動態(tài)增強MRI定量評估喉及下咽鱗癌同步放化療近期療效研究

郭煒， 羅德紅， 李琳， 趙燕風(fēng)， 林蒙， 楊亮， 胡鐳， 趙心明， 周純武

?

·頭頸部MRI新技術(shù)臨床應(yīng)用專題·

動態(tài)增強MRI定量評估喉及下咽鱗癌同步放化療近期療效研究

郭煒， 羅德紅， 李琳， 趙燕風(fēng)， 林蒙， 楊亮， 胡鐳， 趙心明， 周純武

目的：探討MRI動態(tài)增強掃描(DCE-MRI)對喉及下咽鱗癌同步放化療近期療效的預(yù)測價值。方法：2014年12月-2015年12月經(jīng)本院喉鏡活檢病理證實并行同步放化療的喉(10例)及下咽(26例)鱗癌患者共36例，于治療前行DCE-MRI檢查，并在放療劑量累積達50Gy時行治療中MRI復(fù)查。根據(jù)治療結(jié)束后腫瘤緩解情況，將患者分為完全緩解組(CR)及部分緩解組(PR)。測量DCE-MRI定量參數(shù)值，包括容積轉(zhuǎn)移常數(shù)(Ktrans)、速率常數(shù)(Kep)和血管外細胞外容積分?jǐn)?shù)(Ve)，分別比較三者在CR組與PR組間的差異，并繪制ROC曲線評估各定量參數(shù)預(yù)測喉及下咽鱗癌同步放化療近期療效的效能。結(jié)果：36例患者在同步放化療后達CR20例，PR16例。喉癌和下咽癌兩組間治療前DCE-MRI各定量參數(shù)比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。CR組治療前Ktrans、Kep和Ve值分別為(0.307±0.055)min-1、(0.527±0.114)min-1和0.587±0.045， PR組的相應(yīng)值分別為(0.234±0.049)min-1/min、(0.390± 0.090)min-1和0.602±0.037。兩組比較，Ktrans和Kep的差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，Ve的差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。ROC曲線分析，以Ktrans=0.283min-1為閾值，預(yù)測同步放化療后達CR的曲線下面積(AUC)、敏感度及特異度分別為0.839、70.0%和81.2%；以Kep=0.446min-1為閾值，預(yù)測同步放化療后達CR的AUC、敏感度及特異度分別為0.809、75.0%和75.0%。結(jié)論：DCE-MRI定量參數(shù)有助于預(yù)測喉及下咽鱗癌同步放化療的近期療效。

喉腫瘤； 下咽腫瘤； 鱗癌； 磁共振成像； 動態(tài)增強掃描； 放化療

喉及下咽鱗狀細胞癌(laryngeal and hypopharyngeal squamous cell carcinoma)是頭頸部常見的原發(fā)惡性腫瘤。目前，同步放化療模式是喉及下咽鱗癌功能保全性治療的首選[1]。腫瘤放化療近期療效的好壞是影響后續(xù)治療及預(yù)后的一個重要因素。因此，治療前對腫瘤放化療近期療效進行預(yù)測，對臨床實行個體化的治療至關(guān)重要。MRI動態(tài)增強掃描(dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging，DCE-MRI)可以通過相關(guān)數(shù)學(xué)模型提供的定量參數(shù)反映腫瘤血流灌注特征，并可間接反映腫瘤細胞的乏氧情況[2]。本研究旨在探討DCE-MRI技術(shù)對喉及下咽鱗癌同步放化療近期療效的預(yù)測價值，為臨床個體化精準(zhǔn)治療提供依據(jù)。

材料與方法

1.臨床資料

2014年12月-2015年12月在我院就診的喉癌和下咽癌初診患者36例，均為男性，年齡35～79歲，中位年齡57歲。所有患者行MRI檢查前均簽署知情同意書。36例中，下咽癌26例，喉癌10例。原發(fā)灶部位：梨狀窩24例，咽后壁1例，環(huán)后區(qū)1例，聲門上區(qū)4例，聲門區(qū)6例?；颊呒{入標(biāo)準(zhǔn)：①MR檢查前未接受過任何抗腫瘤治療；②病理證實均為鱗狀細胞癌；③無磁共振檢查禁忌證。患者排除標(biāo)準(zhǔn)：①患者不同意DCE-MRI檢查；②嚴(yán)重吞咽偽影；③ 腫瘤長徑<1.0 cm。

所有患者均于本院放療科行同步放化療，采用調(diào)強放療，直線加速器6 MV X線，每天2 Gy，每周5次。患者從放療第1天開始接受化療，化療藥物為紫杉醇+脂質(zhì)體270 mg(靜滴第1天)及順鉑40 mg(靜滴第2、3、4天) ，每21天為1個周期，與放療同時結(jié)束。所有患者在放療25次、劑量達50 Gy時復(fù)查MRI，對治療效果進行評估。MRI圖像由兩位影像科高年資醫(yī)師盲法閱片并取得一致意見。參考實體瘤療效評價標(biāo)準(zhǔn)(Response Evaluation Criteria In Solid Tumors,RECIST)[3]對治療后腫瘤緩解情況進行評估和分組。

2.檢查方法

采用GE Discovery 750 3.0T MR掃描儀和8通道相控陣頭頸聯(lián)合線圈。治療前掃描序列如下。 平掃：采用快速恢復(fù)快速自旋回波(fast recovery fast spin echo，F(xiàn)RFSE)序列，行橫軸面T1WI、脂肪抑制T2WI及冠狀面脂肪抑制T2WI掃描，層厚為4 mm，層間距0.4 mm； 增強掃描：經(jīng)手背靜脈以2.0 mL/s的流率注射釓雙胺注射液(0.2 mL/kg)，隨后以0.9%生理鹽水20 mL沖管，掃描序列包括橫軸面DCE-MRI，橫斷面及冠狀面快速擾相梯度回波(three dimensional fast spoiled gradient echo，F(xiàn)SPGR)序列。DCE-MRI采用3D肝臟加速容積采集(liver acquisition with volume acceleration-extended volume，LAVA-XV)序列，掃描參數(shù)：TR 2.8 ms，TE 1.3 ms，翻轉(zhuǎn)角15°，層厚4.2 mm，層間距0 mm，視野26 cm×26 cm，掃描矩陣160×160，單期掃描時間7 s，共40期。于放療50 Gy時進行療程中MRI檢查，采用常規(guī)平掃及增強序列。

3.圖像分析和數(shù)據(jù)處理

使用GenIQ軟件以及GE ADW4.5工作站的3D Synchro View軟件進行后處理，獲得各ROI的容積轉(zhuǎn)移常數(shù)(Ktrans)、速率常數(shù)(Kep)和血管外細胞外容積分?jǐn)?shù)(Ve)。本研究DCE-MRI定量參數(shù)的計算采用的藥代動力學(xué)模型為Toft Ker模型[4]。于腫瘤最大截面相應(yīng)層面手動勾畫ROI，盡量避開囊變、壞死區(qū)，重復(fù)測量3次取平均值。

4.統(tǒng)計學(xué)處理

所有數(shù)據(jù)采用SPSS 20.0軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析。數(shù)據(jù)符合或近似正態(tài)分布，采用t檢驗；數(shù)據(jù)不符合正態(tài)分布，采用Mann-Whitney U檢驗。分別比較治療前各組的DCE-MRI定量參數(shù)。對有統(tǒng)計學(xué)意義的DCE-MRI參數(shù)進一步采用受試者操作特征(ROC)曲線進行分析，評價其診斷效能。P<0.05認為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié)　果

1.喉及下咽鱗癌治療前DCE-MRI定量參數(shù)特征

本研究中同步放化療后達CR者20例，PR者16例。喉癌組和下咽癌組的治療前DCE-MRI各定量參數(shù)測量結(jié)果見表1。兩組間比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05，表1)。CR組(圖1)與PR組的治療前各項DCE-MRI定量參數(shù)比較見表2。兩組間Ktrans和Kep的差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，Ve的差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。

表1　喉癌及下咽癌治療前DCE-MRI定量參數(shù)比較

表2　CR和PR組治療前DCE-MRI定量參數(shù)比較

2.DCE-MRI定量參數(shù)預(yù)測喉及下咽鱗癌療效效能比較

ROC曲線分析結(jié)果顯示(圖2)，DCE-MRI定量參數(shù)中Ktrans和Kep預(yù)測喉及下咽鱗癌(圖2)同步放化療達CR的曲線下面積(AUC)為0.839(95%置信區(qū)間為0.711～0.968)和0.809(95%置信區(qū)間為0.669～0.950)，以治療前Ktrans=0.283/min為閾值，診斷敏感度和特異度分別為70.0%和81.2%；以治療前Kep=0.446為閾值，預(yù)測同步放化療后達CR的敏感度和特異度均為75%。

討　論

喉癌與下咽癌同步放化療的治療效果與腫瘤組織的敏感性直接相關(guān)。腫瘤對放化療的敏感性與腫瘤內(nèi)血供及氧含量密切相關(guān)，腫瘤壞死區(qū)往往是乏血供及乏氧區(qū)，易出現(xiàn)放化療抵抗；血供豐富的腫瘤細胞，含氧量較高，對放化療較敏感。DCE-MRI可以顯示腫瘤組織的灌注及滲透性，因此可以用來預(yù)測和評估腫瘤放化療的療效[5-6]。

目前定量DCE-MRI已經(jīng)被廣泛運用于頭頸部腫瘤的診斷、鑒別診斷及分級分期中[7-9]，但涉及療效預(yù)測和評估方面的研究較少，且研究結(jié)果不完全相同。Kim等[10]對33例頭頸部鱗癌放化療患者的定量DCE-MRI研究顯示，放化療后達CR的患者治療前Ktrans要顯著高于PR組，且差異有統(tǒng)計學(xué)意義。而Chikui等[11]和King等[12]的研究結(jié)果顯示，治療前DCE-MRI定量參數(shù)不能預(yù)測頭頸部鱗癌的放化療療效。本研究結(jié)果顯示，治療前Ktrans和Kep越高，對放化療越敏感，近期療效達CR的概率越大，與Kim等的研究結(jié)果一致。對于與既往研究結(jié)果的差異，筆者認為不同部位頭頸部腫瘤的生物學(xué)行為、治療模式、隨訪周期以及研究者所用的軟件及藥代動力學(xué)模型的不同均會對測量結(jié)果產(chǎn)生影響。

本研究中，我們進一步運用ROC曲線分析，以治療前Ktrans=0.283/min為閾值，預(yù)測同步放化療后達CR的敏感度和特異度分別為70.0%和81.2%；以治療前Kep=0.446/min為閾值，預(yù)測同步放化療后達CR的敏感度和特異度均為75%。此外，魯光平等[13]報道下咽癌較喉癌對化療更敏感，而本研究中對喉癌及下咽癌組的DCE-MRI定量參數(shù)進行對比分析，發(fā)現(xiàn)各參數(shù)在兩組間均無顯著差異。因本研究中樣本量偏小，喉癌與下咽癌間反映血流灌注的DCE-MRI參數(shù)是否存在差異，尚需進一步研究證實。

本研究存在的主要局限性：①治療中復(fù)查的患者無組織學(xué)依據(jù)，部分PR患者腫瘤殘留與放化療后改變的鑒別有一定困難；②部分診斷為PR的患者，可能實際上并無存活的腫瘤細胞，但因腫瘤的消退需要一段時間，療效有可能被低估；③咽喉部吞咽活動對DCE-MRI檢查的影響。上述情況均會影響對療效的判斷。

總之，DCE-MRI定量參數(shù)有助于預(yù)測喉及下咽鱗癌同步放化療的近期療效，這些信息可以為后續(xù)的個體化治療提供重要信息。

[1]Grégorie V，Lefebvre J，Licitra L，et al.Squamous cell carcinoma of the head and neck:EHNS-ESMO-ESTRO clinical practice guidelines for diagnosis，treatment and follow-up[J].Ann Oncol，2010，21(5):184-186.

[2]Noworolski SM，F(xiàn)ischbein NJ，Kaplan MJ，et al.Challenges in dynamic contrast enhanced MRI imaging of cervical lymph nodes to detect metastatic disease[J].J Magn Reson Imaging，2003，17(4):455-462.

[3]Tofts PS，Brix G，Buckley DL，et al.Estimating kinetic parametersfrom dynamic contrast-enhanced T1-weighted MRI of a diffusible tracer:standardized quantities and symbols[J].J Magn Reson Imaging，1999，10(3):223-232.

[4]Eisenhauer EA，Therasse P，Bogaerts J，et al.New response evaluation criteria in solid tumours:revised RECIST guideline (version 1.1)[J].Eur J Cancer，2009，45(2):228-247.

[5]宋媛，丁爽，賈文霄.DCE-MRI評價腫瘤血管生成的實驗研究[J].放射學(xué)實踐，2014，29(6):640-643.

[6]Cooper RA，Carrington BM，Loncaster JA，et al.Tumor oxygenation levels correlate with dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging parameters in carcinoma of the cervix[J].Radiother Oncol，2000，57(1):53-59.

[7]Yabuuchi H，F(xiàn)ukuya T，Tajima T，et al.Salivary gland tumors:diagnostic value of gadolinium-enhanced dynamic MR imaging with histopathologic correlation[J].Radiology，2003，226(2):345-354.

[8]Park M，Kim J，Choi YS，et al.Application of dynamic contrast-enhanced MRI parameters for differentiating squamous cell carcinoma and malignant lymphoma of the oropharynx[J].AJR，2016，206(2):401-407.

[9]Huang B，Wong CS，Whitcher B，et al.Dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging for characterising nasopharyngeal carcinoma:comparison of semiquantitative and quantitative parameters and correlation with tumour stage[J].Eur Radiol，2013，23(6):1495-1502.

[10]Kim S，Loevner LA，Quon H，et al.Prediction of response to chemoradiation therapy in squamous cell carcinomas of the head and neck using dynamic contrast-enhanced MR imaging[J].AJNR，2010，31(2):262-268.

[11]Chikui T，Kitamoto E，Kawano S，et al.Pharmacokinetic analy-sis based on dynamic contrast -enhanced MRI for evaluating tumor response to preoperative therapy for oral cancer[J].J Magn Reson Imaging，2012，36(3):589-597.

[12]King AD，Chow SK，Yu KH，et al.DCE-MRI for pre-treatment prediction and post-treatment assessment of treatment response in sites of squamous cell carcinoma in the head and neck[J].PLoS One，2015，10(12):e0144770. DOI: 10.1371/journal.pone.0144770 PMID:26657972 ”

[13]魯光平，潘驥群，劉志標(biāo)，等.DCF方案誘導(dǎo)化療后手術(shù)治療喉癌及下咽癌T2～T3病變療效分析[J].臨床耳鼻咽喉頭頸外科雜志，2015，29(7)：585-588.

Dynamic contrast enhanced MRI in predicting early response of laryngeal and hypopharyngeal squamous cell carcinoma after concurrent chemoradiation therapy

GUO Wei，LUO De-hong，LI Lin，et al.Department of Diagnostic Radiology，Cancer Hospital，Peking Union Medical College，Chinese Academy of Medical Sciences，Beijing 100021，China

Objective:To assess the value of dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging (DCE-MRI) performed before treatment in predicting the early response of laryngeal and hypopharyngeal carcinoma after concurrent chemo-radiation therapy.Methods:Thirty-six patients with pathologically proven laryngeal (n=10) or hypopharyngeal (n=26) squamous cell carcinoma received concurrent chemoradiation treatment.All patients underwent DCE-MRI before treatment to obtain the quantitative parameters of the tumors，including volume transfer constant (Ktrans)，exchange rate constant (Kep)，and extravascular extracellular space volume ratio (Ve).After received 50Gy of radiation therapy,the patients were re-examined with routine MRI.According to the tumor response,the patients were divided into CR and PR group. Results：After chemo-radiation,20 cases were divided into CR group,and 16 cases were in PR group.There were no significant differences of DCE-MRI parameters between laryngeal and hypopharyngeal cancer (P>0.05).The pretreatment values of Ktrans,Kep,and Vewere(0.307±0.055)/min,(0.527±0.114)/min，and 0.587±0.045 in CR group，and in PR group they were (0.234±0.049)/min，(0.390±0.090)/min and 0.602±0.037.There was no significant difference of Vebetween CR and PR group (P>0.05)，however significant difference was found in Ktransand Kepbetween the two groups (P<0.05).Receiver operating characteristic curve (ROC) analysis revealed that the threshold value of Ktrans was 0.283/min to distinguish between CR and PR，the corresponding AUC，sensitivity，and specificity were 0.839，70.0% and 82.5%，respectively.Setting Kepvalue of 0.446/min as threshold to distinguish CR and PR，the AUC，sensitivity and specificity were 0.809，75% and 75%,respectively.Conclusion:Pretheraputic DCE-MRI and quantifying parameters are helpful to predict the early response of laryngeal and hypopharyngeal squamous cell carcinoma after concurrent chemoradiation therapy.

Laryngeal neoplasms； Hypopharyngeal neoplasms； Squamous cell carcinoma； Magnetic resonance imaging； Dynamic contrast enhanced scan； Chemoradiation

100021北京，北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院腫瘤醫(yī)院影像診斷科

郭煒(1982-)，男，山西晉中人，博士研究生，主要從事頭頸部腫瘤影像診斷及功能成像研究工作。

羅德紅，E-mail：cjr.luodehong@vip.163.com

R

A

1000-0313(2016)08-0685-04

10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.08.003

2016-06-20

2016-07-22)