MRI扩散峰度成像与鼻咽癌临床分期的相关性

吴英宁 黄莉娜

右江民族医学院附属医院放射科（广西百色 533000）

鼻咽癌（nasopharyngeal carcinoma，NPC）早期临床症状不明显，容易被患者忽视，一旦发现很多患者已达到肿瘤中晚期（Ⅲ、ⅣA 或ⅣB）。根据不同临床分期进行相应的治疗可以提高NPC 患者长期生存率，NPC 治疗手段目前首选放疗或同步放化疗，主要根据NPC 的TNM 分期及患者自身情况决定治疗方式。目前，NPC 分期主要采用中国2017 版鼻咽癌分期系统，该分期对T、N 分期及临床分期进行了一定的修改，和以往分期存在不同。对NPC 进行T、N 分期时MRI 是首选的检查方法，MRI 常规检查根据肿瘤的形态学改变进行NPC T、N 分期，不能反映肿瘤病变在活体状态下的功能情况和微观信息，NPC 的临床分期的准确性必然受到影响，MRI 扩散峰度成像（diffusion kurtosis imaging，DKI），能够从多个角度来反映病变组织的微观病理变化，并提供多种量化指标，在肿瘤的诊断、治疗及预后评估中发挥着越来越重要的作用［1-3］，将DKI 功能成像技术与2017 版中国鼻咽癌临床分期进行相关研究目前仍较少。本研究旨在探讨DKI 各参数与最新版鼻咽癌临床分期的相关性。

1 资料与方法

1.1 一般资料本研究收集2020 年3 月到2022 年11 月期间在我院肿瘤放疗科及耳鼻咽喉科就诊的患者，经鼻咽镜取鼻咽部病变进行活检，病理确诊为NPC 的患者共86 例，其中男55 例，女31 例，年龄21～76 岁，平均（49.85 ± 12）岁，所有患者在行MRI 检查前均签署知情同意书，本研究已上报医院伦理委员会，经医院伦理委员会审核并批准（批准号：YYFY-LL-2020-25）。

1.2 纳入与排除标准

1.2.1 纳入标准（1）有明确的鼻咽镜活检的病理诊断，临床资料完整；（2）患者DKI 序列图像完整，图像清晰不影响病灶测量；（3）MRI 检查前未接受任何抗肿瘤（放、化疗）治疗。

1.2.2 排除标准（1）MRI 检查禁忌证，有幽闭恐惧症不能配合检查者，有金属异物，假牙伪影等影响图像质量者；（2）无病理结果或临床资料不全的患者；（3）心肝肾功能严重衰竭患者；（4）严重过敏体质患者；（5）任何图像质量不佳影响观察者。

1.3 主要检查设备和方法

1.3.1 主要检查设备本研究所有患者均使用GE 公司生产的3.0T DISCOVERY MRI750w 进行鼻咽部及颈部DKI 扫描。

1.3.2 DKI 检查方法检查前去除或取出患者体内所有金属异物（假牙、耳环等），更换病号服，叮嘱患者检查过程中保持不动，避免运动、吞咽动作及说话。患者取仰卧位，头先进，使用16 通道头颈联合线圈，扫描范围颅底至锁骨上窝水平；DKI扫描各参数如下：b 值=（0、1 000、2 000）s/mm2，TR 7 000～8 000 ms，TE 68～120 ms，视野24 cm ×24 cm，层厚3 mm，层间距0 mm，反转时间2 450 ms，矩阵128×128，回波链13，激励次数2。

1.4 DKI 图像后处理及数据测量将DKI 扫描获得的原始数据传至GE ADW4.6 后处理工作站，用Functool 软件重建DKI 图像。数据测量分别由一名高年资放射科副主任医师分别指导两名初级医师单独完成，手动勾画ROI，在DKI 序列（b=1 000 s/mm2）的肿瘤最大横截面上，沿着肿瘤的边缘手动绘制单个代表性的ROI，尽量避开坏死、囊变、出血、空腔、骨骼及脂肪间隙，为减少误差，每位观察者测量3 次取平均值，获得DKI 模型推导的8 个参数，即FA、MD、Da、Dr、FAK、MK、Ka、Kr，根据上述方法测量每例患者相应参数值，用Excel表格记录上述数据。

1.5 统计学方法统计学方法采用SPSS 26.0软件包进行。各参数值测量的一致性采用组内相关系数（intraclass correlation coefficient，ICC），ICC＞0.75代表一致性良好；对于各参数值，首先用Kolmogorov-Smirnov 法检验两组间的各参数值是否符合正态分布，符合正态分布的资料用（±s）表示，采用独立样本t检验比较不同分组的差异；若两组间的各参数值不符合正态分布，统计描述采用中位数表示，采用Mann WhitneyU检验比较不同分组的差异，所有数据中，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 NPC患者一般资料、临床分期、T、N、M分期资料及实验分组本研究86 例NPC 患者，按照病理分型分为未分化型非角化性癌74 例（86.05%）、分化型非角化性癌6 例（6.98%）、角化性鳞癌4 例（4.65%）、基底细胞样鳞癌2 例（2.32%）；本研究根据中国2017 版鼻咽癌分期/鼻咽癌UICC/AJCC分期第8 版内容对86 鼻咽癌进行临床分期、T、N、M 分期，本组病例临床分期、T、N、M 分期具体分布、例数及比例见表1。将NPC临床分期Ⅰ期、Ⅱ期（32 例）纳入低级别组，Ⅲ期、Ⅳ（ⅣA、ⅣB）期（54 例）纳入高级别组，将T1、T2 期（38 例）、N0、N1期（36例）纳入低分期组，将T3、T4期（48例）、N2、N3期（50 例）纳入高分期组，本组研究M1 只有1 例，在此M分期不进行统计学分析，见表1。

表1 86 例NPC 患者临床分期、T、N、M 分期资料Tab.1 Clinical staging，T，N，M staging of 86 patients with NPC

2.2 两位观察者对鼻咽癌肿瘤病灶DKI 各参数值测量结果及一致性分析两位观察者对鼻咽癌肿瘤病灶DKI 各参数值（图1）及测量的一致性结果见表2，两位观察者测量的各参数值一致性很好（ICC＞0.75）。

图1 b=1 000 s/mm2原始图像（A），FA、MD、Da、Dr、FAK、MK、Ka、Kr伪彩图（B-I），患者临床分期ⅣA期，T3期，N2期Fig.1 The original image of 1 000 s/mm2（A），FA，MD，Da，Dr，FAK，MK，Ka，Kr pseudo-color images（B-I）.The clinical stages of the patients were IVA，T3 and N2 stage

表2 两位观察者对鼻咽癌肿瘤病灶DKI 各参数值测量结果及一致性分析Tab.2 Measurement results and consistency analysis of DKI parameters of nasopharyngeal carcinoma tumor lesions by two observers ±s

表2 两位观察者对鼻咽癌肿瘤病灶DKI 各参数值测量结果及一致性分析Tab.2 Measurement results and consistency analysis of DKI parameters of nasopharyngeal carcinoma tumor lesions by two observers ±s

参数FA MD（×10-3 mm2/s）Da（×10-3 mm2/s）Dr（×10-3 mm2/s）FAK MK Ka Kr肿瘤病灶观察者1 0.46±0.06 0.53±0.11 0.80±0.16 0.47±0.13 0.50±0.12 1.24±0.32 1.46±0.32 1.07±0.29观察者2 0.46±0.11 0.53±0.05 0.82±0.18 0.48±0.14 0.50±0.13 1.25±0.31 1.46±0.34 1.08±0.22 ICC 0.907 0.893 0.819 0.865 0.942 0.887 0.922 0.894

2.3 DKI 各参数与临床分期、T、N 分期的结果分析NPC 不同临床分期、T 分期、N 分期的DKI 各参数值均符合正态分布，DKI 参数MD 值在临床分期中高级别组低于低级别组，MK 值在临床分期中高级别组高于低级别组，MD 值在T 分期中高分期组低于低分期组，MK 值在T 分期中高分期组高于低分期组，MD 值在N 分期中高分期组低于低分期组，MK 值在N 分期中高分期组高于低分期组，差异有统计学意义，见表3。

表3 DKI 各参数在鼻咽癌不同临床分期、T、N 分期的比较Tab.3 Comparison of DKI parameters in different clinical stages，T and N stages of nasopharyngeal carcinoma ±s

参数FA MD（×10-3 mm2/s）Da（×10-3 mm2/s）Dr（×10-3 mm2/s）FAK MK Ka Kr临床分期低级别（n=32）0.48±0.06 0.65±0.10 0.82±0.18 0.49±0.13 0.52±0.11 1.15±0.17 1.46±0.41 1.07±0.29 T分期N分期高级别（n=54）0.46±0.11 0.44±0.05 0.78±0.31 0.45±0.16 0.49±0.13 1.33±0.13 1.45±0.34 1.06±0.44 n=值0.485 0.000 0.596 0.234 0.532 0.026 0.902 0.893低分期（n=38）0.49±0.06 0.57±0.15 0.81±0.26 0.49±0.15 0.51±0.12 1.20±0.37 1.43±0.40 1.04±0.40高分期（n=48）0.48±0.10 0.43±0.10 0.76±0.22 0.43±0.10 0.48±0.12 1.39±0.19 1.52±0.30 1.14±0.29 P值0.695 0.018 0.486 0.231 0.336 0.016 0.418 0.376低分期（n=36）0.48±0.05 0.57±0.14 0.79±0.19 0.49±0.22 0.52±0.10 0.74±0.08 1.40±0.49 1.02±0.22高分期（n=50）0.46±0.04 0.41±0.06 0.84±0.43 0.47±0.12 0.50±0.12 1.36±0.26 1.47±0.35 1.07±0.40 P值0.745 0.000 0.714 0.753 0.727 0.000 0.598 0.546

3 讨论

DKI 是一种新型的MRI 功能成像，它是DTI 成像技术的延伸，JENSEN 等［4］于2005 年首次引入DKI 模型，多数学者使用该模型在颅脑、肝脏、乳腺和前列腺等相关肿瘤领域进行研究并逐渐有新的研究成果［5-7］，该模型提供了有关水扩散与高斯分布偏差的微观信息，其中MD 和MK 是科学研究最常用的指标，MD 是经峰度校正的扩散系数。DTI 和DWI 的理论基础均是水分子扩散必须符合正态分布，DKI 因为受组织本身的固有生物学特性和细胞所含水分的不同，局部水分子扩散运动经常偏离正态分布，因此其显示出的信息更加符合人体内肿瘤的真实特性。一些研究［6，8］显示，DKI 衍生的MK 或MD 在一些肿瘤上的诊断性能优于DWI 衍生的ADC 值，据我们所知，在DKI 成为全身肿瘤研究重点的背景下，尚无大样本研究来确定DKI 在定量区分全身各部位常见恶性肿瘤和良性病变方面的价值。与很多MRI 技术一样，DKI 采集需要多个且更高的b 值（0、1 000、2 000 s/mm2），较高的b 值会降低信噪比并增加采集时间，对设备要求更高，这也是目前在临床上DKI 无法广泛应用的原因之一。

在进行本研究的预实验中，作者查阅国内外文献［9-10］关于DKI 伪彩图测量数据的方法，测量方法主要分为两种，一种是肿瘤病灶局部的ROI，另外一种是整个肿瘤病灶的最大范围，两种测量方法的不同，其测量所得的数据也不同，但是文献更加倾向测量病灶的最大范围，这样更加能够显示整个病灶DKI 各参数所代表的意义，这也与DKI技术本身就能体现肿瘤的异质性相符。因此，本研究以测量肿瘤病灶的最大范围作为本研究DKI测量方法。为了保证测量数据的可重复性及稳定性，对两位观察者进行严格的培训，特别是肿瘤病灶边缘的勾画。本研究中，两位观察者对86 例鼻咽癌肿瘤病灶DKI 各参数值测量结果进行ICC 检验，ICC＞0.75，一致性均很好，说明两位观察者测量数据的准确性及可重复性，也提示DKI 序列上稳定性较好。

与常规DWI 不同，DKI 是基于非高斯分布扩散的一种模型，主要反映细胞受扩散的程度及组织结构不均一性，与传统的单指数模型DWI 相比，非高斯分布模型DKI 具有更好临床价值［11］。目前，DKI 应用于NPC 方面的研究较少，主要研究集中在对NPC 疗效的预测［12-13］，而将DKI 技术应用于NPC 临床分期的研究就更少。以往关于DKI 方面的研究，主要集中在MD、MK 值上，本研究将DKI扫描图像传入GE ADW4.6 后处理工作站，将图像导入Functool 功能里面，共有8 个DKI 参数（包括FA、MD、Da、Dr、FAK、MK、Ka、Kr），本研究将DKI 8 个参数均纳入研究，探讨不同参数值在NPC 临床分期上的意义及价值。

本研究结果显示，DKI 参数MD 值在临床分期中高级别组低于低级别组，随着NPC 临床分期增加，肿瘤的恶性程度增加，肿瘤的异质性增大，肿瘤内部微环境复杂，水分子弥散受限程度加重，其相应的MD 值就会降低；MD 值在T 分期高分期组低于低分期组，随着NPC 肿瘤T 分期增加，病灶体积及周围侵犯越明显，恶性程度越高，细胞越密集，MD 值亦会降低，本研究中NPC 大多数病例的病理类型均为未分化非角化性癌（86.05%），该类型的NPC 肿瘤组织血供丰富，肿瘤组织坏死及囊变相对少见，因此MD 值在NPC 中的诊断价值值得肯定；MK 值在T 分期高分期组高于低分期组，MK值作为潜在的生物学指标应用在NPC 的T 分期中，随着NPC T 分期的增加，肿瘤病灶向周围侵犯范围增加，肿瘤微血管组织等结构更加复杂，细胞内部密度更加紧密，随着肿瘤生长过快，瘤内可能会出现密度或信号更加不均匀，其内微观结构更加复杂，T 分期越高较低分期肿瘤内的微细结构更加不均匀及复杂，而组织内微观结构越复杂，水分子非高斯分布越明显，MK 值增高；在临床工作中，NPC 淋巴结转移的诊断存在10%～15%左右假阳性及假阴性，MRI 平扫有时很难鉴别淋巴结转移或是淋巴结增生。本研究将N0 和N1 纳入低分期组，N2 和N3 纳入高分期组，结果显示MD 值在N分期高分期组低于低分期组，MK 值在N 分期高分期组高于低分期组，差异有统计学意义，转移性淋巴结较大、侵犯范围较广及双侧出现时，细胞数量的急剧增加通常会导致细胞内屏障增多，细胞内外平衡被扰乱，病灶内水分子弥散受限程度及内部异质性增加，MD 值降低，MK 值增加，这与ZHENG 等［15］研究结果一致。

综上所述，DKI 参数MD 值、MK 值与NPC 的临床分期、T、N 分期有关，临床分期高、T 分期高、N分期高，MD 值降低，MK 值升高。