磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像在頭頸部腫瘤放化療中的應(yīng)用價(jià)值

張子虹 杜宏志

磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像在頭頸部腫瘤放化療中的應(yīng)用價(jià)值

張子虹1杜宏志2

作者單位：541004 桂林 桂林市中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院1放射科，2放療科

磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像作為目前唯一能無創(chuàng)性在活體觀察水分子自由擴(kuò)散運(yùn)動的功能成像，不僅用于頭頸部疾病的診斷和鑒別診斷，還在頭頸部腫瘤的療效評價(jià)和預(yù)測等方面具有潛在優(yōu)勢。本文就磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像在頭頸部腫瘤放化療中的應(yīng)用價(jià)值作一綜述。

磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像；頭頸部腫瘤；放療；化療

磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI）主要通過對水分子擴(kuò)散速度和方向的測量，推測活體組織內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改變［1］。水分子所在的組織不同，其擴(kuò)散能力也不同；DWI就是基于這種擴(kuò)散能力差異轉(zhuǎn)化圖像的灰度信號或其他參數(shù)值。其中表觀擴(kuò)散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）表示活體中水分子的擴(kuò)散運(yùn)動能力，ADC值可以用來描述每個(gè)體素內(nèi)分子的綜合微觀運(yùn)動［2-3］。ADC值與細(xì)胞密度成反比，與細(xì)胞外間隙成正比，因此可以借助ADC值間接顯示腫瘤的細(xì)胞外間隙大小、組織液黏滯度、細(xì)胞膜通透性、組織均勻性、微循環(huán)灌注等微觀情況，在細(xì)胞水平探測腫瘤結(jié)構(gòu)［4］。通常情況下，腫瘤體積或直徑的形態(tài)學(xué)改變直到治療晚期階段才能發(fā)現(xiàn)，而ADC值對放化療中的細(xì)胞變化非常敏感，可早期檢測局部腫瘤組織微觀的變化，因此DWI在腫瘤放化療療效評價(jià)中具有廣泛應(yīng)用價(jià)值［5］。雖然頭頸部腫瘤在全身惡性腫瘤的發(fā)病中僅占5.0%左右，但頭頸部解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一旦發(fā)生腫瘤，根治性切除可能性低，以放化療為主的綜合治療是主要治療方法［6-7］。預(yù)測和早期評估綜合治療的反應(yīng)對頭頸部腫瘤治療方案地選擇具有重要的臨床價(jià)值。本文就DWI技術(shù)在頭頸部腫瘤放化療中的應(yīng)用價(jià)值作一綜述。

1 DWI在評價(jià)和預(yù)測頭頸部腫瘤化療療效中的應(yīng)用

化療治療頭頸部腫瘤的原理是利用不同腫瘤細(xì)胞對化療藥物敏感性不同［8］，化療藥物會引起細(xì)胞死亡和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，細(xì)胞密度下降，水分子受限的作用消失，ADC值隨之明顯升高。因此，可通過腫瘤化療前后ADC值的變化反映腫瘤細(xì)胞的活性，間接反映腫瘤的組織結(jié)構(gòu)及內(nèi)部特征，達(dá)到準(zhǔn)確地評價(jià)頭頸部腫瘤化療療效。陳青華等［9］報(bào)道，化療后鼻腔鼻竇惡性腫瘤有反應(yīng)和無反應(yīng)者ADC值變化趨勢不同，有反應(yīng)的鼻竇惡性腫瘤患者化療后第7天腫瘤ADC值有明顯升高趨勢，而無反應(yīng)者ADC值無明顯變化，因此ADC值有望更早期地預(yù)測鼻竇惡性腫瘤對化療的反應(yīng)。Berrak等［10］通過DWI預(yù)測80例頭頸鱗癌患者化療療效，認(rèn)為ADC值可作為評價(jià)頭頸部鱗癌行誘導(dǎo)化療患者無進(jìn)展生存期的預(yù)測指標(biāo)。

2 DWI在評價(jià)和預(yù)測頭頸部腫瘤放療療效中的應(yīng)用

放療是利用放射線治療腫瘤的一種局部治療方法。放射線包括放射性同位素產(chǎn)生的α、β、γ射線和各類X射線治療機(jī)或加速器產(chǎn)生的X射線、電子線、質(zhì)子束及其他粒子束等，放射線可直接導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞膜破壞，活性氧類物質(zhì)及細(xì)胞質(zhì)游離鈣增多，引起細(xì)胞損傷、凋亡，腫瘤細(xì)胞密度減低，周圍間隙增寬［11］，導(dǎo)致水分子擴(kuò)散能力增強(qiáng)，ADC值升高。鼻咽癌放療后ADC值有不同程度增高，放療后轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的ADC值也有不同程度升高，提示DWI可快速靈敏顯示鼻咽癌放療前后的變化，從而同時(shí)評價(jià)原發(fā)腫瘤和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移放療的早期療效，為確定治療方案提供客觀依據(jù)［12-13］。有研究［14］分析6例人乳頭狀瘤病毒陰性頭頸部鱗狀細(xì)胞癌放療期間使用DWI和18氟氟化脫氧葡萄糖（18F-fluorodeoxyglucose positron emission tomography-computed tomography，18F-FDG-PET-CT）多模態(tài)功能成像的情況，結(jié)果放療前ADC平均值與18F-FDG-PET-CT中SUV值（standardized uptake value，SUV）呈負(fù)相關(guān)，且放療前較低的ADC值與腫瘤的良好放療效果相關(guān)。

3 DWI在評價(jià)和預(yù)測頭頸部腫瘤同期放化療療效中的應(yīng)用

腫瘤的細(xì)胞學(xué)特點(diǎn)為細(xì)胞密集、細(xì)胞核質(zhì)比升高，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞內(nèi)外的水分子彌散受限，腫瘤病灶中的DWI圖像呈高信號，ADC值降低。頭頸部腫瘤同期放化療后，病灶縮小或消失，或出現(xiàn)缺血、壞死等乏氧改變，細(xì)胞外間隙擴(kuò)大，水分子擴(kuò)散運(yùn)動受限減輕，DWI信號降低，ADC 值升高［15］。有研究［16-17］顯示喉癌、下咽癌治療前病灶呈明顯高信號，治療后病灶區(qū)域DWI信號均有所降低，ADC值均升高，提示DWI可作為一種診斷和判斷療效的方法。有研究［18］指出，鼻咽癌同期放化療5周時(shí)的ADC值以及治療前后ADC值變化能有效預(yù)測鼻咽癌對放化療的敏感性，從而為臨床針對不同敏感性個(gè)體實(shí)施不同治療方案提供理論依據(jù)。劉軼群等［19］發(fā)現(xiàn)治療前與放療20 Gy、40 Gy劑量后患者轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)大小和ADC值組間兩兩比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。說明DWI能敏感、準(zhǔn)確地反映鼻咽癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移放化療前后的生物學(xué)變化，對評價(jià)療效有重要價(jià)值。

頭頸部腫瘤放化療后進(jìn)行晚期淋巴結(jié)反應(yīng)評估時(shí)，DWI聯(lián)合18F-FDG-PET-CT的敏感度和特異度分別為100%和95%，比任何單獨(dú)一種檢查的敏感度和特異度都高（DWI分別為60%和93%，18F-FDG-PET-CT分別為100%和 84%）［20］。林蒙等［21］發(fā)現(xiàn)，ADC 值預(yù)測鼻咽癌療效價(jià)值較高，治療前腫瘤平均ADC值和最高ADC值與腫瘤消退率均呈負(fù)相關(guān)，以腫瘤治療前平均ADC值1.09×10-3mm2/s為界值，準(zhǔn)確率為80%。但預(yù)測頭頸部鱗癌放化療療效的相關(guān)研究結(jié)果各異?？傮w來說，治療前平均高ADC值和治療時(shí)低ADC值升高率預(yù)示著較差的放化療效果。

4 展望

目前，ADC值預(yù)測、評價(jià)腫瘤治療反應(yīng)和數(shù)據(jù)采集缺乏“金標(biāo)準(zhǔn)”，但DWI作為目前唯一能無創(chuàng)性在活體觀察水分子自由擴(kuò)散運(yùn)動且不需引入對比劑的成像技術(shù)，將成為指導(dǎo)臨床確定患者放化療方案以及預(yù)測放化療效果的重要方法。DWI在優(yōu)化數(shù)據(jù)采集方案、開發(fā)更全面復(fù)雜的分析方法、進(jìn)行多參數(shù)甚至多種技術(shù)組合等方面也有巨大潛力［22］。DWI技術(shù)在頭頸部腫瘤診療應(yīng)用中的研究報(bào)道不少，但仍未被列為臨床常規(guī)掃描序列，若多地區(qū)多中心進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化檢查，DWI有望在頭頸部腫瘤的疾病管理中得到進(jìn)一步的發(fā)展。

［1］Kolff-Gart AS，Pouwels PJ，Noij DP，et al.Diffusion-weighted imaging of the head and neck in healthy subjects：reproducibility of ADC values in different MRI systems and repeat sessions［J］.AJNR Am J Neuroradiol，2015，36（2）：384-390.

［2］曾洪武，王培軍.磁共振擴(kuò)散加權(quán)與彌散張量成像原理分析及比較［J］.中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，2005，21（12）：1945-1947.

［3］郭啟勇，辛軍，張新，等.MRI水?dāng)U散加權(quán)成像分子機(jī)理研究進(jìn)展［J］.中國臨床醫(yī)學(xué)影像雜志，2013,24（7）：496-500.

［4］Park SY，Kim CK，Park BK，et al.Prediction of biochemical recurrence following radical prostatectomy in men with prostate cancer by diffusion-weighted magnetic resonance imaging：initial results［J］.Eur Radiol，2011，21（5）：1111-1118.

［5］郭笑寒，孔祥林，田興倉，等.擴(kuò)散加權(quán)成像對鼻咽癌放化療療效的預(yù)測價(jià)值［J］.臨床放射學(xué)雜志，2017，36（1）：28-33.

［6］Zaheer S，Siddiqui SA，Akram M，et al.Induction chemotherapy with cisplatin and ifosfamide in locally advanced inoperable squamous cell carcinoma of the head and neck：a single-institution experience［J］.Indian J Cancer，2016，53（3）：372-376.

［7］中國抗癌協(xié)會頭頸腫瘤專業(yè)委員會，中國抗癌協(xié)會放射腫瘤專業(yè)委員會.頭頸部腫瘤綜合治療專家共識［J］.中華耳鼻咽喉頭頸外科雜志，2010，45（7）：535-541.

［8］孫傳政，隋軍，陳福進(jìn).頭頸腫瘤化療回顧與進(jìn)展［J］.國際耳鼻咽喉頭頸外科雜志，2007，31（4）：224-226.

［9］陳青華，張冰，趙波，等.擴(kuò)散加權(quán)成像預(yù)測和評估鼻竇惡性腫瘤的化療反應(yīng)［J］.中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，2014，30（7）：969-973.

［10］Berrak S，Chawla S，Kim S，et al.Diffusion weighted imaging in predicting progression free survival in patients with squamous cell carcinomas of the head and neck treated with induction chemotherapy［J］.Acad Radiol，2011，18（10）：1225-1232.

［11］Kim YS.Reirradiation of head and neck cancer in the era of intensitymodulated radiotherapy：patientselection，practicalaspects，and current evidence［J］.Radiat Oncol J，2017，35（1）：1-15.

［12］韓晶，劉念龍，葉峰，等.MRI擴(kuò)散加權(quán)成像在鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放療療效評價(jià)中的應(yīng)用價(jià)值［J］.醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志，2012，22（10）：1635-1638.

［13］楊百華，陳英，徐鷺英，等.磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像在鑒別鼻咽癌放療后鼻咽壞死與復(fù)發(fā)中的價(jià)值［J］.中國癌癥防治雜志，2011，3（4）：298-302.

［14］Aramburu Núez D，Lopez Medina A，Mera Iglesias M，et al.Multimodality functional imaging using DW-MRI and 18F-FDG-PET/CT during radiation therapy for human papillomavirus negative head and neck squamous cell carcinoma：Meixoeiro Hospital of Vigo Experience［J］.World J Radiol，2017，9（1）：17-26.

［15］趙元華，傅小玉，皮正超，等.晚期頭頸部癌放化同期治療的幾個(gè)熱點(diǎn)問題的探討［J］.腫瘤防治研究，2003，30（3）：173-175.

［16］Lombardi M，Cascone T，Guenzi E，et al.Predictive value of pre-treatment apparent diffusion coefficient（ADC）in radio-chemiotherapy treated head and neck squamous cell carcinoma［J］.Radiol Med，2017，122（5）：345-352.

［17］李依霞，馬露，崔園園，等.非手術(shù)喉癌、下咽癌患者放化療前后MRI檢查的應(yīng)用價(jià)值［J］.中國癌癥防治雜志，2015，7（3）：157-161.

［18］于紅梅，翟昭華，顧明，等.3.0T MR DWI預(yù)測鼻咽癌放化療敏感性的研究［J］.國際醫(yī)學(xué)放射學(xué)雜志，2016，39（1）：1-5.

［19］劉軼群，于騫，馬周鵬，等.磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像在評估鼻咽癌頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移放化療中的應(yīng)用［J］.中國鄉(xiāng)村醫(yī)藥，2015（10）：69-70.

［20］Schouten CS，de Graaf P，Alberts FM，et al.Response evaluation after chemoradiotherapy for advanced nodal disease in head and neck cancer using diffusion-weighted MRI and 18F-FDG-PET-CT［J］.Oral Oncol，2015，51（5）：541-547.

［21］林蒙，余小多，趙燕風(fēng)，等.擴(kuò)散加權(quán)成像表觀擴(kuò)散系數(shù)預(yù)測鼻咽癌同步放化療療效［J］.中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，2014，30（7）：986-990.

［22］King AD，Thoeny HC.Functional MRI for the prediction of treatment response in head and neck squamous cell carcinoma：potential and limitations［J］.Cancer Imaging，2016，16（1）：23.

R739.91

A

1674-5671（2017）05-03

10.3969/j.issn.1674-5671.2017.05.19

［2017-04-12收稿］［2017-07-20修回］［編輯江德吉］