胸部磁共振弥散加权成像技术在肺癌精确放疗靶区勾画中的价值

李丁丁 郑香 史利红 付敬华 张文艳

肺癌居我国恶性肿瘤的第一位，而中央型肺癌逐渐向大气道腔内生长，造成管腔狭窄、闭塞，甚至会发生远端阻塞性肺炎、肺不张[1]。但研究显示，萎陷肺组织与肿瘤相融合，形成密度相近的实性包块，CT平扫或增强扫描难以区分肿瘤及正常组织，增加放疗靶区勾画难度[2]。放疗是肺癌重要治疗手段，现代立体定向、调强放疗等精确放疗技术能增加肺癌照射剂量，避免照射区域周围正常组织受到损害或在最大限度上减轻正常组织损害。精确放疗技术是“三精准”为要求，如精准定位、计划及治疗，在最大程度上促使肿瘤细胞凋亡[3,4]。因此精确放疗时的前提是为靶区勾画，给予肿瘤组织最大照射剂量，也能减少正常组织照射损伤。随着磁共振技术的快速发展，DWI技术在肿瘤诊断、治疗中的作用得到重点关注。笔者根据该研究，肺癌患者接受精确放疗时，于靶区勾画过程中采用磁共振弥散加权成像技术(DWI)技术，旨为临床精确放疗提供依据，报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 本研究符合医学伦理委员会审批标准。纳入本组研究病例80例，来源我院2017年12月至2019年3月收治的肺癌患者，其中男52例，女28例；年龄40～50岁者24例，51～60岁者31例，61～70岁者21例，>70岁者4例；鳞癌38例，腺癌24例，小细胞癌18例；部位：左上肺者有28例，右上肺者有21例，右中肺者有15例，左下肺者有10例，右下肺者有6例；中央型肺癌者占56例，周围型肺癌者占24例；入组患者均经组织病理学确诊。

1.2 纳入与排除标准

1.2.1 纳入标准：①患者经临床表现、影像学技术及病理学综合诊断，与《中国原发性肺癌诊疗规范(2015年版)》[5]中原发性肺癌诊断标准相符；②首次接受放疗治疗；③身体状况无明显负面影响及重大疾病；④KPS评分≥70分；⑤受试者志愿参与研究，签署同意书。

1.2.2 排除标准：①佩戴各种金属、磁性物品影响MRI检查，或有具备MRI检查禁忌证；②入组前接受其他抗肿瘤治疗；③CT、DWI扫描间隔时间>1周；④中途退出研究者。

1.3 方法

1.3.1 仪器设备:nsation Open 40型CT扫描机(德国西门子公司生产)，vanto 1．5T型M融扫描机(德国西门子公司生产)。

1.3.2 定位扫描:患者定位前空腹6 h，休息30 min，除去金属物质后，行CT、DWI图像扫描。CT定位采取体部热塑模固定，激光灯对胸部正中线、两侧定位后，置于金属点标记，标记点应靠近病灶，从锁骨扫描至肋弓下缘的，层厚3 mm，再行DWI扫描。

1.3.3 图像扫描采集:CT扫描：于胸廓入口扫描，逐渐扫描至肺下界，管电压为120 kV，扫描层厚为5 mm，重建层厚为3 mm，重建纵膈窗与肺窗；平扫后进行增强扫描，先静脉注射碘海醇3 ml/kg，速率为3.0 ml/s，行增强扫描。DWI扫描：先行MRI平扫：横轴位T1WI序列：TR/TE为140/25 ms，70°翻转角，层厚6 mm，层间隔20%；BW为280，矩阵256×256，FOV 375 mm；T2WI横轴位扫描：TR/TE为1 580/72 ms，140°翻转角，BW为315，矩阵384×276，层厚6 mm，层间隔20%。DWI扫描：单次激发SE-SPI序列，TR/TE为6 800/70 ms，BW为260，矩阵128×128，FOV为400×350 mm，层厚为4 mm，层间隔0 mm，AVERAGE 8；一次扫描，采集弥散敏感因子b：0、600、800、1 000 s/mm2。

1.3.4 靶区勾画:综合分析及图像融合，在保障DWI图像灶/背景噪声信号强度比(SIR)时，选择b值最佳范围为600 s/mm2,DWI图像对比度较高，并将其图像转输至工作站及治疗系统。CT显示GTV呈肺门区肿块或周围肺组织呈结节或团块状肿块，边缘不光滑，呈分次状或分叶状，靶区勾画基准为肿瘤边缘。DWI扫描：肿瘤实性部分处于高信号，组织坏死、液化区域为低信号，肺不张及阻塞性肺炎症为低信号，高信号显示区行靶区勾画。制定放疗计划，处方剂量50～66 Gy，中位剂量为60 Gy，计划肿瘤靶区(PTV)在临床靶体积(CTV)基础上均匀外扩5 mm。见图1～2。

图1 在CT图像上围绕肿瘤边缘勾画靶区范围图2 在DWI图像上围绕DWI显示为高信号区域勾画靶区范围

1.4 观察指标 (1)计算表观弥散系数(apprentdiffusioncoefficient，ADC)值，于肿瘤、淋巴结显示最清楚层面为感兴趣区(ROI)，反复测量3次ADC值，取平均值；(2)计算CT、DWI对靶区勾画GTV体积。

2 结果

2.1 靶区勾画肿瘤体积 CT勾画GTV高于DWI，差异有统计学意义(P<0.05)。见表1。

表1 2种技术靶区勾画肿瘤体积GTV比较

2.2 肺癌伴肺不张或(和)阻塞性肺炎者GTV比较 本组80例肺癌患者伴肺不张或(和)阻塞性肺炎39例，CT测得GTV值高于DWI，差异有统计学意义(P<0.05)。见表2。

表2 肺癌伴肺不张或(和)阻塞性肺炎者GTV比较

2.3 不同组织ADC值 肺癌伴肺不张或(和)阻塞性肺炎ADC值明显高于肿瘤组织，差异有统计学意义(P<0.05)。见表3，图3、4。

表3 不同组织ADC值比较

3 讨论

放疗是治疗肺癌的重要手段，其治疗目的为提高局部控制率、降低远处转移率。而在放疗时临床分期不准确、放疗靶区勾画区域尚未确定以及胸腔内正常组织限制肿瘤区放疗剂量，因此难以获取放疗最大增益比[6]。精确放疗是当前放疗首选技术，而进行放疗靶区勾画是确保精确放疗及获得最高放疗收益的前提及基础[7,8]。

图3 肺癌伴肺不张或阻塞性肺炎患者肺不张区域的ADC值为(2.017±0.66)s/mm2图4 肺癌伴肺不张或阻塞性肺炎患者肿瘤组织区域的ADC值为(0.673±0.62)s/mm2

王忠等[9]报道，在鼻咽癌调强放疗中应用DWI技术发现，肿瘤体积与ADC 值呈负相关，能准确显示调强放疗后形态学、组织学改变。叶智敏等[10]研究发现DWI技术在放疗中有高度敏感性，与食管癌近期治疗反应呈正相关性。因此各研究肯定DWI技术在恶性肿瘤放疗中的作用。故本研究对肺癌精确放疗中应用DWI技术，与CT相比，DWI技术能更清楚显示肿瘤组织及放疗面积。本研究结果，CT勾画GTV(145.84±64.28)cm3高于DWI(102.61±58.73)cm3，差异有统计学意义(P<0.05)。研究发现，CT扫描的肿瘤体积较大，并高于DWI扫描技术，且有文献报道，CT扫描肿瘤体积明显高于病理大体标本[11]，故进一步说明CT扫描缺乏精准性。另外肺癌伴肺不张或(和)阻塞性肺炎者CT测得GTV值(168.42±65.35)cm3高于DWI(115.71±59.76)cm3，差异有统计学意义(P<0.05)。因CT扫描时，无法准确鉴别及反映机体肿瘤与正常组织之间的界限，待肺癌合并肺不张后，CT图像更为不清晰，但DWI图像显示肺癌呈高信号，而肺不张为低信号，且肺癌组织ADC值低于肺不张。

ADC值是描述活体内水分子弥散程度，由水的微环境扩散屏障影响，存在固体组织时，由细胞核-质比及细胞密度影响[12,13]。ADC值可评价不同组织扩散特征表现，鉴别肿瘤组织型及肿瘤病理分期[14]。本组研究，肺癌伴肺不张或(和)阻塞性肺炎者ADC值(2.51±0.50)s/mm2明显高于肿瘤组织(1.25±0.27)s/mm2(P<0.05)。因此肺癌患者精确放疗时，利用DWI技术结合ADC值，对恶性组织呈高对比度信号，并能提供量化参数ADC值，不同细胞结构显示不同ADC值，判定组织类型及特征，为精确放疗提供参考依据。

我们在此研究得出DWI技术在肺癌精准放疗靶区勾画中的优势：(1)DWI技术可准确显示胸膜组织，显示邻近器官侵犯程度，确定肺癌细胞是否发生纵膈转移淋巴结，确定放疗靶区[15]；(2)DWI技术显示病变组织及范围，可清晰、准确鉴别肿瘤组织及非肿瘤组织，可发现CT难以区分的肺部病变，相应缩小放疗靶区面积[16]；(3)利用ADC值测定，可进行定性诊断，且根据DWI图像区分血管、软组织及淋巴结，确定放疗靶区面积，以及是否增加肿瘤放疗剂量[17]；(4)在肺癌合并肺不张后，仅根据的单纯CT难以有效鉴别区分正常的肿瘤组织以及正常组织，而采用DWI技术对肺癌及肺不张进行区分鉴别，肺癌的信号强度明显高于肺不张，而ADC值低于肺不张，故根据其表现图像，能有效鉴别肺癌组织及肺不张，为靶区勾画放疗提供依据[18,19]；(5)DWI技术应用于肺癌精确放疗靶区勾画后，因肺癌细胞密度高、细胞内部有丰富的大分子蛋白含量，进而等影响水分子细胞内外扩散，减少扩散系数ADC值；而肿瘤坏死部位，细胞结构损害，进而会促进水分子扩散运动，使ADC值增加[20]。但该研究中对ADC值界限尚未统一规定，仍需结合多种技术确精准靶区放疗面积。

综上所述，胸部磁共振弥散加权成像技术可有效显示肿瘤最大体积，同时能区分肺癌及肺不张，为精确放疗靶区勾画提供依据，临床价值高，值得推广应用。