不同b值的磁共振扩散加权成像在评估食管癌同步放化疗疗效中的价值

2019-04-29徐亚运郑欢欢刘松张庆雷周正扬任伟陈文萍

中国医疗设备 2019年4期

徐亚运，郑欢欢，刘松，张庆雷，周正扬，任伟，陈文萍

南京大学医学院附属鼓楼医院 a. 医学影像科；b. 肿瘤科，江苏南京 210000

引言

食管癌是世界范围内最常见的恶性肿瘤之一[1]，对于中晚期食管癌患者，放化疗是主要的治疗方法[2]。近年来，磁共振扩散加权成像（Diffusion Weighted Imaging，DWI）在食管癌诊断、分期及放化疗领域方面都处于初步探讨中。扩散敏感系数（b值）是DWI成像技术中的一个重要参数，它影响图像信噪比及表观扩散系数（Apparent Diffusion Coefficient，ADC）测量的准确性和稳定性[3-4]。本文重点研究不同b值下食管癌患者放化疗前后的ADC值是否存在差异，旨在为临床评估及预测食管癌同步放化疗疗效时提供合适的b值。

1 材料与方法

1.1 临床资料

本研究得到医院伦理委员会批准，并获得患者知情同意书。患者纳入标准：① 内镜活检病理证实为食管癌；② 准备在南京鼓楼医院行食管癌同步放化疗且之前未行其他相关治疗；③ 准备通过磁共振评估疗效；④ 无磁共振禁忌症（体内有心脏起搏器、神经刺激器、胰岛素泵及幽闭恐惧症等）。排除标准：① 未完成同步放化疗治疗方案；② 未在规定时间完成磁共振扫描；③ 图像有伪影，影响病灶分析测量；④ 病灶体积小，无法清晰显示。

2015年12月至2017年10月前瞻性收集食管癌患者30例，其中有5例未完成全部磁共振检查（1例患者转院治疗，1例患者治疗期间去世，3例患者放疗结束时未复查磁共振），3例病灶无法测量（2例图像伪影大，1例病灶体积小），最终纳入22例患者入组。其中男15例，女7例，年龄40～81岁（中位数63岁），20例位于颈段或胸上段，2例位于胸中段或胸下段，所有入组患者为鳞状细胞癌。临床分期：Ⅱ期3例，Ⅲ期16例，Ⅳ期3例。

1.2 磁共振检查与方法

全部患者分别在接受同步放化疗前及放化疗结束时行MR检查，MR检查设备采用3.0 T扫描仪（Ingenia 3.0 T；Philips Medical Systems；Best，the Netherlands），使用32通道腹部线圈，检查前训练患者规律呼吸，嘱咐患者喝200 mL温水以排除食管中残留物，并告知患者扫描过程中保持平静状态，避免吞咽等动作。检查时患者取仰卧位，头先进，对肿瘤区进行扫描。扫描序列如下：轴位T2WI采用快速自旋回波（Turbo Spin Echo，TSE），TR 1000 msec，TE 80 msec；轴位 T2-weighted 压脂（T2-Weighted Spectral Presaturation Attenuated Inversion Recovery，T2-weighted-SPAIR），TR 1000 ms/585 ms，TE 70 ms；轴位DWI成像采用单次激发自旋回波平面成像（Single Shot Diffusion Weighted Echo Planar Imaging，SS-SE-EPI），TR 3000/8000 ms，TE 55 msec；三者的FOV（30 cm）、矩阵（130×159）、层厚（5 mm）及层间距（0.5 mm）一致，并采用呼吸触发门控技术采集原始图像，同时利用化学位移脂肪抑制技术采集DWI原始图像。DWI的弥散敏感梯度分别为b=0～500、0～800及0～1000 sec/mm2，激励次数分别为3、5、3。这3个b值在同一序列一次扫描完成，确保不同b值病灶位置的一致性。

1.3 图像分析

分别采用 b=0～500、0～800 及 0～1000 sec/mm2，将原始数据传到工作站（Extended MR Workspace 2.6.3.4；Philips Medical Systems；Best，the Netherlands）后自动生成 ADC 图。

ADC值计算公式如下：ADC=(lnSI0-lnSI)/(b-b0)

其中，SI0为b0（b0=0 sec/mm2）下的信号强度，SI分别为各个b值（b=500、800及1000 sec/mm2）下的信号强度，ln是自然对数。

感兴趣区（Region of Interest，ROI）选定原则：根据相应的T2WI、T2-weighted-SPAIR及DWI轴位图像，在ADC图上选取肿瘤最大横断面，在实性部分手动勾画圆形或椭圆形ROI，避开病灶边缘及液化坏死区，若放化疗后病灶显示不清时，将ROI放置在治疗前病灶所在位置。分别由两名放射科医生独立测量每例病灶图像的ADC值，包括最大ADC值（ADCmax）、最小ADC值（ADCmin）及平均ADC值（ADCmean），两名医师仅知道病灶位置，但对内镜及治疗等其他情况均未知。以上测量值均取两者平均值以减少误差。

1.4 治疗方案

所有患者均于本院行同步放化疗。放疗方案：全部患者均接受调强适形放疗，采用常规分割体外照射，每次2 Gy，放疗总次数30～33次，总剂量60～66 Gy，视患者一般情况而定。化疗方案：患者在放疗的同时接受同步紫杉醇（50 mg/m2）+奈达铂化疗（25 mg/m2），化疗周期为～6周期。

1.5 疗效评估标准

患者同步放化疗结束后一个月复查CT、上消化道钡剂造影及内镜检查，综合判断治疗疗效。肿瘤消退率=（治疗前长径－治疗结束后一个月长径）/治疗前长径×100%。依据RECIST标准[5]，将疗效分为：① 完全缓解（Complete Response，CR）组：肿瘤病灶消失；② 部分缓解（Partial Response，PR）组：肿瘤最大径之和缩小≥30%；③ 疾病稳定（Stable Disease，SD）组：肿瘤最大径之和缩小率介于PR与PD之间；④ 疾病进展（Progress Disease，PD）：肿瘤最大径之和增加≥20%或其绝对值增加至少5 mm，若出现新转移灶也视为PD。

1.6 统计学分析

所有数据采用SPSS 22.0统计学软件进行分析，计量资料先行正态性检验，如符合正态分布，参数值用均数±标准差（±s）表示，并采用配对样本t检验比较不同b值下治疗前后病灶的ADC值（包括ADCmax、ADCmin及ADC+）是否存在差异，另外采用独立样本t检验比较不同疗效组间ADC值的差异；如不符合正态分布，则用中位数（四分位数间距）表示，并分别用Wilcoxon和Mann-Whitney U检验分析组间差异。应用受试者工作曲线（Receiver Operating Characteristic，ROC）分析ADC值在鉴别疗效方面的敏感性与特异性，通过约登指数法确定界。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般情况

对纳入的22例患者进行疗效评价，CR 13例（59.1%）、PR 9例（40.9%）。不同b值下，治疗前所有病灶在DWI上呈高信号，ADC图上为低信号。治疗结束后，CR组病灶完全消失，ADC图上低信号消失，见图1。PR组残余病灶在DWI上呈浅淡稍高信号，ADC图上为稍低信号，见图2。

图1 CR组病灶在DWI与ADC图像上的表现

图2 PR组病灶在DWI与ADC图像上的表现

2.2 食管癌治疗前后及不同疗效组间ADC值的变化

所测ADC数据不符合正态分布，所以均用中位数表示。同步放化疗后ADC值较治疗前升高，当b=0～500及0～800 sec/mm2时，治疗后病灶ADC值（ADC2max、ADC2min及ADC2mean）在不同疗效组间均存在显著差异（P＜0.05）。而当b值为0～1000 sec/mm2时，病灶的ADC值在不同疗效组间均无显著差异（P>0.05）。具体见表1。

2.3 ADC值预测食管癌同步放化疗疗效的效能

不同b值下各参数指标的ROC曲线分析结果，见表2。

3 讨论

近年来，功能MR发展日新月异，功能序列如DWI，已经被发现可以反映部分肿瘤的内部信息，如脑胶质瘤、肝癌等[6-9]，而DWI在食管癌的应用相对较少。不同b值的选择可以影响DWI的图像质量及ADC值，头颈及部分体部肿瘤b值的选择已经有充足的研究，而在食管癌中研究较少，本研究通过不同b值的选择得到的ADC值，来评估食管癌放化疗效果。

不同b值下放疗前后所测量的ADC值的比较，治疗后ADC值较治疗前显著升高。当b=0～500及0～800 sec/mm2时，治疗后病灶ADC值（ADC2max、ADC2min及ADC2mean）在不同疗效组间均存在显著差异，而当b值为0～1000 sec/mm2时，病灶的ADC值在不同疗效组间均无显著差异。b值是DWI的弥散敏感因子，不同脏器选用的最佳b值可能存在差异[9-10]，孙应实等[11]认为选择合适的b值既要使病变能够清晰显示且与周围结构可清楚分辨，也要能够有效抑制其他因素对DWI图像的影响，在此基础上尽量选择较高b值，使所测病变的ADC 值与其真实ADC值更贴近。高b值对于病灶的检出很有帮助，但是过大的b值会引起图像信号的衰减，图像质量较差。Wang等[12]以及刘辉等[12]均认为选取b值为0～500 sec/mm2时所得到图像变形和磁敏感伪影严重，图像边缘模糊，不适合作为评价食管癌放疗疗效的指标，与本研究的结果相符。

表1 三种不同b值下食管癌不同疗效组间ADC值的变化（sec/mm2）

本研究显示，b值为0～800 sec/mm2时，ADC值（ADC2max、ADC2min及ADC2mean）在预测食管癌放化疗疗效时的曲线下面积为 0.893、0.829、0.897，较 b值为0～ 500 sec/mm2（0.817、0.817、0.865）大，说明放化疗后，利用b值为800得到的ADC值更能准确客观反映评价疗效。选取小b值时，DWI主要反映组织灌注的变化，所测得的ADC值不太真实。刘辉等[13]认为b值取0～800 s/mm2时所得到的DWI图像及ADC图更利于食管癌放射治疗疗效的评价，与本研究结果相符合。郑向东等[14]与张明等[15]认为b取0～600 sec/mm2时，食管癌病变的DWI图像效果最好、最稳定，能将病灶与组织扩散程度准确地反应出来。刘小静等[16]认为，食管癌DWI的b值选用0～500 sec/mm2，有利于食管癌病灶的检出和显示，与本研究的结果有异，这可能与选用设备的不同及血流灌注影响的差异等有关。且本文选取的食管癌灶均位于颈段，颈段食管癌由于位置特殊，通过手术方法治疗较难；放化疗能够缩小瘤体，提高患者的生存率[17]，颈段及胸上段食管移动度不大；如果食管癌灶位于胸中段或胸下段，受呼吸及心脏搏动影响较大，气体的影响也较大，更需要选择较低b值来获得较高的信噪比，满足图像诊断要求。