不同b值的磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像在評估食管癌同步放化療療效中的價值

徐亞運(yùn)，鄭歡歡，劉松，張慶雷，周正揚(yáng)，任偉，陳文萍

南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬鼓樓醫(yī)院 a. 醫(yī)學(xué)影像科；b. 腫瘤科，江蘇 南京 210000

引言

食管癌是世界范圍內(nèi)最常見的惡性腫瘤之一[1]，對于中晚期食管癌患者，放化療是主要的治療方法[2]。近年來，磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像（Diffusion Weighted Imaging，DWI）在食管癌診斷、分期及放化療領(lǐng)域方面都處于初步探討中。擴(kuò)散敏感系數(shù)（b值）是DWI成像技術(shù)中的一個重要參數(shù)，它影響圖像信噪比及表觀擴(kuò)散系數(shù)（Apparent Diffusion Coefficient，ADC）測量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性[3-4]。本文重點(diǎn)研究不同b值下食管癌患者放化療前后的ADC值是否存在差異，旨在為臨床評估及預(yù)測食管癌同步放化療療效時提供合適的b值。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

本研究得到醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)，并獲得患者知情同意書?；颊呒{入標(biāo)準(zhǔn)：① 內(nèi)鏡活檢病理證實(shí)為食管癌；② 準(zhǔn)備在南京鼓樓醫(yī)院行食管癌同步放化療且之前未行其他相關(guān)治療；③ 準(zhǔn)備通過磁共振評估療效；④ 無磁共振禁忌癥（體內(nèi)有心臟起搏器、神經(jīng)刺激器、胰島素泵及幽閉恐懼癥等）。排除標(biāo)準(zhǔn)：① 未完成同步放化療治療方案；② 未在規(guī)定時間完成磁共振掃描；③ 圖像有偽影，影響病灶分析測量；④ 病灶體積小，無法清晰顯示。

2015年12月至2017年10月前瞻性收集食管癌患者30例，其中有5例未完成全部磁共振檢查（1例患者轉(zhuǎn)院治療，1例患者治療期間去世，3例患者放療結(jié)束時未復(fù)查磁共振），3例病灶無法測量（2例圖像偽影大，1例病灶體積?。?，最終納入22例患者入組。其中男15例，女7例，年齡40～81歲（中位數(shù)63歲），20例位于頸段或胸上段，2例位于胸中段或胸下段，所有入組患者為鱗狀細(xì)胞癌。臨床分期：Ⅱ期3例，Ⅲ期16例，Ⅳ期3例。

1.2 磁共振檢查與方法

全部患者分別在接受同步放化療前及放化療結(jié)束時行MR檢查，MR檢查設(shè)備采用3.0 T掃描儀（Ingenia 3.0 T；Philips Medical Systems；Best，the Netherlands）， 使 用32通道腹部線圈，檢查前訓(xùn)練患者規(guī)律呼吸，囑咐患者喝200 mL溫水以排除食管中殘留物，并告知患者掃描過程中保持平靜狀態(tài)，避免吞咽等動作。檢查時患者取仰臥位，頭先進(jìn)，對腫瘤區(qū)進(jìn)行掃描。掃描序列如下：軸位T2WI采用快速自旋回波（Turbo Spin Echo，TSE），TR 1000 msec，TE 80 msec；軸位 T2-weighted 壓脂（T2-Weighted Spectral Presaturation Attenuated Inversion Recovery，T2-weighted-SPAIR），TR 1000 ms/585 ms，TE 70 ms； 軸 位DWI成像采用單次激發(fā)自旋回波平面成像（Single Shot Diffusion Weighted Echo Planar Imaging，SS-SE-EPI），TR 3000/8000 ms，TE 55 msec；三者的FOV（30 cm）、矩陣（130×159）、層厚（5 mm）及層間距（0.5 mm）一致，并采用呼吸觸發(fā)門控技術(shù)采集原始圖像，同時利用化學(xué)位移脂肪抑制技術(shù)采集DWI原始圖像。DWI的彌散敏感梯度分別為b=0～500、0～800及0～1000 sec/mm2，激勵次數(shù)分別為3、5、3。這3個b值在同一序列一次掃描完成，確保不同b值病灶位置的一致性。

1.3 圖像分析

分別采用 b=0～500、0～800 及 0～1000 sec/mm2，將原始數(shù)據(jù)傳到工作站（Extended MR Workspace 2.6.3.4；Philips Medical Systems；Best，the Netherlands）后自動生成 ADC 圖。

ADC值計算公式如下：ADC=(lnSI0-lnSI)/(b-b0)

其中，SI0為b0（b0=0 sec/mm2）下的信號強(qiáng)度，SI分別為各個b值（b=500、800及1000 sec/mm2）下的信號強(qiáng)度，ln是自然對數(shù)。

感興趣區(qū)（Region of Interest，ROI）選定原則：根據(jù)相應(yīng)的T2WI、T2-weighted-SPAIR及DWI軸位圖像，在ADC圖上選取腫瘤最大橫斷面，在實(shí)性部分手動勾畫圓形或橢圓形ROI，避開病灶邊緣及液化壞死區(qū)，若放化療后病灶顯示不清時，將ROI放置在治療前病灶所在位置。分別由兩名放射科醫(yī)生獨(dú)立測量每例病灶圖像的ADC值，包括最大ADC值（ADCmax）、最小ADC值（ADCmin）及平均ADC值（ADCmean），兩名醫(yī)師僅知道病灶位置，但對內(nèi)鏡及治療等其他情況均未知。以上測量值均取兩者平均值以減少誤差。

1.4 治療方案

所有患者均于本院行同步放化療。放療方案：全部患者均接受調(diào)強(qiáng)適形放療，采用常規(guī)分割體外照射，每次2 Gy，放療總次數(shù)30～33次，總劑量60～66 Gy，視患者一般情況而定?；煼桨福夯颊咴诜暖煹耐瑫r接受同步紫杉醇（50 mg/m2）+奈達(dá)鉑化療（25 mg/m2），化療周期為～6周期。

1.5 療效評估標(biāo)準(zhǔn)

患者同步放化療結(jié)束后一個月復(fù)查CT、上消化道鋇劑造影及內(nèi)鏡檢查，綜合判斷治療療效。腫瘤消退率=（治療前長徑－治療結(jié)束后一個月長徑）/治療前長徑×100%。依據(jù)RECIST標(biāo)準(zhǔn)[5]，將療效分為：① 完全緩解（Complete Response，CR）組：腫瘤病灶消失；② 部分緩解（Partial Response，PR）組：腫瘤最大徑之和縮小≥30%；③ 疾病穩(wěn)定（Stable Disease，SD）組：腫瘤最大徑之和縮小率介于PR與PD之間；④ 疾病進(jìn)展（Progress Disease，PD）：腫瘤最大徑之和增加≥20%或其絕對值增加至少5 mm，若出現(xiàn)新轉(zhuǎn)移灶也視為PD。

1.6 統(tǒng)計學(xué)分析

所有數(shù)據(jù)采用SPSS 22.0統(tǒng)計學(xué)軟件進(jìn)行分析，計量資料先行正態(tài)性檢驗(yàn)，如符合正態(tài)分布，參數(shù)值用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，并采用配對樣本t檢驗(yàn)比較不同b值下治療前后病灶的ADC值（包括ADCmax、ADCmin及ADC+）是否存在差異，另外采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較不同療效組間ADC值的差異；如不符合正態(tài)分布，則用中位數(shù)（四分位數(shù)間距）表示，并分別用Wilcoxon和Mann-Whitney U檢驗(yàn)分析組間差異。應(yīng)用受試者工作曲線（Receiver Operating Characteristic，ROC）分析ADC值在鑒別療效方面的敏感性與特異性，通過約登指數(shù)法確定界。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般情況

對納入的22例患者進(jìn)行療效評價，CR 13例（59.1%）、PR 9例（40.9%）。不同b值下，治療前所有病灶在DWI上呈高信號，ADC圖上為低信號。治療結(jié)束后，CR組病灶完全消失，ADC圖上低信號消失，見圖1。PR組殘余病灶在DWI上呈淺淡稍高信號，ADC圖上為稍低信號，見圖2。

圖1 CR組病灶在DWI與ADC圖像上的表現(xiàn)

圖2 PR組病灶在DWI與ADC圖像上的表現(xiàn)

2.2 食管癌治療前后及不同療效組間ADC值的變化

所測ADC數(shù)據(jù)不符合正態(tài)分布，所以均用中位數(shù)表示。同步放化療后ADC值較治療前升高，當(dāng)b=0～500及0～800 sec/mm2時，治療后病灶A(yù)DC值（ADC2max、ADC2min及ADC2mean）在不同療效組間均存在顯著差異（P＜0.05）。而當(dāng)b值為0～1000 sec/mm2時，病灶的ADC值在不同療效組間均無顯著差異（P>0.05）。具體見表1。

2.3 ADC值預(yù)測食管癌同步放化療療效的效能

不同b值下各參數(shù)指標(biāo)的ROC曲線分析結(jié)果，見表2。

3 討論

近年來，功能MR發(fā)展日新月異，功能序列如DWI，已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)可以反映部分腫瘤的內(nèi)部信息，如腦膠質(zhì)瘤、肝癌等[6-9]，而DWI在食管癌的應(yīng)用相對較少。不同b值的選擇可以影響DWI的圖像質(zhì)量及ADC值，頭頸及部分體部腫瘤b值的選擇已經(jīng)有充足的研究，而在食管癌中研究較少，本研究通過不同b值的選擇得到的ADC值，來評估食管癌放化療效果。

不同b值下放療前后所測量的ADC值的比較，治療后ADC值較治療前顯著升高。當(dāng)b=0～500及0～800 sec/mm2時，治療后病灶A(yù)DC值（ADC2max、ADC2min及ADC2mean）在不同療效組間均存在顯著差異，而當(dāng)b值為0～1000 sec/mm2時，病灶的ADC值在不同療效組間均無顯著差異。b值是DWI的彌散敏感因子，不同臟器選用的最佳b值可能存在差異[9-10]，孫應(yīng)實(shí)等[11]認(rèn)為選擇合適的b值既要使病變能夠清晰顯示且與周圍結(jié)構(gòu)可清楚分辨，也要能夠有效抑制其他因素對DWI圖像的影響，在此基礎(chǔ)上盡量選擇較高b值，使所測病變的ADC 值與其真實(shí)ADC值更貼近。高b值對于病灶的檢出很有幫助，但是過大的b值會引起圖像信號的衰減，圖像質(zhì)量較差。Wang等[12]以及劉輝等[12]均認(rèn)為選取b值為0～500 sec/mm2時所得到圖像變形和磁敏感偽影嚴(yán)重，圖像邊緣模糊，不適合作為評價食管癌放療療效的指標(biāo)，與本研究的結(jié)果相符。

表1 三種不同b值下食管癌不同療效組間ADC值的變化（sec/mm2）

本研究顯示，b值為0～800 sec/mm2時，ADC值（ADC2max、ADC2min及ADC2mean）在預(yù)測食管癌放化療療效時的曲線下面積為 0.893、0.829、0.897，較 b值為0～ 500 sec/mm2（0.817、0.817、0.865）大，說明放化療后，利用b值為800得到的ADC值更能準(zhǔn)確客觀反映評價療效。選取小b值時，DWI主要反映組織灌注的變化，所測得的ADC值不太真實(shí)。劉輝等[13]認(rèn)為b值取0～800 s/mm2時所得到的DWI圖像及ADC圖更利于食管癌放射治療療效的評價，與本研究結(jié)果相符合。鄭向東等[14]與張明等[15]認(rèn)為b取0～600 sec/mm2時，食管癌病變的DWI圖像效果最好、最穩(wěn)定，能將病灶與組織擴(kuò)散程度準(zhǔn)確地反應(yīng)出來。劉小靜等[16]認(rèn)為，食管癌DWI的b值選用0～500 sec/mm2，有利于食管癌病灶的檢出和顯示，與本研究的結(jié)果有異，這可能與選用設(shè)備的不同及血流灌注影響的差異等有關(guān)。且本文選取的食管癌灶均位于頸段，頸段食管癌由于位置特殊，通過手術(shù)方法治療較難；放化療能夠縮小瘤體，提高患者的生存率[17]，頸段及胸上段食管移動度不大；如果食管癌灶位于胸中段或胸下段，受呼吸及心臟搏動影響較大，氣體的影響也較大，更需要選擇較低b值來獲得較高的信噪比，滿足圖像診斷要求。

表2 不同b值下各參數(shù)指標(biāo)的ROC曲線分析結(jié)果

本研究表明，b值0～500、0～800 sec/mm2時ADC值作為預(yù)測食管癌放化療效果的指標(biāo)具有可行性。而本研究也存在不足，比如樣本數(shù)目較少，且病理分型均為鱗狀細(xì)胞癌，病理類型較為單一，需要收集更多病例來完成進(jìn)一步的驗(yàn)證。