肖铮,刘树学,曹明明,杨荣强,唐玉德,张雄彪,任明达,梁方旭

早期鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma,NPC)需要与鼻咽部良性增生进行鉴别,尤其是在NPC流行地区。早期NPC会引起局灶性肿块和腺样体形态结构的消失或扭曲[1-2]。鼻咽部良性增生通常表现为鼻咽部黏膜或者黏膜下层增厚,腺样体增大[3],少数患者表现为鼻咽部不对称增厚,造成诊断困难。有研究表明12%的T1期NPC可引起鼻咽部弥漫性对称性增厚,与良性增生相似[4]。MRI对鼻咽镜检查中存在的10%的隐匿NPC发挥着重要作用[5-7]。体内不相干运动(intravoxel incoherent motion,IVIM)扩散加权成像(diffusion-weighted imaging,DWI)是一种新型MRI技术,所得到参数可分别反映水分子扩散运动和毛细血管网内血液流动所致的扩散效应[8-10]。报道显示,IVIM-DWI可鉴别NPC与鼻咽腺样体增殖[11]。因此,本研究应用IVIM-DWI以及常规DWI对鼻咽部良性增生和早期NPC进行诊断,比较二者的诊断性能,旨在探讨IVIM-DWI在鉴别鼻咽良恶性增生中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象 选取2018年5月至2019年5月在中山市中医院行鼻咽部MRI检查并进行IVIM-DWI成像的早期NPC患者和鼻咽部良性增生患者作为研究对象,所有患者对研究过程知情且签署知情同意书。早期NPC患者纳入标准:①初次诊断并经组织病理学证实的NPC;②原发肿瘤局限于鼻咽部(T1期),未累及鼻腔、口咽部或向鼻咽深部侵犯;③原发肿瘤>5 mm。鼻咽部良性增生患者纳入标准:①鼻咽组织病理学诊断良性,随访无NPC倾向;②MRI检查显示鼻咽部组织厚度>5 mm。排除标准:①检查前行化疗、放疗、生物免疫治疗的患者;②资料不完善,无病理学结果者;③无法行MRI检查者:如有起搏器或金属植入物等;④患者精神障碍无法配合检查者。经筛选最终纳入符合标准的早期NPC患者46例(早期NPC组),鼻咽良性增生患者43例(鼻咽良性增生组)。两组患者一般资料见表1。

表1 两组患者一般资料

1.2 仪器和设备 使用美国GE3.0T Tsigna HDxtMR扫描仪进行扫描,梯度场40 mT/m,16通道头颈相控阵线圈。所有患者均常规获取轴位压脂T2WI图像(TR/TE:5 200 ms/137 ms;层厚4 mm;层距:1 mm;NEX 2)及自旋回波轴位T1WI图像(TR/TE:600 ms/23 ms;层厚4 mm;层距:1 mm;NEX 2),轴位及冠状位增强T1WI扫描,增强扫描对比剂为Gd-DTPA(剂量0.1 mmol/kg)。IVIM-DWI采用单次激发自旋回波扩散加权平面回波成像序列,(TR/TE:2 000 ms/50 ms;FOV:230 mm×230 mm;层厚:4 mm;层距:1 mm;扫描矩阵:128×128;NEX1-4),选取14个b值(0、40、80、100、150、200、300、400、500、600、700、800和1 000、1 200,单位:s/mm2)。IVIM-DWI序列扫描时间为2.5 min。

1.3 图像分析 所有图像均以DICOM格式存储和传输。IVIM-DWI图像采用Olea Sphere 3.0软件进行后处理后并获得相应参数;IVIM参数计算公式:Sb/S0=fe-bD*+(1-f)-bD

其中Sb、S0是b值不为0和为0时候的信号强度,b为b值,f是灌注分数,D*是灌注相关扩散系数,D是真实扩散系数。

使用6个b值(0 s/mm2、200 s/mm2、400 s/mm2、600 s/mm2、800 s/mm2、1 000 s/mm2)拟合单指数扩散模型来计算传统的ADC值(ADC0～1 000)。使用b值为300 s/mm2、400 s/mm2、600 s/mm2、800 s/mm2和1 000 s/mm2的扩散信号Sb进行线性拟合,可算得真实扩散系数D,接着固定D值,将所有b值得扩散信号Sb拟合公式,拟合过程使用Levenberg-Marquardt非线性方法,计算得出灌注分数f和灌注相关扩散系数D*。由具有20多年头颈部MRI诊断经验的医师和4名研究人员手动在ADC图像上围绕整个原发肿瘤或良性增生勾画感兴趣区(regionofinterest,ROI),绘制过程中避免坏死或囊变区域。每个层面上手动勾画的横截面积的总和乘以层厚4 mm,即为鼻咽部异常的总体积。

2 结果

2.1 IVIM-DWI和常规DWI参数比较 早期NPC组和鼻咽良性增生组的IVIM-DWI和常规DWI参数比较如表2所示。与鼻咽良性增生相比,早期NPC的D值、ADC0～1 000值、ADC300～1 000值降低,D*值更高(P<0.001);两组患者f值比较差异无统计学意义(表2,图1)。

表2 IVIM-DWI和常规DWI参数比较

2.2 IVIM-DWI和常规DWI参数诊断性能 IVIM-DWI和常规DWI参数诊断性能比较如表3、图2所示。D值在早期NPC中的灵敏度、特异度、准确度最佳,分别为100.0%、97.5%、96.9%,AUC为0.985;其次为ADC300-1 000,其灵敏度、特异度、准确度分别为95.7%、95.2%、95.3%,AUC为0.988。分析结果中D值和ADC0～1 000值的一致性最好(ICC:0.963;95%CI:0.940～0.978),其次是D*值(ICC:0.953;95%CI:0.922～0.971)和F值(ICC:0.920;95%CI:0.868～0.951)(均P<0.001)。ADC300～1 000与D值诊断和鉴别早期NPC与鼻咽良性增生的阈值和AUC比较接近(ICC:0.968;95%CI:0.948～0.981)(P=0.823)。

注:早期鼻咽癌的D值和ADC0～1 000值分别为0.59×10-3mm2/s(1B)和0.82×10-3mm2/s(1D),鼻咽良性增生的D值和ADC0～1 000值分别为0.76×10-3mm2/s(1F)和0.93×10-3mm2/s(1H)图1 早期鼻咽癌组(1A～1 D)和鼻咽良性增生组(1E～1H)的真实扩散系数(D)、表观扩散系数(ADC0～1 000)图和直方图

表3 IVIM-DWI诊断早期鼻咽癌性能比较

图2 IVMI-DWI和常规DWI参数ROC曲线以及AUC图

3 讨论

目前,MRI被认为是活检证实NPC分期的首选影像学检查方法[12]。虽然鼻咽镜可用于鼻咽部增生的检查,并且能够取材进行活检,但是对于鼻咽深部组织增生或隐匿性鼻咽增生的诊断依旧存在假阴性,致使病灶漏诊而延误治疗[13]。血清肿瘤标志物亦可用于筛查早期NPC,然而特异性较低。随着MRI技术的发展,新的扫描序列方法日益增多。然而,对于早期NPC,病灶往往未发生深度侵犯或淋巴结转移,缺乏足够提示恶性的MRI征象,这时就给早期NPC和鼻咽良性增生的鉴别带来困难[14]。因此,亟需研究新的成像方法和扫描技术以提高MRI诊断和鉴别早期NPC与鼻咽良性增生的性能,进而为临床早期干预提供重要的信息。传统DWI的ADC值主要反映活体组织水分子扩散,在一定程度上可以从分子水平评价疾病的病理生理过程,但缺乏组织中血液微循环灌注对ADC值的影响。而IVMI-DWI采用双指数模型，可以更精确地评估组织的扩散系数和组织微血管灌注。

Qin等[9]利用基于IVMI-DWI的灰度共生矩阵纹理分析预测鼻咽癌放化疗效果的评价中亦发现,IVMI-DWI参数对预测早期治疗反应有重要价值。在本研究中,IVIM-DWI参数D和D*值可用于鉴别早期NPC和鼻咽部良性增生,这表明了IVMI-DWI在鼻咽病变中的诊断价值。相比鼻咽良性增生,早期NPC的D值显著降低而D*值显著升高,提示早期NPC细胞更为丰富,细胞外空间缩小,血管较丰富。在这两个参数中,D值的诊断性能和可重复性最佳。本研究结果显示,常规DWI的ADC0～1 000在鉴别诊断中具有重要价值。与D值类似,早期NPC的ADC0～1 000显著低于鼻咽良性增生,这表明与病灶组织微循环相比,ADC0～1 000值更多地受单纯扩散的影响[15]。尽管ADC0～1 000值的诊断准确度略低于D值,但常规DWI仍然能在早期NPC的诊断中发挥重要的作用,特别是对那些无法忍受较长时间扫描的患者。

通过将限制b值在300 s/mm2和1 000 s/mm2之间的常规DWI获得ADC300～1 000可以进一步缩短扫描时间。本研究发现，ADC300～1 000在诊断和鉴别早期NPC和鼻咽良性增生中的性能与IVIM-DWI中的D值相似。对具有低D值或低ADC300～1 000值的鼻咽病灶进行活检对诊断早期NPC具有高灵敏度,且假阳性率较低。张水兴等[16]采用5个b值进行D值的计算,发现鼻咽部良性增生的D值高于NPC组,这意味着癌灶扩散受限较炎症明显,这可能与NPC癌细胞结构更为致密、间质成分更为丰富有关。另外,常规DWI图像采集期间应使用快速自旋回波序列而不是平面回波序列,因为快速自旋回波序列能减少鼻咽部检查过程中的伪影[17]。

相对于良性增生,恶性肿瘤的ADC值通常较低,这反映了增生组织中水分子扩散受限更为严重[18]。有研究表明,头颈部IVIM-DWI检查结果显示恶性肿瘤的D值相对低于良性增生[19-20],包括NPC与鼻咽部良性增生[8],这与本研究结果相一致。

本研究显示，虽然D值相对于ADC0～1 000值和D*值诊断性能更好,但是差异没有统计学意义,可能与样本量较小有关;本研究中获得的最佳诊断阈值在应用于临床实践之前尚需要进一步验证。

综上所述，IVIM-DWI以及常规DWI参数在鉴别早期NPC和鼻咽良性增生中具有一定的价值。与鼻咽部良性增生相比,早期NPC的D、ADC0～1 000、ADC300～1 000较低而D*较高,其中,参数D和ADC300～1 000诊断性能最佳s。