DWI技术对肺癌的临床应用的研究进展

高 莎 ，侯 键 （通讯作者）

（1成都中医药大学临床医学院 四川 成都 610075）

（2成都中医药大学附属医院放射科 四川 成都 610075）

肺癌是全球最主要的癌症之一，也是我国第一大癌症，其发病率仍呈不断上升趋势，对我国居民的健康构成了巨大的威胁[1]。目前可用于肺癌筛查、诊断和随访的成像方式包括CT、PET-CT、磁共振等，可反映肿瘤的形态学和功能信息。磁共振没有辐射损伤，较PET-CT也更具经济优势，因此更有利于需要频繁检查的肿瘤患者；且磁共振具有优越的软组织对比度和较高的空间分辨率。本文就DWI的最新进展及对肺癌的诊断价值、发展前景加以概述。

1 DWI的技术进展及相关参数

DWI是基于水分子的扩散特性，反映细胞密度等组织参数，能够揭示肿瘤细胞分布。近年来在肺部病变的临床研究中所用到的DWI新技术主要有：（1）体素非相干运动扩散加权成像（intravoxel incoherent motion-based diffusion-weighted imaging，DW-IVIM）即多b值扩散加权成像。由于微循环的影响，传统的单指数模型DWI获得的ADC值不能准确地反映实际扩散率，DW-IVIM是DWI的进一步发展，可以分离组织中的水分子扩散运动与微循环灌注，从而更有助于疾病的诊断[2]。IVIM常采用多个b值，并对不同b值图像中相应体素内的测量值进行拟合计算，得到ADC、D、D*、f等参数。D值是描述组织结构中水分子真实扩散的参数；D*值描述ROI内由于微循环灌注所致的扩散效应；f值反映了微循环灌注形成的假性扩散在IVIM中所占的比例[3]。（2）扩散峰度成像（diffusion kurtosis imaging，DKI）是基于DTI技术上的延伸。传统DWI和DTI技术的成像基础是假设组织中水分子的随机运动满足高斯分布，然而在活体生物组织中，水分子由于受到局部组织结构等的影响，其扩散常属于非高斯扩散[4]。DKI可以对组织中水分子的真实扩散情况与理想的高斯分布之间的偏离程度进行定量分析，因此，能对病变组织的微观结构的复杂性做出更准确的评价分析。DKI的参数中，平均峰度（mean kurtosis，MK）是最常用的指标，是所有空间各梯度方向扩散峰度的平均值，MK值越大，反映了ROI内结构越复杂[5]。（3）磁共振全身扩散加权成像（Whole body diffusion weighted image,WB-DWI），结合了快速成像及脂肪抑制等技术，可以完全抑制背景信号，且无需摒气，在自由呼吸状态下即可实现大范围、薄层的体部扫描，病人易配合，所得图像的信噪比和对比度都较好，经3D-MIP后处理，与PET有许多相似之处，故也称为“类PET”技术[6]。已在恶性肿瘤的检出与临床分期等方面较广泛的运用于临床研究上[7]。

2 DWI对于肺部良、恶性病变鉴别的应用价值

细胞密度增大、细胞外间隙减小以及细胞核增大、细胞器增多等组织学表现为大多数恶性肿瘤的特征，这导致细胞内外水分子运动受限，故而，理论上ADC值相对减低。Shen等[8]及Li[9]等分别进行meta分析，均认为恶性肺病变ADC值明显低于良性病变。IVIM能将真实的水分子扩散信息与微循环灌注信息很好地进行区分，从而更加真实地提供病变组织的功能信息。黄亮等[2]和Yuan等[10]研究显示：肺的占位性病变中，恶性组的ADC值和D值明显低于良性组，且以D值的诊断效能较好。Wang LL等[11]研究显示：肺癌的ADC值、D值及f值均较肺不张低。雷永霞[12]等研究显示：周围型肺癌患者病灶处的f值低于感染性肉芽肿患者。DKI以非高斯分布模型为基础，对组织微结构更敏感，更有利于病变的早期发现。已有的肺部DKI研究显示[5]，在良、恶性结节中，恶性组的MK值明显高于良性组，这说明了恶性结节的细胞内结构更复杂，水分子在恶性结节中的非高斯扩散更明显。但目前的研究中，MK值并没有表现出比传统DWI的ADC值更好的诊断效能，有待于更多的研究。

3 DWI对肺癌病理亚型判别的应用价值

根据世界肺癌组织学分类的指导，肺癌最主要的组织学分型有：①腺癌，癌细胞沿肺泡壁替代生长；②鳞癌，癌细胞压缩式增殖和非替代性侵犯；③小细胞癌，常为小圆形或卵圆形细胞，细胞密度较高；肿瘤细胞不同的生长方式导致了肿瘤组织构成的差异[13]。而这将导致水分子扩散受限程度的差异，从而有助于不同组织学分型的判别。目前的研究发现，肿瘤细胞的密度越高，其ADC值越低，ADC值和肿瘤的异质性呈负相关，即恶性程度越高的肺癌，其ADC值越低，反之亦然。邢健等[14]研究表明，鳞癌及分化较差的腺癌，ADC值较低；而分化较好的腺癌，ADC值相对较高。一项meta分析[10]表明小细胞肺癌的ADC值明显低于非小细胞癌，与小细胞癌密度较非小细胞癌高的组织学特性相符。彭琴等[3]研究发现，鳞癌组的ADC值和f值低于腺癌组，小细胞癌组的ADC值和f值与腺癌组相比明显减低，其中f值在肺癌各亚型中的差异反映了肿瘤组织灌注的特性。但仅凭肿瘤细胞密度的差异造成的ADC值的差异来判别是具有局限性的，还需更进一步的研究。

4 DWI对肺癌临床分期及疗效评估的应用价值

以往，对于肺癌的分期和疗效评估等多采用CT和PET-CT来进行观察。但CT主要是从形态学特征上来判断，动态增强虽可观察病灶的血供情况、有无坏死等，诊断敏感性高，但特异性较低；PET-CT能反映细胞的代谢情况，相比于CT其特异性较高，但价格较为昂贵、假阳性率较高[15]。而DWI不仅能提供形态学信息，还能提供功能信息，在肿瘤的分期及治疗评价等方面表现出较大的优势。

目前采用TNM临床分期法，T分期主要是对肿瘤的大小以及与临近结构的关系进行评估；N分期主要对是否存在淋巴结的转移进行评估；M分期是对远处转移的情况进行评估。胡秀峰等[16]一项研究显示，DWI对肺癌T分期诊断总精确度为92.96%，对肺癌N分期诊断总精确度为91.55%，与病理结果进行诊断一致性检显示差异不显著。据报道[17]，DWI不仅在原发性病变的检测方面优于PETCT，而且在肺癌的淋巴结评估方面也优于PET-CT。Ohno等[18]研究结果表明，WB-DWI检查在非小细胞肺癌的M分期上优于CT及PET-CT等检查。

有效化疗后，因药物的细胞毒性作用，肿瘤细胞的完整性被破坏，同时被诱导凋亡、坏死，这些机制导致细胞密度减低，从而使水分子随机运动增加。由于形态学的改变相对滞后于细胞代谢和功能的变化，因此DWI比CT能更早、更灵敏地反映化疗疗效。张艳明等[19]一项对60例肺癌患者进行化疗的研究显示，化疗后治疗有效组和无效组相比，ADC值均有所升高，但治疗有效组ADC值升高更明显，变化率更显著；且ADC值的变化率与肿瘤缩小率显著相关，证明了ADC值可作为肿瘤化疗疗效的预测、评价指标。江建芹等[20]研究显示，非小细胞肺癌化疗后，有效组的ADC值和D值较化疗前升高，而无效组无明显变化。这些研究表明了扩散参数ADC值和D值能从细胞分子水平早期、有效地监测肺癌化疗疗效；化疗后f值明显上升，提示化疗后的早期阶段，暂时性的炎症反应导致了小血管的过度增生、微循环灌注增加；研究还显示，化疗前ADC值、D值较高者化疗效果较差，分析可能是细胞密度低或存在微小的坏死、囊变的区域对化疗的敏感性偏低。

5 小结

随着磁共振设备和成像技术的发展，使得DWI能在肺部病变中发挥一定作用，从分子水平反映病变组织微观环境的改变，从而为肺癌的诊断以及疗效的预测、评估等提供更可靠的依据。而且与PET-CT相比，DWI具有无辐射、扫描时间短及经济实惠等优势。从目前国内外的研究状况来看，DWI可以成为肺癌患者的重要影像检查手段，但仍存在一些局限。另外对于最佳检查序列及参数的选择以及诊断的标准尚未有统一认识，还需更进一步的研究。总之，DWI在肺癌的临床应用研究中有巨大的发展前景，同时也有不少挑战。