DWI和DCE-MRI定量评价食管癌放化疗疗效的应用

谢铁明， 邵国良， 庞佩佩

·综述·

DWI和DCE-MRI定量评价食管癌放化疗疗效的应用

谢铁明， 邵国良， 庞佩佩

食管癌是我国消化系统常见恶性肿瘤，目前临床对食管癌疗效评估主要采用实体瘤疗效评价标准，由于治疗中和治疗后水肿的存在，常规影像学技术不能准确反映食管癌肿瘤实际变化情况，而功能成像则可以先于形态学反映肿瘤功能代谢的变化。近年来磁共振扩散加权成像(DWI)、磁共振动态对比增强(DCE)等功能成像用来定量评估肿瘤组织内水分子扩散和血流灌注渗透微循环的应用日渐增多且在评估肿瘤疗效的应用上也有了一定的进展。该文将对上述功能影像方法在食管癌疗效评估方面的应用现状和进展予以综述。

食管肿瘤； 磁共振动成像； 扩散加权成像； 实体瘤疗效评价

食管癌是我国消化系统常见的恶性肿瘤[1]。由于起病隐匿，多数患者临床确诊时已为中晚期，错过最佳治疗时机，其中仅有少数可行根治性手术切除，大部分患者往往采取放化疗为主的综合治疗。如何准确评估放化疗疗效以指导临床治疗方案成为亟待解决的问题。

目前，食管癌放化疗疗效评价主要依据实体瘤疗效评价标准(response evaluation criteria in solid tumors,RECIST)[2]测量实体肿瘤体积的解剖学改变，其具有滞后性且易造成信息误判。近年来影像学评估食管癌的疗效正从常规影像反映病灶形态学的变化逐渐向功能影像评估病灶生物学的变化发展。既往研究报道扩散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)与肿瘤治疗反应有关，是一个可以预测肿瘤组织微环境变化的“生物指标”[3]；磁共振动态增强成像(dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging,DCE-MRI)能够反映肿瘤血管分布、药物滞留及摄取功能，其对比剂药代动力学定量参数指标与肿瘤治疗反应同样关系密切[4]。本文就近年来国内外学者对DWI和DCE-MRI等功能成像在食管癌放化疗疗效评价中的研究进展予以综述。

DWI在食管癌放化疗疗效评估中的应用

1.应用现状

DWI是一种通过测量扩散敏感梯度场前后组织信号强度变化检测活体组织内水分子的扩散状态，可间接反映组织微观结构和细胞密度等变化情况进而为诊断疾病提供信息[5-7]，主要通过表观扩散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)值来体现。ADC 值可以定量区分存活及坏死的肿瘤组织。肿瘤治疗前后细胞内水分子含量、运动活性以及细胞密度即可发生变化，肿瘤扩散功能改变[8]。在肿瘤细胞胞膜完好的存活区域，水分子扩散受限，扩散呈高信号，ADC值较低；细胞坏死胞膜破裂的坏死区域，水分子自由扩散，扩散呈低信号，ADC值明显高于肿瘤存活区域[9]。因此ADC值可以作为一种预测肿瘤组织水分子扩散变化的生物指标。

Francesco等[10]将DWI用于食管胃交界癌新辅助治疗疗效监测，发现“治疗前后”ADC变化(ΔADC)与肿瘤消退分级(tumor regression grading,TRG)之间呈负相关，而食管癌的TRG直接与患者预后相关，因此认为ΔADC与肿瘤治疗反应相关，并得出ΔADC的切点值，用以预测治疗相关反应。Aoyagi等[11]则在80例食管鳞癌患者中采用DWI预测疗效，认为治疗前高ADC值组预后明显较治疗前低ADC值组差。日本学者Tomoyoshi等[12]研究显示ADC值与食管肿瘤组织间质胶原成分呈负相关，即胶原成分越多，ADC值越小，另外ADC值与血管内皮生长因子受体之间呈负相关，从而认为ADC值可以作为一个生物标记用于食管癌治疗中。而国内学者祝淑钗等[13]对74例食管癌治疗前后ADC与治疗反应的研究显示，放化疗后高ADC值提示高完全缓解(complete rsponse，CR)率及更好的长期生存。

总之，大量报道证明DWI对评估食管癌治疗疗效具有较高价值，可以作为食管癌疗效评价的常规检查方法，用以及时、准确、有效地检测出残余肿瘤组织，判断病变进展，指导再次治疗。然而，究竟是治疗前ADC值、治疗后ADC值还是治疗前后ADC变化值与疗效相关，以及治疗后监测时机问题等不同学者的研究尚存在差异。

2.优势和不足

DWI是目前唯一检测活体水分子扩散运动的技术，可对肿瘤进展状况进行及时、准确的观测，定量区分肿瘤残余组织和肿瘤坏死组织，进而评估食管癌疗效，指导不同患者治疗方案。

DWI图像分辨率较低、b值太高图像信噪比低且易受磁场不均匀及磁化率等因素影响产生伪影及图像变形。同时，测量治疗前后兴趣区ADC值也存在一定误差，如兴趣区的大小、每次测量位置的稳定性、同一层面治疗前后位置一致性等难以控制，故目前ADC值诊断需结合常规T1WI和T2WI及增强图像。为了消除b值太低易受血流灌注等因素影响，多b值扩散序列IVIM目前越来越多被学者应用于临床，其中以中枢神经系统应用为主，在食管癌疗效评估方面的价值尚处于初步研究阶段，还有待学者进行深入的研究。

DCE-MRI在食管癌放化疗疗效评估中的应用

1.应用现状

DCE-MRI通过分析药代动力学模型[14-16]获取反映肿瘤毛细血管通透性的容量转移常数(volume transfer constant,Ktrans)、速率常数(rate constant,Kep)及血管外细胞外间隙容积比(extravascular-extracellular volume fraction,Ve)，监测血浆内对比剂透过血管壁的情况以及对比剂在血管外细胞外间隙等定量参数，可间接无创地评估肿瘤的生成。由于恶性肿瘤新生肿瘤的血管壁较正常血管壁不成熟，具有高血管通透性及低血管外容积分数特征[17]。使得钆对比剂通过新生肿瘤血管壁，无创地评价正常组织和肿瘤血管功能，实现磁共振功能成像对肿瘤的疗效评估。

DCE-MRI作为一种无创的、能活体测量肿瘤微血管生理学信息的成像方法，已广泛应用于头颈部肿瘤及乳腺肿瘤等临床研究中[18-20]。其中，Ktrans可代表内皮细胞的通透性，反应肿瘤血管药物转运及扩散功能[21]。Chang等[22]对5例食管腺癌患者和2例无肿瘤患者进行DCE-MRI对照研究，结果表明DCE-MRI不仅能够准确区分食管腺癌与正常组织，为食管癌的诊疗提供重要的信息，而且治疗前后Ktrans参数变化能够评价放化疗前后肿瘤血管内皮通透性的改变情况，并可能具有预测食管癌疗效的潜在价值。Stefanovic等[23]对27例食管癌新辅助放化疗后行DCE-MRI检查，认为治疗后血流量(blood flow，BF)值与CR率密切相关，将BF设定为<30.0mL/min/100g，预测CR率敏感度和特异度达到100%，这也间接预示了DCE-MRI在食管癌根治性放化疗疗效评价中的应用价值。Lei等[24]研究证明DCE-MRI定量技术同样可以用于食管鳞癌的早期诊断，得出食管癌组织放疗后有效组Ktrans值明显降低，而无效组Ktrans值变化不明显。

目前国内对DCE-MRI在食管癌放疗评估方面研究较少，但其在评估食管癌疗效反应中的作用不可忽视。食管癌供血丰富，且血管壁不成熟，内皮细胞间隙较大，使得食管癌早期均匀或者不均匀强化，对比剂渗透率增加，Ktrans值和Kep值较高。而食管放疗后，因肿瘤坏死，使得血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)的释放量减少，进而肿瘤新生不成熟血管生成减少，血管的总体通透性下降，Ktrans值和Kep值明显下降。

2.优势和不足

DCE-MRI提供的血液微循环参数可以作为一项影像生物学标记，具有广阔的临床应用前景，目前已广泛应用于肿瘤良恶性鉴别、肿瘤分级、疗效预测和评估、预后判断、有无复发等方面。

但DCE-MRI技术还不成熟，扫描参数、数学计算模型及其曲线拟合法等还没有统一的标准，且其预测的准确性、合适的界值以及具体哪些渗透和灌注参数具有预测和评估价值等诸多问题还需要入组更多病例更深入、更系统的研究进一步证实，以便更好的应用于临床。尽管如此，基于DCE-MRI在食管癌疗效评估中的优势，笔者相信，DCE-MRI的药代动力学分析在食管癌的应用会越来越普及，可能会替代传统的多期扫描，在临床表现出越来越多的应用优势。

结语

功能影像以其早于病灶体积形态学变化反应组织代谢和功能的特征被广泛应用于肿瘤的评估、疗效的预测、预后的判定等。DWI和DCE-MRI提供定量的方法评价肿瘤扩散、血管结构、肿瘤灌注和血管渗透等特性，通过肿瘤残留或复发时病灶内血流扩散和灌注的改变对肿瘤疗效进行评估，这些分析在仅依据肿瘤大小不能早期评估治疗效果时显得更为重要。

功能影像也存在一些不足，DWI和DCE-MRI存在图像分辨率较低，图像伪影变形严重等问题，扫描参数和数据处理方法缺乏规范性和标准化，因此定量结果受成像设备、成像技术、后处理方法、兴趣区选择及患者个体影响，差异较大。功能影像在临床中的应用还需大量严谨和细致的研究进一步证实。

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310022 杭州，浙江省肿瘤医院放射科(谢铁明、邵国良)；201203 上海，通用电气药业(上海)有限公司(庞佩佩)

谢铁明(1982-)，男，浙江萧山人，主管技师，主要从事食管癌疗效诊断研究。

邵国良，E-mail：1438238471@qq.com

浙江省医药卫生科技计划项目(2015122839 )

R445.2； R735.1

A

1000-0313(2017)06-0755-03

10.13609/j.cnki.1000-0313.2017.07.020

2016-07-14

2016-12-12)