磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像在局部進(jìn)展期胰腺癌射波刀治療療效評(píng)估中的應(yīng)用

張瑜　張火俊　居小萍　馬超　陳世躍　清水汪　方芳　陸建平

200433　上海，第二軍醫(yī)大學(xué)長(zhǎng)海醫(yī)院放射科(張瑜、馬超、陳世躍、陸建平)，放療科(張火俊、居小萍、清水汪、方芳)

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磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像在局部進(jìn)展期胰腺癌射波刀治療療效評(píng)估中的應(yīng)用

張瑜張火俊居小萍馬超陳世躍清水汪方芳陸建平

200433上海，第二軍醫(yī)大學(xué)長(zhǎng)海醫(yī)院放射科(張瑜、馬超、陳世躍、陸建平)，放療科(張火俊、居小萍、清水汪、方芳)

局部進(jìn)展期胰腺癌(locally advanced pancreatic carcinoma, LAPC)是指癌灶累及局部周圍重要結(jié)構(gòu)失去根治性手術(shù)切除機(jī)會(huì)，但暫時(shí)尚未發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的患者，在所有胰腺癌患者中比例高達(dá)40%。由于化療不良反應(yīng)較大,多數(shù)LAPC患者選擇以放療為主的姑息性綜合治療。如果能提高胰腺癌的局部控制率，胰腺癌的總生存率就隨之提高[1]。因此，采用有效的放療技術(shù)及合理的評(píng)估方法對(duì)提高LAPC患者的生活質(zhì)量及改善預(yù)后十分重要[2]。射波刀通過腫瘤內(nèi)植入金標(biāo)的同步呼吸追蹤技術(shù)或椎體追蹤技術(shù)避免呼吸運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的誤差，真正達(dá)到同步呼吸跟蹤腫瘤運(yùn)動(dòng)，降低周圍正常組織受量的同時(shí)更準(zhǔn)確給予腫瘤更高劑量，起效迅速[3]，是目前治療LAPC較理想的手段。基于單次激發(fā)平面回波成像序列(single-shot echo planar imaging, SS-EPI )的磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging, DWI)及小視野(reduced field of view, rFOV)DWI成像屬于功能成像，能夠從功能上對(duì)病灶進(jìn)行定性并同時(shí)對(duì)其活性進(jìn)行定量測(cè)量。最新研究表明，呼吸觸發(fā)(respiratory triggered，RTr)技術(shù)是胰腺癌DWI技術(shù)的最佳選擇[4]，擴(kuò)散梯度因子(b)值為600 s/mm2是胰腺病灶進(jìn)行DWI掃描時(shí)值得推薦的掃描參數(shù)[5]。目前尚未見LAPC射波刀放療近期療效的DWI評(píng)估研究報(bào)道。本研究通過RTr的DWI分別從宏觀水平及微觀水平對(duì)LAPC射波刀放療的近期療效進(jìn)行評(píng)估，探討DWI在療效評(píng)估中的應(yīng)用價(jià)值，以期為臨床LAPC放療療效評(píng)估及預(yù)后提供幫助。

一、材料和方法

1．一般資料：前瞻性地收集2013年12月至2014年12月期間在上海長(zhǎng)海醫(yī)院放療科接受射波刀治療并同意參加本研究的10例LAPC患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)年齡在18～80歲之間；(2)卡氏評(píng)分(karnofsky，KPS)為60～100分；(3)病理活檢證實(shí)或有典型的臨床癥狀并經(jīng)過影像學(xué)(CT或MRI增強(qiáng))及實(shí)驗(yàn)室CA19-9檢查確診為胰腺癌，均經(jīng)過PET-CT診斷無(wú)遠(yuǎn)處臟器轉(zhuǎn)移；(4)外科會(huì)診無(wú)手術(shù)指征或患者拒絕姑息性手術(shù)治療。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)有明確磁共振(MRI)檢查禁忌證者；(2)呼吸不配合者；(3)有遠(yuǎn)處器官轉(zhuǎn)移患者；(4)伴有其他系統(tǒng)惡性腫瘤或者其他系統(tǒng)慢性消耗性疾病患者。10例患者中男性4例，女性6例，年齡50～80歲，中位年齡61歲。

2．磁共振檢查：MRI檢查前禁食、水6 h，掃描時(shí)患者取仰臥位。所有檢查均在3．0T超導(dǎo)磁共振儀(Signa HDxt，GE Healthcare，Milwaukee，USA)上完成。嵌入式體部線圈用于信號(hào)激發(fā)，8通道體部相控陣線圈位于劍突下2～3 cm處，用于信號(hào)接收。

深呼氣末屏氣掃描。掃描序列包括二維重水胰膽管成像(BH 2D MRCP)：斜冠狀位掃描，重復(fù)時(shí)間(repetition time，TR) 7 000 ms，回波時(shí)間(echo time,TE)1 221 ms,帶寬31.25 Hz，矩陣288×288，層厚5 cm，間距0 cm，視野(field of view,FOV) 30 cm×30 cm，時(shí)間3 s； 脂肪抑制快速自旋回波T2WI(RTr Ax fs T2)：TE 72 ms，回波鏈長(zhǎng)度16，帶寬83.33 Hz，矩陣320×192，層厚0.5 cm，F(xiàn)OV 36 cm×36 cm，時(shí)間133 s；肝臟快速容積成像(1iver acquisition with volume acceleration, LAVA)：TE 1.3 ms，反轉(zhuǎn)角12°，帶寬166.67 Hz，矩陣320×224，層厚0.5 cm，F(xiàn)OV 40 cm×36 cm，時(shí)間18 s；SS-EPI DWI，b值分別為0和600 s/mm2：TE 58.6 ms，矩陣96×128，層厚0.5 cm，間距0.1 cm，F(xiàn)OV 38 cm×22.8 cm，時(shí)間84 s；呼吸觸發(fā)小視野高分辨率擴(kuò)散加權(quán)成像(RTr rFOV DWI，rFOV DWI b=600 s/mm2)：TE 58.6 ms，矩陣130×64，層厚0.5 cm，間距0.1 cm，F(xiàn)OV 16 cm×8 cm，時(shí)間130 s。最后行LAVA動(dòng)態(tài)灌注(Ax LAVA +C Dynamic 15 4SEC)及LAVA增強(qiáng)掃描。

實(shí)體腫瘤反應(yīng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(response evaluation criteria in solid tumors，RECIST)[6-7]：完全緩解指目標(biāo)靶病灶全部消失；部分緩解指目標(biāo)靶病灶最長(zhǎng)徑總和縮小≥30%；疾病進(jìn)展指目標(biāo)靶病灶最長(zhǎng)徑總和增大≥20%或有遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移；穩(wěn)定指介于部分緩解及進(jìn)展之間。

3．射波刀放療：使用美國(guó)Accuray公司生產(chǎn)的射波刀SRS治療系統(tǒng)(第四代,G4)，采用椎體追蹤技術(shù)。根據(jù)患者的實(shí)際情況進(jìn)行單次射線劑量及治療次數(shù)的調(diào)整。單次劑量范圍6～8 Gy，分割次數(shù)為4～8次。

患者取仰臥位，帶上固定體部的真空墊，進(jìn)行螺旋CT增強(qiáng)掃描。CT層厚1.5 mm，掃描范圍包括全胰腺和病灶上下10 cm。計(jì)劃靶體積(planning target volume，PTV)定義為腫瘤宏觀體積(gross tumor volume，GTV)，在x、y、z軸方向各外放2～3 mm，以避免呼吸跟蹤所產(chǎn)生的誤差，同時(shí)勾畫出胃、十二指腸、肝臟、雙腎等正常組織。處方劑量定義為85%～90%的PTV所受劑量。

4．?dāng)?shù)據(jù)處理：參照LAVA平掃、增強(qiáng)及T2WI圖像，在彌散圖像同一層面同一個(gè)位置識(shí)別確定感興趣區(qū)域(region of interest，ROI)，ROI面積>40 mm2為類圓形或橢圓形。利用GE 3.0T MRI后處理工作站(GE adw4.4，USA)的自帶分析軟件(Function 6．3．13,GE adw4．4，USA)重建表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient,ADC)圖，并同時(shí)擬合出ROI區(qū)的ADC值。ADC值測(cè)量由一位臨床經(jīng)驗(yàn)豐富的放射科醫(yī)師和一位從事胰腺疾病研究的臨床醫(yī)師討論一致情況下完成。測(cè)量ADC值時(shí)注意避開偽影、腫塊邊緣及腫塊內(nèi)囊變壞死出血區(qū)，并注意觀察下層圖像，避免因ROI過大造成部分容積效應(yīng)影響帶來(lái)的測(cè)量誤差。

二、結(jié)果

1．常規(guī)MRI掃描：6例腫塊位于胰頭頸部，4例位于胰體尾部。病灶在LAVA平掃上呈等、稍低信號(hào)，T2WI上呈稍高、高信號(hào)。放療后1個(gè)月10例均穩(wěn)定，放療后3個(gè)月9例穩(wěn)定，1例進(jìn)展(肝轉(zhuǎn)移)且失訪。

2．在DWI及rFOV DWI成像中病灶的ADC值變化：本研究選擇b=600 s/mm2，獲得質(zhì)量較滿意的圖像，測(cè)出的ADC值穩(wěn)定。在SS-EPI DWI及 rFOV DWI成像上，病灶較周圍組織均呈等、高信號(hào)。在SS-EPI DWI成像中，放療前及放療后1、3個(gè)月病灶實(shí)質(zhì)區(qū)ADC值分別為1.50±0.41、1.78±0.21、2.10±0.19，放療后1個(gè)月與放療前的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=-2.174，P=0.058)，而放療后3個(gè)月較放療后1個(gè)月及放療前均顯著增高，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t值分別為-2.650、-3.241，P值均<0.05；圖1)。在rFOV DWI成像中，放療前及放療后1、3個(gè)月病灶實(shí)質(zhì)區(qū)ADC值分別為0.80±0.41、1.04±0.41、1.25±0.21，放療后1個(gè)月與放療前的差異以及放療后1個(gè)月與3個(gè)月的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t值分別為-2.144、-1.475，P值均>0.05)，而放療后3個(gè)月較放療前顯著增高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=-2.530,P=0.035；圖2)。

圖1　男，50歲，局部進(jìn)展期胰腺癌。1A～1C為放療前及放療后1、3個(gè)月LAVA動(dòng)態(tài)灌注動(dòng)脈晚期，1D～1F為T2WI圖，1G～1I為DWI圖，目標(biāo)靶病灶隨著隨訪時(shí)間的延長(zhǎng)，周緣輪廓越發(fā)模糊，病灶內(nèi)實(shí)質(zhì)部分減少，囊變范圍變大，1J～1L為ROI區(qū)(44 mm2)的ADC偽彩圖

目標(biāo)靶病灶實(shí)質(zhì)區(qū)在SS-EPI DWI及rFOV DWI成像中的ADC值的變化趨勢(shì)一致，均隨著隨訪時(shí)間的延長(zhǎng)而增高，且在SS-EPI DWI成像中的ADC值高于相應(yīng)rFOV DWI中的ADC值，時(shí)間效應(yīng)、組別效應(yīng)的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F值分別為12.0345、67.1115，P值均<0.001)，而時(shí)間×組別效應(yīng)的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=0.2129，P=0.809)。

討論MRI因無(wú)輻射、組織分辨率高、可多層面多參數(shù)成像、適合患者多次隨訪復(fù)查等諸多優(yōu)點(diǎn)而使其在腫瘤療效評(píng)估中具有很大的潛在優(yōu)勢(shì)[8]。近年來(lái),隨著DWI技術(shù)的發(fā)展,能夠從功能上對(duì)腹部病灶進(jìn)行定性并同時(shí)對(duì)其活性進(jìn)行定量而成為腹部腫瘤療效評(píng)估領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)。ADC值對(duì)活體組織內(nèi)水分子的擴(kuò)散能力進(jìn)行量化，間接地反映了活體組成結(jié)構(gòu)信息，有利于對(duì)病灶進(jìn)行準(zhǔn)確定性，并評(píng)估其治療療效。人體內(nèi)水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)主要包括真正細(xì)胞內(nèi)外水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)及微循環(huán)中的血液灌注等形式。ADC值受所選b值影響，b值越大，微循環(huán)中血流灌注效應(yīng)對(duì)ADC值的影響就越小，細(xì)胞內(nèi)外水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的權(quán)重就越大,ADC值越接近真正的擴(kuò)散系數(shù)，越能代表組織中真正的細(xì)胞內(nèi)外水分子的擴(kuò)散狀態(tài)。但隨著b值的增大，彌散圖像的信噪比會(huì)同時(shí)下降，病灶邊緣與周圍正常胰腺組織之間的對(duì)比度也下降，影響診斷,甚至有可能導(dǎo)致小病灶的漏診，因此在進(jìn)行DWI成像檢查時(shí)需要選擇合適的b值。最新研究表明[5]，b值為600 s/mm2的DWI是診斷胰腺結(jié)節(jié)值得推薦的掃描參數(shù)。 此外,根據(jù)相關(guān)研究報(bào)道[9]，rFOV DWI可去除卷折及偽影，獲得較高質(zhì)量和分辨力的DWI圖，測(cè)得的胰腺ADC值更加穩(wěn)定。鑒于以上所述，本研究對(duì)目標(biāo)靶病灶依次進(jìn)行SS-EPI DWI、rFOV DWI成像，b值均為600 s/mm2，以最大程度地保證胰腺DWI圖像的質(zhì)量，保持所測(cè)ADC值穩(wěn)定。

圖2　女，62歲，局部進(jìn)展期胰腺癌。2A～2C為放療前及放療后1、3個(gè)月LAVA動(dòng)態(tài)灌注的動(dòng)脈晚期，2D～2F為T2WI圖，2G～2I為DWI圖，目標(biāo)靶病灶隨著隨訪時(shí)間的延長(zhǎng)而縮小，2J～2L為ROI區(qū)(43 mm2)的ADC偽彩圖

胰腺癌組織鏡下表現(xiàn)為分化程度不一的腺體樣結(jié)構(gòu)，腫瘤細(xì)胞數(shù)量多、密集而且排列紊亂，周圍較多的間質(zhì)纖維成分。癌細(xì)胞內(nèi)外水分子的擴(kuò)散能力與癌細(xì)胞的密度及細(xì)胞外間質(zhì)的致密程度(即細(xì)胞外間隙)密切相關(guān)，癌細(xì)胞密度大，間質(zhì)越致密，水分子的擴(kuò)散受限程度越大，反之則受限程度越小。由于癌細(xì)胞內(nèi)外水分子運(yùn)動(dòng)受限，低于正常胰腺組織，故測(cè)得的胰腺癌ADC值低于正常胰腺組織的ADC值[10-13]。本研究結(jié)果顯示，在SS-EPI DWI及rFOV DWI成像中目標(biāo)靶病灶A(yù)DC值在放療后隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而增高，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且rFOV DWI成像中的ADC值低于相對(duì)應(yīng)SS-EPI DWI成像中的ADC值，提示放療后目標(biāo)靶病灶實(shí)質(zhì)區(qū)水分子的擴(kuò)散能力增強(qiáng),囊變程度變大。結(jié)合射波刀治療原理，推測(cè)目標(biāo)靶病灶接受射波刀放療后，腫瘤細(xì)胞遭6mV X線照射后癌細(xì)胞膜通透性增加，細(xì)胞器減少，細(xì)胞溶解、壞死，致癌細(xì)胞數(shù)量減少、密度減低，因此組織內(nèi)的水分子擴(kuò)散空間變大，擴(kuò)散速度增快，ADC值也增高。但在SS-EPI DWI及rFOV DWI成像中，放療后1個(gè)月的ADC值與放療前均無(wú)顯著差異，且在rFOV DWI成像中，放療后3個(gè)月的ADC值與放療后1個(gè)月也無(wú)顯著差異，其原因可能是由于隨訪間隔時(shí)間不夠長(zhǎng)或者有效樣本量不充足所致。SS-EPI DWI成像中ADC值大于相對(duì)應(yīng)的rFOV DWI成像中的ADC值，可能與b值的選擇以及脈沖的選擇相關(guān)。今后將進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量及進(jìn)行動(dòng)物造模來(lái)驗(yàn)證本研究結(jié)果。

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(本文編輯：呂芳萍)

(收稿日期：2015-09-21)

通信作者：陸建平，Email:cjr.lujianping@vip.com

DOI:10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2016.02.013