DCE-MRI 與DWI 在鼻咽癌診療中的研究進(jìn)展

農(nóng)高翔,黃筠洋（通信作者）

（1 右江民族醫(yī)學(xué)院研究生院 廣西 百色 533000）

（2 右江民族醫(yī)學(xué)院附屬西南醫(yī)院放射科 廣西 百色 533000）

鼻咽癌（nasopharyngeal carcinoma，NPC）具有獨(dú)特的地理和人群分布，這歸因于遺傳和環(huán)境因素[1]。2020年全球癌癥統(tǒng)計(jì)報(bào)告顯示：2020年將有13 萬例NPC 新發(fā)病例和8 萬例死亡病例，以男性為主[1]。一項(xiàng)納入了9 項(xiàng)研究、337 例鼻咽癌患者的薈萃分析發(fā)現(xiàn)，MRI 對鼻咽癌檢測具有較高的敏感性、特異性和陰性預(yù)測價值[2]。MRI 可能有助于內(nèi)鏡活檢前的病變檢測，并有助于決定在檢查后疾病概率較低的患者中避免活檢。目前用于NPC 的MRI 成像技術(shù)主要有動態(tài)對比增強(qiáng)磁共振成像（dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging，DCE-MRI）和彌散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI）。兩種技術(shù)無論在單一成像還是聯(lián)合應(yīng)用均對NPC 的診斷、治療具有指導(dǎo)作用。

1 DCE-MRI

鼻咽癌的治療以放化療為主，而DCE-MRI 可以更好地顯示腫瘤邊界，對精準(zhǔn)把控鼻咽癌的照射范圍及周圍正常組織的保護(hù)至關(guān)重要[3]。DCE-MRI 在常規(guī)MRI的基礎(chǔ)上，采用血管內(nèi)造影劑注射和快速M(fèi)RI采集技術(shù)，不僅可以揭示腫瘤的形態(tài)學(xué)信息，還可以提供腫瘤血流動力學(xué)數(shù)據(jù)[4]。有研究表明DCE-MRI 的分析參數(shù)可作為NPC 放療中“數(shù)字劑量繪畫”的腫瘤靶區(qū)參考[5]。DCE-MRI 參數(shù)中低A（Brix）的腫瘤最具侵襲性，且與缺氧基因HIF-1a 蛋白上調(diào)顯著關(guān)聯(lián)，研究還發(fā)現(xiàn)低A（Brix）、高表達(dá)HIF-1a 的患者預(yù)后較差，并建議使用DCE-MRI 來無創(chuàng)地識別缺氧相關(guān)的放化療耐藥性患者[6]。因此DCE-MRI 是NPC 診斷、治療及預(yù)后評估不可或缺的功能成像。

1.1 半定量參數(shù)

半定量參數(shù)在一定程度上能反映血管內(nèi)造影劑濃度的變化，雖然準(zhǔn)確性不及定量參數(shù)，但由于其操作簡單、后處理方便和參數(shù)獲取容易等優(yōu)點(diǎn)，在常規(guī)臨床實(shí)踐中更直接、更可行[7]，在鼻咽癌的DCE-MRI 半定量參數(shù)研究中發(fā)現(xiàn)，T1/2 期（n=18）和T3/4 期（n=27）患者的MaxEn（P=0.030）和iAUC（P=0.039）均存在顯著差異；然而，iAUC 是唯一的自變量，敏感性分別為69.6%和76.5%；N 分期各階段間半定量參數(shù)值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。該研究還發(fā)現(xiàn)結(jié)局較差的患者其ER、MaxEn 和iAUC 往往更高[7]。Reynold 等[8]的研究發(fā)現(xiàn)TTP 是低級別腫瘤中最具鑒別性的DCE-MRI 參數(shù)，但對于高級別腫瘤，鑒別能力最明顯的為IRE，其次是TTP，最后為iAUC，另iAUC 已被用于監(jiān)測腫瘤藥物的效果參數(shù)，iAUC 值持續(xù)減低說明阻斷腫瘤內(nèi)血管生成效果更好。Lallemand F 開發(fā)了一個臨床前模型，證明了DCE-MRI 的半定量分析在新輔助放療時間表和手術(shù)時機(jī)對腫瘤轉(zhuǎn)移擴(kuò)散的重要作用。該研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)DCEMRI 的半量參數(shù)WashinSlope 峰值/達(dá)到峰值的時間在放療第6 天的峰值最高，且小鼠在腫瘤灌注峰值前和后手術(shù)肺組織的轉(zhuǎn)移范圍具有顯著差異，放療后第6 天出現(xiàn)峰值后小鼠進(jìn)行腫瘤切除其肺組織的轉(zhuǎn)移范圍較低，表示半定量參數(shù)峰值/達(dá)到峰值的時間在指導(dǎo)腫瘤手術(shù)時機(jī)具有重要意義[9]。通過對半定量參數(shù)進(jìn)行分析，能夠顯示腫瘤內(nèi)部是否出現(xiàn)明顯的血管閉塞性壞死改變，病灶內(nèi)微血管密度的改變等。而通過半定量參數(shù)的明確，則能夠直接地將腫瘤內(nèi)部的血流變化過程中予以反應(yīng)，能夠在一定程度上對患者的預(yù)后進(jìn)行判斷。可見，半定量參數(shù)能夠?qū)Ρ茄拾┗颊咝袩o創(chuàng)性、非侵入性的血管生成評價。為DCE-MRI 在鼻咽癌的診療應(yīng)用中提供理論基礎(chǔ)。

1.2 定量參數(shù)

定量參數(shù)是確定動脈輸入函數(shù)（arterial input function，AIF）值后，將數(shù)學(xué)PK 模型擬合到動態(tài)獲取的組織濃度曲線而得出來的可量化的模型參數(shù)數(shù)值，與腫瘤結(jié)構(gòu)變化表現(xiàn)為更直接的相關(guān)性。常用參數(shù)有容積轉(zhuǎn)移常數(shù)（influx transfer const nt,Ktrans）、速率常數(shù)（efflu rate constant,Kep）、血管外細(xì)胞外間隙容積分?jǐn)?shù)（fractional volume,Ve）和血管內(nèi)容積分?jǐn)?shù)（fractional volume of plasma,Vp）等。Ktrans能表征微血管和組織滲透性，腫瘤血管越豐富，滲透速度越快，其值越高。研究顯示該參數(shù)持續(xù)減低時，提示腫瘤的抗血管生成治療陽性反應(yīng)明顯，是腫瘤中最具鑒別性的定量DCE-MRI 參數(shù)，可以提示腫瘤進(jìn)展[10]。Ve值與細(xì)胞容積空間有關(guān)，腫瘤細(xì)胞容積越大，所需的氧氣及營養(yǎng)越多，因此，參數(shù)Ve提示腫瘤的惡性程度，著重表征腫瘤的侵襲能力。

研究顯示定量參數(shù)可以對鼻咽癌的乏氧狀態(tài)及血管生成進(jìn)行有效評估[11]。在對鼻咽癌的診斷、分期、療效評估中均展現(xiàn)重要作用。Ktrans的平均數(shù)與鼻咽癌T 分期存在顯著正相關(guān)，但Ktrans值的偏度、峰度隨臨床分期的增加而減小[10]。另外Ktrans在跨分期的對比中更具差異性，即T4Ktrans值高于T2 期組[12]。表明了Ktrans可以作為NPC 分期的影像學(xué)參考。而在療效的評估中，研究發(fā)現(xiàn)治療前Ktrans值被認(rèn)為是NPC 近期療效的獨(dú)立預(yù)測因子（t=2.102，P=0.041)，治療前高Ktrans值較低Ktrans值的NPC 患者更有可能達(dá)到完全緩解的治療效果（U=2.295，P=0.022)[12]。通過對K 值的斜率進(jìn)行分析，能夠?qū)颊邎D像上疾病變化情況予以反應(yīng)。將該數(shù)值水平與ROC 曲線相互融合，能夠提升鼻咽癌診斷效能明確的準(zhǔn)確度。特別是對常規(guī)CT 難以鑒別的鼻咽癌2 種腫瘤提供了一種有效的鑒別方式，利于提升CT 在鼻咽癌鼻部腫瘤患者中的應(yīng)用價值。

2 DWI

DWI-MRI 是一種測量組織內(nèi)水分子隨機(jī)布朗運(yùn)動的MRI 成像技術(shù)[13]。腫瘤細(xì)胞膜功能紊亂及復(fù)雜的大分子結(jié)構(gòu)阻礙水分子的擴(kuò)散，通過比較治療干預(yù)后腫瘤內(nèi)游離水?dāng)U散性的變化，可以監(jiān)測治療反應(yīng)。有效的治療可以減少腫瘤細(xì)胞，擴(kuò)大細(xì)胞外空間，水?dāng)U散率向更高值轉(zhuǎn)變。目前多數(shù)研究焦點(diǎn)在于表觀彌散系數(shù)（apparent diffusion coefficie ，ADC）的彌散性與腫瘤細(xì)胞的關(guān)系。

ADC 值在鼻咽癌的鑒別診斷中具有顯著意義，與非癌患者的鑒別中，聶林等[14]發(fā)現(xiàn)NPC 患者ADC 值低于非癌患者（P＜0.05）。該學(xué)者在NPC 與鼻咽淋巴瘤的鑒別研究中也發(fā)現(xiàn)NPC 患者ADC 值依舊低于鼻咽淋巴瘤[15]，說明DWI 的ADC 值在鼻咽癌與鼻咽其他疾病的鑒別診斷中的具有不可低估價值。另外它在治療及療效評估中的作用同樣出色。文翠等[16]在利用MRI 的擴(kuò)散加權(quán)成像序列和CT 增強(qiáng)技術(shù)分別對NPC 患者進(jìn)行靶區(qū)勾畫，結(jié)果發(fā)現(xiàn)MRI 組平均靶區(qū)體積、均質(zhì)性指數(shù)值、適形度指數(shù)值顯著均小于CT 組，且MRI 組視神經(jīng)、腦干照射劑量均小于CT 組（P＜0.05）。說明MRI 組DWI 技術(shù)可以提高NPC 腫瘤靶區(qū)勾畫的準(zhǔn)確度和減少正常組織的照射量。王忠等[17]分析NPC 放療前、中、后的DWI 的ADC 值動態(tài)變化情況及相關(guān)性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)32例NPC 腫瘤體積隨放療時間的延長呈不同程度的縮小，不同時間段的ADC 值差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且放療晚期的ADC 值升高幅度明顯大于放療早期，指出腫瘤體積與ADC 值呈負(fù)相關(guān)的關(guān)系。以上多項(xiàng)研究均說明了ADC的值與腫瘤細(xì)胞成反比，能較好地監(jiān)測NPC 放射治療后腫瘤的消退情況和治療的敏感性。還有研究上傳采用不同MRI 序列組合來提取NPC 的特征，用以預(yù)測鼻咽癌患者的復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移風(fēng)險，結(jié)果表明，基于DWI 和ADC序列影像組學(xué)特征的隨機(jī)森林RF 模型比基于常規(guī)MRI平掃T2WI 和T1WI 圖像的RF 模型具有更高的預(yù)后預(yù)測效果[18]。綜上所述，DWI 技術(shù)在NPC 的診斷治療等方面具有巨大作用。因DWI 能夠用于對組織中的布朗運(yùn)動情況做監(jiān)測，而其測量的ADC 值則能夠反應(yīng)機(jī)體中不同組織中布朗運(yùn)動的活動程度明確顯示。當(dāng)腫瘤細(xì)胞出現(xiàn)生長時空的條件下，則會出現(xiàn)組織密度高導(dǎo)致水分子擴(kuò)散受限的情況發(fā)生。因此，ADC 值能夠在一定程度上反映了鼻咽癌患者腫瘤的增殖程度，同時對于增殖較為活躍的組織是具有更為敏感的化療效果的。

3 小結(jié)

近年來鼻咽癌的患病呈現(xiàn)年輕化趨勢，因此如何利用影像學(xué)標(biāo)志物進(jìn)行準(zhǔn)確分期及療效評估是鼻咽癌的重中之重，目前大部分的研究均認(rèn)為DCE-MRI 定量參數(shù)K 值與鼻咽癌體積成正比，DWI 的ADC 值與之負(fù)相關(guān)，但半定量參數(shù)的研究結(jié)果尚未形成統(tǒng)一共識。DCE-MRI和DWI 兩者具有不同的作用機(jī)理卻又相輔相成，聯(lián)合檢查對于鼻咽癌的診治評估效果更優(yōu)。期待未來的影像學(xué)檢查能在經(jīng)濟(jì)、無創(chuàng)下更高效地為NPC 患者提供診斷治療參考。