DWI对NSCLC肺癌的不同组织学类型的鉴别诊断和化疗敏感性差异评估价值的应用研究

高晓玉 卢凤为 周武洁

摘要：目的：探讨MR扩散加权成像（diffusion-weighted imaging ，DWI）技术对NSCLC肺癌患者化疗疗效早期评估及预测的应用价值。方法：收集28例中晚期NSCLC肺癌患者（鳞癌组15例，腺癌组13例），于化疗前、化疗第一周期后行胸部MRI DWI检查，测量化疗前后病灶的平均表观扩散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）;分析化疗前平均ADC值和化疗后平均ADC值变化率组间差异。结果：化疗前鳞癌组平均ADC值小于腺癌组，差异有统计学意义（P=0.020），化疗后3-4周鳞癌组平均ADC值的变化率低于腺癌组，但差异无统计学意义（P>0.05）。结论：DW MRI可能有助于鉴别诊断NSCLC肺癌的组织学类型，而在早期评估不同组织学类型NSCLC肺癌患者化疗疗效价值差异不大。

关键词：磁共振成像;ADC值;NSCLC;化疗

中图分类号：R445.2文献标识码：BDOI：10？郾3969/j.issn.1001-0270.2021.06.01

Abstract： Objective：To study the value of DWI as an early response indicator and predictor in NSCLC patients treated with chemotherapy. Methods：28 NSCLC patients pathologically diagnosed as lung cancer were included（15 lesions in squamous carcinoma group and 13 in adenocarcinoma group）. MRI DWI were performed before and after the first cycle chemotherapy. The mean ADCs prior to chemotherapy and the percentage of the mean ADCs change were compared between two groups respectively. Results：There was statistically difference of ADCs pior to chemotherapy between squamous carcinoma group and adenocarcinoma group. There was no statistically difference of the percentage of the ADCs change at the time of the first two were compared between the two group. Conclusion：DW MRI may be helpful to diagnose the histological type of NSCLC. The value of diffusion-weighted imaging in early evaluation of chemotherapy efficacy in patients with different histological types of NSCLC is not obvious.

Key Words： Magnetic resonance imaging， ADCs， NSCLC， Chemotherapy

肺癌的發病率日益增高，且发现时多为中晚期，往往不能行外科手术完全切除，化疗成为治疗的主要手段之一，特别是近年来一些靶向药物的应用。早期评估和预测其疗效对于临床化疗方案的调整具有重要意义[1-4]。已有多项研究表明，弥散加权磁共振成像在肺癌、特别是NSCLC患者的肿瘤以及淋巴结和远处转移的检测中具有较高的灵敏度[5-7]。此外，也有研究证实DW MRI可以用于评估和预测非小细胞肺癌患者放化疗后的肿瘤反应[8-10]。本研究拟通过分析非小细胞肺癌（NSCLC）化疗前后平均ADC值的变化，探讨NSCLC肺癌组织学类型的诊断价值以及对比扩散加权成像在早期评估不同组织学类型NSCLC肺癌患者化疗疗效价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集首次接受化疗的中晚期NSCLC肺癌患者28例，年龄37-75岁，中位年龄62岁，男20 例，女13 例。均于化疗前经病理证实，其中鳞癌15例、腺癌13 例。

1.2 方法

1.2.1 检测仪器

采用德国西门子公司生产的Siemens Verio 3.0T超导型磁共振成像仪、体部相控阵表面线圈。

1.2.2 检测方法

检查前训练患者均匀呼吸及屏气，以减少呼吸运动伪影。常规检查序列在屏气状态下进行取仰卧位，患者上臂上举，保持平静状态和呼吸节奏。待患者准备好后，对患者整个胸部行常规序列扫描和弥散加权扫描。

1.2.3 参数选择

采用HASTE序列的冠状位及轴位T2WI，扫描参数：TR/TE 700ms/96ms，层厚/间隔6.0mm/1.8mm，矩阵 320×224，激励次数（NEX）1.0。扫描范围包括病变全部及胸壁结构。DWI检查采用呼吸触发技术及SE-EPI序列，TR/TE 3 000ms/72ms，层厚/间隔 6.0mm/1.8mm。b值取0s/mm2和800s/mm2。于化疗前、化疗第一周期后（下文简称化疗后）分别行胸部MRI DWI检查。将检查图像传输至syngo MR B17工作站，并加载至Founctool软件包获得T2WI横断面图像、DWI图和ADC图。

1.2.4 诊断依据

由2名副高级影像科诊断医生对图像质量进行评价。在DWI图上选取ROI（至少包含5个像素），避开血管、坏死、囊变区域。复制到对应的ADC图，获得ADC值。每个病灶测量3次，取平均值。ADC值变化率 =（化疗后ADC值-化疗前ADC值）/化疗前ADC值。

1.2.5 分组标准

按照靶病灶的病理组织学类型分组。病灶分为鳞癌组和腺癌组。

1.3 统计学分析

使用SPSS17.0统计分析软件进行统计学分析。计量资料以x±s表示，用独立样本t检验比较鳞癌及腺癌化疗前平均ADC值和化疗后平均ADC值的变化率差异是否有统计学意义。计量资料均以平均值±标准差（x±s）表示，当P≤0.05时认为差异具有统计学意义。化疗后平均ADC值的变化率=（化疗后平均ADC值-化疗前平均ADC值）/化疗前平均ADC值。

2 结果

2.1 患者临床资料和随访结果

选取2011年12月-2020年8月间在本院行MRI常规检查与DWI检查的首次接受化疗的中晚期NSCLC患者28例。年龄37-75岁，中位年龄62岁，男20 例，女13 例。经纤维支气管镜活检明确12例，经皮肺穿刺活检证实15例，胸水找到癌细胞证实1例。均于化疗前经病理证实，其中鳞癌15例、腺癌13 例。28名接受化疗的肺癌患者中，影像学可评估病灶共 28 个。

2.2 化疗前ADC值NSCLC肺癌组织学类型的诊断价值

鳞癌组化疗前平均ADC值小于腺癌组，差异有统计学意义（P=0.020）（见表1）。

2.3 平均ADC值的变化率评估不同组织学类型NSCLC肺癌患者化疗疗效差异的价值

鳞癌组化療后3-4周平均ADC值的变化率低于腺癌组，但差异无统计学意义（P>0.05）（见表1）。

3 讨论

肺癌是全世界癌症相关死亡的最常见原因。肺癌分为非小细胞肺癌（NSCLC）和小细胞肺癌（SCLC）。NSCLC包括鳞癌、腺癌和大细胞癌，鳞癌和腺癌在临床中多见，两者的区别在临床实践中非常重要，因为它们的治疗策略、临床病程及预后各不相同。这些肿瘤主要采用化疗或放化疗[1-3]。因此，在准确诊断的基础上选择合适的治疗方法，对提高肺癌患者的整体预后至关重要。医学成像技术的进步，提供了良好的组织对比度，已在临床实践和研究中产生较高价值的诊断性能。现今研究表明，肺癌平均ADC值能较形态学更敏感地反映肿瘤化疗后的早期改变，可以作为评估化疗疗效的指标。研究已证实，化疗早期肺癌灶平均ADC值的变化率可以对化疗疗效进行预测[8-10]。

DWI主要探测活体内水分子的随机热运动受限程度，从微观分子水平反映组织、器官的病理生理情况。其组织学基础为生物组织内水分子扩散受限程度与组织细胞密度以及细胞膜的完整性密切相关。肿瘤细胞增殖旺盛，细胞密度大，细胞外间隙小，同时细胞生物膜的限制和大分子物质如蛋白质对水分子的吸附作用也增强，限制了恶性肿瘤内水分子的扩散，导致ADC值降低。若肿瘤细胞坏死，细胞膜被破坏，细胞外间隙扩大，水分子扩散增加，导致ADC值的上升。

近年来，由于化疗方案不断完善和化疗药物不断更新，联合化疗成为中晚期肿瘤患者的一线治疗方法。DWI可敏感地反映组织结构变化，早期反映化疗后肿瘤组织改变。随着MRI技术的发展，越来越多的证据表明，ADC可以作为独立的影像学生物标志物来表征肿瘤的组织学类型和生物学特征。以往文献报道，有学者开始应用DWI鉴别肺部良、恶性病变[11-12]，也有多篇文献探讨NSCLC肺癌的组织学类型的诊断价值[13-16]，但对于对比扩散加权成像在早期评估不同组织学类型NSCLC肺癌患者化疗疗效价值的研究尚不多见。

本组病例结果显示，鳞癌与腺癌的化疗前ADC值比较，鳞癌的ADC值明显低于腺癌。这可能是因为，一方面，不同组织学类型肿瘤细胞的细胞膜结构、细胞构成及生理特点不同，因而组织学特性如生长方式、坏死囊变以及水、蛋白、纤维、黏液的含量等也不同，导致ADC值存在差异。多项研究表明，细胞密度是影响肿瘤内分子扩散的主要原因之一，腺癌，尤其是高分化腺癌，在组织学上特征性地表现为肿瘤细胞沿肺泡壁生长代替柱状上皮细胞，而鳞癌则为团块状生长方式，表现为肿瘤细胞压缩式增殖和非替代性侵犯[17-18]。两者生物组织学（内部成分）、生长方式的差异决定了鳞癌的肿瘤细胞密度高于腺癌，而细胞密度越高，细胞内外水分子的扩散运动越受限制，ADC值越低。鳞癌的肿瘤细胞数似乎相对较高，肿瘤细胞数是影响存活肿瘤组织中ADC值的重要因素，在密集分布的存活肿瘤组织中ADC值较低[19]。事实上，Sugahara等（1999）[20]已经报道胶质瘤的ADC值与肿瘤细胞数显著相关，高级别胶质瘤的ADC值显著低于低级别胶质瘤。Guo等（2002）[21]揭示了肿瘤细胞对良性和恶性乳腺肿瘤中获得的ADC值有显著影响。另一方面，腺癌组织的腺腔及细胞的胞浆内含有黏液成分，其中含有较多自由水，使其ADC值升高。因此，腺癌的平均ADC值多高于鳞癌。考虑到这些发现，本文的研究结果与这些研究结果是一致的，ADC值可能反映了肺肿瘤的特征。

然而，关于肺癌的ADC值，有些报道有不同的结果。有研究报告指出，使用ADC值对肺癌病理亚型分类的分化能力较低[22]。一般来说，避免肺癌DWI上易感伪影是困难的。Wang等（2001）[23]报道，由于磁场的不均匀性，肺癌内的含气区域可能会影响ADC值的测量;由于易感伪影，他们无法测量邻近含气器官病变的ADC值。

本研究显示，鳞癌组与腺癌组化疗后ADC值的变化率差异不显著，提示鳞癌与腺癌对化疗的早期敏感性差异不大。有学者研究新辅助化疗前后临床病理特征与化疗疗效的关系，结果表明化疗疗效与组织学类型及分级相关[24]。本研究与文献不符，考虑原因可能为：首先，与心肺界面产生的伪影类似，肿瘤-肺界面的磁化率差异造成局部磁场的不均匀性，从而干扰肺肿瘤的MR信号。其次，呼吸和心脏运动可能会导致额外的图像伪影和信号丢失，由此获得的ADC值不能完全反映肿瘤的真实情况。相对较小的患者样本量也可能会引起结果偏差。另外，肿瘤的病理类型、化疗方案、疗效评价标准等不同也会导致结果偏差。近年来有越来越多的临床医生研究发现，采用吉西他滨联合顺铂这种临床一线的药物治疗方法，对改变老年性或者晚期肺鳞癌与肺腺癌患者的血清肿瘤标志物水平方面效果接近，间接说明这种化疗方法对于肺鳞癌与肺腺癌这两种不同的病理类型肺癌的治疗效果相似[25-26]。虽然具体机理还不详细，但也在临床实践中支持了本次DWI对NSCLC肺癌的不同组织学类型化疗敏感性差异评估价值的应用研究结果。

本研究有四个局限性。首先，样本量较少，目前的研究中只有28名肺癌患者，以后将收集更多患者样本进行进一步研究。其次，目前的研究不包括大细胞癌，导致组织学类型不完全的NSCLC。第三，由于DW MRI难以避免易感伪影，因此无法获得准确的ADC值。第四，由于它们的异质性，其价值可能并不完全反映肿瘤的状况。

总之，DW MRI可能有助于鉴别诊断NSCLC肺癌的组织学类型，而在早期评估不同组织学类型NSCLC肺癌患者化疗疗效价值中差异不大。本研究有助于从DW MRI方面探讨肺癌的诊断和治疗策略。

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