散，即灌注[12]。灌注對(duì)單一的曲線衰減有影響，但經(jīng)常被忽視。雙指數(shù)模型能彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)，其能分離體內(nèi)水分子的擴(kuò)散和灌注，分別用ADCslow值、ADCfast值表示。ADCstandard值是根據(jù)單指數(shù)模型由計(jì)算機(jī)算出的綜合ADC值；Ffast值代表ADCfast值所占比例，即灌注系數(shù)f。

本研究結(jié)果顯示，鼻咽癌T分期與ADCslow值呈負(fù)相關(guān)，與ADCfast值呈正相關(guān)，即隨著T分期的升高，病變部位ADCslow值降低，ADCfast值增高。推測(cè)原因：T分期越高，腫瘤侵襲性越強(qiáng)，細(xì)胞代謝越快，需要更多的細(xì)胞器及新生血管提供能量，加之細(xì)胞核大，排列緊密，細(xì)胞外間隙窄，因此細(xì)胞內(nèi)及細(xì)胞間水分子的擴(kuò)散更受限，致ADCslow值降低，新生血管增生、灌注增強(qiáng)，從而ADCfast值增高[13，14]。Matsumoto等[15]研究表明，ADC值與細(xì)胞所處的溫度、細(xì)胞密度、細(xì)胞膜的完整性有關(guān)，當(dāng)細(xì)胞所處溫度從27 ℃升高到45 ℃及細(xì)胞膜被破壞時(shí)，ADC值均升高；細(xì)胞密度增加時(shí)，ADC值則減低。彭雯佳等[16]研究發(fā)現(xiàn)，在栓塞大鼠一側(cè)大腦中動(dòng)脈后，患側(cè)腦供血區(qū)ADCfast值明顯低于健側(cè)，說(shuō)明ADCfast值受灌注影響較為明顯。Zhang等[7]對(duì)鼻咽癌原發(fā)灶的IVIM-DWI參數(shù)測(cè)算后發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于鼻咽部增殖腺肥大者，鼻咽癌原發(fā)灶的ADCslow值明顯低于增殖腺肥大者的ADCslow值，而ADCfast值前者明顯高于后者，可能的原因是惡性腫瘤細(xì)胞胞質(zhì)增多致擴(kuò)散受限、新生血管增生致實(shí)質(zhì)灌注增強(qiáng)。本研究得出T分期與ADCslow呈負(fù)相關(guān)、與ADCfast呈正相關(guān)，可能是不同T分期鼻咽癌原發(fā)灶細(xì)胞質(zhì)及新生血管的增殖程度不同，T分期越高，細(xì)胞質(zhì)越密集、新生血管越豐富，這對(duì)病情評(píng)估及放療方案的制定有一定指導(dǎo)意義。

本研究中鼻咽癌N、M分期與ADCstandard值呈正相關(guān)，提示ADCstandard值可能對(duì)指導(dǎo)N、M分期有一定價(jià)值。但本組病例中M1分期僅3例，樣本量過(guò)少，可能導(dǎo)致結(jié)果偏倚。因此該結(jié)果還需加大樣本量、并對(duì)不同N、M分期進(jìn)行分組來(lái)加以論證。

本研究未對(duì)臨床分期與IVIM-DWI參數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析，亦未將T、N、M分期分組與IVIM-DWI參數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析及組間比較，是由于本組病例臨床分期主要集中在Ⅲ、Ⅳ期(分別為23、20例)，N、M分期例數(shù)差距也較大，無(wú)法達(dá)到分組的要求，需繼續(xù)擴(kuò)大樣本量進(jìn)一步研究。

總之，基于IVIM的DWI作為一種無(wú)創(chuàng)掃描技術(shù)，從分子水平描述腫瘤組織特性，可作為一種常規(guī)影像學(xué)檢查技術(shù)應(yīng)用于臨床。根據(jù)上述研究結(jié)果，我們認(rèn)為，IVIM-DWI參數(shù)可能對(duì)指導(dǎo)鼻咽癌分期及治療方案的制定有重要意義。

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Correlation between biexponential model diffusion weighted imaging parameters

and nasopharyngeal carcinoma TNM stage

LIFei-ping，LUQiang，LIUJun,HUYing，YUXiao-ping

(TheAffiliatedCancerHospitalofXiangyaSchoolofMedicine，CentralSouthUniversity，

Changsha410013，China)

Abstract:ObjectiveTo explore the correlations between biexponential model (IVIM) diffusion weighted imaging parameters and nasopharyngeal carcinoma(NPC) TNM stage. Methods Forty-nine newly diagnosed NPC patients received MRI examination. The correlations between IVIM parameters (including ADCstandard, ADCslow, ADCfast, Ffast) and TNM stage were analyzed. ResultsStage T showed negative correlation with ADCslow(r=-0.356, P<0.05)and positive correlation with ADCfast(r=0.388, P<0.05).Stage N, M were all positive correlated with ADCstandard(r=0.313 and 0.349, respectively, P<0.05). ConclusionThe biexponential model diffusion weighted imaging parameters maybe helpful in clinical staging and management of NPC.

Key words:nasopharyngeal carcinoma;TNM stage; magnetic resonance imaging; intravoxel incoherent motion; diffusion weighted imaging

(收稿日期：2014-09-25)

通信作者簡(jiǎn)介：于小平(1972-)，男，碩士，主任醫(yī)師，主要從事頭頸部腫瘤及婦科腫瘤MRI功能成像研究。E-mail：hnyuxiaoping@163.com

作者簡(jiǎn)介：第一李飛平(1978-)，男，碩士，主治醫(yī)師，主要從事頭頸部腫瘤MRI功能成像研究。E-mail：54189786@qq.com

基金項(xiàng)目：湖南省科技廳資助課題(2010FJ3097)。

中圖分類號(hào)：R737.11；R445.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-266X(2015)02-0011-03

doi：10.3969/j.issn.1002-266X.2015.02.004