3.0T MRI扩散加权成像评估鼻咽癌放化疗近期及远期疗效的价值

陈业媛,郑 威,邓 峰,徐 莹

(1.南昌大学第一附属医院放射科; 2.江西省儿童医院放射科,南昌 330006)

鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma,NPC)是我国最常见的头颈部恶性肿瘤之一。放射治疗(放疗)是NPC治疗的首选方法,放疗前通过联合化疗可有助于控制原发病灶并降低肿瘤转移风险。NPC的预后与肿瘤的(tumor-node-metastasis,TNM)分期及治疗方案有关,肿瘤对放化疗的敏感性是影响疗效的重要因素之一[1]。早期对NPC的疗效进行预测评估,及早对放化疗敏感性低的患者进行干预,将有助于改善患者预后。有学者提出NPC对放化疗的敏感性与肿瘤的细胞密度及乏氧状态有关[2]。扩散加权成像(diffusion-weighted imaging,DWI)可反映活体组织水分子的微观运动,水分子的运动与肿瘤细胞密度、组织间质水分含量密切相关,通过计算表观扩散系数(apparent diffusion coefficient,ADC)值可进行量化分析。本文探讨DWI中不同ADC值在预测评估鼻咽癌放化疗近期及远期疗效中的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集2017年9月至2018年9月经病理证实为鼻咽癌,随后在南昌大学第一附属医院进行放化疗的初治患者65例。患者于治疗前及治疗完成后3个月在本院行鼻咽颅底及颈部MRI扫描。分析患者的影像及临床资料,排除:1)因假牙或运动伪影较大,DWI图像质量欠佳6例;2)影像资料缺失不全7例;3)治疗前发现远处转移2例;4)未在本院完成全部治疗4例;5)3年远期追踪随访失访6例。最终纳入40例鼻咽癌患者。

1.2 影像学检查

所有患者均行鼻咽颅底及颈部MRI扫描,使用3.0T磁共振(Magnetom Trio/Skyra,德国Siemens公司),扫描范围自颞叶中部至胸廓入口水平。MRI平扫包括:1)横断位T2脂肪抑制快速自旋回波序列,扫描参数为TR/TE=3330 ms/42 ms、FOV=24 cm×24 cm、矩阵256×256、层厚4 mm、层间距1.2 mm、NEX=2。2)横断位T1扰相梯度回波序列,扫描参数为TR/TE=250 ms/2.46 ms、FOV=22 cm×22 cm、矩阵320×320、层厚4 mm、层间距1.2 mm、NEX=2。3)矢状位T1扰相梯度回波序列,扫描参数为TR/TE=250 ms/2.46 ms、FOV=22 cm×22 cm、矩阵320×320、层厚4 mm、层间距1.2 mm、NEX=2。4)冠状位T2脂肪抑制短TI时间反转恢复序列,扫描参数为TR/TE=3800 ms/194 ms、FOV=27 cm×27 cm、矩阵256×256、层厚4 mm、层间距1.2 mm、NEX=1。5)DWI序列,扫描参数为TR/TE=6600 ms/91 ms、FOV=24 cm×24 cm、矩阵 192×192、层厚3 mm、层间距1.0 mm、NEX=2、b值0、800 mm2·s-1。经肘静脉注射造影剂(Gd-DTPA,0.1 mmol·kg-1),行增强T1抑脂快速自旋回波序列的横断位、矢状位及冠状位扫描,扫描参数为TR/TE=449 ms/11 ms、FOV=22 cm×22 cm、矩阵320×320、层厚4 mm、层间距1.2 mm。

1.3 治疗方法及疗效评价

所有患者进行线性加速器调强放射治疗(intensity-modulated radiotherapy,IMRT)前均行联合诱导化疗。化疗方案:力朴素(或多西他赛)+奈达铂,用药2～4个周期行放射治疗。放射治疗方案:原发灶放射总剂量为68～70 Gy,照射30次,每天1次。颈部转移淋巴结放射总剂量66～70 Gy,照射30～33次,每天1次。

近期疗效评价:在放化疗结束后3个月复查鼻咽颅底及颈部MRI,分别由两位高年资影像医师(10年、15年工作经验)参考实体肿瘤疗效评价标准(RECIST1.1)共同进行评估,将其分为完全缓解(complete remission,CR)组和非完全缓解(non-complete remission,NCR)组,结论不一致处经协商判定。

远期疗效评价:在放化疗结束后对患者进行3年追踪随访,每半年至1年定期复查鼻咽颅底及颈部MRI、胸部及全腹部CT、全身骨显像,按患者有无复发转移,将其分为稳定组和复发转移组。

1.4 图像分析与ADC值测量

在Siemens后处理工作站上,参考MR平扫及增强图像,尽量避开肿瘤明显坏死囊变区,选择肿瘤原发灶的最大横断位层面,手动勾画感兴趣区(region of interest,ROI)测量原发灶的平均ADC值、最高ADC值及最低ADC值,并计算原发灶的ADC差值(ADC差值=最高ADC值-最低ADC值),重复3次取平均值。选取在DWI上表现为高信号的最大转移淋巴结,避开明显坏死区,测量其最大横断位层面的平均ADC值、最高ADC值及最低ADC值,并计算最大转移淋巴结的ADC差值,重复3次取平均值。

1.5 统计学方法

2 结果

2.1 一般资料

40例鼻咽癌患者中,男28例(70%),女12例(30%),患者年龄18～65岁、平均50岁。病理为非角化型分化性癌30例,非角化型未分化性癌10例。参照中国鼻咽癌分期2017版[3]标准进行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 近期疗效及远期疗效

放化疗完成后3个月参考实体肿瘤疗效评价标准(RECIST1.1)进行近期疗效评估:CR组31例,NCR组9例,2组患者临床资料见表1。放化疗完成后追踪随访3年,根据患者有无复发或转移进行远期疗效评估:复发转移组6例,其中远处骨转移4例,颌下区淋巴结转移1例,鼻腔鼻窦复发1例;稳定组34例。1例近期疗效评估为NCR病例治疗前MR影像表现见图1(封四)。

患者男,18岁,放化疗后近期疗效为NCR,远期随访第28个月出现顶骨转移。A:横断位T2-FS,治疗前病灶(红色箭头)呈等T2信号,累及双侧咽隐窝、右侧咽旁间隙及颅底斜坡;B:横断位T1WI增强,病灶增强扫描强化明显;C:ADC图,原发灶的ADC差值为0.626×10-3mm2·s-1;D:DWI,双侧颈动脉鞘区见多发转移性淋巴结呈高亮信号;E:ADC图,最大转移淋巴结(红色箭头)的ADC差值为1.120×10-3 mm2·s-1。

表1 近期疗效2组患者临床资料 n(%)

2.3 ADC值预测近期疗效

鼻咽癌放化疗近期疗效不同组间的ADC值比较(表2)结果显示,近期疗效CR组治疗前原发灶的平均ADC值、最高ADC值、ADC差值均低于NCR组,且差异有统计学意义(P<0.05)。

表2 鼻咽癌放化疗近期疗效不同组间ADC值比较

表2 鼻咽癌放化疗近期疗效不同组间ADC值比较

ADC值参数CR组(n=31)NCR组(n=9)P原发灶平均ADC值0.942±0.1301.108±0.1420.047原发灶最高ADC值1.241±0.1211.352±0.1310.024原发灶最低ADC值0.683±0.1030.655±0.1300.383原发灶ADC差值0.556±0.1220.708±0.1310.021

使用治疗前原发灶的平均ADC值、最高ADC值、ADC差值对近期疗效进行ROC曲线分析。治疗前原发灶ADC差值的最佳阈值为0.613×10-3mm2·s-1,以ADC差值>0.613×10-3mm2·s-1预测NCR的敏感性、特异性分别为77.8%、83.9%,ROC曲线下面积为0.783;治疗前原发灶的最高ADC值的最佳阈值为1.281×10-3mm2·s-1,以最高ADC值>1.281×10-3mm2·s-1预测NCR的敏感性、特异性分别为66.7%、71.0%,ROC曲线下面积为0.695;治疗前原发灶的平均ADC值的最佳阈值为1.023×10-3mm2·s-1,以平均ADC值>1.023×10-3mm2·s-1预测NCR敏感性、特异性分别为55.5%、61.3%,ROC曲线下面积为0.575,提示治疗前原发灶ADC差值是预测近期疗效的最佳ADC值参数。

2.4 ADC值预测远期疗效

鼻咽癌放化疗远期疗效不同组间的ADC值比较(表3)结果显示,远期疗效稳定组治疗前最大淋巴结转移灶的最高ADC值、ADC差值均低于复发转移组,且差异有统计学意义(P<0.05)。

表3 鼻咽癌放化疗远期疗效不同组间ADC值比较

表3 鼻咽癌放化疗远期疗效不同组间ADC值比较

ADC值参数 稳定组(n=34)复发转移组(n=6)P原发灶平均ADC值0.882±0.1300.921±0.1100.067原发灶最高ADC值1.221±0.1211.283±0.1030.064原发灶最低ADC值0.580±0.1020.610±0.1310.281原发灶ADC差值0.623±0.1240.631±0.1090.059最大转移淋巴结平均ADC值0.742±0.1300.801±0.1410.073最大转移淋巴结最高ADC值1.563±0.1091.725±0.1120.037最大转移淋巴结最低ADC值0.651±0.1420.630±0.1390.237最大转移淋巴结ADC差值0.946±0.1731.184±0.1800.023

使用治疗前最大淋巴结转移灶的最高ADC值、ADC差值对远期疗效进行ROC曲线分析。治疗前最大淋巴结转移灶最高ADC值的最佳阈值为1.642×10-3mm2·s-1,最高ADC值>1.642×10-3mm2·s-1预测复发转移的敏感性、特异性分别为50.0%、64.7%,ROC曲线下面积为0.598;治疗前最大淋巴结转移灶的ADC差值的最佳阈值为1.021×10-3mm2·s-1,以治疗前最大淋巴结转移灶ADC差值>1.021×10-3mm2·s-1预测复发转移的敏感性、特异性分别为66.7%、70.6%,ROC曲线下面积为0.681。提示治疗前最大淋巴结转移灶的ADC差值是预测远期疗效的最佳ADC值参数。

3 讨论

不同的NPC患者对放化疗的敏感性存在个体差异,临床上多依据NPC患者的TNM分期来预测患者的预后。TNM分期作为预测肿瘤疗效的重要指标,只是根据病灶的解剖学范围不同进行划分,而无法从病灶本身的生物学特点去进行区分,如何将病灶内的生物学特点进行量化分析,是目前待解决的问题。近年来,有学者使用MRI纹理分析[4]、影像组学[5]及PET-CT[6]的方法去反映NPC的生物学特点,取得了一定的成果。但上述方法多依赖于机器学习或特殊检查进行研究,目前适用性及普遍推广价值不强。

DWI是一种简便无创的功能MRI成像技术,已广泛应用于临床。有学者[7]提出DWI能从分子水平反映肿瘤的生物学特点,可以用于预测NPC放化疗的疗效,其机制在于肿瘤组织的ADC值与肿瘤的细胞密度呈负相关,与肿瘤的细胞外间隙呈正相关,当肿瘤内部出现缺血坏死等乏氧情况时,细胞密度会下降,细胞外间隙会扩大,从而导致ADC值升高。当肿瘤明显乏氧时,病灶ADC值升高,提示放化疗不能充分作用于肿瘤,将导致肿瘤对放化疗的敏感性减低。

近年来用ADC值对NPC近期疗效进行评估的研究较多,但其说法不一,使用的ADC值参数也各有不同。方楠等[8]研究发现,治疗前肿瘤病灶的平均ADC值联合体积可以较好地对鼻咽癌的近期疗效进行预测,CR组与非CR组的原发灶平均ADC值差异有统计学意义,多因素Logistics回归分析提示平均ADC值越低,越容易CR。何渝等[9]发现ADC差值能反映肿瘤本身的异质性,肿瘤细胞由于增殖代谢、血管形成、肿瘤坏死、纤维化等各有不同,导致肿瘤内部并不均质,ADC差值预测治疗CR组的敏感度、特异度分别为74.3%、62.2%,ROC曲线下面积为0.696,治疗前ADC差值越低,肿瘤近期疗效消退越满意,反之,残留灶可能越大。本研究测量治疗前原发灶的平均ADC值、最高ADC值、最低ADC值及ADC差值,通过比较发现CR组的平均ADC值、最高ADC值、ADC差值均低于NCR组,与方楠等[8-9]研究的结果一致。同时,本研究将以上3个ADC值参数分别对NPC近期疗效进行ROC曲线分析,发现预测NCR时ADC差值的ROC曲线下面积最大(0.783),预测效能最好(敏感性、特异性分别为77.8%、83.9%),原发灶ADC差值的最佳阈值为0.613×10-3mm2·s-1,当ADC差值>0.613×10-3mm2·s-1,出现NCR的可能性大。

本研究通过对原发灶及最大淋巴结转移灶的不同ADC值进行比较,发现远期疗效复发转移组最大转移淋巴结的最高ADC值和ADC差值均高于稳定组。有文献[10]提出NPC的区域淋巴结转移与其远期疗效有关,放疗后3、5年随访发现最容易出现的是骨转移,其次是肺、肝、脑转移等,颈部区域淋巴结的转移是远期疗效的影响因素。在本研究病例中,复发转移者共6例,其中4例均出现骨转移。通过ROC曲线分析发现,治疗前最大转移淋巴结的ADC差值预测复发转移的曲线下面积最大(0.681),提示最大转移淋巴结的ADC差值是远期疗效的最佳ADC值参数。

本研究的不足之处:1)本研究仅以原发灶及最大转移淋巴结的最大层面ADC值数据作为疗效评估的参数,操作简便、易重复,但忽略了其他层面肿瘤组织的ADC值数据,不够全面;2)本研究远期疗效中的复发转移组数据较少,后期有待增大样本量,进一步验证本研究的临床应用价值。