磁共振扩散峰度成像在鼻咽癌中的研究进展*

杨晓玲 综述，余成新 审校

(三峡大学第一临床医学院/放射科，湖北宜昌 443000)

鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma，NPC)是一种起源于鼻咽部黏膜衬里的上皮性癌，常见于鼻咽后壁咽鼓管开口内侧脚后的咽隐窝。尽管NPC起源于相似的细胞或组织谱系，但NPC和其他头颈部上皮肿瘤明显不同，相对罕见。大多数患者来自东南亚地域[1]，特别是中国东南方和中国台湾。血浆Epstein-Barr病毒感染[2]、宿主遗传和环境因素等多种因素被认为是NPC发生发展的重要因素[2]。NPC起病时较为隐匿，其临床症状和体征与受累的解剖区域有关，头痛、鼻咽肿物、鼻出血及颈部肿大包块是NPC的常见临床表现。WEI等[3]研究将NPC患者的症状分为4类：(1)NPC引起的症状(鼻出血、鼻塞、流涕)；(2)与耳咽管功能障碍(听力丧失)相关的症状；(3)与肿瘤上部延伸相关的症状(头痛、复视、面部疼痛或麻木)；(4)颈部包块。世界卫生组织将NPC分为3种病理亚型：角化的鳞状细胞癌、非角化的鳞状细胞癌和基底样鳞状细胞癌。非角化NPC又可分为分化和未分化型。临床诊治主要包括放疗联合或不联合辅助化疗，以及手术切除，由于鼻咽的解剖位置较深，有足够边缘的NPC切除具有挑战性，放化疗的联合使用[4]是目前鼻咽癌的主要治疗方法，手术切除通常是晚期和转移性疾病的最后选择。但由于肿瘤特性、个体差异及治疗方式等多种因素影响，病灶进展、局部复发及远处淋巴结转移均会导致临床治疗失败，那么早期准确地预测肿瘤对放化疗的敏感性显得尤为重要，有助于临床医生选择更好、更有效的诊疗方法，并避免对NPC患者产生不必要的全身毒性。

磁共振成像(MRI)检查不仅能够很好地显示肿瘤的形态学信息及信号特点，还能反映出病变组织的微观病理变化，形态学成像和功能性成像相结合应用以此来为肿瘤的确诊与治疗提供多种量化指标，从而获得更好的治疗效果。由JENSEN等[5]于2005年首次提出的扩散峰度成像(diffusion kurtosis Imaging，DKI)，采用非高斯分布模型探究水分子的扩散，衍生出的峰度和扩散指标是大脑微观结构信息的重要指标，即表观扩散系数(Dapp,D)和表观峰度系数(Kapp,K)，K为组织扩散偏离高斯分布提供了更准确的量化，D是经非高斯偏压修正后的值。随着MRI技术的快速发展，DKI技术也在日益完善，逐渐成熟，已广泛运用于癫痫[6]、胶质瘤[7- 8]、乳腺癌[9]、胰腺癌[10]、直肠癌[11]、宫颈癌[12]等各类系统疾病的临床诊治及研究中。

本文拟对NPC的DKI相关研究的现状进行综述，重点阐述此序列的临床应用，并对未来的发展前景进行评估。

1 DKI的基本原理

MRI检查是临床应用及研究的1种重要方法，具有一定的优势性，可以非侵入性地观察生物组织的解剖结构及其功能状态。由于人体组织大约70%由水构成，因此水的扩散运动为生物组织的结构提供了很重要的见解，而水在生物组织中的扩散可以看作是1个随机过程，即特定的水分子在给定的时间内从一个位置扩散到另一个位置受概率分布的控制。最简单的模型中的分布是呈高斯形式，其宽度与D值成正比。但在几毫秒的时间间隔内，由各种类型的细胞及其膜组成的大多数组织的复杂结构可以导致扩散位移概率分布明显偏离高斯形式，这种偏离高斯的行为称之为过剩峰度。由于偏离高斯形式的行为是由组织结构的复杂性所控制，这种过剩峰度可以视为1个组织的结构程度的度量，因此用于估计水扩散的过量峰度而延伸出的技术称之为DKI。该技术弥补了扩散加权成像(DWI)和扩散张量成像(DTI)模型的不足，对水分子扩散分布偏离高斯形式的程度进行了量化，更加完整地反映复杂组织结构的异质性，DKI与传统的DWI取的是同一类型的脉冲系列，但需要的弥散敏感因子b值更高，且b值至少为3个。DKI技术的主要扩散参数有平均扩散率(mean diffusion，MD)、各向异性分数(fractional anisotropy，FA)、平均峰度(mean kurtosis，MK)、径向峰度 (radial kurtosis，RK)、轴向峰度(axial kurtosis，AK)、峰度各向异性(kurtosis anisotropy，KA)、 径向扩散率(radial diffusion，RD)及轴向扩散率(axial diffusion，AD)。

2 DKI在NPC中的应用

2.1 DKI与NPC临床分期的相关性

NPC与大多数癌症一样，临床分期是影响预后的关键因素，正确的治疗前分期对建立治疗策略和预测疾病预后至关重要。放疗是早期患者最常用的方法，而联合新辅助化疗对晚期患者更有利[13-14]。常规的MRI对NPC T期的诊断表现良好，但由于传统MRI提供的肿瘤功能信息很少，淋巴结转移和远处转移难以准确识别，导致晚期NPC患者的预后效果不佳。功能性MRI方式已被证明在形态学变化出现之前，对检测微结构变化是有用的。DKI技术在研究各种肿瘤的异质性和复杂性方面具有极大的优势性。WU等[15]发现鼻窦恶性病变相较于良性病变K值明显升高，这种差异表明了恶性实体病变的显微结构存在较高的复杂性。XU等[16]研究发现高T期NPC患者的K值显著高于低T期NPC患者，而高N期及高美国癌症联合委员会(AJCC)病理分期NPC患者的D值均显著低于低N期及低AJCC病理分期的NPC患者，K值随着NPC患者T期的增加而增加，表明DKI衍生的参数与临床分期有较好的相关性，可能有助于NPC患者的治疗前分期和治疗分层，是一个潜在的预处理分期的成像标记。

2.2 DKI预测NPC放化疗敏感性

调强放射治疗(IMRT)在初治NPC患者的10年总生存率已达到75%左右，但远处转移仍为晚期NPC患者最主要的治疗失败原因。目前多将化疗与标准放疗相结合来治疗局部晚期NPC，化疗可通过根除放疗后的微转移使远处的疾病复发最小化，同时化疗可增加放疗的细胞毒性；诱导化疗是通过降低原发肿瘤的分级来促进放疗计划并改善局部疾病控制。但放化疗的疗效受到诸多因素的影响，如肿瘤特性及个体差异等，治疗前或治疗早期能准确地预测肿瘤的放化疗敏感性显得十分重要，以此制订或及时调整治疗方案，进行个体化、精准化的治疗，或许能有效减少病灶局部的复发率和远处转移率。CHEN等[17]研究提出DKI的D值和DWI的表观扩散系数(ADC)值均可预测鼻咽癌化疗疗效，其中D值和K值优于ADC值，这表明DKI预测NPC的治疗反应方面可能比单指数DWI有更大的效用，但研究也发现应答组与无应答组之间的K值无显著差异。NPC的治疗失败多由于NPC细胞对X射线丧失了敏感性，ZHENG等[18]研究结果表明，DKI有潜力在形态学改变之前预测人NPC异种移植物的辐射敏感性，但D值和K值对NPC长期生存和复发风险的影响尚未阐明，还需设计合理的前瞻性临床试验进一步证实。DKI技术参数对于放化疗的敏感性预测为NPC患者的治疗预后打开了更广阔的空间，为提高NPC患者生活质量发挥了重要作用。

2.3 DKI预测NPC远处转移风险

在所有头颈癌中NPC具有最高的转移潜力。有30%的NPC患者预后较差，主要是由于远处转移所致[19]。AI等[20]发表的DWI预测NPC远处转移文章中提到，相较于无远处转移的NPC患者，有远处转移的NPC患者原发性病灶体积、淋巴结体积、T分期、N分期及存在局部复发比例都较高，其中淋巴结体积在MRI预处理上是远处转移的唯一独立预测因子。DWI显示有远处转移的NPC患者的ADC值较无远处转移者低，猜测ADC值较高的细胞可能会影响远处转移的发展。FUJIMI等[21]通过混合体素内不相干运动模型(IVIM)-DKI扩散模型预测头颈部鳞状细胞癌患者的远处转移，经过单因素分析得出，有远处转移的患者与无远处转移的患者在D值和K值上存在显著差异，D值的诊断准确度最高。此外，多变量分析显示，D值是未来远处转移的独立预测因子。多项研究表明，DKI技术或与其他技术相结合组成的模型在检测NPC的功能状态时所获得的参数可以作为诊断工具，用于检测未来可能发生远处转移的高危患者，并利用D值调整随访策略可以影响患者的生活质量，降低医疗成本。

2.4 DKI对NPC晚期并发症的预测及评估

根治性治疗是NPC的首选标准治疗方法。定向放疗的局限性是对临近组织的损害，就NPC而言，颞叶不可避免地受到辐射场的影响。辐射致颞叶损伤分为急性、早期延迟和晚期延迟，可造成不同程度的神经认知功能损害，临床表现为从神经认知功能损害到神经行为损害症状，这通常是永久性的。WU等[22]通过检测放疗后颞叶白质和灰质的DKI参数得出，神经认知能力下降患者的K值和D值要显著低于神经认知能力未下降者，且颞叶白质更容易发生微结构改变和损伤。DKI是早期诊断神经认知功能障碍和放射性颞叶显微结构损伤的有效方法，且早期K值对迟发性神经认知能力下降有最好的预测效果。该研究也得出辐射剂量越多，对于神经认知的功能损害就越重。此研究提供了1个很好的思路，在不可逆的辐射损伤之前，可使用早期DKI标记物来调整治疗，以获得最佳的患者预后。LIYAN等[23]研究也得出DKI可以检测到NPC患者在颞叶坏死前出现的相对轻微的化疗诱导的脑异常的结论，在对20例颞叶坏死患者进行了长期随访分析后，发现所有DKI衍生参数中，平均扩散系数(MK)在放疗后1个月明显低于放疗前，为常规方法无法检测到提供了1种敏感的成像技术。

口干症也是NPC患者放疗的晚期常见并发症，可引起吞咽困难、龋齿，甚至睡眠障碍。腮腺对于X射线敏感，客观评估辐射引起的腮腺损伤和早期预测晚期口干程度，可以及时采取干预措施避免长期口干。MRI是1个客观、无创和有效评估辐射诱导的腮腺损伤的工具。DKI以D、K值检测放射治疗期间腮腺的显微结构变化，例如腺泡细胞的坏死、炎症细胞的浸润和间质的纤维化等。多个研究发现放射治疗后腮腺体积、偏度和峰度均下降。MARZI等[24]报道头颈癌患者放疗后腮腺萎缩31%。ZHOU等[25]发现早期腮腺SD(ADC值的标准偏差)和ADC值的平均变化率可预测后期口干程度，这有助于早期干预以保留腮腺功能和避免长期口干。ZHOU等[26]另一篇文献提到，放疗后腮腺D值变化率与平均放疗剂量呈显著正相关。

3 小 结

综上所述，DKI技术是鉴别肿瘤侵袭性、预测临床放化疗敏感性、远处转移风险及晚期并发症的有用工具。利用多种评估组织活力的功能参数，能够为NPC提供有价值的信息，增强了其评估治疗反应的能力，从而增加了临床信心，减少了假阳性。它使医生不再局限于病变的形态变化，检测临床治疗前后与生物变化相关的组织异质性，早期即可预知疗效，从而为患者制订更具有针对性的个体化治疗方案，获得更好的治疗效果并减少或改善晚期并发症的发生。