磁共振扩散加权成像在局部进展期胰腺癌射波刀治疗疗效评估中的应用

张瑜　张火俊　居小萍　马超　陈世跃　清水汪　方芳　陆建平

200433　上海，第二军医大学长海医院放射科(张瑜、马超、陈世跃、陆建平)，放疗科(张火俊、居小萍、清水汪、方芳)



磁共振扩散加权成像在局部进展期胰腺癌射波刀治疗疗效评估中的应用

张瑜张火俊居小萍马超陈世跃清水汪方芳陆建平

200433上海，第二军医大学长海医院放射科(张瑜、马超、陈世跃、陆建平)，放疗科(张火俊、居小萍、清水汪、方芳)

局部进展期胰腺癌(locally advanced pancreatic carcinoma, LAPC)是指癌灶累及局部周围重要结构失去根治性手术切除机会，但暂时尚未发现远处转移的患者，在所有胰腺癌患者中比例高达40%。由于化疗不良反应较大,多数LAPC患者选择以放疗为主的姑息性综合治疗。如果能提高胰腺癌的局部控制率，胰腺癌的总生存率就随之提高[1]。因此，采用有效的放疗技术及合理的评估方法对提高LAPC患者的生活质量及改善预后十分重要[2]。射波刀通过肿瘤内植入金标的同步呼吸追踪技术或椎体追踪技术避免呼吸运动带来的误差，真正达到同步呼吸跟踪肿瘤运动，降低周围正常组织受量的同时更准确给予肿瘤更高剂量，起效迅速[3]，是目前治疗LAPC较理想的手段。基于单次激发平面回波成像序列(single-shot echo planar imaging, SS-EPI )的磁共振扩散加权成像(diffusion weighted imaging, DWI)及小视野(reduced field of view, rFOV)DWI成像属于功能成像，能够从功能上对病灶进行定性并同时对其活性进行定量测量。最新研究表明，呼吸触发(respiratory triggered，RTr)技术是胰腺癌DWI技术的最佳选择[4]，扩散梯度因子(b)值为600 s/mm2是胰腺病灶进行DWI扫描时值得推荐的扫描参数[5]。目前尚未见LAPC射波刀放疗近期疗效的DWI评估研究报道。本研究通过RTr的DWI分别从宏观水平及微观水平对LAPC射波刀放疗的近期疗效进行评估，探讨DWI在疗效评估中的应用价值，以期为临床LAPC放疗疗效评估及预后提供帮助。

一、材料和方法

1．一般资料：前瞻性地收集2013年12月至2014年12月期间在上海长海医院放疗科接受射波刀治疗并同意参加本研究的10例LAPC患者。纳入标准：(1)年龄在18～80岁之间；(2)卡氏评分(karnofsky，KPS)为60～100分；(3)病理活检证实或有典型的临床症状并经过影像学(CT或MRI增强)及实验室CA19-9检查确诊为胰腺癌，均经过PET-CT诊断无远处脏器转移；(4)外科会诊无手术指征或患者拒绝姑息性手术治疗。排除标准：(1)有明确磁共振(MRI)检查禁忌证者；(2)呼吸不配合者；(3)有远处器官转移患者；(4)伴有其他系统恶性肿瘤或者其他系统慢性消耗性疾病患者。10例患者中男性4例，女性6例，年龄50～80岁，中位年龄61岁。

2．磁共振检查：MRI检查前禁食、水6 h，扫描时患者取仰卧位。所有检查均在3．0T超导磁共振仪(Signa HDxt，GE Healthcare，Milwaukee，USA)上完成。嵌入式体部线圈用于信号激发，8通道体部相控阵线圈位于剑突下2～3 cm处，用于信号接收。

深呼气末屏气扫描。扫描序列包括二维重水胰胆管成像(BH 2D MRCP)：斜冠状位扫描，重复时间(repetition time，TR) 7 000 ms，回波时间(echo time,TE)1 221 ms,带宽31.25 Hz，矩阵288×288，层厚5 cm，间距0 cm，视野(field of view,FOV) 30 cm×30 cm，时间3 s； 脂肪抑制快速自旋回波T2WI(RTr Ax fs T2)：TE 72 ms，回波链长度16，带宽83.33 Hz，矩阵320×192，层厚0.5 cm，FOV 36 cm×36 cm，时间133 s；肝脏快速容积成像(1iver acquisition with volume acceleration, LAVA)：TE 1.3 ms，反转角12°，带宽166.67 Hz，矩阵320×224，层厚0.5 cm，FOV 40 cm×36 cm，时间18 s；SS-EPI DWI，b值分别为0和600 s/mm2：TE 58.6 ms，矩阵96×128，层厚0.5 cm，间距0.1 cm，FOV 38 cm×22.8 cm，时间84 s；呼吸触发小视野高分辨率扩散加权成像(RTr rFOV DWI，rFOV DWI b=600 s/mm2)：TE 58.6 ms，矩阵130×64，层厚0.5 cm，间距0.1 cm，FOV 16 cm×8 cm，时间130 s。最后行LAVA动态灌注(Ax LAVA +C Dynamic 15 4SEC)及LAVA增强扫描。

实体肿瘤反应评价标准(response evaluation criteria in solid tumors，RECIST)[6-7]：完全缓解指目标靶病灶全部消失；部分缓解指目标靶病灶最长径总和缩小≥30%；疾病进展指目标靶病灶最长径总和增大≥20%或有远处转移；稳定指介于部分缓解及进展之间。

3．射波刀放疗：使用美国Accuray公司生产的射波刀SRS治疗系统(第四代,G4)，采用椎体追踪技术。根据患者的实际情况进行单次射线剂量及治疗次数的调整。单次剂量范围6～8 Gy，分割次数为4～8次。

患者取仰卧位，带上固定体部的真空垫，进行螺旋CT增强扫描。CT层厚1.5 mm，扫描范围包括全胰腺和病灶上下10 cm。计划靶体积(planning target volume，PTV)定义为肿瘤宏观体积(gross tumor volume，GTV)，在x、y、z轴方向各外放2～3 mm，以避免呼吸跟踪所产生的误差，同时勾画出胃、十二指肠、肝脏、双肾等正常组织。处方剂量定义为85%～90%的PTV所受剂量。

4．数据处理：参照LAVA平扫、增强及T2WI图像，在弥散图像同一层面同一个位置识别确定感兴趣区域(region of interest，ROI)，ROI面积>40 mm2为类圆形或椭圆形。利用GE 3.0T MRI后处理工作站(GE adw4.4，USA)的自带分析软件(Function 6．3．13,GE adw4．4，USA)重建表观扩散系数(apparent diffusion coefficient,ADC)图，并同时拟合出ROI区的ADC值。ADC值测量由一位临床经验丰富的放射科医师和一位从事胰腺疾病研究的临床医师讨论一致情况下完成。测量ADC值时注意避开伪影、肿块边缘及肿块内囊变坏死出血区，并注意观察下层图像，避免因ROI过大造成部分容积效应影响带来的测量误差。

二、结果

1．常规MRI扫描：6例肿块位于胰头颈部，4例位于胰体尾部。病灶在LAVA平扫上呈等、稍低信号，T2WI上呈稍高、高信号。放疗后1个月10例均稳定，放疗后3个月9例稳定，1例进展(肝转移)且失访。

2．在DWI及rFOV DWI成像中病灶的ADC值变化：本研究选择b=600 s/mm2，获得质量较满意的图像，测出的ADC值稳定。在SS-EPI DWI及 rFOV DWI成像上，病灶较周围组织均呈等、高信号。在SS-EPI DWI成像中，放疗前及放疗后1、3个月病灶实质区ADC值分别为1.50±0.41、1.78±0.21、2.10±0.19，放疗后1个月与放疗前的差异无统计学意义(t=-2.174，P=0.058)，而放疗后3个月较放疗后1个月及放疗前均显著增高，差异均有统计学意义(t值分别为-2.650、-3.241，P值均<0.05；图1)。在rFOV DWI成像中，放疗前及放疗后1、3个月病灶实质区ADC值分别为0.80±0.41、1.04±0.41、1.25±0.21，放疗后1个月与放疗前的差异以及放疗后1个月与3个月的差异均无统计学意义(t值分别为-2.144、-1.475，P值均>0.05)，而放疗后3个月较放疗前显著增高，差异有统计学意义(t=-2.530,P=0.035；图2)。

图1　男，50岁，局部进展期胰腺癌。1A～1C为放疗前及放疗后1、3个月LAVA动态灌注动脉晚期，1D～1F为T2WI图，1G～1I为DWI图，目标靶病灶随着随访时间的延长，周缘轮廓越发模糊，病灶内实质部分减少，囊变范围变大，1J～1L为ROI区(44 mm2)的ADC伪彩图

目标靶病灶实质区在SS-EPI DWI及rFOV DWI成像中的ADC值的变化趋势一致，均随着随访时间的延长而增高，且在SS-EPI DWI成像中的ADC值高于相应rFOV DWI中的ADC值，时间效应、组别效应的差异均有统计学意义(F值分别为12.0345、67.1115，P值均<0.001)，而时间×组别效应的差异无统计学意义(F=0.2129，P=0.809)。

讨论MRI因无辐射、组织分辨率高、可多层面多参数成像、适合患者多次随访复查等诸多优点而使其在肿瘤疗效评估中具有很大的潜在优势[8]。近年来,随着DWI技术的发展,能够从功能上对腹部病灶进行定性并同时对其活性进行定量而成为腹部肿瘤疗效评估领域中的研究热点。ADC值对活体组织内水分子的扩散能力进行量化，间接地反映了活体组成结构信息，有利于对病灶进行准确定性，并评估其治疗疗效。人体内水分子扩散运动主要包括真正细胞内外水分子扩散运动及微循环中的血液灌注等形式。ADC值受所选b值影响，b值越大，微循环中血流灌注效应对ADC值的影响就越小，细胞内外水分子扩散运动的权重就越大,ADC值越接近真正的扩散系数，越能代表组织中真正的细胞内外水分子的扩散状态。但随着b值的增大，弥散图像的信噪比会同时下降，病灶边缘与周围正常胰腺组织之间的对比度也下降，影响诊断,甚至有可能导致小病灶的漏诊，因此在进行DWI成像检查时需要选择合适的b值。最新研究表明[5]，b值为600 s/mm2的DWI是诊断胰腺结节值得推荐的扫描参数。 此外,根据相关研究报道[9]，rFOV DWI可去除卷折及伪影，获得较高质量和分辨力的DWI图，测得的胰腺ADC值更加稳定。鉴于以上所述，本研究对目标靶病灶依次进行SS-EPI DWI、rFOV DWI成像，b值均为600 s/mm2，以最大程度地保证胰腺DWI图像的质量，保持所测ADC值稳定。

图2　女，62岁，局部进展期胰腺癌。2A～2C为放疗前及放疗后1、3个月LAVA动态灌注的动脉晚期，2D～2F为T2WI图，2G～2I为DWI图，目标靶病灶随着随访时间的延长而缩小，2J～2L为ROI区(43 mm2)的ADC伪彩图

胰腺癌组织镜下表现为分化程度不一的腺体样结构，肿瘤细胞数量多、密集而且排列紊乱，周围较多的间质纤维成分。癌细胞内外水分子的扩散能力与癌细胞的密度及细胞外间质的致密程度(即细胞外间隙)密切相关，癌细胞密度大，间质越致密，水分子的扩散受限程度越大，反之则受限程度越小。由于癌细胞内外水分子运动受限，低于正常胰腺组织，故测得的胰腺癌ADC值低于正常胰腺组织的ADC值[10-13]。本研究结果显示，在SS-EPI DWI及rFOV DWI成像中目标靶病灶ADC值在放疗后随着时间的延长而增高，差异均有统计学意义，且rFOV DWI成像中的ADC值低于相对应SS-EPI DWI成像中的ADC值，提示放疗后目标靶病灶实质区水分子的扩散能力增强,囊变程度变大。结合射波刀治疗原理，推测目标靶病灶接受射波刀放疗后，肿瘤细胞遭6mV X线照射后癌细胞膜通透性增加，细胞器减少，细胞溶解、坏死，致癌细胞数量减少、密度减低，因此组织内的水分子扩散空间变大，扩散速度增快，ADC值也增高。但在SS-EPI DWI及rFOV DWI成像中，放疗后1个月的ADC值与放疗前均无显著差异，且在rFOV DWI成像中，放疗后3个月的ADC值与放疗后1个月也无显著差异，其原因可能是由于随访间隔时间不够长或者有效样本量不充足所致。SS-EPI DWI成像中ADC值大于相对应的rFOV DWI成像中的ADC值，可能与b值的选择以及脉冲的选择相关。今后将进一步扩大样本量及进行动物造模来验证本研究结果。

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(本文编辑：吕芳萍)

(收稿日期：2015-09-21)

通信作者：陆建平，Email:cjr.lujianping@vip.com

DOI:10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2016.02.013