磁共振灌注成像在鼻咽癌放射治疗中的应用

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(1.湘南学院附属医院放射科，湖南 郴州 423000；2.南华大学附属第一医院放射科)

·临床医学·

磁共振灌注成像在鼻咽癌放射治疗中的应用

聂林1,2，李庆1，赵衡2，周定中1，刘进才2*

(1.湘南学院附属医院放射科，湖南 郴州 423000；2.南华大学附属第一医院放射科)

目的探讨磁共振灌注成像(MR-PWI)参数作为评价鼻咽癌放疗敏感性指标的可行性，及其在鼻咽癌放射治疗后随访中的价值。方法收集64例经组织病理学证实的鼻咽癌患者临床资料，收治前均未有放、化疗史，放射治疗前1天及放疗4周后各行1次常规MRI及MR-PWI检查，对比分析放疗前后鼻咽部肿瘤的大小、灌注特点及灌注参数的变化。结果在MR-PWI图像上，放疗前鼻咽癌肿块主要表现为高灌注，其显示的高灌注区域最大层面面积要小于放疗前增强T1WI脂肪抑制序列显示面积(P<0.05)；40 Gy剂量放射治疗后，敏感组高灌注区域明显下降，其下降面积要大于增强T1WI脂肪抑制序列显示面积(P<0.05)；肿瘤放疗后坏死或纤维化表现为BV下降，而复发表现为BV升高(P<0.05)。结论常规MRI检查结合MR-PWI成像，可以更准确的反应鼻咽癌放疗前后的生物学变化；灌注图像及其参数在作为评价鼻咽癌放疗敏感性的指标，及鉴别肿瘤放疗后复发与坏死或纤维化中具有重要的参考价值。

磁共振； 灌注； 鼻咽癌； 放疗

磁共振灌注成像(MR-PWI)是近年来新发展的一种功能性影像检查方法，无创伤、无辐射、简便、可重复性强，其研究的是机体动态过程，可以无创地反映组织微循环的分布及血流灌注情况，可区别肿瘤结节、水肿、炎症和纤维化等病变，进而评估局部组织的活力和功能。目前临床上MR-PWI检查主要应用于中枢神经系统[1],少见用于鼻咽癌的应用报道。本文通过对64例经病理确诊的鼻咽癌患者，在放射治疗前后均进行1次MR常规检查与MR-PWI成像，以探讨磁共振灌注成像在鼻咽癌放射治疗前后的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集2011年1月～2014年3月来本科室就诊并经病理证实的鼻咽癌患者64 例，所有患者收治前均未有放、化疗史。其中男性38例，女性26例，年龄 15～75 岁,中位年龄 47 岁。64 例病例中低分化鳞癌 55 例，未分化癌 8 例，腺癌1 例。64例患者放疗前1天及放疗4周后均行磁共振平扫及灌注成像，放疗期间均未联合化疗，放疗后肿瘤变化情况的最终诊断结果均由组织活检或至少6个月的影像随访决定。

1.2 研究方法

使用SIEMENS PRIMUS医用直线加速器进行根治性治疗，每天2 Gy,每天1次，每周5天，连续放疗4周，总剂量为40 Gy。将放疗后肿瘤长径缩小30%及其以上的病例纳入敏感组(52例)，长径缩小未达到30%的病例纳入不敏感组(12例)。患者放射治疗前1周、第4周后各行1次MR及MR-PWI检查，采用SIEMENS AVANTO 1.5T超导型MR成像仪，8通道相控阵头、颈A Tim Coil线圈联合使用，全部患者先进行常规MRI检查，随后使用 EPI成像序列行PWI扫描，以病灶最大层面为中心扫描，层厚为5 mm，间距 1 mm，每次采集15幅图像,重复采集50次。连续采集8次图像后，再用高压注射器经肘前静脉团注对比剂钆贝葡胺(Gd-DTPA )，注射剂量为0.1 mmol/kg,注射速度4 mL/s，继续采集剩下42次图像，总成像时间为80 s，扫描参数为:TR/TE为1 520 ms/32 ms，FOV 230 mm×230 mm，矩阵128×128，翻转角度900。最后行增强的横断位T1Wl脂肪抑制检查，层厚与间距与PWI序列保持一致。将灌注原始图像传送到后处理软件(Perfusion)上进行后期处理，将PWI图像结合增强MRI，在病灶最大层面内选择感兴趣区，经后处理软件自动计算重建，得到灌注相关参数：血流量(blood flow,BF)、血容量(blood volume,BV)、平均通过时间(mean transit time,MTT)、峰值时间(time to peak,TTP)等的伪彩图像。

1.3 阅片分析

由两位放射科主治以上级别医师阅片，着重对比放疗前后鼻咽部肿块的大小变化、增强模式、强化程度及灌注指标BV的变化。

1.4 统计学分析

对放疗前后原发肿瘤灶在增强T1WI脂肪抑制序列及灌注BV伪彩图像上的最大层面面积进行分析，采用SPSS18.0统计学软件处理，计量资料的对比采取t检验，计数资料的对比则是采取χ2检验，在P<0.05时，为差异存在统计学意义。

2 结 果

2.1 鼻咽癌MR常规检查与灌注成像的图像特点及区别

64例鼻咽癌患者，放疗前鼻咽部肿块在T1WI、T2WI及脂肪抑制增强T1WI上均能良好显示(图1A～C)。在MR-PWI成像上主要表现为高灌注，即血流量(BF)、血容量(BV)、平均通过时间(MTT)在S lopem ax伪彩图上均为蓝色(图1D～F)；达峰时间(TTP)在S lopem ax伪彩图上为红色(图1G)。本研究对64例鼻咽癌患者，分别在MR-PWI成像上的血容量伪彩图和脂肪抑制增强T1WI序列上，勾画出肿瘤原发灶最大层面区域的面积。肿瘤原发灶在BV伪彩图上面积为4.86±0.02 cm2，在脂肪抑制增强T1WI序列上面积为5.41±0.02 cm2，血容量伪彩图上肿瘤面积要小于增强T1WI脂肪抑制序列(P=0.023，t=3.224)。

2.2 放疗前后肿瘤灌注区域的变化及肿瘤放疗后复发与坏死或纤维化的鉴别

40Gy剂量放射治疗后，敏感组52例患者灌注成像上肿块BV伪彩图蓝色区域面积明显下降，其下降程度要大于增强T1WI脂肪抑制序列(P=0.031，t=3.032)(图1H～I)； 放疗后肿瘤复发表现为BV伪彩图蓝色区域面积升高(图1J)；而放疗后坏死或纤维化BV伪彩图蓝色区域面积下降(P=0.029，t=3.461)(图1K)。

图1 磁共振灌注成像鼻咽癌典型病例 A～I为同一患者，男，36岁，右侧鼻咽癌；A～C：放疗前常规T1WI、T2WI及脂肪抑制增强T1WI，右侧鼻咽顶侧壁软组织肿块，表现为T1WI等信号、T2WI稍高信号改变，肿块累及右侧咽旁间隙，增强扫描呈较明显强化；D～G：放疗前灌注图像，显示鼻咽癌血流灌注特点，即鼻咽癌肿瘤血管较丰富，血容量较高，灌注血流速度较快，平均通过时间短；H～I：放射治疗4周后复查磁共振灌注BV图像及常规脂肪抑制增强T1WI，提示患者对放疗敏感，肿瘤面积明显缩小，且灌注BV图像上肿瘤缩小面积要小于脂肪抑制增强T1WI；J：另一患者40 Gy剂量放射治疗4周后，停止放疗8周后复查磁共振灌注成像，显示肿块血容量仍较多，肿瘤血管仍较丰富，提示肿瘤复发；K：另一患者40Gy剂量放射治疗4周后，停止放疗8周后复查磁共振灌注成像，显示肿瘤部位血容量减少，肿瘤血管减少，提示肿瘤放疗后坏死或纤维化

3 讨 论

鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma,NPC)是发生于鼻咽部上皮细胞的恶性肿瘤,病理类型85 %以上为低分化鳞癌。它好发于中国南方及东南亚地区，尤其是广东地区[2]。该病发生位置隐蔽，易向周围浸润生长，目前其诊断主要基于病史、体格检查、血清学试验和内镜下肿瘤活检。影像检查主要以CT、MRI为主，因MRI检查具有良好的软组织分辨力和多参数成像特点，现已广泛运用于鼻咽癌的检查。磁共振功能成像日新月异，近些年MR-PWI成像应用得越来越多，肿瘤研究中多集中在脑胶质瘤、原发性肝癌等疾病上[3]，在鼻咽癌中的应用尚处于摸索阶段，相关研究甚少，国内仅见少量报道。

MR-PWI成像技术运用的是EPI相位编码的平面回波序列[4]，其幅度比常规脉冲序列弱很多，因此对磁场不均匀非常敏感，易在空气—软组织—骨的交界处产生伪影，导致相位方向图像几何变形，使图像失真。又因鼻咽癌毗邻鼻咽腔(空气—软组织界面)，且易受吞咽、呼吸等生理运动影响，所以MR-PWI应用于鼻咽部的检查有一定困难。为了减少上述情况对灌注图像的影响，笔者把EPI序列编码方向设置为前后，并要求患者取出可移动的金属异物(如义齿)，扫描时平静呼吸及减少吞咽动作，本组64例病例放疗前后均可较好的测量平扫及灌注BV图像上最大层面面积。通过软件计算，对照放疗前后鼻咽部肿块在脂肪抑制增强T1WI序列及灌注BV图像上的面积差别，发现放疗前后灌注BV图像上肿瘤面积均要小于脂肪抑制增强T1WI序列面积，具有明显统计学差异，与何侠等[5]研究一致，但是其机理却不太清楚，可能是与MR-PWI反应的是肿瘤组织微血管生成情况有关，其灌注区域面积与肿瘤血管分布一致，提示MR-PWI成像对于肿瘤放疗前靶区的勾画及在观察肿瘤放疗效果方面更准确，灌注参数血容量(BV)有望作为评价肿瘤放疗敏感性的指标。

鼻咽癌的治疗方法主要为放射治疗，近年来，精确的放疗技术的快速发展以及MRI技术的进一步提高，明显的提高了鼻咽癌患者的5年总生存率。鼻咽癌放疗后，如何鉴别肿瘤放疗后复发还是坏死或纤维化，一直以来都是研究的热点和重点。文献[6]报道 鼻咽癌坏死或纤维化组织多发生于放疗后较短时间内(<1 年),而 80 ℅鼻咽癌复发主要发生在放疗后2 年内。鼻咽癌放疗后1～12 个月，鼻咽部结构改变最为复杂，会发生一系列变化，早期由于放射性炎症和/或局部抵抗力降低，致细菌感染，潴留大量粘稠脓液和/或痂皮，局部血管扩张、通透性增加,血管增多,MRI征象表现为腔外邻近组织水肿，腔内结节状影，表面粗糙，或将鼻咽正常结构掩盖。虽然增强扫描可一定程度上提示肿瘤复发或纤维化，一般来说，若病灶无强化，可基本除外肿瘤复发，但出现强化者并不一定是复发。另外后期放射治疗导致的坏死和放射后肿瘤坏死均表现为长 T1 长 T2 信号，增强后没有强化或环形强化，也是鉴别的一个难点。上述种种复杂因素，常常使肿瘤复发与坏死或纤维化的鉴别变得十分困难。

但复发和转移是影响鼻咽癌治疗效果的主要原因，鼻咽癌放疗失败的一个很重要的原因就是局部肿瘤复发。大量研究证明，肿瘤血管生成和缺氧是肿瘤复发、转移及放疗后病灶残存的重要因素[7-8]。MR-PWI作为一种无创的功能性检查手段，可以反映鼻咽癌肿瘤血管生成和缺氧状态的价值，可以鉴别肿瘤复发和放疗后坏死。普通MRI成像上表现为明显强化的肿块，伴周围组织广泛水肿及占位效应，常不能区分是肿瘤复发还是放疗后坏死[9]。MR-PWI上显示肿瘤复发BV升高，而放疗后坏死BV下降。因为放疗虽然刺激了反应性的新生血管增殖，但与恶性肿瘤不同，其血管壁的增厚、玻璃样变性、微血管矿物质沉积及小血管坏死与放疗受损组织与新生血管的增殖相伴随，这些改变阻止了微血管的生成，实际上降低了BV。放疗后坏死不同于复发肿瘤，虽然也可以明显强化，但血流灌注图表现为低或无灌注，灌注加权像无明显信号下降，时间强度曲线较为平直，均呈乏血供表现。

本研究表明，MR常规扫描结合MR-PWI成像，不仅可以提高鼻咽癌的诊断价值，而且在鼻咽癌放疗后随访中起重要的作用，两者结合能更好的鉴别肿瘤的复发、放疗后水肿、坏死或纤维化。由于本研究病例数量较少，随访时间不够长，而且仅采用灌注图像中的一个参数进行比较,难免有失偏颇,今后需行多样本、多中心、多参数研究才能取得更多的肿瘤生物学信息，为临床进一步诊断鼻咽癌放疗后复发或纤维化提供更多的理论依据。

[1] Forster A,Ottomeyer C,Wolf ME,et al.Dynamic susceptibility contrast perfusion MRI identifies persistent vessel pathology in acute pontine stroke[J].Cerebrovasc Dis，2010,29(4):389-394.

[2] 熊炜峰，邱土军，江新青，等.鼻咽癌放射治疗后颞叶常规MRI表现正常脑白质的扩散张量成像初步研究[J].中华放射学杂志，2012，46：130-135.

[3] 卞读军,肖恩华,胡冬煦,等.经导管肝动脉化疗栓塞治疗肝细胞癌前后磁共振灌注成像观察[J].中国医学影像技术,2010,55(1):89-92.

[4] 李章宇，贾文霄.磁共振灌注成像原理及临床应用[J].新疆医学，2012，42：60-62.

[5] 何侠，朱向帜，黄德健，等.磁共振弥散加权成像和PET/CT在鼻咽癌调强放射治疗中的应用[J].肿瘤学杂志，2008，10(14)：783-786.

[6] 戴军进，樊卫，王国慧，等.18F-FDG PET/CT 显像对鼻咽癌放疗后复发早期诊断的临床价值[J].现代医学仪器与应用，2008，20(1)：12-14.

[7] Wan XB,Fan XJ,Chen MY,et al.Elevated Beclin 1 expression is correlated with HIF-1alpha in predicting poor prognosis of nasopharyngeal carcinoma[J].Autophagy，2010，6(3):395-404.

[8] Markovic O，Marisavljevic D，Cemerikic V，et al.Expression of VEGF and microvessel density in patients with multiple myeloma:clinical and prognostic significance[J].Med Oncol，2008，(4):451-445.

[9] Vandecaveye V，De Keyzer F,Dirix P,et al.Applications of diffusion-weighted magnetic resonance imaging in head and neck squamous[J].Cell Carcinoma，2010,52:773-784.

ApplicationofMagneticResonancePerfusionWeightedImaginginNasopharyngealCarcinomaRadiotherapy

NIE Lin,LI Qing,ZHAO Heng,et al

(Departmentofradiology，theAffiliatedNanhuaHospital，UniversityofSouthChina，Hengyang，Hunan421002，China)

ObjectiveTo study the application of magnetic resonance perfusion weighted imaging(MR-PWI) parameters as the feasibility of nasopharyngeal carcinoma radiotherapy sensitivity evaluation index,and its value in the follow-up after radiotherapy for nasopharyngeal carcinoma (NPC).Methods64 cases of patients with nasopharyngeal carcinoma (NPC),which were confirmed by histopathology,history of treated before are not radiotherapy or chemotherapy.The day before radiotherapy and radiotherapy after four weeks in a routine MRI and MR PWI inspection,comparison and analysis,the size of the tumor before and after radiotherapy of nasopharyngeal perfusion characteristics and changes of perfusion parameters.Result

In the image of MR-PWI,before radiotherapy of nasopharyngeal mass mainly for high perfusion,it is high perfusion area bigger level display area is smaller than before radiotherapy enhanced T1WI fat suppression sequence(P<0.05);After 40 Gy dose radiotherapy,high sensitive group significantly decreased perfusion area,high sensitive group significantly decreased perfusion area,its decline in area than enhanced T1WI fat suppression sequence,(P<0.05).ConclusionCombined with perfusion imaging,can be more accurate reflection of biological changes after radiotherapy of nasopharyngeal carcinoma;perfusion image and its parameters in as evaluation index of nasopharyngeal carcinoma radiotherapy sensitivity,and the identification of tumor recurrence after radiotherapy and necrosis or fibrosis has important reference value.

magnetic resonance; perfusion; nasopharyngeal carcinoma; radiotherapy

10.15972/j.cnki.43-1509/r.2015.01.011

2014-05-08；

2014-09-11

郴州市科技局资助(2011J169).

*通讯作者，E-mail：1379312468@qq.com.

R730.44

A

(此文编辑：朱雯霞)