3.0T MRI擴散加權成像評估鼻咽癌放化療近期及遠期療效的價值

陳業媛,鄭 威,鄧 峰,徐 瑩

(1.南昌大學第一附屬醫院放射科; 2.江西省兒童醫院放射科,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,放療前通過聯合化療可有助于控制原發病灶并降低腫瘤轉移風險。NPC的預后與腫瘤的(tumor-node-metastasis,TNM)分期及治療方案有關,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的療效進行預測評估,及早對放化療敏感性低的患者進行干預,將有助于改善患者預后。有學者提出NPC對放化療的敏感性與腫瘤的細胞密度及乏氧狀態有關[2]。擴散加權成像(diffusion-weighted imaging,DWI)可反映活體組織水分子的微觀運動,水分子的運動與腫瘤細胞密度、組織間質水分含量密切相關,通過計算表觀擴散系數(apparent diffusion coefficient,ADC)值可進行量化分析。本文探討DWI中不同ADC值在預測評估鼻咽癌放化療近期及遠期療效中的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集2017年9月至2018年9月經病理證實為鼻咽癌,隨后在南昌大學第一附屬醫院進行放化療的初治患者65例?；颊哂谥委熐凹爸委熗瓿珊?個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)因假牙或運動偽影較大,DWI圖像質量欠佳6例;2)影像資料缺失不全7例;3)治療前發現遠處轉移2例;4)未在本院完成全部治療4例;5)3年遠期追蹤隨訪失訪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時間反轉恢復序列,掃描參數為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。經肘靜脈注射造影劑(Gd-DTPA,0.1 mmol·kg-1),行增強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

所有患者進行線性加速器調強放射治療(intensity-modulated radiotherapy,IMRT)前均行聯合誘導化療?；煼桨?力樸素(或多西他賽)+奈達鉑,用藥2～4個周期行放射治療。放射治療方案:原發灶放射總劑量為68～70 Gy,照射30次,每天1次。頸部轉移淋巴結放射總劑量66～70 Gy,照射30～33次,每天1次。

近期療效評價:在放化療結束后3個月復查鼻咽顱底及頸部MRI,分別由兩位高年資影像醫師(10年、15年工作經驗)參考實體腫瘤療效評價標準(RECIST1.1)共同進行評估,將其分為完全緩解(complete remission,CR)組和非完全緩解(non-complete remission,NCR)組,結論不一致處經協商判定。

遠期療效評價:在放化療結束后對患者進行3年追蹤隨訪,每半年至1年定期復查鼻咽顱底及頸部MRI、胸部及全腹部CT、全身骨顯像,按患者有無復發轉移,將其分為穩定組和復發轉移組。

1.4 圖像分析與ADC值測量

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

1.5 統計學方法

2 結果

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]標準進行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 近期療效及遠期療效

放化療完成后3個月參考實體腫瘤療效評價標準(RECIST1.1)進行近期療效評估: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,根據患者有無復發或轉移進行遠期療效評估:復發轉移組6例,其中遠處骨轉移4例,頜下區淋巴結轉移1例,鼻腔鼻竇復發1例;穩定組34例。1例近期療效評估為NCR病例治療前MR影像表現見圖1(封四)。

患者男,18歲,放化療后近期療效為NCR,遠期隨訪第28個月出現頂骨轉移。A:橫斷位T2-FS,治療前病灶(紅色箭頭)呈等T2信號,累及雙側咽隱窩、右側咽旁間隙及顱底斜坡;B:橫斷位T1WI增強,病灶增強掃描強化明顯;C:ADC圖,原發灶的ADC差值為0.626×10-3mm2·s-1;D:DWI,雙側頸動脈鞘區見多發轉移性淋巴結呈高亮信號;E:ADC圖,最大轉移淋巴結(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)結果顯示,近期療效CR組治療前原發灶的平均ADC值、最高ADC值、ADC差值均低于NCR組,且差異有統計學意義(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CR組(n=31)NCR組(n=9)P原發灶平均ADC值0.942±0.1301.108±0.1420.047原發灶最高ADC值1.241±0.1211.352±0.1310.024原發灶最低ADC值0.683±0.1030.655±0.1300.383原發灶ADC差值0.556±0.1220.708±0.1310.021

使用治療前原發灶的平均ADC值、最高ADC值、ADC差值對近期療效進行ROC曲線分析。治療前原發灶ADC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,提示治療前原發灶ADC差值是預測近期療效的最佳ADC值參數。

2.4 ADC值預測遠期療效

鼻咽癌放化療遠期療效不同組間的ADC值比較(表3)結果顯示,遠期療效穩定組治療前最大淋巴結轉移灶的最高ADC值、ADC差值均低于復發轉移組,且差異有統計學意義(P<0.05)。

表3 鼻咽癌放化療遠期療效不同組間ADC值比較

表3 鼻咽癌放化療遠期療效不同組間ADC值比較

ADC值參數 穩定組(n=34)復發轉移組(n=6)P原發灶平均ADC值0.882±0.1300.921±0.1100.067原發灶最高ADC值1.221±0.1211.283±0.1030.064原發灶最低ADC值0.580±0.1020.610±0.1310.281原發灶ADC差值0.623±0.1240.631±0.1090.059最大轉移淋巴結平均ADC值0.742±0.1300.801±0.1410.073最大轉移淋巴結最高ADC值1.563±0.1091.725±0.1120.037最大轉移淋巴結最低ADC值0.651±0.1420.630±0.1390.237最大轉移淋巴結ADC差值0.946±0.1731.184±0.1800.023

使用治療前最大淋巴結轉移灶的最高ADC值、ADC差值對遠期療效進行ROC曲線分析。治療前最大淋巴結轉移灶最高ADC值的最佳閾值為1.642×10-3mm2·s-1,最高ADC值>1.642×10-3mm2·s-1預測復發轉移的敏感性、特異性分別為50.0%、64.7%,ROC曲線下面積為0.598;治療前最大淋巴結轉移灶的ADC差值的最佳閾值為1.021×10-3mm2·s-1,以治療前最大淋巴結轉移灶ADC差值>1.021×10-3mm2·s-1預測復發轉移的敏感性、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轉移灶的ADC差值是預測遠期療效的最佳ADC值參數。

3 討論

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

DWI是一種簡便無創的功能MRI成像技術,已廣泛應用于臨床。有學者[7]提出DWI能從分子水平反映腫瘤的生物學特點,可以用于預測NPC放化療的療效,其機制在于腫瘤組織的ADC值與腫瘤的細胞密度呈負相關,與腫瘤的細胞外間隙呈正相關,當腫瘤內部出現缺血壞死等乏氧情況時,細胞密度會下降,細胞外間隙會擴大,從而導致ADC值升高。當腫瘤明顯乏氧時,病灶ADC值升高,提示放化療不能充分作用于腫瘤,將導致腫瘤對放化療的敏感性減低。

近年來用ADC值對NPC近期療效進行評估的研究較多,但其說法不一,使用的ADC值參數也各有不同。方楠等[8]研究發現,治療前腫瘤病灶的平均ADC值聯合體積可以較好地對鼻咽癌的近期療效進行預測,CR組與非CR組的原發灶平均ADC值差異有統計學意義,多因素Logistics回歸分析提示平均ADC值越低,越容易CR。何渝等[9]發現ADC差值能反映腫瘤本身的異質性,腫瘤細胞由于增殖代謝、血管形成、腫瘤壞死、纖維化等各有不同,導致腫瘤內部并不均質,ADC差值預測治療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灶的平均ADC值、最高ADC值、最低ADC值及ADC差值,通過比較發現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]研究的結果一致。同時,本研究將以上3個ADC值參數分別對NPC近期療效進行ROC曲線分析,發現預測NCR時ADC差值的ROC曲線下面積最大(0.783),預測效能最好(敏感性、特異性分別為77.8%、83.9%),原發灶ADC差值的最佳閾值為0.613×10-3mm2·s-1,當ADC差值>0.613×10-3mm2·s-1,出現NCR的可能性大。

本研究通過對原發灶及最大淋巴結轉移灶的不同ADC值進行比較,發現遠期療效復發轉移組最大轉移淋巴結的最高ADC值和ADC差值均高于穩定組。有文獻[10]提出NPC的區域淋巴結轉移與其遠期療效有關,放療后3、5年隨訪發現最容易出現的是骨轉移,其次是肺、肝、腦轉移等,頸部區域淋巴結的轉移是遠期療效的影響因素。在本研究病例中,復發轉移者共6例,其中4例均出現骨轉移。通過ROC曲線分析發現,治療前最大轉移淋巴結的ADC差值預測復發轉移的曲線下面積最大(0.681),提示最大轉移淋巴結的ADC差值是遠期療效的最佳ADC值參數。

本研究的不足之處:1)本研究僅以原發灶及最大轉移淋巴結的最大層面ADC值數據作為療效評估的參數,操作簡便、易重復,但忽略了其他層面腫瘤組織的ADC值數據,不夠全面;2)本研究遠期療效中的復發轉移組數據較少,后期有待增大樣本量,進一步驗證本研究的臨床應用價值。