磁共振擴散加權成像對宮頸癌放化療效果預測價值

劉禎,張杰,李穎端,楊佳2,徐文堅,陳靜靜

(1 青島大學附屬醫院放射科,山東 青島 266003； 2 荊州市中心醫院放射科)

目前在世界范圍內女性生殖系腫瘤死亡原因中，宮頸癌占居首位。中晚期宮頸癌治療通常會選擇同步放化療[1-4]。早期預測及監測宮頸癌的療效成為婦科腫瘤臨床研究的新熱點。目前影像學主要通過測量腫瘤徑線評估療效，然而腫瘤的形態學變化滯后于腫瘤分子水平的變化，常規MRI難以早期評價放化療效果。擴散加權成像(DWI)可以活體識別水分子在組織內的擴散方式，通過表觀擴散系數(ADC)值對病變區水分子擴散運動進行定量分析已成為臨床研究的新思路[5-9]。本研究通過對宮頸癌病人治療不同時間腫瘤最大徑、ADC值、指數表觀擴散系數(eADC)值等的動態變化進行分析，探討DWI對宮頸癌放化療效果的預測和監測價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集2012年1月—2014年11月我院收治的52例宮頸癌(鱗癌48例，腺癌4例)病人，年齡37～75歲，平均(53.3±2.4)歲；治療前腫瘤最大徑23～89 mm，平均(47.2±3.8)mm。所有病例均經病理檢查證實且均未進行過相關治療。

1.2 檢查方法

本文52例病人分別于治療前及治療15 d、1個月、2個月時進行MR檢查，采用GE Signa 3.0 T MR掃描儀、TORSO線圈，平掃行橫軸位T1WI和T2WI、冠狀位T2WI、矢狀位T2WI及DWI序列檢查，層厚6 mm，層間距2 mm，矩陣230×256，FOV 40×40，NEX 4次，b值取0、800 s/mm2。檢查前禁食8～12 h，檢查時囑病人平靜呼吸。掃描范圍為髂骨上緣至恥骨聯合下緣。

1.3 圖像后處理和測量分組

將得到的原始圖像傳到ADW 4.3工作站上，通過Functool分析軟件后處理自動形成ADC以及eADC偽彩圖。參考DWI圖像，使用ADC手動測量工具在ADC圖上選取信號相對均勻的區域即感興趣區(ROI)計算ADC值，ROI應最大程度包含病灶，并避開出血以及壞死區。eADC的計算公式為：eADC =exp[-(b×ADC)]，其中b為擴散加權因子。ADC值和eADC值均重復測量3次，取平均值。治療前后參數值變化率=(治療后腫瘤平均參數值-治療前腫瘤平均參數值)/治療前腫瘤平均參數值×100%。根據第1版實體瘤的療效評價標準(RECIST)[3]，將病人分為部分緩解(PR)組、完全緩解(CR)組和穩定(SD)組。

1.4 統計學分析

2 結 果

2.1 ADC值、eADC值預測及監測宮頸癌放化療效果的價值

治療2個月MR示42例為PR(PR組，腫瘤最大徑至少減少30%)，9例為CR(CR組)，1例為SD(SD組，腫瘤縮小未達到30%)。由于SD組病例數較少，在分析時暫不考慮。PR組與CR組治療前及治療15 d、1個月、2個月的ADC值及eADC值見表1、2。由表1、2可知，兩組治療后ADC值較治療前升高，eADC值較治療前降低，差異均有統計學意義(F=346.636～2 754.985，P<0.01)；治療不同時間兩組ADC值及eADC值比較差異均有統計學意義(F=3.014～13.264，P<0.01)。不同療效組ADC值、eADC值的估算邊際平均值見圖1。在治療前，PR組宮頸癌病人ADC值的極小值與eADC值的極大值分別為0.754×10-3mm2/s、0.547；CR組病人ADC值的極大值與eADC值的極小值分別為0.895×10-3mm2/s、0.489。用治療前各ADC值做ROC曲線分析預測腫瘤能否CR，取約登指數的最大點(0.794)作為診斷點，其ADC值為0.891×10-3mm2/s，其曲線下面積(AUC)為0.902，特異度為95%，靈敏度為84.4%，標準誤為0.046，P值<0.01。由此結果可預測，治療前ADC值≤0.891×10-3mm2/s，治療2個月后腫瘤能夠CR；反之，則腫瘤難以CR。

圖1 不同療效組ADC和eADC值的估算邊際平均值

表1 兩組不同治療時間ADC值比較

表2 兩組不同治療時間的eADC值比較

2.2 腫瘤最大徑變化率與ADC值的相關性

不同時間的ADC值、eADC值和腫瘤最大徑見表3。ADC值、eADC值及腫瘤最大徑的估算邊際平均值見圖2。治療15 d時的腫瘤最大徑與治療前比較，差異無顯著性(P>0.05)；治療1、2個月時的腫瘤最大徑與治療前比較，差異有統計學意義(F=3 453.711，P<0.01)。而ADC值、eADC值在治療15 d時已有較顯著的變化(F=1 170.947、831.832，P<0.01)，可見腫瘤治療后ADC值及eADC值的變化早于形態學變化。見圖3。52例宮頸癌病人治療后2個月腫瘤最大徑變化率為(85.69±2.38)%，治療前ADC值和治療2個月腫瘤最大徑變化率呈負相關(r=-0.658，P<0.05)。治療15 d 和治療1個月的ADC值與治療2個月的腫瘤最大徑變化率均呈正相關(r=0.783、0.676，P<0.05)，ADC值增加率分別為(40.24±3.24)%、(44.03±2.51)%。

表3 不同治療時間的ADC值、eADC值和腫瘤最大徑的比較

A為ADC值的估算邊際平均值；B為eADC值的估算邊際平均值；C為腫瘤最大徑的估算邊際平均值。

A～C為宮頸鱗癌病人矢狀位T2WI圖像，該病人屬于PR組。A、B、C分別為治療前、治療15 d、治療2個月時的腫瘤圖像(箭頭所示)，治療15 d的腫瘤與治療前相比形態學未見明顯變化，治療2個月的腫瘤形態學發生明顯改變。D～L為宮頸鱗癌病人的DWI圖、eADC圖及ADC圖，該病人屬于CR組。D～F、G～I、J～L分別為宮頸癌治療前、治療15 d、治療1個月的DWI圖、eADC圖及ADC圖(紫色圓圈為ROI)。eADC值分別為0.563、0.259、0.250；ADC值分別為0.718、1.691、1.732×10-3mm2/s。DWI圖示腫瘤逐漸減小、信號逐漸減低，eADC值逐漸降低，ADC值逐漸升高；ADC圖示腫瘤部分的綠色區域越來越小，反映水分子彌散運動逐漸受限。

3 討 論

最大可能地殺死腫瘤細胞，還不對正常組織造成損傷，是腫瘤治療的目標，這就需要有效的監測手段。如今影像學形態的測量只能在晚期評估腫瘤的治療效果，已不能滿足臨床的需要[10]。DWI作為較為重要的功能成像方法之一，在預測、監測腫瘤療效方面有一定潛能[11-14]。

腫瘤組織與正常組織間水分子擴散程度不同，是DWI分辨腫瘤與正常組織的理論基礎[15]。組織細胞的密度與DWI上信號強度及ADC值的大小密切相關[16-18]，NAGANAWA等[17]的研究結果表明，宮頸癌的ADC均值低于正常宮頸。惡性腫瘤細胞增殖旺盛，限制水分子在腫瘤內部的運動，導致細胞彌散受限、ADC值降低[19-20]，這是造成其與正常組織間差異的主要原因。腫瘤經過有效治療可以使癌細胞壞死、凋亡，細胞的密度相對減小，在DWI圖像上顯示信號降低，其ADC值升高，向正常組織靠近[21-22]。研究表明，治療后組織的功能變化比形態變化要早[23-24]，因此，在腫瘤大小有所改變之前通過DWI來評價療效是可行的。ADC可量化組織信號的衰減程度，間接反映組織的微觀結構，且ADC值與組織擴散能力呈正相關[25-26]。DWI偶可受T2透射效應的影響而呈高信號，此時ADC值并不會降低，易造成假陽性。eADC為反映組織彌散的新指標[27-28]，由DWI信號除以SE EPI T2WI所得。T2透射效應一般不影響eADC值[25,29-30]。

本研究結果顯示，宮頸癌病人在治療15 d時ADC值明顯升高，eADC值明顯降低，而腫瘤最大徑在此時縮小不明顯，說明ADC值及eADC值的變化早于腫瘤體積的變化。隨著治療進行ADC值繼續上升，CR組和PR組病人治療15 d、1個月、2個月時的ADC值與治療前相比，差異均有顯著性。用治療前ADC值做ROC曲線分析預測腫瘤能否CR，根據結果可以預測，治療前ADC值≤0.891×10-3mm2/s，治療2個月后腫瘤能夠CR；反之，則腫瘤難以CR。此外，腫瘤最大徑的變化率與治療前ADC值呈負相關，并且治療前CR組病人ADC值低于PR組。

綜上所述，ADC值及eADC值不僅可以預測宮頸癌放化療的早期療效，還可以動態監測放化療的治療效果，故DWI檢查對評估宮頸癌放化療效果具有一定的臨床實用價值。但本研究也存在一定的局限性，如樣本量較小，人工對腫瘤最大徑進行測量存在主觀性，會直接導致分組誤差，今后的研究將在加大樣本量的基礎上改進腫瘤測量標準，以獲得更準確的結果。