磁共振灌注成像在鼻咽癌放射治療中的應(yīng)用

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(1.湘南學(xué)院附屬醫(yī)院放射科，湖南 郴州 423000；2.南華大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科)

·臨床醫(yī)學(xué)·

磁共振灌注成像在鼻咽癌放射治療中的應(yīng)用

聶林1,2，李慶1，趙衡2，周定中1，劉進(jìn)才2*

(1.湘南學(xué)院附屬醫(yī)院放射科，湖南 郴州 423000；2.南華大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科)

目的探討磁共振灌注成像(MR-PWI)參數(shù)作為評(píng)價(jià)鼻咽癌放療敏感性指標(biāo)的可行性，及其在鼻咽癌放射治療后隨訪中的價(jià)值。方法收集64例經(jīng)組織病理學(xué)證實(shí)的鼻咽癌患者臨床資料，收治前均未有放、化療史，放射治療前1天及放療4周后各行1次常規(guī)MRI及MR-PWI檢查，對(duì)比分析放療前后鼻咽部腫瘤的大小、灌注特點(diǎn)及灌注參數(shù)的變化。結(jié)果在MR-PWI圖像上，放療前鼻咽癌腫塊主要表現(xiàn)為高灌注，其顯示的高灌注區(qū)域最大層面面積要小于放療前增強(qiáng)T1WI脂肪抑制序列顯示面積(P<0.05)；40 Gy劑量放射治療后，敏感組高灌注區(qū)域明顯下降，其下降面積要大于增強(qiáng)T1WI脂肪抑制序列顯示面積(P<0.05)；腫瘤放療后壞死或纖維化表現(xiàn)為BV下降，而復(fù)發(fā)表現(xiàn)為BV升高(P<0.05)。結(jié)論常規(guī)MRI檢查結(jié)合MR-PWI成像，可以更準(zhǔn)確的反應(yīng)鼻咽癌放療前后的生物學(xué)變化；灌注圖像及其參數(shù)在作為評(píng)價(jià)鼻咽癌放療敏感性的指標(biāo)，及鑒別腫瘤放療后復(fù)發(fā)與壞死或纖維化中具有重要的參考價(jià)值。

磁共振； 灌注； 鼻咽癌； 放療

磁共振灌注成像(MR-PWI)是近年來新發(fā)展的一種功能性影像檢查方法，無創(chuàng)傷、無輻射、簡便、可重復(fù)性強(qiáng)，其研究的是機(jī)體動(dòng)態(tài)過程，可以無創(chuàng)地反映組織微循環(huán)的分布及血流灌注情況，可區(qū)別腫瘤結(jié)節(jié)、水腫、炎癥和纖維化等病變，進(jìn)而評(píng)估局部組織的活力和功能。目前臨床上MR-PWI檢查主要應(yīng)用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)[1],少見用于鼻咽癌的應(yīng)用報(bào)道。本文通過對(duì)64例經(jīng)病理確診的鼻咽癌患者，在放射治療前后均進(jìn)行1次MR常規(guī)檢查與MR-PWI成像，以探討磁共振灌注成像在鼻咽癌放射治療前后的應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集2011年1月～2014年3月來本科室就診并經(jīng)病理證實(shí)的鼻咽癌患者64 例，所有患者收治前均未有放、化療史。其中男性38例，女性26例，年齡 15～75 歲,中位年齡 47 歲。64 例病例中低分化鱗癌 55 例，未分化癌 8 例，腺癌1 例。64例患者放療前1天及放療4周后均行磁共振平掃及灌注成像，放療期間均未聯(lián)合化療，放療后腫瘤變化情況的最終診斷結(jié)果均由組織活檢或至少6個(gè)月的影像隨訪決定。

1.2 研究方法

使用SIEMENS PRIMUS醫(yī)用直線加速器進(jìn)行根治性治療，每天2 Gy,每天1次，每周5天，連續(xù)放療4周，總劑量為40 Gy。將放療后腫瘤長徑縮小30%及其以上的病例納入敏感組(52例)，長徑縮小未達(dá)到30%的病例納入不敏感組(12例)?；颊叻派渲委熐?周、第4周后各行1次MR及MR-PWI檢查，采用SIEMENS AVANTO 1.5T超導(dǎo)型MR成像儀，8通道相控陣頭、頸A Tim Coil線圈聯(lián)合使用，全部患者先進(jìn)行常規(guī)MRI檢查，隨后使用 EPI成像序列行PWI掃描，以病灶最大層面為中心掃描，層厚為5 mm，間距 1 mm，每次采集15幅圖像,重復(fù)采集50次。連續(xù)采集8次圖像后，再用高壓注射器經(jīng)肘前靜脈團(tuán)注對(duì)比劑釓貝葡胺(Gd-DTPA )，注射劑量為0.1 mmol/kg,注射速度4 mL/s，繼續(xù)采集剩下42次圖像，總成像時(shí)間為80 s，掃描參數(shù)為:TR/TE為1 520 ms/32 ms，F(xiàn)OV 230 mm×230 mm，矩陣128×128，翻轉(zhuǎn)角度900。最后行增強(qiáng)的橫斷位T1Wl脂肪抑制檢查，層厚與間距與PWI序列保持一致。將灌注原始圖像傳送到后處理軟件(Perfusion)上進(jìn)行后期處理，將PWI圖像結(jié)合增強(qiáng)MRI，在病灶最大層面內(nèi)選擇感興趣區(qū)，經(jīng)后處理軟件自動(dòng)計(jì)算重建，得到灌注相關(guān)參數(shù)：血流量(blood flow,BF)、血容量(blood volume,BV)、平均通過時(shí)間(mean transit time,MTT)、峰值時(shí)間(time to peak,TTP)等的偽彩圖像。

1.3 閱片分析

由兩位放射科主治以上級(jí)別醫(yī)師閱片，著重對(duì)比放療前后鼻咽部腫塊的大小變化、增強(qiáng)模式、強(qiáng)化程度及灌注指標(biāo)BV的變化。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

對(duì)放療前后原發(fā)腫瘤灶在增強(qiáng)T1WI脂肪抑制序列及灌注BV偽彩圖像上的最大層面面積進(jìn)行分析，采用SPSS18.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件處理，計(jì)量資料的對(duì)比采取t檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料的對(duì)比則是采取χ2檢驗(yàn)，在P<0.05時(shí)，為差異存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 鼻咽癌MR常規(guī)檢查與灌注成像的圖像特點(diǎn)及區(qū)別

64例鼻咽癌患者，放療前鼻咽部腫塊在T1WI、T2WI及脂肪抑制增強(qiáng)T1WI上均能良好顯示(圖1A～C)。在MR-PWI成像上主要表現(xiàn)為高灌注，即血流量(BF)、血容量(BV)、平均通過時(shí)間(MTT)在S lopem ax偽彩圖上均為藍(lán)色(圖1D～F)；達(dá)峰時(shí)間(TTP)在S lopem ax偽彩圖上為紅色(圖1G)。本研究對(duì)64例鼻咽癌患者，分別在MR-PWI成像上的血容量偽彩圖和脂肪抑制增強(qiáng)T1WI序列上，勾畫出腫瘤原發(fā)灶最大層面區(qū)域的面積。腫瘤原發(fā)灶在BV偽彩圖上面積為4.86±0.02 cm2，在脂肪抑制增強(qiáng)T1WI序列上面積為5.41±0.02 cm2，血容量偽彩圖上腫瘤面積要小于增強(qiáng)T1WI脂肪抑制序列(P=0.023，t=3.224)。

2.2 放療前后腫瘤灌注區(qū)域的變化及腫瘤放療后復(fù)發(fā)與壞死或纖維化的鑒別

40Gy劑量放射治療后，敏感組52例患者灌注成像上腫塊BV偽彩圖藍(lán)色區(qū)域面積明顯下降，其下降程度要大于增強(qiáng)T1WI脂肪抑制序列(P=0.031，t=3.032)(圖1H～I(xiàn))； 放療后腫瘤復(fù)發(fā)表現(xiàn)為BV偽彩圖藍(lán)色區(qū)域面積升高(圖1J)；而放療后壞死或纖維化BV偽彩圖藍(lán)色區(qū)域面積下降(P=0.029，t=3.461)(圖1K)。

圖1 磁共振灌注成像鼻咽癌典型病例 A～I(xiàn)為同一患者，男，36歲，右側(cè)鼻咽癌；A～C：放療前常規(guī)T1WI、T2WI及脂肪抑制增強(qiáng)T1WI，右側(cè)鼻咽頂側(cè)壁軟組織腫塊，表現(xiàn)為T1WI等信號(hào)、T2WI稍高信號(hào)改變，腫塊累及右側(cè)咽旁間隙，增強(qiáng)掃描呈較明顯強(qiáng)化；D～G：放療前灌注圖像，顯示鼻咽癌血流灌注特點(diǎn)，即鼻咽癌腫瘤血管較豐富，血容量較高，灌注血流速度較快，平均通過時(shí)間短；H～I(xiàn)：放射治療4周后復(fù)查磁共振灌注BV圖像及常規(guī)脂肪抑制增強(qiáng)T1WI，提示患者對(duì)放療敏感，腫瘤面積明顯縮小，且灌注BV圖像上腫瘤縮小面積要小于脂肪抑制增強(qiáng)T1WI；J：另一患者40 Gy劑量放射治療4周后，停止放療8周后復(fù)查磁共振灌注成像，顯示腫塊血容量仍較多，腫瘤血管仍較豐富，提示腫瘤復(fù)發(fā)；K：另一患者40Gy劑量放射治療4周后，停止放療8周后復(fù)查磁共振灌注成像，顯示腫瘤部位血容量減少，腫瘤血管減少，提示腫瘤放療后壞死或纖維化

3 討 論

鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma,NPC)是發(fā)生于鼻咽部上皮細(xì)胞的惡性腫瘤,病理類型85 %以上為低分化鱗癌。它好發(fā)于中國南方及東南亞地區(qū)，尤其是廣東地區(qū)[2]。該病發(fā)生位置隱蔽，易向周圍浸潤生長，目前其診斷主要基于病史、體格檢查、血清學(xué)試驗(yàn)和內(nèi)鏡下腫瘤活檢。影像檢查主要以CT、MRI為主，因MRI檢查具有良好的軟組織分辨力和多參數(shù)成像特點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛運(yùn)用于鼻咽癌的檢查。磁共振功能成像日新月異，近些年MR-PWI成像應(yīng)用得越來越多，腫瘤研究中多集中在腦膠質(zhì)瘤、原發(fā)性肝癌等疾病上[3]，在鼻咽癌中的應(yīng)用尚處于摸索階段，相關(guān)研究甚少，國內(nèi)僅見少量報(bào)道。

MR-PWI成像技術(shù)運(yùn)用的是EPI相位編碼的平面回波序列[4]，其幅度比常規(guī)脈沖序列弱很多，因此對(duì)磁場不均勻非常敏感，易在空氣—軟組織—骨的交界處產(chǎn)生偽影，導(dǎo)致相位方向圖像幾何變形，使圖像失真。又因鼻咽癌毗鄰鼻咽腔(空氣—軟組織界面)，且易受吞咽、呼吸等生理運(yùn)動(dòng)影響，所以MR-PWI應(yīng)用于鼻咽部的檢查有一定困難。為了減少上述情況對(duì)灌注圖像的影響，筆者把EPI序列編碼方向設(shè)置為前后，并要求患者取出可移動(dòng)的金屬異物(如義齒)，掃描時(shí)平靜呼吸及減少吞咽動(dòng)作，本組64例病例放療前后均可較好的測量平掃及灌注BV圖像上最大層面面積。通過軟件計(jì)算，對(duì)照放療前后鼻咽部腫塊在脂肪抑制增強(qiáng)T1WI序列及灌注BV圖像上的面積差別，發(fā)現(xiàn)放療前后灌注BV圖像上腫瘤面積均要小于脂肪抑制增強(qiáng)T1WI序列面積，具有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，與何俠等[5]研究一致，但是其機(jī)理卻不太清楚，可能是與MR-PWI反應(yīng)的是腫瘤組織微血管生成情況有關(guān)，其灌注區(qū)域面積與腫瘤血管分布一致，提示MR-PWI成像對(duì)于腫瘤放療前靶區(qū)的勾畫及在觀察腫瘤放療效果方面更準(zhǔn)確，灌注參數(shù)血容量(BV)有望作為評(píng)價(jià)腫瘤放療敏感性的指標(biāo)。

鼻咽癌的治療方法主要為放射治療，近年來，精確的放療技術(shù)的快速發(fā)展以及MRI技術(shù)的進(jìn)一步提高，明顯的提高了鼻咽癌患者的5年總生存率。鼻咽癌放療后，如何鑒別腫瘤放療后復(fù)發(fā)還是壞死或纖維化，一直以來都是研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。文獻(xiàn)[6]報(bào)道 鼻咽癌壞死或纖維化組織多發(fā)生于放療后較短時(shí)間內(nèi)(<1 年),而 80 ℅鼻咽癌復(fù)發(fā)主要發(fā)生在放療后2 年內(nèi)。鼻咽癌放療后1～12 個(gè)月，鼻咽部結(jié)構(gòu)改變最為復(fù)雜，會(huì)發(fā)生一系列變化，早期由于放射性炎癥和/或局部抵抗力降低，致細(xì)菌感染，潴留大量粘稠膿液和/或痂皮，局部血管擴(kuò)張、通透性增加,血管增多,MRI征象表現(xiàn)為腔外鄰近組織水腫，腔內(nèi)結(jié)節(jié)狀影，表面粗糙，或?qū)⒈茄收＝Y(jié)構(gòu)掩蓋。雖然增強(qiáng)掃描可一定程度上提示腫瘤復(fù)發(fā)或纖維化，一般來說，若病灶無強(qiáng)化，可基本除外腫瘤復(fù)發(fā)，但出現(xiàn)強(qiáng)化者并不一定是復(fù)發(fā)。另外后期放射治療導(dǎo)致的壞死和放射后腫瘤壞死均表現(xiàn)為長 T1 長 T2 信號(hào)，增強(qiáng)后沒有強(qiáng)化或環(huán)形強(qiáng)化，也是鑒別的一個(gè)難點(diǎn)。上述種種復(fù)雜因素，常常使腫瘤復(fù)發(fā)與壞死或纖維化的鑒別變得十分困難。

但復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移是影響鼻咽癌治療效果的主要原因，鼻咽癌放療失敗的一個(gè)很重要的原因就是局部腫瘤復(fù)發(fā)。大量研究證明，腫瘤血管生成和缺氧是腫瘤復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移及放療后病灶殘存的重要因素[7-8]。MR-PWI作為一種無創(chuàng)的功能性檢查手段，可以反映鼻咽癌腫瘤血管生成和缺氧狀態(tài)的價(jià)值，可以鑒別腫瘤復(fù)發(fā)和放療后壞死。普通MRI成像上表現(xiàn)為明顯強(qiáng)化的腫塊，伴周圍組織廣泛水腫及占位效應(yīng)，常不能區(qū)分是腫瘤復(fù)發(fā)還是放療后壞死[9]。MR-PWI上顯示腫瘤復(fù)發(fā)BV升高，而放療后壞死BV下降。因?yàn)榉暖熾m然刺激了反應(yīng)性的新生血管增殖，但與惡性腫瘤不同，其血管壁的增厚、玻璃樣變性、微血管礦物質(zhì)沉積及小血管壞死與放療受損組織與新生血管的增殖相伴隨，這些改變阻止了微血管的生成，實(shí)際上降低了BV。放療后壞死不同于復(fù)發(fā)腫瘤，雖然也可以明顯強(qiáng)化，但血流灌注圖表現(xiàn)為低或無灌注，灌注加權(quán)像無明顯信號(hào)下降，時(shí)間強(qiáng)度曲線較為平直，均呈乏血供表現(xiàn)。

本研究表明，MR常規(guī)掃描結(jié)合MR-PWI成像，不僅可以提高鼻咽癌的診斷價(jià)值，而且在鼻咽癌放療后隨訪中起重要的作用，兩者結(jié)合能更好的鑒別腫瘤的復(fù)發(fā)、放療后水腫、壞死或纖維化。由于本研究病例數(shù)量較少，隨訪時(shí)間不夠長，而且僅采用灌注圖像中的一個(gè)參數(shù)進(jìn)行比較,難免有失偏頗,今后需行多樣本、多中心、多參數(shù)研究才能取得更多的腫瘤生物學(xué)信息，為臨床進(jìn)一步診斷鼻咽癌放療后復(fù)發(fā)或纖維化提供更多的理論依據(jù)。

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ApplicationofMagneticResonancePerfusionWeightedImaginginNasopharyngealCarcinomaRadiotherapy

NIE Lin,LI Qing,ZHAO Heng,et al

(Departmentofradiology，theAffiliatedNanhuaHospital，UniversityofSouthChina，Hengyang，Hunan421002，China)

ObjectiveTo study the application of magnetic resonance perfusion weighted imaging(MR-PWI) parameters as the feasibility of nasopharyngeal carcinoma radiotherapy sensitivity evaluation index,and its value in the follow-up after radiotherapy for nasopharyngeal carcinoma (NPC).Methods64 cases of patients with nasopharyngeal carcinoma (NPC),which were confirmed by histopathology,history of treated before are not radiotherapy or chemotherapy.The day before radiotherapy and radiotherapy after four weeks in a routine MRI and MR PWI inspection,comparison and analysis,the size of the tumor before and after radiotherapy of nasopharyngeal perfusion characteristics and changes of perfusion parameters.Result

In the image of MR-PWI,before radiotherapy of nasopharyngeal mass mainly for high perfusion,it is high perfusion area bigger level display area is smaller than before radiotherapy enhanced T1WI fat suppression sequence(P<0.05);After 40 Gy dose radiotherapy,high sensitive group significantly decreased perfusion area,high sensitive group significantly decreased perfusion area,its decline in area than enhanced T1WI fat suppression sequence,(P<0.05).ConclusionCombined with perfusion imaging,can be more accurate reflection of biological changes after radiotherapy of nasopharyngeal carcinoma;perfusion image and its parameters in as evaluation index of nasopharyngeal carcinoma radiotherapy sensitivity,and the identification of tumor recurrence after radiotherapy and necrosis or fibrosis has important reference value.

magnetic resonance; perfusion; nasopharyngeal carcinoma; radiotherapy

10.15972/j.cnki.43-1509/r.2015.01.011

2014-05-08；

2014-09-11

郴州市科技局資助(2011J169).

*通訊作者，E-mail：1379312468@qq.com.

R730.44

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(此文編輯：朱雯霞)