ROI和ADC值標(biāo)準(zhǔn)差在預(yù)測鼻咽癌近期療效中的相關(guān)分析

李 偉，湯日杰，彭俊琴，李建生

（廣州醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院，廣東 廣州 510095）

ROI和ADC值標(biāo)準(zhǔn)差在預(yù)測鼻咽癌近期療效中的相關(guān)分析

李 偉，湯日杰，彭俊琴，李建生

（廣州醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院，廣東 廣州 510095）

目的：通過對比不同ROI所獲得ADC值參數(shù)與鼻咽癌放療聯(lián)合新輔助化療的近期療效間的關(guān)系，明確具有最大預(yù)測價值的ADC值參數(shù)。方法：53例鼻咽癌在治療前行MR擴(kuò)散加權(quán)成像檢查。通過A法（以腫瘤灶體積最大層的整個腫瘤灶邊界劃 ROI）獲得 4 個 ADC 值參數(shù)（ADC1-min、ADC1-mean、ADC1-max、ADC1-sd），通過 B 法（在腫瘤實性區(qū)劃直徑約 2～3mm2的ROI）獲得3個ADC值參數(shù)（ADC2-min、ADC2-mean、ADC2-max）。在治療后按照腫瘤灶體積變化情況分為敏感組和抗拒組。分析7種ADC值參數(shù)與分組的關(guān)系，通過ROC曲線的Az值尋找最佳參數(shù)，并分析它的相關(guān)影響因素。結(jié)果：53例患者歸于敏感組 35 例， 抗拒組 18 例。 二組在 ADC1-mean （0.875±0.114、0.962±0.116）×10-3mm2/s、ADC1-sd （0.336±0.075、0.436±0.066）×10-3mm2/s、ADC2-min（0.623±0.124、0.548±0.077）×10-3mm2/s、ADC2-max（1.234±0.148、1.320±0.131）×10-3mm2/s 存在顯著性差異（t=2.618、4.809、2.337、2.093，P=0.012、0.000、0.023、0.041）。 二組在 ADC1-min（0.554±0.088、0.512±0.084）×10-3mm2/s、ADC1-max（1.512±0.214、1.630±0.215）×10-3mm2/s、ADC2-mean（0.856±0.092、0.877±0.083）×10-3mm2/s、不存在顯著性差異（t=1.665、1.914、0.801，P=0.102、0.061、0.427）。ADC1-mean、ADC1-sd、ADC2-min、ADC2-max 的 Az值分別為 0.725、0.864、0.676、0.662。ADC1-sd 與年齡、性別、 病理類型不存在顯著性相關(guān)性。 ADC1-sd 與 T 分期 （T1～T4，（0.263±0.102、0.342±0.081、0.394±0.062、0.404±0.096）×10-3mm2/s）存在明顯正相關(guān)（F=4.425，P=0.008）。結(jié)論：以鼻咽癌整體腫瘤范圍獲得的ADC值標(biāo)準(zhǔn)差與T分期密切相關(guān)，對于預(yù)測近期放化療效果具有更大的診斷價值。

鼻咽腫瘤；治療結(jié)果；磁共振成像

目前通過表觀擴(kuò)散系數(shù) （Apparent diffusion coefficient，ADC）值來預(yù)測腫瘤治療效果已成為醫(yī)學(xué)影像研究的熱點(diǎn)。由于研究設(shè)計方案不一樣，感興趣區(qū)（Region of interest，ROI）的設(shè)置不一樣，ADC值的選擇不一樣，不同文獻(xiàn)得出的結(jié)論也不一樣。Chen等[1]報道鼻咽癌治療前獲得的ADC值及ADC值變化都可用于預(yù)測放化療敏感性。而Hong等[2]卻認(rèn)為鼻咽癌治療前的ADC值在預(yù)測其放化療效果方面沒有統(tǒng)計學(xué)價值。因此本研究根據(jù)目前常用的ROI設(shè)置方法，共選擇7種ADC值進(jìn)行分析，希望通過前瞻性研究，找出其中具有最大診斷價值的ADC值參數(shù)。在本研究中，ADC值的標(biāo)準(zhǔn)差被作為一個獨(dú)立參數(shù)來進(jìn)行分析。

1 資料與方法

1.1 病例選擇

入組條件：①2014年10月1日—2015年6月30日在廣州醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院經(jīng)鼻咽鏡活檢病理確診的初診鼻咽癌患者；②擬進(jìn)行聯(lián)合放化療治療；③無MR檢查的禁忌癥；④MR影像提示鼻咽原發(fā)腫瘤灶最小經(jīng)線至少在5 mm以上；⑤功能狀態(tài)評分（Karnofsky score，KPS 評分）＞80。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①存在其它影響治療的疾?。虎诮邮苓^其它抗腫瘤治療；③無法提供詳細(xì)臨床資料記錄；④不能配合完成全部研究過程。

1.2 治療前MR檢查

所有患者在治療前行鼻咽部MR及擴(kuò)散加權(quán)成像（MR-DWI）掃描，然后通過MR軟件獲取鼻咽腫瘤灶的ADC值。

1.2.1 MR掃描

使用飛利浦Achiver 1.5T MR成像儀。范圍均包括顱底至下頜，應(yīng)用頸部相控陣頭頸聯(lián)合線圈。先進(jìn)行平掃，應(yīng)用快速恢復(fù)快速自旋回波（Fast recovery fast spin echo，F(xiàn)RFSE）序列，均包括橫軸位 T1WI、橫軸位T2WI、矢狀位T2WI、橫軸位壓脂增強(qiáng)T1WI。對比劑選擇釓布醇注射液，注射劑量為0.1 mmol/kg。擴(kuò)散加權(quán)序列采用單次激發(fā)回波平面技術(shù) （SE-EPI）和壓脂掃描，選擇 b 值（0，800） s/mm2，進(jìn)行橫軸位掃描，層厚5 mm，層距5 mm。

1.2.2 獲取ADC值

先通過常規(guī)序列 （T1WI，T2WI，T1WI增強(qiáng)壓脂）圖像和DWI圖像確定腫瘤灶的范圍，明確腫瘤灶的邊界、實性區(qū)、壞死區(qū)、出血區(qū)以及血管走行區(qū)。然后在ADC圖上手動繪制ROI區(qū)（圖1～4），由計算機(jī)自動獲取ROI內(nèi)的ADC值。ROI盡量避開腫瘤灶邊緣、血管走行區(qū)、出血區(qū)和壞死區(qū)。參考相關(guān)報道，本研究的ROI共有2種繪制方法。

A方法（ROI-1，圖3）：在橫軸位上腫瘤灶體積最大層面圍繞整個腫瘤灶的邊界劃ROI，分別獲取ROI內(nèi)的ADC值的最小值、平均值、最大值以及標(biāo)準(zhǔn)差，分別標(biāo)記為 ADC1-min、ADC1-mean、ADC1-max、ADC1-sd。即每個病例通過1個ROI，獲取4個ADC值的參數(shù)。

B方法（ROI-2，圖4）：分別在腫瘤灶最大層面的實性區(qū)的ADC信號最低區(qū)、等信號區(qū)、最高信號區(qū)各畫1個直徑約2～3 mm的ROI，取ROI內(nèi)的平均ADC值，分別標(biāo)記為ADC2-min、ADC2-mean、ADC2-max。即每個病例通過3個ROI，獲取3個ADC值的參數(shù)。

1.3 療效評價與分組

圖1～4 同一患者鼻咽癌ROI設(shè)置示意圖。圖1：壓脂增強(qiáng)T1WI圖。圖2：DWI圖，示鼻咽癌腫塊位于左壁及左咽隱窩。圖3，4：ADC圖。圖3為ROI-1示意圖。以整個腫瘤灶的邊界劃ROI；圖4為ROI-2示意圖，分別在腫瘤灶A(yù)DC信號最低區(qū)、等信號區(qū)、最高信號區(qū)各畫1個直徑約 2～3 mm 的 ROI。Figure 1～4. ROI setting of nasopharyngeal carcinoma of same case.Figure 1：T1WI fat-suppression with enhancement.Figure 2：DWI was shown the tumor located in the left nasopharyngeal wall and pharyngeal recess.The ROI in Figure 3(ADC)included the whole tumor according ROI-1.In Figure 4(ADC),3 ROI-1 with a diameter of 2～3 mm were respectively located in the lowest,equal and highest ADC signal zones in the tumor focus according ROI-2.

所有患者均采用放療聯(lián)合新輔助化療。放療采用直線加速器 6MV-X 線，2 Gy/d，1次/天，5次/周，約35次，總劑量約為70 Gy。新輔助化療采用多西他賽 （多帕菲， 齊魯制藥，1 mL∶40 mg， 批號H20041129）75 mg/m2、順鉑（注射用順鉑凍干型，齊魯制藥，10 mg，批號 H20023461）75 mg/m2，靜脈滴注，3周為1個療程，共2個療程。

在治療后10～12周內(nèi)，所有患者再次行MR或CT檢查，觀察鼻咽癌原發(fā)腫瘤灶情況。按照實體瘤療效評價標(biāo)準(zhǔn)（Response evaluation criteria in solid tumors，RECIST）分為完全緩解（Complete response，CR，腫瘤灶完全消失）、部分緩解（Partial response，PR，腫瘤灶相互垂直最大徑總和減少≥30%）、病變穩(wěn)定（Stable disease，SD，介于 PR 與 PD 之間）、病變進(jìn)展（Progressive disease，PD，腫瘤灶相互垂直最大徑總和增加≥20%或出現(xiàn)新病灶）。其中CR、PR定義為敏感組，而SD、PD定義為抗拒組。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

分析上述7個ADC值參數(shù)與療效分組的關(guān)系。通過ROC曲線下面積Az值尋找具有最大診斷價值的參數(shù)，并分析其與各種基本資料的關(guān)系。

連續(xù)性資料均符合正態(tài)分布，二組間比較采用t檢驗，多組間比較采用方差分析 （組間比較用LSD-t檢驗），相關(guān)分析采用Pearson線性相關(guān)；離散型資料比較采用χ2檢驗。采用SPSS 13.0軟件進(jìn)行計算，以P＜0.05為有顯著性差異。

2 結(jié)果

2.1 一般資料分析

53例樣本按照療效分為CR 30例、PR 5例、SD 12例、PD 6例，歸于敏感組35例，抗拒組18例。二組基本資料見表1，二組在性別、年齡、病理類型、T分期等方面均不存在顯著性差異。

表1 二組間基本資料的比較

2.2 各ADC值與療效分組的關(guān)系

見表2。通過表2可知，二組間在ADC1-mean、ADC1-sd、ADC2-min、ADC2-max 方面存在顯著性差異， 在 ADC1-min、ADC1-max、ADC2-mean 方面不存在顯著性差異。

表2 二組間各ADC值（×10-3mm2/s）參數(shù)的比較

2.3 診斷價值比較

繪 制 ADC1-mean、ADC1-sd、ADC2-min、ADC2-max鑒別敏感組與抗拒組的ROC曲線，ADC1-mean、ADC1-sd、ADC2-min、ADC2-max 的Az值分別為 0.725、0.864、0.676、0.662，其中 ADC1-sd的診斷價值最大。當(dāng)ADC1-sd以0.397×10-3mm2/s為診斷閾值時，敏感性為82.9%、特異性為77.8%。

2.4 ADC1-sd的相關(guān)影響因素分析

見表3。ADC1-sd與年齡、性別、病理類型不存在顯著相關(guān)性。ADC1-sd與T分期存在明顯相關(guān)性，T分期越大ADC1-sd越大。T1與T3、T1與T4、T2 和 T3 存在顯著性差異 （P=0.004、0.004、0.043），T1和T2、T2和T4、T3和T4之間不存在顯著性差異（P=0.089、0.051、0.738）。 T 分期預(yù)測放療效果的ROC曲線的Az值為0.686。

表3 ADC值標(biāo)準(zhǔn)差（×10-3mm2/s）與一般資料的關(guān)系

3 討論

基于功能影像的腫瘤療效評價標(biāo)準(zhǔn)正在挑戰(zhàn)著基于常規(guī)形態(tài)影像的實體瘤療效評價標(biāo)準(zhǔn)（RECIST）[3-5]。MR-DWI評估腫瘤療效正成為影像研究熱點(diǎn)之一[6-7]。目前ADC值的測量是通過人為劃定ROI，由計算機(jī)軟件自動獲取ADC值。因此ROI的選擇對于ADC值的研究結(jié)果有著必然影響[8]。常見的ROI設(shè)置主要包括2種，一種是在腫瘤最大層面以全部腫瘤范圍劃定ROI[9-10]，另一種是在腫瘤最大層面的實性區(qū)劃取一定面積的圓形或橢圓形ROI[11-14]。前者受主觀因素的影響較少，但是有可能把壞死區(qū)、潛在壞死區(qū)、血管走行區(qū)包括在內(nèi)，從而影響ADC值的準(zhǔn)確性。而后者雖可減少把壞死區(qū)、血管走行區(qū)包括在內(nèi)的機(jī)率，提高ADC值的準(zhǔn)確性，但是該方法受人為判斷、主觀因素影響大。目前關(guān)于這2種ROI方法比較的文獻(xiàn)很少，康巍等[13]認(rèn)為手工勾畫整體測量的方法在可重復(fù)性、穩(wěn)定性方面略優(yōu)于局部測量法。

通過ROI獲取的ADC值反映的是該范圍內(nèi)所有像素的ADC值的統(tǒng)計值，包括平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、最大值、最小值等參數(shù)。目前大部分文獻(xiàn)是針對ADC值的平均值進(jìn)行研究[10-14]，少部分文獻(xiàn)也針對最大值、最小值進(jìn)行研究[9]，但是尚未見文獻(xiàn)專門針對標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行研究。本研究通過對比不同ROI設(shè)置方法及所得ADC值參數(shù)（平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、最大值、最小值）與鼻咽癌近期療效的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)以最大腫瘤范圍為ROI所得的ADC值標(biāo)準(zhǔn)差在預(yù)測鼻咽癌近期療效方面的價值最大。

本研究通過分析發(fā)現(xiàn)，ADC值標(biāo)準(zhǔn)差與鼻咽癌T分期存在相關(guān)性。其原因可能如下：鼻咽癌早期，腫瘤內(nèi)部乏氧壞死較少，細(xì)胞密度分布大致均勻，差別不明顯。而隨著生長時間的延長，體積逐漸增大，內(nèi)部壞死增多，細(xì)胞密度分布不均勻，差別逐漸顯著。ADC值直接反映細(xì)胞外水分子擴(kuò)散運(yùn)動狀態(tài)，間接反映細(xì)胞密度變化。當(dāng)腫瘤灶內(nèi)細(xì)胞密度的差別增大時，其ADC值的差別也就增大。而在統(tǒng)計學(xué)上，標(biāo)準(zhǔn)差正是代表一個數(shù)據(jù)集的離散程度。也就是說腫瘤灶內(nèi)細(xì)胞密度差別越顯著，ADC值的標(biāo)準(zhǔn)差越大。隨著T分期增加，腫瘤灶內(nèi)的密度差別越顯著，表現(xiàn)為ADC值標(biāo)準(zhǔn)差越大。而T分期正是決定鼻咽癌治療效果最重要的因素。因此ADC值標(biāo)準(zhǔn)差與治療效果就表現(xiàn)出顯著的相關(guān)性。國內(nèi)林蒙等[9]雖未以ADC值標(biāo)準(zhǔn)差為研究對象，但是其公布的研究數(shù)據(jù)也表現(xiàn)出ADC值最大值與最小值的差距在敏感組最小而在抗拒組最大。

ADC值標(biāo)準(zhǔn)差越大，其內(nèi)乏氧細(xì)胞越多，對治療越不敏感。因此ADC值的標(biāo)準(zhǔn)差也同腫瘤乏氧存在一定關(guān)系，因而可以預(yù)測療效。

綜上所述，鼻咽癌的療效由T分期和乏氧決定，而ADC值的標(biāo)準(zhǔn)差與T分期密切相關(guān)，能真實反映腫瘤乏氧情況，對于預(yù)測治療效果具有更大的診斷價值。

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The analysis of ADC value’s standard deviation and ROI for prediction the short-term therapeutic effect in nasopharyngeal carcinoma

LI Wei,TANG Ri-jie,PENG Jun-qin,LI Jian-sheng
(Affiliated Cancer Hospital of Guangzhou Medical University,Guangzhou 510095,China)

Objective:To identify the optimal ADC value parameter by evaluating the relationship between different ADC values by ROI and the short-term therapeutic effect of chemoradiation in nasopharyngeal carcinoma.Methods:Fifty-three cases of nasopharyngeal carcinoma patients were performed MR diffusion weighted imaging with b value(0,800)s/mm2.To obtain 4 ADC value parameters(ADC1-min,ADC1-mean,ADC1-max,ADC1-sd)by A setting(ROI including the entire tumor foci)and obtain 3 ADC value parameters(ADC2-min,ADC2-mean,ADC2-max)by B setting(ROI with 2～3 mm diameter in tumor solid portion).Fifty-three cases were divided into the sensitive group and resistant group according to the size of the primary nasopharyngeal carcinoma after radiotherapy combined with neoadjuvant chemotherapy.To analyze the relationship between 7 parameters and find the best parameter through the Az value of ROC curve and its related factors.Results:Fiftythree cases were attributed to the sensitive group in 35 cases and the resistant group in 18 cases.There were significant dif ference(t=2.618,4.809,2.337,2.093;P=0.012,0.000,0.023,0.041)among ADC1-mean((0.875±0.114,0.962±0.116)×10-3mm2/s),ADC1-sd((0.336±0.075,0.436±0.066)×10-3mm2/s),ADC2-min((0.623±0.124,0.548±0.077)×10-3mm2/s),ADC2-max((1.234±0.148,1.320±0.131)×10-3mm2/s)in two group.And no significant difference(t=1.665,1.914,0.801;P=0.102,0.061,0.427)in ADC1-min((0.554±0.088,0.512±0.084)×10-3mm2/s),ADC1-max((1.512±0.214,1.630±0.215)×10-3mm2/s),ADC2-mean((0.856±0.092,0.877±0.083)×10-3mm2/s).The Az values of ADC1-mean,ADC1-sd,ADC2-min and ADC2-max were 0.725,0.864,0.676,0.662.There was significant positive correlation(F=4.425,P=0.008)between ADC1-sd and T stage(T1～T4,(0.263±0.102,0.342±0.081,0.394±0.062,0.404±0.096）×10-3mm2/s),and no significant correlation between ADC1-sd and age,sex and pathological type.

Conclusion:The standard deviation of ADC value obtained from ROI including whole nasopharyngeal carcinoma primary tumorhas a greater value for predicting the short-term therapeutic effect,which is closely related to the T staging.

Nasopharyngeal neoplasms;Treatment outcome;Magnetic resonance imaging

R739.62；R739.63；R445.2

A

1008-1062（2017）02-0085-04

2016-06-06；

2016-06-24

李偉（1978-），男，湖南新化人，主治醫(yī)師。 E-mail：liwei9741@126.com

李偉，廣州醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院，510095。E-mail：liwei9741@126.com

廣州市醫(yī)藥衛(wèi)生科技項目（20141A011093）。