DCE-MRI联合DWI技术对食管癌患者放疗疗效的评估分析

陈美玲 刘儒鹏 冯婷婷 康小红 李 宁 田新学

食管癌属于临床常见消化道肿瘤，放疗为治疗食管癌患者的常用方案，能够利用放射线的生物学作用，大量杀伤癌细胞，使病灶组织缩小[1]；但部分患者在经放疗后未能达到预期疗效，需早期探究有效的指标以预测食管癌患者放疗效果。传统的电子计算机断层扫描(computed tomography，CT)能够直观显示肿瘤大小、位置关系，但该检测方式辐射较高，不利于患者接受，需进一步探究更合理的疗效评估方式[2]。磁共振(magnetic resonance imaging，MRI)具有较好的软组织分辨能力，还可进行多参数成像，凸显肿瘤的血流动力学[3]；而动态增强(dynamic enhancement，DCE)与扩散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)为MRI常用检测方式，在临床诊断中均具有较好的应用价值。鉴于此，本研究将探讨DCE-MRI联合DWI技术在食管癌患者放疗疗效评估中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

经医学伦理委员会审核批准，选取2019年1月至2020年2月我院75例行放疗治疗的食管癌患者作为研究对象,且所有患者均签署知情同意书。75例患者中男性43例，女性32例；年龄53～79岁，平均年龄(62.84±2.13)岁；CT分期：Ⅰ期31例，Ⅱ期28例，Ⅲ期16例。

1.2 入选标准

(1)纳入标准：①符合《中国早期食管癌筛查及内镜诊治专家共识意见(2014年，北京)》[4]中食管癌的诊断标准，行根治性放疗；②无意识功能障碍；③初次确诊。(2)排除标准：①带有动脉瘤夹；②影像学检查发现远端转移；③装有心脏起搏器、神经刺激器；④合并其他病灶原发肿瘤；⑤放疗前及放疗期间使用化学药物治疗。

1.3 方法

1.3.1 放疗方法 患者取仰卧位，双手上举抱头并用真空体模固定，所有患者采用X线射线模拟定位机定位，采用一前两后斜3野照射，放射野上下界各放3～5 cm，前野宽6 cm，后斜野宽4.5～5.5 cm；2 Gy/次，5次/周，共连续放疗6周。

1.3.2 MRI检测方法 (1)于放疗前进行MRI检查，选用美国GE公司750 3.0 T超导型核磁共振成像系统，检查前禁食8 h；检查时，患者取仰卧位，足先进，平静呼吸状态下吸气屏气进行扫描。①MRI平扫序列包括常规T1WI和T2WI矢状面、轴面与冠状面，层厚为4 mm，层间距为0.8 mm，TR/TE为3500 ms/85 ms，视野FOV为300 mm×300 mm。②DCE-MRI序列：T1WI和TWIST翻转角度为2°和15°，层厚为3.5 mm，层间距为0.7 mm，TR/TE为4.91 ms/1.90 ms，FOV为260 mm×260 mm，使用高压注射器经肘静脉注射钆喷酸葡胺注射液0.2 mmol/kg，注射速率为3 mL/s，并以同样流速注射20 mL生理盐水冲管，共采集70期图像，时间分辨率为5 s，扫描时间为376 s。③DWI序列：选择SS-EPI序列轴位成像，层厚为5 mm，层间距为1 mm，TR/TE为4800 ms/60 ms，扩散敏感梯度b值分别为0、50、100、150、200、600、800、1000 s/mm2，在b值为0～50 s/mm2、100～400 s/mm2、600～1000 s/mm2时采集次数分别为1、2、3次，扫描时间为314 s。④由2名经验丰富的影像科医师共同阅片，将DCE-MRI序列以及多翻转角序列导入Omni-Kinetics(GE Heathcare，中国上海)定量分析软件，利用多翻转角序列拟合组T10值，随后由医师选取腹主动脉基于T10值以及时间-信号曲线得到标准血管的时间-浓度曲线，选择Extended Tofts Linear双室模型，勾画感兴趣区，选取原则：避开肿瘤坏死区及周围血管区，勾画肿瘤实质部位的所有层面，利用Merge功能合成肿瘤3D病灶血管渗透性参数[容积转运常数(volume transfer constant，Ktrans)、容积分数(extracellular volume fraction，Ve)]及表现扩散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)、灌注分数(filling，f)。(2)于放疗后1个月时复查CT、上消化道钡剂造影检查，并依据《肿瘤学概论》[5]中相关方法，其中完全缓解(complete response，CR)为所有靶病灶消失，全部病理淋巴结短径必须减少至<10 mm，部分缓解(partial remission，PR)为靶病灶直径之和比基线水平减少至少30%，分析食管癌患者放疗前MRI图像参数对放疗效果的预测价值。

1.4 统计学方法

2 结果

2.1 临床综合判断结果

放疗结束后1个月时，75例食管癌患者中CR 32例，PR 43例。

2.2 不同放疗疗效的食管癌患者MRI检测参数比较

CR患者Ktrans、Ve、f均低于PR患者，ADC高于PR患者，差异均有统计学意义(P<0.05)，见表1。

表1 不同放疗疗效的食管癌患者MRI检测参数比较

2.3 MRI检测参数用于预测食管癌患者放疗疗效的分析结果

绘制ROC曲线发现，Ktrans、Ve、ADC、f用于预测食管癌患者放疗疗效的AUC分别为0.701、0.724、0.731、0.774，均有一定预测性能，见表2、图1。

图1 MRI检测参数用于预测食管癌患者放疗疗效的分析结果

表2 MRI检测参数用于预测食管癌患者放疗疗效的分析结果

3 讨论

放疗为临床治疗食管癌患者的常用方式，可通过将X线、γ线、电子线等放射线照射癌组织，使其所带的能量破坏细胞的染色体，造成细胞停止生长，从而抑制食管癌病情进展[6-7]。但有研究表明，部分食管癌患者在放疗后肿瘤细胞未能得以有效控制，且仍具有较高的复发率[8]。因此，积极探究有效的指标以预测食管癌患者放疗疗效极为重要。

既往，临床多通过CT检查观察肿瘤病灶组织，虽具有更高的图像清晰度，但检查过程中产生的电离辐射易影响患者生理健康；而传统的X线钡剂造影铅珠标记对食管癌放疗靶区勾画有明显的指导作用，但部分患者对X线钡餐检查的依从性较差。MRI是一种基于氢原子核的成像方式，能够采用二维、三维等模式观察病灶情况，并利用脂肪抑制技术，降低运动伪影、化学位移伪影，抑制脂肪组织信号，对软组织表现反差较为明显[9-10]。因此，MRI可精确观察肿瘤大小，为明确病变性质提供更丰富的影像信息。此外，MRI具有无辐射、可重复、安全性高等优势，利于患者接受。而DCE可通过注射对比剂来评估肿瘤血管情况，并结合异常强化的病变形态学特征反映病变内部组织结构及周边组织侵犯。而DWI是目前唯一能观察到活体分子微观运动的无创性检测方式，可通过观察组织中水分子的弥散速度，有效反映机体组织空间组成的信息与病理情况[11]；同时，DWI对细胞密度、细胞结构完整性等细小环境的变化较为敏感，采用DWI可精确区分不同组织类型的微环境差异，进一步明确放疗疗效。

本研究显示，放疗后1个月时，75例食管癌患者中CR 32例，PR 43例，而MRI检测图像中CR患者Ktrans、Ve、f均低于PR患者，ADC值均高于PR患者，提示临床可结合DCE-MRI与DWI图像特点评估患者放疗效果。初步分析其原因：ADC值低可反映细胞外空间明显减小，组织水分子扩散运动受限，患者肿瘤细胞生长活跃，排列密集，因此ADC值较低的患者放疗前肿瘤恶性程度更高，放疗效果较差。f值可反映微循环血流灌注的比值，其与肿瘤微血管密度与血管内皮生长因子密切相关；当患者f值较高时则表示肿瘤组织供血相对丰富，组织分化程度低，血流灌注高，食管癌肿瘤分期更高，在行放疗后难以达到预期疗效。Ktrans可反映对比剂由血管内向血管外渗透的速率，Ve表示部分细胞外血浆渗出容量，Ktrans、Ve水平较高则表示组织血管通透性增加，内皮细胞间空隙增大，新生血管排列紊乱无序，且肿瘤生长速度较快，因此放疗疗效不佳。本研究绘制ROC曲线发现，Ktrans、Ve、ADC、f用于预测食管癌患者放疗疗效的AUC分别为0.701、0.724、0.731、0.774，均有一定预测性能，这进一步证实了DCE-MRI联合DWI技术的图像参数在食管癌患者放疗疗效的预测中应用价值较高。

综上所述，DCE-MRI联合DWI技术在食管癌患者放疗疗效评估中的应用价值较高，临床可结合DCE-MRI与DWI图像特点评估患者放疗效果。