磁共振扩散加权成像对宫颈癌放化疗效果预测价值

刘祯　张杰　李颖端　杨佳　徐文坚　陈静静

[摘要]目的分析宫颈癌放化疗前后磁共振扩散加权成像（DWI）表现，探讨表观扩散系数（ADC）及指数表观扩散系数（eADC）在预测以及监测宫颈癌放化疗效果中的应用价值。方法在治疗前及治疗15 d、1个月、2个月时对52例宫颈癌病人进行MR平扫及DWI检查，测量肿瘤的最大径、ADC值和eADC值，分析病人治疗前后ADC值、eADC值的差异。结果ADC值的改变比肿瘤体积的变化早，治疗后ADC值较治疗前升高，eADC值较治疗前降低，不同疗效组间不同治疗时间的数据差异具有统计学意义（F=3.014～13.264，P<0.01）。治疗2个月肿瘤最大径变化率与治疗前ADC值呈负相关（r=-0.658，P<0.05）。绘制并分析受试者工作特征（ROC）曲线，以约登指数最大点为诊断点，其ADC值为0.891×10-3mm2/s。结论ADC值和eADC值可以预测和监测宫颈癌的放化疗效果，其中ADC值价值较大。

[关键词]宫颈肿瘤;磁共振成像;扩散加权成像;化放疗;治疗结果;预测

[中图分类号]R445.2;R737.33[文献标志码]A[文章编号]2096-5532（2021）01-0030-05

[ABSTRACT]ObjectiveTo investigate the diffusion-weighted imaging （DWI） findings of cervical cancer before and after radiochemotherapy and the application value of apparent diffusion coefficient （ADC） and exponential apparent diffusion coefficient （eADC） in predicting and monitoring the effect of radiochemotherapy for cervical cancer. MethodsA total of 52 patients with cervical cancer underwent plain magnetic resonance imaging and DWI examination before radiochemotherapy and on day 15 and at months 1 and 2 of radiochemotherapy. The maximum diameter， ADC value， and eADC value of the tumor were measured to analyze the changes in ADC value and eADC value after radiochemotherapy. ResultsThe change in ADC value occurred earlier than that in tumor volume. After treatment， ADC value increased and eADC value decreased， and there were significant differences in the data in different treatment stages between different treatment groups （F=3.014-13.264，P<0.01）. The change rate of maximum tumor diameter after 2 months of treatment was negatively correlated with ADC value before treatment （r=-0.658，P<0.05）. The receiver operating characteristic curve was plotted and analyzed， and the ADC value of 0.891×10-3 mm2/s had the maximum Youden index and was used as the cut-off value for diagnosis. ConclusionADC and eADC value can be used to predict and monitor the therapeutic effect of radiochemotherapy for cervical cancer， among which ADC value has a greater clinical value.

[KEY WORDS]uterine cervical neoplasms; magnetic resonance imaging; diffusion weighted imaging; chemoradiotherapy; treatment outcome; forecasting

目前在世界范圍内女性生殖系肿瘤死亡原因中，宫颈癌占居首位。中晚期宫颈癌治疗通常会选择同步放化疗[1-4]。早期预测及监测宫颈癌的疗效成为妇科肿瘤临床研究的新热点。目前影像学主要通过测量肿瘤径线评估疗效，然而肿瘤的形态学变化滞后于肿瘤分子水平的变化，常规MRI难以早期评价放化疗效果。扩散加权成像（DWI）可以活体识别水分子在组织内的扩散方式，通过表观扩散系数（ADC）值对病变区水分子扩散运动进行定量分析已成为临床研究的新思路[5-9]。本研究通过对宫颈癌病人治疗不同时间肿瘤最大径、ADC值、指数表观扩散系数（eADC）值等的动态变化进行分析，探讨DWI对宫颈癌放化疗效果的预测和监测价值。

1资料与方法

1.1一般资料

收集2012年1月—2014年11月我院收治的52例宫颈癌（鳞癌48例，腺癌4例）病人，年龄37～75岁，平均（53.3±2.4）岁;治疗前肿瘤最大径23～89 mm，平均（47.2±3.8）mm。所有病例均经病理检查证实且均未进行过相关治疗。

1.2检查方法

本文52例病人分别于治疗前及治疗15 d、1个月、2个月时进行MR检查，采用GE Signa 3.0 T MR扫描仪、TORSO线圈，平扫行横轴位T1WI和T2WI、冠状位T2WI、矢状位T2WI及DWI序列检查，层厚6 mm，层间距2 mm，矩阵230×256，FOV 40×40，NEX 4次，b值取0、800 s/mm2。检查前禁食8～12 h，检查时嘱病人平静呼吸。扫描范围为髂骨上缘至耻骨联合下缘。

1.3图像后处理和测量分组

将得到的原始图像传到ADW 4.3工作站上，通过Functool分析软件后处理自动形成ADC以及eADC伪彩图。参考DWI图像，使用ADC手动测量工具在ADC图上选取信号相对均匀的区域即感兴趣区（ROI）计算ADC值，ROI应最大程度包含病灶，并避开出血以及坏死区。eADC的计算公式为：eADC =exp[-（b×ADC）]，其中b为扩散加权因子。ADC值和eADC值均重复测量3次，取平均值。治疗前后参数值变化率=（治疗后肿瘤平均参数值-治疗前肿瘤平均参数值）/治疗前肿瘤平均参数值×100%。根据第1版实体瘤的疗效评价标准（RECIST）[3]，将病人分为部分缓解（PR）组、完全缓解（CR）组和稳定（SD）组。

1.4统计学分析

计量数据以±s表示，各组不同时间的比较采用重复测量设计的方差分析;不同治疗时间ADC值与肿瘤最大径变化率的相关性分析采用Pearson相关分析;对参数指标的预测效果采用受试者工作特征（ROC）曲线进行分析。以上所有统计学处理采用SPSS 19.0软件完成，以P<0.05为差异有统计学意义。

2结果

2.1ADC值、eADC值预测及监测宫颈癌放化疗效果的价值

治疗2个月MR示42例为PR（PR组，肿瘤最大径至少减少30%），9例为CR（CR组），1例为SD（SD组，肿瘤缩小未达到30%）。由于SD组病例数较少，在分析时暂不考虑。PR组与CR组治疗前及治疗15 d、1个月、2个月的ADC值及eADC值见表1、2。由表1、2可知，两组治疗后ADC值較治疗前升高，eADC值较治疗前降低，差异均有统计学意义（F=346.636～2 754.985，P<0.01）;治疗不同时间两组ADC值及eADC值比较差异均有统计学意义（F=3.014～13.264，P<0.01）。不同疗效组ADC值、eADC值的估算边际平均值见图1。在治疗前，PR组宫颈癌病人ADC值的极小值与eADC值的极大值分别为0.754×10-3mm2/s、0.547;CR组病人ADC值的极大值与eADC值的极小值分别为0.895×10-3mm2/s、0.489。用治疗前各ADC值做ROC曲线分析预测肿瘤能否CR，取约登指数的最大点（0.794）作为诊断点，其ADC值为0.891×10-3mm2/s，其曲线下面积（AUC）为0.902，特异度为95%，灵敏度为84.4%，标准误为0.046，P值<0.01。由此结果可预测，治疗前ADC值≤0.891×10-3mm2/s，治疗2个月后肿瘤能够CR;反之，则肿瘤难以CR。

2.2肿瘤最大径变化率与ADC值的相关性

不同时间的ADC值、eADC值和肿瘤最大径见表3。ADC值、eADC值及肿瘤最大径的估算边际平均值见图2。治疗15 d时的肿瘤最大径与治疗前比较，差异无显著性（P>0.05）;治疗1、2个月时的肿瘤最大径与治疗前比较，差异有统计学意义（F=3 453.711，P<0.01）。而ADC值、eADC值在治疗15 d时已有较显著的变化（F=1 170.947、831.832，P<0.01），可见肿瘤治疗后ADC值及eADC值的变化早于形态学变化。见图3。52例宫颈癌病人治疗后2个月肿瘤最大径变化率为（85.69±2.38）%，治疗前ADC值和治疗2个月肿瘤最大径变化率呈负相关（r=-0.658，P<0.05）。治疗15 d 和治疗1个月的ADC值与治疗2个月的肿瘤最大径变化率均呈正相关（r=0.783、0.676，P<0.05），ADC值增加率分别为（40.24±3.24）%、（44.03±2.51）%。

3讨论

最大可能地杀死肿瘤细胞，还不对正常组织造成损伤，是肿瘤治疗的目标，这就需要有效的监测手段。如今影像学形态的测量只能在晚期评估肿瘤的治疗效果，已不能满足临床的需要[10]。DWI作为较为重要的功能成像方法之一，在预测、监测肿瘤疗效方面有一定潜能[11-14]。

肿瘤组织与正常组织间水分子扩散程度不同，是DWI分辨肿瘤与正常组织的理论基础[15]。组织细胞的密度与DWI上信号强度及ADC值的大小密切相关[16-18]，NAGANAWA等[17]的研究结果表明，宫颈癌的ADC均值低于正常宫颈。恶性肿瘤细胞增殖旺盛，限制水分子在肿瘤内部的运动，导致细胞弥散受限、ADC值降低[19-20]，这是造成其与正常组织间差异的主要原因。肿瘤经过有效治疗可以使癌细胞坏死、凋亡，细胞的密度相对减小，在DWI图像上显示信号降低，其ADC值升高，向正常组织靠近[21-22]。研究表明，治疗后组织的功能变化比形态变化要早[23-24]，因此，在肿瘤大小有所改变之前通过DWI来评价疗效是可行的。ADC可量化组织信号的衰减程度，间接反映组织的微观结构，且ADC值与组织扩散能力呈正相关[25-26]。DWI偶可受T2透射效应的影响而呈高信号，此时ADC值并不会降低，易造成假阳性。eADC为反映组织弥散的新指标[27-28]，由DWI信号除以SE EPI T2WI所得。T2透射效应一般不影响eADC值[25，29-30]。

本研究结果显示，宫颈癌病人在治疗15 d时ADC值明显升高，eADC值明显降低，而肿瘤最大径在此时缩小不明显，说明ADC值及eADC值的变化早于肿瘤体积的变化。随着治疗进行ADC值继续上升，CR组和PR组病人治疗15 d、1个月、2个月时的ADC值与治疗前相比，差异均有显著性。用治疗前ADC值做ROC曲线分析预测肿瘤能否CR，根据结果可以预测，治疗前ADC值≤0.891×10-3mm2/s，治疗2个月后肿瘤能够CR;反之，则肿瘤难以CR。此外，肿瘤最大径的变化率与治疗前ADC值呈负相关，并且治疗前CR组病人ADC值低于PR组。

综上所述，ADC值及eADC值不仅可以预测宫颈癌放化疗的早期疗效，还可以动态监测放化疗的治疗效果，故DWI检查对评估宫颈癌放化疗效果具有一定的临床实用价值。但本研究也存在一定的局限性，如样本量较小，人工对肿瘤最大径进行测量存在主观性，会直接导致分组误差，今后的研究将在加大样本量的基础上改进肿瘤测量标准，以获得更准确的结果。

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（本文編辑 马伟平）