动态增强MRI定量评估喉及下咽鳞癌同步放化疗近期疗效研究

郭炜， 罗德红， 李琳， 赵燕风， 林蒙， 杨亮， 胡镭， 赵心明， 周纯武



·头颈部MRI新技术临床应用专题·

动态增强MRI定量评估喉及下咽鳞癌同步放化疗近期疗效研究

郭炜， 罗德红， 李琳， 赵燕风， 林蒙， 杨亮， 胡镭， 赵心明， 周纯武

目的：探讨MRI动态增强扫描(DCE-MRI)对喉及下咽鳞癌同步放化疗近期疗效的预测价值。方法：2014年12月-2015年12月经本院喉镜活检病理证实并行同步放化疗的喉(10例)及下咽(26例)鳞癌患者共36例，于治疗前行DCE-MRI检查，并在放疗剂量累积达50Gy时行治疗中MRI复查。根据治疗结束后肿瘤缓解情况，将患者分为完全缓解组(CR)及部分缓解组(PR)。测量DCE-MRI定量参数值，包括容积转移常数(Ktrans)、速率常数(Kep)和血管外细胞外容积分数(Ve)，分别比较三者在CR组与PR组间的差异，并绘制ROC曲线评估各定量参数预测喉及下咽鳞癌同步放化疗近期疗效的效能。结果：36例患者在同步放化疗后达CR20例，PR16例。喉癌和下咽癌两组间治疗前DCE-MRI各定量参数比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。CR组治疗前Ktrans、Kep和Ve值分别为(0.307±0.055)min-1、(0.527±0.114)min-1和0.587±0.045， PR组的相应值分别为(0.234±0.049)min-1/min、(0.390± 0.090)min-1和0.602±0.037。两组比较，Ktrans和Kep的差异均有统计学意义(P<0.05)，Ve的差异无统计学意义(P>0.05)。ROC曲线分析，以Ktrans=0.283min-1为阈值，预测同步放化疗后达CR的曲线下面积(AUC)、敏感度及特异度分别为0.839、70.0%和81.2%；以Kep=0.446min-1为阈值，预测同步放化疗后达CR的AUC、敏感度及特异度分别为0.809、75.0%和75.0%。结论：DCE-MRI定量参数有助于预测喉及下咽鳞癌同步放化疗的近期疗效。

喉肿瘤； 下咽肿瘤； 鳞癌； 磁共振成像； 动态增强扫描； 放化疗

喉及下咽鳞状细胞癌(laryngeal and hypopharyngeal squamous cell carcinoma)是头颈部常见的原发恶性肿瘤。目前，同步放化疗模式是喉及下咽鳞癌功能保全性治疗的首选[1]。肿瘤放化疗近期疗效的好坏是影响后续治疗及预后的一个重要因素。因此，治疗前对肿瘤放化疗近期疗效进行预测，对临床实行个体化的治疗至关重要。MRI动态增强扫描(dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging，DCE-MRI)可以通过相关数学模型提供的定量参数反映肿瘤血流灌注特征，并可间接反映肿瘤细胞的乏氧情况[2]。本研究旨在探讨DCE-MRI技术对喉及下咽鳞癌同步放化疗近期疗效的预测价值，为临床个体化精准治疗提供依据。

材料与方法

1.临床资料

2014年12月-2015年12月在我院就诊的喉癌和下咽癌初诊患者36例，均为男性，年龄35～79岁，中位年龄57岁。所有患者行MRI检查前均签署知情同意书。36例中，下咽癌26例，喉癌10例。原发灶部位：梨状窝24例，咽后壁1例，环后区1例，声门上区4例，声门区6例。患者纳入标准：①MR检查前未接受过任何抗肿瘤治疗；②病理证实均为鳞状细胞癌；③无磁共振检查禁忌证。患者排除标准：①患者不同意DCE-MRI检查；②严重吞咽伪影；③ 肿瘤长径<1.0 cm。

所有患者均于本院放疗科行同步放化疗，采用调强放疗，直线加速器6 MV X线，每天2 Gy，每周5次。患者从放疗第1天开始接受化疗，化疗药物为紫杉醇+脂质体270 mg(静滴第1天)及顺铂40 mg(静滴第2、3、4天) ，每21天为1个周期，与放疗同时结束。所有患者在放疗25次、剂量达50 Gy时复查MRI，对治疗效果进行评估。MRI图像由两位影像科高年资医师盲法阅片并取得一致意见。参考实体瘤疗效评价标准(Response Evaluation Criteria In Solid Tumors,RECIST)[3]对治疗后肿瘤缓解情况进行评估和分组。

2.检查方法

采用GE Discovery 750 3.0T MR扫描仪和8通道相控阵头颈联合线圈。治疗前扫描序列如下。 平扫：采用快速恢复快速自旋回波(fast recovery fast spin echo，FRFSE)序列，行横轴面T1WI、脂肪抑制T2WI及冠状面脂肪抑制T2WI扫描，层厚为4 mm，层间距0.4 mm； 增强扫描：经手背静脉以2.0 mL/s的流率注射钆双胺注射液(0.2 mL/kg)，随后以0.9%生理盐水20 mL冲管，扫描序列包括横轴面DCE-MRI，横断面及冠状面快速扰相梯度回波(three dimensional fast spoiled gradient echo，FSPGR)序列。DCE-MRI采用3D肝脏加速容积采集(liver acquisition with volume acceleration-extended volume，LAVA-XV)序列，扫描参数：TR 2.8 ms，TE 1.3 ms，翻转角15°，层厚4.2 mm，层间距0 mm，视野26 cm×26 cm，扫描矩阵160×160，单期扫描时间7 s，共40期。于放疗50 Gy时进行疗程中MRI检查，采用常规平扫及增强序列。

3.图像分析和数据处理

使用GenIQ软件以及GE ADW4.5工作站的3D Synchro View软件进行后处理，获得各ROI的容积转移常数(Ktrans)、速率常数(Kep)和血管外细胞外容积分数(Ve)。本研究DCE-MRI定量参数的计算采用的药代动力学模型为Toft Ker模型[4]。于肿瘤最大截面相应层面手动勾画ROI，尽量避开囊变、坏死区，重复测量3次取平均值。

4.统计学处理

所有数据采用SPSS 20.0软件进行统计学分析。数据符合或近似正态分布，采用t检验；数据不符合正态分布，采用Mann-Whitney U检验。分别比较治疗前各组的DCE-MRI定量参数。对有统计学意义的DCE-MRI参数进一步采用受试者操作特征(ROC)曲线进行分析，评价其诊断效能。P<0.05认为差异有统计学意义。

结　果

1.喉及下咽鳞癌治疗前DCE-MRI定量参数特征

本研究中同步放化疗后达CR者20例，PR者16例。喉癌组和下咽癌组的治疗前DCE-MRI各定量参数测量结果见表1。两组间比较，差异均无统计学意义(P>0.05，表1)。CR组(图1)与PR组的治疗前各项DCE-MRI定量参数比较见表2。两组间Ktrans和Kep的差异有统计学意义(P<0.05)，Ve的差异无统计学意义(P>0.05)。

表1　喉癌及下咽癌治疗前DCE-MRI定量参数比较

表2　CR和PR组治疗前DCE-MRI定量参数比较

2.DCE-MRI定量参数预测喉及下咽鳞癌疗效效能比较

ROC曲线分析结果显示(图2)，DCE-MRI定量参数中Ktrans和Kep预测喉及下咽鳞癌(图2)同步放化疗达CR的曲线下面积(AUC)为0.839(95%置信区间为0.711～0.968)和0.809(95%置信区间为0.669～0.950)，以治疗前Ktrans=0.283/min为阈值，诊断敏感度和特异度分别为70.0%和81.2%；以治疗前Kep=0.446为阈值，预测同步放化疗后达CR的敏感度和特异度均为75%。

讨　论

喉癌与下咽癌同步放化疗的治疗效果与肿瘤组织的敏感性直接相关。肿瘤对放化疗的敏感性与肿瘤内血供及氧含量密切相关，肿瘤坏死区往往是乏血供及乏氧区，易出现放化疗抵抗；血供丰富的肿瘤细胞，含氧量较高，对放化疗较敏感。DCE-MRI可以显示肿瘤组织的灌注及渗透性，因此可以用来预测和评估肿瘤放化疗的疗效[5-6]。

目前定量DCE-MRI已经被广泛运用于头颈部肿瘤的诊断、鉴别诊断及分级分期中[7-9]，但涉及疗效预测和评估方面的研究较少，且研究结果不完全相同。Kim等[10]对33例头颈部鳞癌放化疗患者的定量DCE-MRI研究显示，放化疗后达CR的患者治疗前Ktrans要显著高于PR组，且差异有统计学意义。而Chikui等[11]和King等[12]的研究结果显示，治疗前DCE-MRI定量参数不能预测头颈部鳞癌的放化疗疗效。本研究结果显示，治疗前Ktrans和Kep越高，对放化疗越敏感，近期疗效达CR的概率越大，与Kim等的研究结果一致。对于与既往研究结果的差异，笔者认为不同部位头颈部肿瘤的生物学行为、治疗模式、随访周期以及研究者所用的软件及药代动力学模型的不同均会对测量结果产生影响。

本研究中，我们进一步运用ROC曲线分析，以治疗前Ktrans=0.283/min为阈值，预测同步放化疗后达CR的敏感度和特异度分别为70.0%和81.2%；以治疗前Kep=0.446/min为阈值，预测同步放化疗后达CR的敏感度和特异度均为75%。此外，鲁光平等[13]报道下咽癌较喉癌对化疗更敏感，而本研究中对喉癌及下咽癌组的DCE-MRI定量参数进行对比分析，发现各参数在两组间均无显著差异。因本研究中样本量偏小，喉癌与下咽癌间反映血流灌注的DCE-MRI参数是否存在差异，尚需进一步研究证实。

本研究存在的主要局限性：①治疗中复查的患者无组织学依据，部分PR患者肿瘤残留与放化疗后改变的鉴别有一定困难；②部分诊断为PR的患者，可能实际上并无存活的肿瘤细胞，但因肿瘤的消退需要一段时间，疗效有可能被低估；③咽喉部吞咽活动对DCE-MRI检查的影响。上述情况均会影响对疗效的判断。

总之，DCE-MRI定量参数有助于预测喉及下咽鳞癌同步放化疗的近期疗效，这些信息可以为后续的个体化治疗提供重要信息。

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[2]Noworolski SM，Fischbein NJ，Kaplan MJ，et al.Challenges in dynamic contrast enhanced MRI imaging of cervical lymph nodes to detect metastatic disease[J].J Magn Reson Imaging，2003，17(4):455-462.

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[4]Eisenhauer EA，Therasse P，Bogaerts J，et al.New response evaluation criteria in solid tumours:revised RECIST guideline (version 1.1)[J].Eur J Cancer，2009，45(2):228-247.

[5]宋媛，丁爽，贾文霄.DCE-MRI评价肿瘤血管生成的实验研究[J].放射学实践，2014，29(6):640-643.

[6]Cooper RA，Carrington BM，Loncaster JA，et al.Tumor oxygenation levels correlate with dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging parameters in carcinoma of the cervix[J].Radiother Oncol，2000，57(1):53-59.

[7]Yabuuchi H，Fukuya T，Tajima T，et al.Salivary gland tumors:diagnostic value of gadolinium-enhanced dynamic MR imaging with histopathologic correlation[J].Radiology，2003，226(2):345-354.

[8]Park M，Kim J，Choi YS，et al.Application of dynamic contrast-enhanced MRI parameters for differentiating squamous cell carcinoma and malignant lymphoma of the oropharynx[J].AJR，2016，206(2):401-407.

[9]Huang B，Wong CS，Whitcher B，et al.Dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging for characterising nasopharyngeal carcinoma:comparison of semiquantitative and quantitative parameters and correlation with tumour stage[J].Eur Radiol，2013，23(6):1495-1502.

[10]Kim S，Loevner LA，Quon H，et al.Prediction of response to chemoradiation therapy in squamous cell carcinomas of the head and neck using dynamic contrast-enhanced MR imaging[J].AJNR，2010，31(2):262-268.

[11]Chikui T，Kitamoto E，Kawano S，et al.Pharmacokinetic analy-sis based on dynamic contrast -enhanced MRI for evaluating tumor response to preoperative therapy for oral cancer[J].J Magn Reson Imaging，2012，36(3):589-597.

[12]King AD，Chow SK，Yu KH，et al.DCE-MRI for pre-treatment prediction and post-treatment assessment of treatment response in sites of squamous cell carcinoma in the head and neck[J].PLoS One，2015，10(12):e0144770. DOI: 10.1371/journal.pone.0144770 PMID:26657972 ”

[13]鲁光平，潘骥群，刘志标，等.DCF方案诱导化疗后手术治疗喉癌及下咽癌T2～T3病变疗效分析[J].临床耳鼻咽喉头颈外科杂志，2015，29(7)：585-588.

Dynamic contrast enhanced MRI in predicting early response of laryngeal and hypopharyngeal squamous cell carcinoma after concurrent chemoradiation therapy

GUO Wei，LUO De-hong，LI Lin，et al.Department of Diagnostic Radiology，Cancer Hospital，Peking Union Medical College，Chinese Academy of Medical Sciences，Beijing 100021，China

Objective:To assess the value of dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging (DCE-MRI) performed before treatment in predicting the early response of laryngeal and hypopharyngeal carcinoma after concurrent chemo-radiation therapy.Methods:Thirty-six patients with pathologically proven laryngeal (n=10) or hypopharyngeal (n=26) squamous cell carcinoma received concurrent chemoradiation treatment.All patients underwent DCE-MRI before treatment to obtain the quantitative parameters of the tumors，including volume transfer constant (Ktrans)，exchange rate constant (Kep)，and extravascular extracellular space volume ratio (Ve).After received 50Gy of radiation therapy,the patients were re-examined with routine MRI.According to the tumor response,the patients were divided into CR and PR group. Results：After chemo-radiation,20 cases were divided into CR group,and 16 cases were in PR group.There were no significant differences of DCE-MRI parameters between laryngeal and hypopharyngeal cancer (P>0.05).The pretreatment values of Ktrans,Kep,and Vewere(0.307±0.055)/min,(0.527±0.114)/min，and 0.587±0.045 in CR group，and in PR group they were (0.234±0.049)/min，(0.390±0.090)/min and 0.602±0.037.There was no significant difference of Vebetween CR and PR group (P>0.05)，however significant difference was found in Ktransand Kepbetween the two groups (P<0.05).Receiver operating characteristic curve (ROC) analysis revealed that the threshold value of Ktrans was 0.283/min to distinguish between CR and PR，the corresponding AUC，sensitivity，and specificity were 0.839，70.0% and 82.5%，respectively.Setting Kepvalue of 0.446/min as threshold to distinguish CR and PR，the AUC，sensitivity and specificity were 0.809，75% and 75%,respectively.Conclusion:Pretheraputic DCE-MRI and quantifying parameters are helpful to predict the early response of laryngeal and hypopharyngeal squamous cell carcinoma after concurrent chemoradiation therapy.

Laryngeal neoplasms； Hypopharyngeal neoplasms； Squamous cell carcinoma； Magnetic resonance imaging； Dynamic contrast enhanced scan； Chemoradiation

100021北京，北京协和医学院 中国医学科学院肿瘤医院影像诊断科

郭炜(1982-)，男，山西晋中人，博士研究生，主要从事头颈部肿瘤影像诊断及功能成像研究工作。

罗德红，E-mail：cjr.luodehong@vip.163.com

R

A

1000-0313(2016)08-0685-04

10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.08.003

2016-06-20

2016-07-22)