3.0T MRI擴(kuò)散加權(quán)成像評估鼻咽癌放化療近期及遠(yuǎn)期療效的價(jià)值

陳業(yè)媛,鄭 威,鄧 峰,徐 瑩

(1.南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院放射科; 2.江西省兒童醫(yī)院放射科,南昌 330006)

鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma,NPC)是我國最常見的頭頸部惡性腫瘤之一。放射治療(放療)是NPC治療的首選方法,放療前通過聯(lián)合化療可有助于控制原發(fā)病灶并降低腫瘤轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)。NPC的預(yù)后與腫瘤的(tumor-node-metastasis,TNM)分期及治療方案有關(guān),腫瘤對放化療的敏感性是影響療效的重要因素之一[1]。早期對NPC的療效進(jìn)行預(yù)測評估,及早對放化療敏感性低的患者進(jìn)行干預(yù),將有助于改善患者預(yù)后。有學(xué)者提出NPC對放化療的敏感性與腫瘤的細(xì)胞密度及乏氧狀態(tài)有關(guān)[2]。擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion-weighted imaging,DWI)可反映活體組織水分子的微觀運(yùn)動(dòng),水分子的運(yùn)動(dòng)與腫瘤細(xì)胞密度、組織間質(zhì)水分含量密切相關(guān),通過計(jì)算表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient,ADC)值可進(jìn)行量化分析。本文探討DWI中不同ADC值在預(yù)測評估鼻咽癌放化療近期及遠(yuǎn)期療效中的價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集2017年9月至2018年9月經(jīng)病理證實(shí)為鼻咽癌,隨后在南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院進(jìn)行放化療的初治患者65例?；颊哂谥委熐凹爸委熗瓿珊?個(gè)月在本院行鼻咽顱底及頸部MRI掃描。分析患者的影像及臨床資料,排除:1)因假牙或運(yùn)動(dòng)偽影較大,DWI圖像質(zhì)量欠佳6例;2)影像資料缺失不全7例;3)治療前發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移2例;4)未在本院完成全部治療4例;5)3年遠(yuǎn)期追蹤隨訪失訪6例。最終納入40例鼻咽癌患者。

1.2 影像學(xué)檢查

所有患者均行鼻咽顱底及頸部MRI掃描,使用3.0T磁共振(Magnetom Trio/Skyra,德國Siemens公司),掃描范圍自顳葉中部至胸廓入口水平。MRI平掃包括:1)橫斷位T2脂肪抑制快速自旋回波序列,掃描參數(shù)為TR/TE=3330 ms/42 ms、FOV=24 cm×24 cm、矩陣256×256、層厚4 mm、層間距1.2 mm、NEX=2。2)橫斷位T1擾相梯度回波序列,掃描參數(shù)為TR/TE=250 ms/2.46 ms、FOV=22 cm×22 cm、矩陣320×320、層厚4 mm、層間距1.2 mm、NEX=2。3)矢狀位T1擾相梯度回波序列,掃描參數(shù)為TR/TE=250 ms/2.46 ms、FOV=22 cm×22 cm、矩陣320×320、層厚4 mm、層間距1.2 mm、NEX=2。4)冠狀位T2脂肪抑制短TI時(shí)間反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列,掃描參數(shù)為TR/TE=3800 ms/194 ms、FOV=27 cm×27 cm、矩陣256×256、層厚4 mm、層間距1.2 mm、NEX=1。5)DWI序列,掃描參數(shù)為TR/TE=6600 ms/91 ms、FOV=24 cm×24 cm、矩陣 192×192、層厚3 mm、層間距1.0 mm、NEX=2、b值0、800 mm2·s-1。經(jīng)肘靜脈注射造影劑(Gd-DTPA,0.1 mmol·kg-1),行增強(qiáng)T1抑脂快速自旋回波序列的橫斷位、矢狀位及冠狀位掃描,掃描參數(shù)為TR/TE=449 ms/11 ms、FOV=22 cm×22 cm、矩陣320×320、層厚4 mm、層間距1.2 mm。

1.3 治療方法及療效評價(jià)

所有患者進(jìn)行線性加速器調(diào)強(qiáng)放射治療(intensity-modulated radiotherapy,IMRT)前均行聯(lián)合誘導(dǎo)化療。化療方案:力樸素(或多西他賽)+奈達(dá)鉑,用藥2～4個(gè)周期行放射治療。放射治療方案:原發(fā)灶放射總劑量為68～70 Gy,照射30次,每天1次。頸部轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)放射總劑量66～70 Gy,照射30～33次,每天1次。

近期療效評價(jià):在放化療結(jié)束后3個(gè)月復(fù)查鼻咽顱底及頸部MRI,分別由兩位高年資影像醫(yī)師(10年、15年工作經(jīng)驗(yàn))參考實(shí)體腫瘤療效評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(RECIST1.1)共同進(jìn)行評估,將其分為完全緩解(complete remission,CR)組和非完全緩解(non-complete remission,NCR)組,結(jié)論不一致處經(jīng)協(xié)商判定。

遠(yuǎn)期療效評價(jià):在放化療結(jié)束后對患者進(jìn)行3年追蹤隨訪,每半年至1年定期復(fù)查鼻咽顱底及頸部MRI、胸部及全腹部CT、全身骨顯像,按患者有無復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移,將其分為穩(wěn)定組和復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移組。

1.4 圖像分析與ADC值測量

在Siemens后處理工作站上,參考MR平掃及增強(qiáng)圖像,盡量避開腫瘤明顯壞死囊變區(qū),選擇腫瘤原發(fā)灶的最大橫斷位層面,手動(dòng)勾畫感興趣區(qū)(region of interest,ROI)測量原發(fā)灶的平均ADC值、最高ADC值及最低ADC值,并計(jì)算原發(fā)灶的ADC差值(ADC差值=最高ADC值-最低ADC值),重復(fù)3次取平均值。選取在DWI上表現(xiàn)為高信號的最大轉(zhuǎn)移淋巴結(jié),避開明顯壞死區(qū),測量其最大橫斷位層面的平均ADC值、最高ADC值及最低ADC值,并計(jì)算最大轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的ADC差值,重復(fù)3次取平均值。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 一般資料

40例鼻咽癌患者中,男28例(70%),女12例(30%),患者年齡18～65歲、平均50歲。病理為非角化型分化性癌30例,非角化型未分化性癌10例。參照中國鼻咽癌分期2017版[3]標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行TNM分期,T分期:T1期15例,T2期14例,T3期10例,T4期1例;N分期:N1期6例,N2期29例,N3期5例;TNM分期:Ⅱ期6例,Ⅲ期29例,Ⅳ期5例。

2.2 近期療效及遠(yuǎn)期療效

放化療完成后3個(gè)月參考實(shí)體腫瘤療效評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(RECIST1.1)進(jìn)行近期療效評估:CR組31例,NCR組9例,2組患者臨床資料見表1。放化療完成后追蹤隨訪3年,根據(jù)患者有無復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移進(jìn)行遠(yuǎn)期療效評估:復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移組6例,其中遠(yuǎn)處骨轉(zhuǎn)移4例,頜下區(qū)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移1例,鼻腔鼻竇復(fù)發(fā)1例;穩(wěn)定組34例。1例近期療效評估為NCR病例治療前MR影像表現(xiàn)見圖1(封四)。

患者男,18歲,放化療后近期療效為NCR,遠(yuǎn)期隨訪第28個(gè)月出現(xiàn)頂骨轉(zhuǎn)移。A:橫斷位T2-FS,治療前病灶(紅色箭頭)呈等T2信號,累及雙側(cè)咽隱窩、右側(cè)咽旁間隙及顱底斜坡;B:橫斷位T1WI增強(qiáng),病灶增強(qiáng)掃描強(qiáng)化明顯;C:ADC圖,原發(fā)灶的ADC差值為0.626×10-3mm2·s-1;D:DWI,雙側(cè)頸動(dòng)脈鞘區(qū)見多發(fā)轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)呈高亮信號;E:ADC圖,最大轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)(紅色箭頭)的ADC差值為1.120×10-3 mm2·s-1。

表1 近期療效2組患者臨床資料 n(%)

2.3 ADC值預(yù)測近期療效

鼻咽癌放化療近期療效不同組間的ADC值比較(表2)結(jié)果顯示,近期療效CR組治療前原發(fā)灶的平均ADC值、最高ADC值、ADC差值均低于NCR組,且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

表2 鼻咽癌放化療近期療效不同組間ADC值比較

表2 鼻咽癌放化療近期療效不同組間ADC值比較

ADC值參數(shù)CR組(n=31)NCR組(n=9)P原發(fā)灶平均ADC值0.942±0.1301.108±0.1420.047原發(fā)灶最高ADC值1.241±0.1211.352±0.1310.024原發(fā)灶最低ADC值0.683±0.1030.655±0.1300.383原發(fā)灶A(yù)DC差值0.556±0.1220.708±0.1310.021

使用治療前原發(fā)灶的平均ADC值、最高ADC值、ADC差值對近期療效進(jìn)行ROC曲線分析。治療前原發(fā)灶A(yù)DC差值的最佳閾值為0.613×10-3mm2·s-1,以ADC差值>0.613×10-3mm2·s-1預(yù)測NCR的敏感性、特異性分別為77.8%、83.9%,ROC曲線下面積為0.783;治療前原發(fā)灶的最高ADC值的最佳閾值為1.281×10-3mm2·s-1,以最高ADC值>1.281×10-3mm2·s-1預(yù)測NCR的敏感性、特異性分別為66.7%、71.0%,ROC曲線下面積為0.695;治療前原發(fā)灶的平均ADC值的最佳閾值為1.023×10-3mm2·s-1,以平均ADC值>1.023×10-3mm2·s-1預(yù)測NCR敏感性、特異性分別為55.5%、61.3%,ROC曲線下面積為0.575,提示治療前原發(fā)灶A(yù)DC差值是預(yù)測近期療效的最佳ADC值參數(shù)。

2.4 ADC值預(yù)測遠(yuǎn)期療效

鼻咽癌放化療遠(yuǎn)期療效不同組間的ADC值比較(表3)結(jié)果顯示,遠(yuǎn)期療效穩(wěn)定組治療前最大淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移灶的最高ADC值、ADC差值均低于復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移組,且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

表3 鼻咽癌放化療遠(yuǎn)期療效不同組間ADC值比較

表3 鼻咽癌放化療遠(yuǎn)期療效不同組間ADC值比較

ADC值參數(shù) 穩(wěn)定組(n=34)復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移組(n=6)P原發(fā)灶平均ADC值0.882±0.1300.921±0.1100.067原發(fā)灶最高ADC值1.221±0.1211.283±0.1030.064原發(fā)灶最低ADC值0.580±0.1020.610±0.1310.281原發(fā)灶A(yù)DC差值0.623±0.1240.631±0.1090.059最大轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)平均ADC值0.742±0.1300.801±0.1410.073最大轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)最高ADC值1.563±0.1091.725±0.1120.037最大轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)最低ADC值0.651±0.1420.630±0.1390.237最大轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)ADC差值0.946±0.1731.184±0.1800.023

使用治療前最大淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移灶的最高ADC值、ADC差值對遠(yuǎn)期療效進(jìn)行ROC曲線分析。治療前最大淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移灶最高ADC值的最佳閾值為1.642×10-3mm2·s-1,最高ADC值>1.642×10-3mm2·s-1預(yù)測復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移的敏感性、特異性分別為50.0%、64.7%,ROC曲線下面積為0.598;治療前最大淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移灶的ADC差值的最佳閾值為1.021×10-3mm2·s-1,以治療前最大淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移灶A(yù)DC差值>1.021×10-3mm2·s-1預(yù)測復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移的敏感性、特異性分別為66.7%、70.6%,ROC曲線下面積為0.681。提示治療前最大淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移灶的ADC差值是預(yù)測遠(yuǎn)期療效的最佳ADC值參數(shù)。

3 討論

不同的NPC患者對放化療的敏感性存在個(gè)體差異,臨床上多依據(jù)NPC患者的TNM分期來預(yù)測患者的預(yù)后。TNM分期作為預(yù)測腫瘤療效的重要指標(biāo),只是根據(jù)病灶的解剖學(xué)范圍不同進(jìn)行劃分,而無法從病灶本身的生物學(xué)特點(diǎn)去進(jìn)行區(qū)分,如何將病灶內(nèi)的生物學(xué)特點(diǎn)進(jìn)行量化分析,是目前待解決的問題。近年來,有學(xué)者使用MRI紋理分析[4]、影像組學(xué)[5]及PET-CT[6]的方法去反映NPC的生物學(xué)特點(diǎn),取得了一定的成果。但上述方法多依賴于機(jī)器學(xué)習(xí)或特殊檢查進(jìn)行研究,目前適用性及普遍推廣價(jià)值不強(qiáng)。

DWI是一種簡便無創(chuàng)的功能MRI成像技術(shù),已廣泛應(yīng)用于臨床。有學(xué)者[7]提出DWI能從分子水平反映腫瘤的生物學(xué)特點(diǎn),可以用于預(yù)測NPC放化療的療效,其機(jī)制在于腫瘤組織的ADC值與腫瘤的細(xì)胞密度呈負(fù)相關(guān),與腫瘤的細(xì)胞外間隙呈正相關(guān),當(dāng)腫瘤內(nèi)部出現(xiàn)缺血壞死等乏氧情況時(shí),細(xì)胞密度會下降,細(xì)胞外間隙會擴(kuò)大,從而導(dǎo)致ADC值升高。當(dāng)腫瘤明顯乏氧時(shí),病灶A(yù)DC值升高,提示放化療不能充分作用于腫瘤,將導(dǎo)致腫瘤對放化療的敏感性減低。

近年來用ADC值對NPC近期療效進(jìn)行評估的研究較多,但其說法不一,使用的ADC值參數(shù)也各有不同。方楠等[8]研究發(fā)現(xiàn),治療前腫瘤病灶的平均ADC值聯(lián)合體積可以較好地對鼻咽癌的近期療效進(jìn)行預(yù)測,CR組與非CR組的原發(fā)灶平均ADC值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,多因素Logistics回歸分析提示平均ADC值越低,越容易CR。何渝等[9]發(fā)現(xiàn)ADC差值能反映腫瘤本身的異質(zhì)性,腫瘤細(xì)胞由于增殖代謝、血管形成、腫瘤壞死、纖維化等各有不同,導(dǎo)致腫瘤內(nèi)部并不均質(zhì),ADC差值預(yù)測治療CR組的敏感度、特異度分別為74.3%、62.2%,ROC曲線下面積為0.696,治療前ADC差值越低,腫瘤近期療效消退越滿意,反之,殘留灶可能越大。本研究測量治療前原發(fā)灶的平均ADC值、最高ADC值、最低ADC值及ADC差值,通過比較發(fā)現(xiàn)CR組的平均ADC值、最高ADC值、ADC差值均低于NCR組,與方楠等[8-9]研究的結(jié)果一致。同時(shí),本研究將以上3個(gè)ADC值參數(shù)分別對NPC近期療效進(jìn)行ROC曲線分析,發(fā)現(xiàn)預(yù)測NCR時(shí)ADC差值的ROC曲線下面積最大(0.783),預(yù)測效能最好(敏感性、特異性分別為77.8%、83.9%),原發(fā)灶A(yù)DC差值的最佳閾值為0.613×10-3mm2·s-1,當(dāng)ADC差值>0.613×10-3mm2·s-1,出現(xiàn)NCR的可能性大。

本研究通過對原發(fā)灶及最大淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移灶的不同ADC值進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)期療效復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移組最大轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的最高ADC值和ADC差值均高于穩(wěn)定組。有文獻(xiàn)[10]提出NPC的區(qū)域淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移與其遠(yuǎn)期療效有關(guān),放療后3、5年隨訪發(fā)現(xiàn)最容易出現(xiàn)的是骨轉(zhuǎn)移,其次是肺、肝、腦轉(zhuǎn)移等,頸部區(qū)域淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移是遠(yuǎn)期療效的影響因素。在本研究病例中,復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移者共6例,其中4例均出現(xiàn)骨轉(zhuǎn)移。通過ROC曲線分析發(fā)現(xiàn),治療前最大轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的ADC差值預(yù)測復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移的曲線下面積最大(0.681),提示最大轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的ADC差值是遠(yuǎn)期療效的最佳ADC值參數(shù)。

本研究的不足之處:1)本研究僅以原發(fā)灶及最大轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的最大層面ADC值數(shù)據(jù)作為療效評估的參數(shù),操作簡便、易重復(fù),但忽略了其他層面腫瘤組織的ADC值數(shù)據(jù),不夠全面;2)本研究遠(yuǎn)期療效中的復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移組數(shù)據(jù)較少,后期有待增大樣本量,進(jìn)一步驗(yàn)證本研究的臨床應(yīng)用價(jià)值。