王忠,杨智,李春平，付兵，曹瑛，李睿，彭竹琴，赵志勇，王波，杨帆

(1．成都市第五人民医院放射科，四川 成都　611130；2.川北医学院附属医院放射科，四川 南充　637000)



磁共振弥散加权成像在评估鼻咽癌调强放疗疗效的价值研究

王忠1,杨智1,李春平2，付兵1，曹瑛1，李睿2，彭竹琴1，赵志勇1，王波1，杨帆2

(1．成都市第五人民医院放射科，四川 成都611130；2.川北医学院附属医院放射科，四川 南充637000)

目的：探讨磁共振弥散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)在鼻咽癌调强放疗、放疗后随访的临床价值。方法：分析经病理证实的32例鼻咽癌患者在放疗前、放疗剂量40 Gy时和放疗结束后均行MRI常规扫描、增强扫描及DWI检查，分析病变体积及弥散表观系数(apparent diffusion coefficient,ADC)值动态变化情况，并探讨两者的相关性。结果：随着调强放疗时间的延长，肿瘤体积不同程度缩小，且不同放疗时间段各组间差异具有统计学意义(P<0.05)；ADC值逐渐增高，放疗晚期ADC的增高程度大于放疗早期的增高程度，且不同放疗时间段各组间差异具有统计学意义(P<0.05)；肿瘤体积与ADC值呈负相关(r=-0.667，P=0.000)。结论：MRI及DWI-MRI成像可较准确的显示鼻咽癌调强放疗后形态学、组织学变化，能较好的监测NPC放射治疗后肿瘤的消退情况和治疗的敏感性。

鼻咽癌；调强放疗；磁共振扩散加权成像

【Abstract】Objective：To explore the value of diffusion-weighted imaging magnetic resonance imaging (DWI-MRI)in intensity modulated radiotherapy (IMRT)for nasopharyngeal carcinoma(NPC)and on the follow-up of NPC after radiotherapy.Methods：32 patients histopathologically confirmed NPC underwent conventional,enhanced and DWI MRI.MRI and DWI-MRI were carried out at pre-radiotherapy and during IMRT at accumulative dose of 40 Gy,and immediately after radiotherapy.MRI and DWI imaging were analyzed in details,and the apparent diffusion coefficient (ADC)of nasopharyngeal mass and the volume of the tumor were be determined;the volume was then correlated to the ADC.Results：During the process of the intensity modulated radiation therapy,the tumor volume was reduced in different degrees,and there were significant differences between each group in different time period after IMRT (all P<0.05);ADC value is gradually increased,the degree of advanced radiotherapy ADC is increased greater than the early radiotherapy,there were significant differences between each group of different time after IMRT (all P<0.05);tumor volume was negatively correlated with ADC value (r=-0.667,P=0.000).Conclusion：MR and DWI-MR can provide morphological and histology changes of NPC after IMRT,and were helpful in the evaluation of the NPC primary tumor regression and the sensitivity of IMRT.

【Key words】Nasopharyngeal carcinoma;IMRT;Diffusion-weighted MRI

鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma,NPC)是我国常见的头颈部恶性肿瘤，放射治疗是首选的治疗方法[1-2]。调强放射治疗(intensity modulated radiotherapy,IMRT)技术能最大限度地将放疗剂量集中在靶区，杀灭肿瘤细胞，减少对周围正常组织、器官的损伤[3]。磁共振弥散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI-MRI)是目前在活体上进行水分子扩散测量与成像的唯一方法，能反映病变组织的早期病理学改变，同时能对弥散表观系数(apparent diffusion coefficient,ADC)进行定量测量[4]。本文前瞻性选择本院初治NPC患者32例，在放疗前1周内、放疗剂量达40 Gy时、放疗完成后1周内均行常规MRI扫描及DWI-MRI扫描，通过对肿瘤体积、信号及ADC值的变化，以此来探讨磁共振弥散加权成像在NPC调强放疗疗效及随访检测中的应用价值。

1　材料与方法

1.1材料

前瞻性纳入成都市第五人民医院2013年4月至2015年4月在本院初诊并规律性IMRT的NPC患者32 例，其中男性20例，女性12例，年龄23～65岁，中位值51岁；32例病例均符合以下纳入标准和排除标准。纳入标准：(1)病理确诊为NPC；(2)采用美国癌症联合委员会(American Joint Committee on Cancer,AJCC)咽部肿瘤TNM分期系统(2010年第7版)对肿瘤分期为Ⅰ-Ⅲ期患者；(3)首诊接受根治性IMRT；(4)治疗前、放疗剂量达40 Gy时、放疗完成后1周内均行常规MRI扫描及DWI-MRI扫描；(5)卡氏评分不低于70分。排除标准：(1)存在既往的恶性肿瘤疾病病史；(2)存在重大器质性疾病；(3)妊娠和哺乳期妇女。研究符合人体试验伦理学标准，得到伦理委员会的批准，并签署知情同意书。

1.2方法

1.2.1检查患者在鼻咽镜活检确诊为NPC后1～3 d，放疗总剂量达40 Gy时，且放疗完成后1周内进行MRI常规检查及DWI-MRI检查。MRI检查采用采用Philips Achieva 1.5 T双梯度超导型磁共振设备(最大梯度场强66 mmT/m,最大梯度切换率180 T·m-1·s-1，爬升时间为0.18 ms,Achieva Noval Dual)，采用16通道头颈联合相控阵线圈。扫描范围包括颅底、鼻咽部及颈部，包括常规平扫+增强MR+DWI-MRI。常规MRI序列包括轴位FSE-T1WI(TR/TE=276.1/12 ms，层厚4 mm，层间隔1 mm，FOV 24 cm×24 cm，矩阵256×256)，轴位FSE-T2WI(TR/TE=3 728.36/100 ms，层厚4 mm，层间隔1 mm，FOV 24 cm×24 cm，矩阵256×256)，并行横轴位T1WI增强扫描(0.2 mL/kg钆喷酸葡胺，注射速率2.0 mL/s)。DWI-MRI采用单次激发自旋回波序列行轴位扫描：TR/TE=2974.75/115.37 ms，层厚4 mm，层间隔1 mm，FOV 24 cm×24 cm，矩阵256×256，在x 、y 、z 轴3个方向上施加扩散梯度，扩散敏感系数(b值)：b=0 s/mm2,1 000 s/mm2。

1.2.2图像分析结合常规MRI轴位T1WI增强MRI轴位图像，应用PACS系统通过面积求和法计算出鼻咽肿瘤体积。通过两个b值拟合处病变部位ADC图，结合FSE-T2WI轴位图像，在对应DWI图进行ADC值测量，在DWI图上画感兴趣区(region-of-interest，ROI)，ROI面积10～15 mm2，ROI勾画应该位于肿瘤实质区，避开肿瘤坏死区及囊变区，轴位中心层面及上下2～3个层面病灶的ADC值，计算其平均值，获得病灶平均ADC值。

1.3统计学分析

本实验使用SSPS 16.0软件对数据进行统计学分析，用GraphPad Prism 5绘制误差线图，所有数值采用均数±标准差表示；采用重复测量数据的方差分析分析放疗前、放疗剂量达40 Gy时、放疗后1周内ADC值及肿瘤体积的变化；采用Spearman相关分析对放疗前、放疗剂量达40 Gy时、放疗后ADC值与肿瘤体积相关性进行统计学分析；P<0.05表示差异具有统计学意义。

2　结果

2.1病理结果

32例NPC患者经鼻咽镜活检均为低分化鳞癌，采用AJCC的TNM分期。Ⅰ期患者12例；Ⅱ期患者17例；Ⅲ期患者3例。

2.2肿瘤形态、信号、及增强扫描表现，肿瘤放疗后体积变化

NPC病灶T2WI为不均匀高信号，T1WI为低信号，增强扫描NPC表现为不均匀性明显强化(图1)。调强放疗后MRI检查中，随着放疗时间的延长，肿瘤体积不同程度缩小(图2)，且不同放疗时间段各组间差异具有统计学意义(P=0.006)，放疗前体积与放疗剂量达40 Gy时、放疗完成1周内的体积之间差异具有统计学意义(均有P<0.05)，放疗剂量达40 Gy时与放疗完成1周内差异均有统计学意义(P<0.05)，见表1。

2.3肿瘤IMRT前、中、后DWI信号的改变及ADC的变化趋势

NPC原发肿瘤灶放疗前呈明显高信号，随着放疗的进行，信号逐渐减低，病灶ADC值逐渐升高，放疗各时间段ADC值差异有统计学意义(P=0.000)，且放疗晚期ADC值升高程度大于放疗前期,放疗前ADC值与放疗剂量达40 Gy时、放疗完成1周内的ADC值之间差异具有统计学意义(均有P<0.05)，放疗剂量达40 Gy时与放疗完成1周内ADC值差异均有统计学意义(P<0.05)(图3、表1)。

2.4肿瘤IMRT前、中、后 ADC值的变化趋势与肿瘤体积变化之间的相关性

随着放疗的持续进行，NPC肿瘤体积的改变与肿瘤ADC值的改变成呈线性负相关(r=-0.667，P=0.000)。

表1　放疗前、中、后各时期肿瘤体积、ADC值比较±s)

肿瘤体积(cm3)ADC值(mm2/s)放疗时间点P值各时间点体积比较各时间点ADC值比较放疗前15.745±22.485(0.736±0.090)×10-3放疗剂量达40Gy时0.0110.000放疗剂量达40Gy时3.343±3.962(0.873±0.111)×10-3放疗完成1周内0.0030.000放疗完成1周内1.356±2.882(1.237±0.138)×10-3放疗完成1周内0.0010.000

注：采用重复测量方差分析，两两比较采用LSD检验，P<0.05被认为有统计学意义。

3　讨论

NPC由于其独特的生物学特性，即大部分为低分化癌，对放疗敏感，目前NPC治疗是以首选放疗为主的综合治疗。随着调强放疗的推广及影像新技术的飞速发展，影像学检查在NPC放疗前定位与评估、放疗疗效监测及评估中扮演重要的角色[5]。DWI是应用二维平面回波扩散加权序列，通过不同组织间的水分子扩散差异造成不同信号衰减来成像，以此来反映活体组织微观结构，例如组织结构、功能及代谢异常[6]。在活体生物组织内，水分子扩散常常受呼吸、血流灌注、脉搏、肢体运动等生理因素的影响，所以我们常常用ADC值来描述活体中水分子的扩散状况，要获得ADC值，至少要获得两幅不同的DWI图像，若b值较小，则ADC值将受灌注影响较大，故本实验研究采用较大的b值，我们取b=0 s/mm2和b=1 000 s/mm2，实验研究证明1 000 s/mm2能较好的反映组织的实际扩散系数，并获得较好的图像质量[7]。

本研究发现随着放疗的进行，肿瘤体积明显缩小，在放疗剂量达40 Gy时，与放疗前相比肿瘤体积衰退最为明显，在随后几周内肿瘤进一步消退，但消退的体积没有放疗前两周明显，部分肿瘤在放疗结束时，肿瘤几乎消失。这与NPC是低分化鳞癌，潜在的肿瘤倍增时间及肿瘤半消退期较短有关。NPC肿瘤的体积与T分期有关，肿瘤体积是监测临床肿瘤治疗疗效的一项重要指标；利用影像技术观察和测量所得的肿瘤体积，间接反映了肿瘤细胞存活数目，能进一步分析肿瘤近期治疗疗效及远期预后；目前有研究证实肿瘤体积是预测近期疗效或局部控制率，以及衡量治疗效果的一项重要指标[8-9]。但是肿瘤体积的测量有其局限性，因为在肿瘤的放射治疗中，被射线杀死的肿瘤细胞不会立即消失、排除，同时放射治疗会使鼻咽部粘膜形成慢性溃疡及肿瘤坏死组织，同时伴随鼻咽组织纤维化及炎性组织的形成，同时肿瘤组织与纤维化、坏死组织较难区分[10]。故在本实验中测量的肿瘤体积中包括死亡的肿瘤细胞及存活的肿瘤细胞，在MRI图像计算中肿瘤体积包括了死亡的肿瘤细胞，那么体积的变化过程中要考虑死亡细胞的影响，虽然有上述影响，但放疗过程中肿瘤体积的变化基本反映了肿瘤消退的情况。

近年来，随着MRI技术的不断进步，尤其是功能磁共振序列的发明与应用，为鼻咽癌放疗监测及随访开辟了新的领域[11]，DWI-MRI就是其中之一，国内外的研究已经证实：(1)DWI能用于肿瘤的评估，并能够预测肿瘤治疗的疗效[12]；(2)放射治疗后，肿瘤ADC值进行性增加，说明放射治疗有效；但并未对整个放疗期间肿瘤ADC值的动态变化给予研究。本动态研究结果发现，随着放疗时间的进行，肿瘤ADC值升高，但放疗晚期ADC值的升高程度大于放疗前期，与放疗早期肿瘤细胞放射性水肿、坏死以及周围大量的炎性细胞浸润导致肿瘤细胞间黏度增大，限制了肿瘤内部水分子扩散运动有关[13]。这为寻找更合适的放疗时间节点行DWI-MRI检查来监测NPC放疗疗效提供了新的方向，目前有研究认为放疗剂量达50 Gy时来评价肿瘤退缩率是较为可靠的指标[14]；本实验研究采用40 Gy为MRI扫描的时间节点，主要原因是前述研究发现ADC值的变化快于肿瘤体积的变化，在放疗后1周内，肿瘤ADC就升高[15]。在放射治疗的早期，对放射治疗敏感的肿瘤细胞细胞膜破坏，细胞通透性增加，同时细胞坏死，细胞密度下降，水分子扩散运动加速，ADC值会明显升高，但体积未见明显的变化，有研究发现在早期肿瘤体积变化不明显时，肿瘤ADC值增高变化明显，ADC值的变化为早期监测肿瘤疗效提供了新的方法[16]。

国内外的研究者[7,17]通过动物及人体试验发现，在肿瘤放射治疗过程中，肿瘤的体积消退与肿瘤ADC值的升高成负相关。本研究中，NPC肿瘤灶ADC值增高与肿瘤体积的缩小呈负相关，这与前述研究结果相同，但相关性一般，这可能与把肿瘤坏死后或炎症组织纳入到肿瘤体积内来计算有关，同时也与放疗后肿瘤组织内各种成份混杂导致ADC欠均匀有关，但本试验中采用小ROI，希望能减低放疗后组织ADC欠均匀带来的影响。

本研究尚存在以下局限性：(1)无法避免地将肿瘤坏死组织及炎症、纤维化组织纳入到肿瘤体积中来，同时在放疗40 Gy及放疗结束后没有取得病理活检；(2)没有对多个b值序列进行检查，优化DWI序列；(3)所纳入的NPC病理较为单一，样本量太少，同时病例为早中期NPC，没有对其它病理类型及晚期NPC纳入研究。因此，有必要弥补上述研究的不足。

总之，MRI及DWI-MRI能很好地显示鼻咽癌IMRT的治疗前后肿瘤形态、信号及ADC值等生物学变化情况，能较好地监测NPC放射治疗后肿瘤的消退情况和治疗的敏感性，随着未来医学模式向精准医学方向发展，MRI及DWI-MRI必将作为NPC放射治疗的常规和首选检查手段。

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(学术编辑：黄小华)

Evaluation of therapy effect of intensity modulated radiation therapy for nasopharyngeal carcinoma using diffusion weighted MR

WANG Zhong1,YANG Zhi1,LI Chun-ping2,FU Bing1,CAO Ying1,LI Rui2,PENG Zhu-qin1,ZHAO Zhi-yong1,WANG Bo1,YANG Fan2

(1.Department of Radiology,Chengdu Fifth People’s Hospital,Chengdu 611130;2.Department of Radiology,Affiliated Hospital of North Sichuan Medical College,Nanchong 637000,Sichuan,China)

10.3969/j.issn.1005-3697.2016.04.02影像医学研究专题·论著

四川省医学科研青年创新课题计划(Q15023)

2015-10-06

王忠(1971-)，男，副主任医师。E-mail：454262993@qq.com

李春平，E-mail：lichunping_1@163．com

网络出版时间：2016-8-217∶48网络出版地址：ttp://www.cnki.net/kcms/detail/51.1254.R.20160802.1748.004.html

1005-3697(2016)04-0452-05

R445.2

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