3.0T MR動脈自旋標(biāo)記技術(shù)對T1期鼻咽癌診斷價值的初步研究

劉學(xué)， 余小多， 李琳， 趙燕風(fēng)， 林蒙， 羅德紅， 周純武

鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma，NPC)是我國最常見的頭頸部惡性腫瘤，占鼻咽部惡性腫瘤的98%以上。對鼻咽癌的早期診斷是提高治療效果和生活質(zhì)量的重要前提[1]。鼻咽癌的診斷主要依靠鼻咽鏡和MRI。鼻咽鏡檢查時，部分患者因咽反射敏感而難以完成，對鼻咽隱蔽部位或黏膜下侵犯病灶顯示難度較大，因此對早期鼻咽癌存在漏診可能。MRI軟組織分辨力較高，已成為診斷鼻咽癌分期的主要檢查方法[2]。對于T2～T4期鼻咽癌而言，由于存在鼻咽周圍結(jié)構(gòu)侵犯，MRI診斷符合率較高，但對局限于鼻咽腔的T1期鼻咽癌，常需要增強(qiáng)掃描進(jìn)行確診。MRI動脈自旋標(biāo)記( arterial spin labeling,ASL )技術(shù)利用動脈血中的水分子作為內(nèi)源性對比劑，無創(chuàng)、安全方便、可重復(fù)性高，已成熟應(yīng)用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)病變的診斷，此外已有研究將其應(yīng)用于腎、子宮、脊柱脊髓等多個部位[3-6]，ASL在鼻咽癌中的應(yīng)用尚處于初步研究階段[7]。本研究擬采用ASL技術(shù)對T1期鼻咽癌患者和健康志愿者進(jìn)行對比研究，旨在初步探討ASL技術(shù)對早期鼻咽癌的診斷價值。

材料與方法

1.病例資料

連續(xù)性收集我院2015年3月-2016年3月初診為鼻咽癌的68例患者，所有患者均經(jīng)鼻咽鏡活檢證實(shí)。根據(jù)第7版AJCC/UICC鼻咽癌分期標(biāo)準(zhǔn)，13例患者歸為T1期，其中男9例，女4例，年齡27～60歲，中位年齡41歲。病理類型包括非角化分化型癌4例，非角化未分化型癌9例。同時招募正常志愿者14例，其中男7例，女7例，年齡26～40歲，中位年齡31歲。

2.檢查方法

采用GE3.0T超導(dǎo)MR掃描儀(GE Discovery MR 750)行MRI檢查，頭頸聯(lián)合8通道相控陣線圈。掃描序列：平掃采用快速恢復(fù)自旋回波序列(fast recovery fast spin echo,FRFSE)，依次行橫軸面T1WI、T2WI脂肪抑制、矢狀面T1WI、橫軸面擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)及橫軸面三維-動脈自旋標(biāo)記(3D peudo-continuous ASL，pCASL)掃描。隨后所有患者均行增強(qiáng)掃描，對比劑采用釓噴酸葡胺(Gd-DTPA),劑量0.2 mL/kg，經(jīng)手背靜脈注射，流率2.0 mL/s，隨后以0.9%生理鹽水20 mL沖洗，行橫軸面MRI動態(tài)增強(qiáng)掃描(dynamic contrast enhanced MRI，DCE-MRI)及橫軸面、矢狀面、冠狀面快速擾相梯度回波(three dimensional fast spoiled gradient-echo，F(xiàn)SPGR) 序列掃描。所有健康志愿者僅行MRI平掃序列掃描。

3D pCASL 序列掃描參數(shù)：激勵次數(shù)3次，帶寬41.67，層厚3 mm，層距0 mm，回波鏈長度21，視野24 cm×24 cm，矩陣288×192，TE 11.1 ms，標(biāo)記延遲時間(post label delay，PLD)1025 ms， TR 4326 ms，TA 262 ms。其掃描范圍與橫軸面T2WI脂肪抑制序列掃描范圍一致。

3.數(shù)據(jù)后處理

將ASL原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入GE ADW 4.6工作站，利用Functool軟件進(jìn)行后處理。首先將ASL圖像與橫軸面T2WI脂肪抑制序列圖像融合，患者選取腫瘤組織最大層面、健康志愿者選取鼻咽黏膜最大層面進(jìn)行興趣區(qū)(region of interest，ROI)勾畫：①患者包括全部腫瘤，健康志愿者包括全部鼻咽黏膜，以獲得血流量(blood flow，BF)平均值；②根據(jù)BF map偽彩圖，將兩個圓形或橢圓形ROI分別置于高灌注區(qū)和低灌注區(qū)，測得BF最高值和最低值。

4.統(tǒng)計學(xué)分析

結(jié)果

T1期鼻咽癌組腫瘤ROI面積為103～429 mm2，平均(208.46±108.92) mm2，健康對照組鼻咽黏膜ROI面積為50～257 mm2，平均(151.93±70.09) mm2。T1期鼻咽癌組黏膜厚度為7.9～24.4 mm，中位值為15 mm；健康對照組鼻咽黏膜厚度為2.2～15 mm，中位值為6.5 mm。

T1期鼻咽癌組腫瘤的平均、最高及最低BF值均高于健康對照組鼻咽黏膜[分別為(81.62±47.66)和(28.25±10.41) mL/100g/min、(145.39±106.22)和(41.10±15.51) mL/100g/min、(62.92±41.13)和(19.01±6.79) mL/100g/min]，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P值分別為0.002、<0.001及0.002，表1，圖1)。平均、最高及最低BF值鑒別T1期鼻咽癌組腫瘤與健康對照組鼻咽黏膜的ROC曲線下面積(area under the curve，AUC)分別為0.934，0.951及0.918(圖2～4)。

以BF最高值>63.50 mL/100g/min為閾值鑒別T1期鼻咽癌組腫瘤與健康對照組的鼻咽黏膜，敏感度、特異度、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值及準(zhǔn)確率分別為92.31%(12/13)、92.86%(13/14)，92.31%(12/13)、92.86%(13/14)及92.59%(25/27)。

表1 T1期鼻咽癌及健康對照組鼻咽粘膜的BF值比較

圖1 T1期鼻咽癌組腫瘤及健康對照組鼻咽黏膜BF值的箱式圖。圖2 平均、最高及最低BF值鑒別T1期鼻咽癌組腫瘤與健康對照組鼻咽黏膜的ROC曲線。

討 論

ASL技術(shù)是將動脈血內(nèi)水分子作為內(nèi)源性示蹤劑，利用翻轉(zhuǎn)脈沖在標(biāo)記層對流入血進(jìn)行標(biāo)記，被標(biāo)記的血流進(jìn)入興趣區(qū)后采集影像，由于被標(biāo)記的血流進(jìn)入組織并與組織中的水進(jìn)行交換，引起局部組織縱向弛豫時間T1的變化，將標(biāo)記前后感興趣區(qū)組織T1信號相減即可獲得血流量的灌注信息。該技術(shù)完全無創(chuàng)，可重復(fù)性好[8]，無需注射外源性對比劑，不會出現(xiàn)藥物過敏反應(yīng)或腎功能損害等情況。Jarnum等[9]研究表明ASL技術(shù)可以替代動態(tài)磁敏感對比成像(dynamic susceptibility contrast，DSC)-MRI來評價腦部腫瘤的血流灌注，對腎功能衰竭的患者更為安全；而對于中樞神經(jīng)系統(tǒng)及體部腫瘤的研究顯示，ASL技術(shù)獲得的BF值與定量DCE-MRI參數(shù)及微血管密度(MVD)具有中等相關(guān)性[10,11]。與之相比，體素內(nèi)不相干運(yùn)動(intravoxel incoherent motion，IVIM)同樣應(yīng)用于頭頸部腫瘤的血流灌注研究[12-14]，雖然也無需注射對比劑，但I(xiàn)VIM技術(shù)基于平面回波成像(echo planar imaging，EPI)序列，受顱底骨質(zhì)及咽腔、鼻竇等含氣空腔所致磁敏感偽影和不自主吞咽運(yùn)動偽影的影響，圖像易變形，可能對測量結(jié)果的準(zhǔn)確性造成影響。本研究采用的3D-pCASL技術(shù)是基于FSE序列和螺旋K空間采集技術(shù)，不但能提供更高的信噪比，也更能有效克服EPI所帶來的磁敏感偽影和運(yùn)動偽影[15]。本組鼻咽癌患者和健康志愿者均獲得了滿意的BF圖，未出現(xiàn)因輕微移動而無法獲得灌注圖的情況。此外，由于ASL序列獲得的BF圖像對于鼻咽部解剖細(xì)節(jié)顯示欠佳，因此我們將BF偽彩圖與T2WI圖像進(jìn)行融合，所得融合圖像能夠同時顯示鼻咽部組織結(jié)構(gòu)及血流灌注信息，并有助于ROI的準(zhǔn)確放置。

標(biāo)記延遲時間(PLD)是指ASL序列中動脈內(nèi)水分子標(biāo)記后到成像層面信號采集的間隔時間，直接影響組織BF值的評估。當(dāng)PLD值過小時被標(biāo)記的血液未充分進(jìn)入組織內(nèi)，而PLD值過大會導(dǎo)致信噪比降低，均會影響B(tài)F值測量的準(zhǔn)確性，而對PLD的優(yōu)化應(yīng)取決于患者的年齡或疾病類型[16]。相關(guān)研究推薦中樞神經(jīng)系統(tǒng)的PLD為：新生兒2000 ms，兒童1500 ms，70歲以下正常成人1800 ms，70歲以上正常成人2000 ms，成年患者2000 ms[17]。目前有關(guān)頸部腫瘤PLD的對比研究較少，陳鈺等[18]研究顯示，PLD為1525 ms、2025 ms時的圖像質(zhì)量優(yōu)于PLD為2525 ms，且BF值無明顯差異，而國外研究多選擇PLD為1280 ms，與本研究采用的PLD相近[19,20]。另外，有研究指出既往2D采集中每個層面的延遲時間是變化的，導(dǎo)致不同層面相同部位的BF測量值存在明顯差異，而3D采集范圍內(nèi)組織的PLD一致，BF的測量更準(zhǔn)確[21,22]。

圖3 T1期鼻咽癌患者，男，51歲。a) 軸面T2WI脂肪抑制圖像示鼻咽部腫物(箭)，侵犯鼻咽后壁、雙側(cè)壁及咽隱窩； b) 3D-ASL序列計算后所得BF map圖，腫瘤所在區(qū)域灌注較高(箭)； c) T2WI與BFmap融合圖像，腫瘤所在區(qū)域灌注較高(箭)，測量其平均、最高及最低BF值分別為143.05 、206.50 和59.50mL/100g/min。圖4 健康志愿者，女，28歲。a) 軸面T2WI脂肪抑制圖像示鼻咽部黏膜結(jié)節(jié)狀增厚(箭)； b) 3D-ASL序列計算后所得BFmap圖，增厚的黏膜所在區(qū)域灌注較低(箭)； c) T2WI與BFmap融合圖像，增厚的黏膜所在區(qū)域灌注較低(箭)，測量其平均、最高及最低BF值分別為14.81、21.50及10.56mL/100g/min。

既往文獻(xiàn)對ASL技術(shù)在頸部病變中的應(yīng)用報道較少。Kato等[23]利用ASL技術(shù)對腮腺腺淋巴瘤、多形性腺瘤及惡性腫瘤的研究表明，腺淋巴瘤的信號強(qiáng)度比值高于其他兩種腫瘤(P值均<0.05)，有助于腮腺腫瘤的鑒別診斷。Schraml等[24]對甲狀腺疾病的血流灌注研究顯示，Graves病的BF值是橋本甲狀腺炎的1.9倍[分別為(1596 ±436)、(825 ±264) mL/min/100g]，表明ASL技術(shù)可以評估甲狀腺疾病的血流灌注并有助于鑒別診斷。Fujima等[19]對鼻腔鼻竇鱗狀細(xì)胞癌與淋巴瘤的對比研究顯示，鱗狀細(xì)胞癌的BF值高于淋巴瘤[分別為(140.6±35.7)、(93.8±15.1) mL/100g/min)，通過ROC曲線分析BF值的診斷效能，曲線下面積為0.87。Fujima等[25]對頭頸部腫瘤非手術(shù)治療前后的BF值進(jìn)行研究，結(jié)果顯示治療前腫瘤的BF值明顯高于治療后(P<0.001)，治療后有腫瘤殘存者的BF值明顯高于無腫瘤殘存者(P<0.01)。由此可見，ASL技術(shù)及BF值能夠反映頭頸部病變的血流灌注特征，有助于病變的鑒別診斷及療效監(jiān)測。

一般而言，惡性腫瘤的血流灌注程度顯著高于良性或正常組織，且能夠被MR增強(qiáng)掃描所反映，而MR增強(qiáng)掃描對于早期鼻咽癌的診斷具有重要價值。本研究采用ASL技術(shù)及BF值對T1期鼻咽癌及健康志愿者的鼻咽部黏膜進(jìn)行定量評估，結(jié)果顯示T1期鼻咽癌組腫瘤的平均、最高及最低BF值均明顯高于健康對照組鼻咽黏膜[分別為(81.62±47.66)和(28.25±10.41) mL/100g/min、(145.39±106.22) 和(41.10±15.51) mL/100g/min、(62.92±41.13)和(19.01±6.79) mL/100g/min]，兩組之間差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P值分別為0.002，<0.001及0.002)，提示ASL技術(shù)及BF值能夠較好地反映鼻咽癌及正常組織的血管化差異，有助于腫瘤的診斷。

腫瘤組織內(nèi)的血管化程度通常呈不均質(zhì)改變，一般而言腫瘤邊緣血流豐富，而中心可出現(xiàn)缺血、壞死或液化等改變，因此ROI的放置可能對測量結(jié)果產(chǎn)生重要影響[11]。本研究在ASL/T2WI融合圖像上選取鼻咽癌組腫瘤或健康對照組鼻咽黏膜最大層面放置ROI，分別獲得組織的平均、最高及最低BF值，并對3組數(shù)據(jù)進(jìn)行ROC曲線分析。結(jié)果顯示鼻咽癌不同區(qū)域BF值存在較大差異，提示鼻咽癌組織內(nèi)血流灌注程度不均勻。ROC曲線分析結(jié)果顯示平均、最高及最低BF值鑒別T1期鼻咽癌組腫瘤與健康對照組鼻咽黏膜的曲線下面積分別為0.934、0.951和0.918，以BF最高值>63.50 mL/100g/min為閾值鑒別T1期鼻咽癌與健康對照組鼻咽黏膜，其敏感度、特異度、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值及準(zhǔn)確率分別為92.31%(12/13)、92.86%(13/14)、92.31%(12/13)、92.86%(13/14)及92.59%(25/27)。

本研究存在以下局限性：①病例數(shù)較少，僅對T1期鼻咽癌及健康志愿者進(jìn)行了初步研究；②健康志愿者未行鼻咽鏡檢查及病理活檢，無法完全排除無癥狀的慢性炎癥患者；③未納入其它鼻咽部良、惡病變患者，因此獲得的結(jié)果存在一定局限性；④未將ASL技術(shù)與IVIM、DCE-MRI技術(shù)的參數(shù)進(jìn)行比較分析。

綜上所述，ASL技術(shù)具有完全無創(chuàng)、無需外源性對比劑等優(yōu)勢，同時能夠定量評估T1期鼻咽癌與健康志愿者的鼻咽黏膜血流灌注情況，為鼻咽癌的早期診斷提供更多信息。

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