鼻咽癌放射治療后顳葉腦白質(zhì)的DTI研究

王 莉，韓福剛，舒 健，趙冬梅

（西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院放射科，四川瀘州 646000）

鼻咽癌（nasopharyngeal carcinoma,NPC）是危及人類健康的常見惡性腫瘤。放射治療是臨床治療鼻咽癌最主要的方法，5年總生存率達(dá)55%[1]。但是在放療過程中，由于不可避免的將毗鄰的顳葉、腦干等正常組織也暴露于較高輻射劑量，會(huì)造成程度不等的放射性損傷反應(yīng)，其生化環(huán)境和細(xì)胞代謝必然會(huì)發(fā)生一定變化。磁共振擴(kuò)散張量成像（diffusion ten?sor imaging,DTI）能夠在分子水平檢測出腦白質(zhì)纖維的細(xì)微改變，反映組織及病變的生理改變。本文對(duì)鼻咽癌放療后常規(guī)MRI表現(xiàn)正常的雙側(cè)顳葉腦白質(zhì)進(jìn)行DTI成像，通過測量FA值、ADC值，觀察放療后顳葉腦白質(zhì)發(fā)生的損傷改變，為臨床能更好的預(yù)防和治療放射性腦病提供一定的影像學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象

放療組：選取2015年3～12月期間在本院放射科接受MRI檢查并符合本研究納入標(biāo)準(zhǔn)的鼻咽癌放療后患者52例。男28例，女24例，年齡38～67歲。其中6例患者臨床有頭痛，8例有聽力下降，2例有耳鳴的癥狀。納入標(biāo)準(zhǔn)：①經(jīng)病理檢查證實(shí)為鼻咽癌且首次接受放射治療者；②患者放、化療方案接近，放療照射部位為頸部及鼻咽部，放療總劑量為70～72 GY，分割劑量1.8～2.0 GY，分割次數(shù)均為33次；③無鼻咽癌顱內(nèi)侵犯，無顱內(nèi)腦實(shí)質(zhì)腫瘤、無顱腦手術(shù)、血管性病變及腦組織炎癥等病史；④常規(guī)MRI檢查顱內(nèi)無異常信號(hào)改變。將放療組分4組：放療后≤3個(gè)月為第1組（17例）、放療后3～6個(gè)月為第2組（18例）、放療后6～12個(gè)月為第3組（10例）及放療后＞12個(gè)月為第4組（7例）。

對(duì)照組：為同時(shí)期在本院做健康體檢者24例，男15例，女9例，年齡40～67歲。臨床均無不適癥狀，無顱內(nèi)腫瘤、血管性及炎癥性疾病等病史，無腦部放射線照射史，常規(guī)MRI檢查顱內(nèi)無異常信號(hào)改變。

1.2 儀器設(shè)備

采用PHILIPS公司3.0T Achieva雙梯度超導(dǎo)型高場磁共振成像儀及頭頸聯(lián)合16通道相控陣線圈。

1.3 方法

放療組及對(duì)照組研究對(duì)象共計(jì)76例，常規(guī)MRI（T1WI、T2WI、FLAIR）檢查結(jié)束后進(jìn)行DTI檢查，使用單次激發(fā)的SE-EPI序列，施加擴(kuò)散敏感梯度方向?yàn)?5個(gè)。TR 6 600 ms，TE 78 ms，b值為0和1 000 s/mm2，F(xiàn)OV 224 mm × 224 mm，層厚2 mm，層間距為2 mm，NSA=2，矩陣128× 128，掃描時(shí)間為4分10秒。增強(qiáng)掃描為在T1加權(quán)成像基礎(chǔ)上注射造影劑獲得（注：增強(qiáng)掃描須在DTI檢查結(jié)束后進(jìn)行）。掃描結(jié)束后利用Functool軟件生成FA圖以及ADC圖（見圖1）。選擇一層（大腦腳層面）雙側(cè)顳葉腦白質(zhì)顯示較好的FA圖、ADC圖，分別在雙側(cè)顳葉腦白質(zhì)內(nèi)（雙側(cè)腦室下角旁）選擇3個(gè)大小為30 mm2的圓形感興趣區(qū)（ROI），見圖2。計(jì)算出相應(yīng)的FA值及ADC值，最終值為一側(cè)顳葉腦白質(zhì)3次所測值的平均值。

圖1 FA圖及ADC圖

圖2 FA圖及ADC圖的ROI定位圖

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

利用SPSS 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，對(duì)照組與放療組間性別及年齡的對(duì)比分別采用卡方檢驗(yàn)及兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。雙側(cè)顳葉所得各組均數(shù)值采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)進(jìn)行比較。將放療組按前述分期分為4組，先行方差齊性檢驗(yàn)，采用單因素方差分析（one-way ANO?VA）比較對(duì)照組與放療后4組間差異是否具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，方差齊時(shí)兩兩比較采用LSD檢驗(yàn)；方差不齊時(shí)采用Welch檢驗(yàn)，兩兩比較采用Dunnett’T3方法。以α=0.05為檢驗(yàn)水準(zhǔn)，P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 一般資料

放療組與對(duì)照組間年齡（t=0.501,P=0.479）及性別（t=0.190,P=0.850）對(duì)比，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2.2 DTI結(jié)果

2.2.1 測定的FA值

對(duì)照組和放療后4組FA值的方差齊性檢驗(yàn)結(jié)果為方差齊性（P=0.142），單因素方差分析組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。與對(duì)照組相比，放療后4組的FA值均較對(duì)照組下降，其中第1～3組與對(duì)照組間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其余兩兩對(duì)比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（見表1）。鼻咽癌放療后，雙側(cè)顳葉腦白質(zhì)的FA值在前6個(gè)月內(nèi)下降，6個(gè)月后逐漸升高。第4組的FA值雖然有所降低，但與對(duì)照組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見圖3～4。

表1 對(duì)照與放療組間FA值的比較（±s）

表1 對(duì)照與放療組間FA值的比較（±s）

注：a與對(duì)照組比較，P＜0.05

組別對(duì)照組放療1組放療2組放療3組放療4組例數(shù)（實(shí)測數(shù)據(jù)數(shù)）24（48）17（34）18（36）10（20）7（14）FA值0.492±0.046 0.470±0.035a 0.452±0.068a 0.455±0.046a 0.464±0.039 F P 3.9710.004

2.2.2 測定的ADC值

對(duì)照組與放療后4組間的方差齊性檢驗(yàn)為方差不齊（P=0.000），采用Welch檢驗(yàn)，放療后4組與對(duì)照組間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。鼻咽癌患者放療結(jié)束后放療2組ADC值與對(duì)照組之間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），其余兩兩對(duì)比差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（見表2、圖5）

圖3 對(duì)照組與放療后4組平均FA值隨時(shí)間變化曲線圖

圖4 放療組的FA圖

表2 對(duì)照組與放療組間ADC值的比較（±s）

表2 對(duì)照組與放療組間ADC值的比較（±s）

注：a與對(duì)照組比較，P＜0.05

組別對(duì)照組放療1組放療2組放療3組放療4組例數(shù)（實(shí)測數(shù)）24（48）17（34）18（36）10（20）7（14）ADC值(×10-3mm2/s)0.944±0.107 0.901±0.048 0.886±0.069a 0.906±0.048 0.919±0.018 F P 3.4350.013

3 討論

DTI是在磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像基礎(chǔ)上發(fā)展而來的功能成像技術(shù)，通過量化水分子擴(kuò)散的各向異性改變，來間接反映活體組織腦白質(zhì)纖維束的完整性及功能的改變[2]。ADC值用于定量不同方向水分子擴(kuò)散的速度和范圍，反映眾多對(duì)水分子彌散作用有影響的各個(gè)因素的綜合結(jié)果。ADC值越大，擴(kuò)散越不受限。FA值反映的是在整個(gè)擴(kuò)散張量中水分子的各向異性成分所占的比例，與組織結(jié)構(gòu)髓鞘的完整性，神經(jīng)纖維的直徑、密度以及膠質(zhì)細(xì)胞的密度等因素有關(guān)。有學(xué)者通過對(duì)小鼠模擬這種顱腦放射治療實(shí)驗(yàn)顯示，雖然尚未進(jìn)展為放射性腦病，但是小鼠顱腦在照射后原本正常的腦組織已出現(xiàn)了神經(jīng)組織及血管的損傷[3-4]。進(jìn)而可引起細(xì)胞毒性水腫、血管源性水腫等一系列改變，因此水分子彌散會(huì)隨之發(fā)生改變。DTI成像不僅是鑒別腫瘤復(fù)發(fā)與放射性腦病的敏感方法[5]，還能夠用于監(jiān)測放射治療后腦白質(zhì)存在的微觀病理改變[6]。

圖5 放療組的ADC圖

本研究中，放療后各組顳葉腦白質(zhì)的FA值均較對(duì)照組有不同程度的下降。雙側(cè)顳葉的FA值在放療后0～3個(gè)月、3～6個(gè)月及6～12個(gè)月降低，其中在3～6個(gè)月這個(gè)時(shí)間段下降至最低，推測在放療后6個(gè)月內(nèi)血管內(nèi)皮損傷，炎癥細(xì)胞浸潤，部分微小血管血栓形成繼發(fā)腦組織的缺血及神經(jīng)元細(xì)胞的脫髓鞘引起水分子在沿髓鞘方向的擴(kuò)散速度減慢，F(xiàn)A值降低；隨后逐漸回升在放療后12個(gè)月基本恢復(fù)但略低于正常，說明放射性腦損傷在放療停止后隨著時(shí)間的延長會(huì)有所恢復(fù)，大部分的損傷都是可逆的，最后仍低于正常對(duì)照組而不能完全恢復(fù)至正常水平，推測可能是由于早期腦白質(zhì)的放射性腦損傷中神經(jīng)纖維部分發(fā)生了選擇性的結(jié)構(gòu)破壞，亦或是晚期存在炎癥細(xì)胞的浸潤和免疫機(jī)制的繼續(xù)損傷。與Xiong等[7]研究的9個(gè)月以后開始恢復(fù)稍有差別。

本組研究ADC結(jié)果顯示：鼻咽癌放射治療結(jié)束后3～6個(gè)月雙側(cè)顳葉的ADC值較正常對(duì)照降低，6個(gè)月后恢復(fù)至正常水平，與梁杰等[8]的研究結(jié)果中3個(gè)月后開始升高有些差異。鼻咽癌患者放療結(jié)束后，血管內(nèi)皮損傷繼發(fā)腦組織的缺血缺氧，細(xì)胞膜鈉鉀泵功能失調(diào)，大量水分子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)使細(xì)胞腫脹，水分子在細(xì)胞內(nèi)彌散受到限制，細(xì)胞腫脹又使細(xì)胞外的間隙變小，因此，水分子在細(xì)胞內(nèi)外間隙的彌散均受限。本組結(jié)果顯示，放療后雙側(cè)顳葉ADC值在6個(gè)月內(nèi)下降，說明雙側(cè)顳葉雖然常規(guī)影像學(xué)并未發(fā)現(xiàn)異常，但是在分子水平已經(jīng)發(fā)生了細(xì)胞毒性水腫，致使水分子的彌散能力在放療結(jié)束后降低；而6個(gè)月后逐漸恢復(fù)，可能是雙側(cè)顳葉腦白質(zhì)因放療產(chǎn)生的毛細(xì)血管滲透性改變?cè)诜暖熃Y(jié)束后有一定程度的恢復(fù)，加上髓鞘的再生引起屏障作用的減弱，使水分子的擴(kuò)散速率又再次上升，導(dǎo)致ADC值升高。陳學(xué)文等[9]研究顯示雙側(cè)顳葉白質(zhì)的ADC值在放療后3個(gè)月內(nèi)較放療前降低，若在放療結(jié)束后6個(gè)月后逐漸升高并恢復(fù)至放療前水平則不會(huì)進(jìn)展為放射性腦?。欢M(jìn)展為放射性腦病者，ADC值在6個(gè)月后與放療前比較會(huì)有明顯的變化。剛憲禎等[10]研究指出，放射性腦損傷若進(jìn)一步發(fā)展會(huì)進(jìn)入血管源性水腫階段，此時(shí)血腦屏障破壞，大量水分子進(jìn)入到細(xì)胞外，在細(xì)胞外間隙彌散加快，ADC值升高。

4 結(jié) 論

綜上所述，DTI對(duì)鼻咽癌放療后雙側(cè)顳葉腦組織放射性腦損傷的檢測具有較高的敏感性，可以在常規(guī)MRI發(fā)現(xiàn)異常之前及早的發(fā)現(xiàn)早期放射性腦損傷。這種常規(guī)MRI顯示正常的顳葉腦白質(zhì)的放射性腦損傷是可逆的。因此，通過動(dòng)態(tài)的監(jiān)測雙側(cè)顳葉水分子擴(kuò)散的改變，DTI成像可以動(dòng)態(tài)觀察放射性腦損傷的發(fā)生發(fā)展過程，是檢測放射性腦損傷的有效方法。

1. Gokce T,Unlu I,Akcay C.Evaluation of overall survival of nasopharyngeal carcinoma patients treated in ten years at a single institution[J].J BUON,2010,15(1):36-42.

2. Melhem ER,Mori S,Mukundan G,et al.Diffusion ten?sor MR imaging of the brain and white matter tractogra?phy[J].AJR Am J Roentgenol,2002,178(1):3-16.

3. Yuan H,Gaber MW,Boyd K,et al.Effects of fractionat?ed radiation on the brain vasculature in a murine model:blood-brain barrier permeability,astrocyte proliferation,and ultrastructural changes[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,2006,66(3):860-866.

4. Wu KL,Tu B,Li YQ,et al.Role of intercellular adhe?sion molecule-1 in radiation-induced brain injury[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,2010,76(1):220-228.

5. Matsusue E,Fink JR,Rockhill JK,et al.Distinction be?tween glioma progression and post-radiation change by combined physiologic MR imaging[J].Neuroradiology,2010,52(4):297-306.

6. Chawla S,Wang S,Kim S,et al.Radiation injury to the normal brain measured by 3D-echo-planar spectroscopic imaging and diffusion tensor imaging:initial experience[J].J Neuroimaging,2015,25,(1):97-104.

7. Xiong WF,Qiu SJ,Wang HZ,et al.1H-MR spectrosco?py and diffusion tensor imaging of normal-appearing tem?poral white matter in patients with nasopharyngeal carci?noma after irradiation:initial experience[J].J Magn Re?son Imaging,2013,37(1):101-108.

8. 梁杰,覃飛,陳偉華,等.DWI技術(shù)在鼻咽癌早期放射性腦損傷中的應(yīng)用價(jià)值[J].臨床影像技術(shù),2016,31(1):59-61.

9. 陳學(xué)文,卜雨華,付飛先,等.鼻咽癌放療后早期放射性腦損傷的磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像研究[J].實(shí)用醫(yī)學(xué)影像雜志,2014,15(5):305-307.

10. 剛憲禎,汪延明.鼻咽癌放療后放射性腦損傷的MRI擴(kuò)散加權(quán)成像研究[J].中國臨床醫(yī)師雜志（電子版）,2008,2(2):160-166.