周 迅，邵國良

(浙江省腫瘤醫(yī)院，浙江 杭州 310022)

·基礎與臨床研究·

3.0T磁共振擴散加權和擴散張量成像在鼻咽癌治療中的價值

周 迅，邵國良

(浙江省腫瘤醫(yī)院，浙江 杭州 310022)

目的：分析3.0T磁共振DWI與DTI成像在鼻咽癌治療中的應用價值。方法選取2010年至2012年在本院治療的鼻咽癌患者100例，分別進行DWI和DTI檢查。行DWI檢查時觀察患者腫瘤病灶和轉移淋巴結的大小、DWI信號、ADC值的變化情況，行DTI檢查時觀察患者顳葉腦白質的MD值和FA值變化情況。結果放療后腫瘤病灶未發(fā)生明顯變化前，DWI信號就已經(jīng)逐漸降低，ADC值逐漸升高，放療前后2組間相比具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。放療后患者顳葉白質的MD值和FA值均下降，在放療4～6月后兩者的下降最明顯，而6個月后，兩者的值有回升的趨勢。結論在腫瘤發(fā)生形態(tài)學改變前，DWI就能夠檢測病變內部微觀病理改變，同時，DTI能夠無創(chuàng)性檢測放療導致的顳葉白質的微觀結構改變，聯(lián)合應用DWI及DTI技術有望早期預測鼻咽癌放療后顳葉放射性損傷。

3.0T磁共振；鼻咽癌；擴散加權；擴散張量

Abstract: [Objective] To explore the clinical value of DWI and DTI imaging in the treatment of nasopharyngeal carcinoma. [Method]One hundred patients with nasopharyngeal carcinoma were randomly enrolled in this study. All patients underwent DWI and DTI examinations. Size of tumor and lymph node were evaluated base on MRI, ADC value of tumor and lymph nodes were accessed, MD and FA of white matter in temporal lobe also evaluated in this study. [Result] DWI signals post-radiation and ADC value were lower and higher than that pre-radiation respectively. Compared with the DTI indices pre-radiation, MD and FA value post-radiation showed decrease trend in early stage, but after radiation 6 months, the two values have a trend to recover. [Conclusion] DWI can detect the micro-structural changes, which is early than morphological changes on T2WI. MD and FA may early detect the radiation-induced micro-structural changes of white matter in temporal lobe.

Keywords: 3.0T magnetic resonance; nasopharyngeal carcinoma; diffusion weighted imaging; diffusion tensor;

目前，鼻咽癌的臨床治療以放療和化療為主，在治療的過程中，病灶殘留、復發(fā)或癌細胞轉移等對疾病的治療方案具有重要的指導意義，傳統(tǒng)檢查方法有CT、MRI、PET/CT等，但是，CT和傳統(tǒng)MRI只能檢查腫瘤的形態(tài)學變化，PET/CT檢查的費用較高[1]。磁共振彌散加權成像(Diffusion Weighted Imaging，DWI)是一種能夠觀察到活體中水分子微觀運動的成像技術，通過表觀擴散系數(shù)(Apparent Diffusion Coefficient，ADC)反映水分子的微觀運動。擴散張量成像(Diffusion Tensor Imaging，DTI)是在DWI基礎上發(fā)展的成像技術，可以在三維空間內分析組織內水分子的彌散特性，通過各向同性表現(xiàn)彌散系數(shù)(Mean diffusivity, MD)值和各向異性指數(shù)(Fractional Anisotropic，F(xiàn)A)值來反映[2]。本文分析DWI與DTI在鼻咽癌治療中的應用價值。

1 資料和方法

1.1 臨床資料

隨機選取2008年至2012年在我院治療的鼻咽癌患者100例。其中，男81例，女19例，年齡26～54歲；確診分化癌18例，未分化癌82例，患者的癥狀主要有鼻堵、血涕、耳鳴、頭痛等。

1.2 治療方法

所有患者在接受治療前的病理送檢均被確認為鼻咽癌患者，采用雙側面頸聯(lián)合野對穿照射的放療治療方案，在放療前和放療劑量為10Gy、20Gy和40Gy及放療結束后，依據(jù)患者隨訪時間分組進行常規(guī)MRI，DWI和DTI檢查。

采用西門子MAGNETOM Verio-3.0T超導磁共振，設置梯度場強為45Mt/m，最大切換率為200mT/m·s，在放療前和放療劑量為10Gy、20Gy和40Gy時對所有患者行常規(guī)增強MRI、DWI；在放療前及放療后4～6月、7～12月和12月以上4個階段進行DTI檢查。DWI采用軸面單次激發(fā)平面回波序列。DTI采用單次激發(fā)自旋回波序列，TR=3600ms，TE=95ms，層厚=4mm, b值為0和1000s/mm2，NSA為1，掃描矩陣為128×128[3]。

1.3 觀察指標

對比放療前及患者接受不同劑量放療的各個階段鼻咽部腫瘤病灶的縮小率(治療后縮小面積/治療前面積)，評價DWI信號表現(xiàn)、統(tǒng)計ADC值的變化；選取治療前短徑大于1cm的淋巴結作為評價目標，對比治療前后的淋巴結橫斷面縮小率(治療后縮小面積/治療前面積)，評價DWI信號表現(xiàn)，統(tǒng)計ADC值的變化。根據(jù)隨訪時間分組分別設置為A組(放療前)、B組(放療后4～6個月)、C組(放療后7～12個月)和D組(放療后12個月以上)，對比分析放療前后不同時間點，患者雙側顳葉腦白質的MD值和FA值變化情況[4]。

1.4 統(tǒng)計學處理

2 結果

2.1 放療前后常規(guī)MRI檢查結果

本組共100例鼻咽部病灶，共247個淋巴結。對于腫瘤病灶而言，采用重復測量方差分析得出4個不同時間點腫瘤病灶面積存在差異(F=7.39,P<0.05)；采用多重比較分析得出采用3種劑量照射同放療前相比腫瘤面積顯著下降(P<0.05)。4個不同時間點淋巴結大小與放療前的相比差異有統(tǒng)計學意義(F=4.03,P<0.05)；采用多重比較分析得出采用3種劑量照射同放療前相比淋巴結面積顯著下降(P<0.05)。結果見表1。

表1 放療前后腫瘤病灶和淋巴結常規(guī)MRI檢查結果

2.2 放療前后DWI檢查結果

采用重復測量方差分析得出4個不同時間點腫瘤病灶ADC值存在顯著差異(F=57.39,P<0.05)；采用多重比較分析得出采用3種劑量照射同放療前相比腫瘤ADC值顯著升高(P<0.05)。4個不同時間點淋巴結ADC值與放療前的相比有顯著性差異(F=3.37,P<0.05)；采用多重比較分析得出采用3種劑量照射同放療前相比淋巴結ADC值積顯著升高(P<0.05)。具體結果見表2。

表2 放療前后腫瘤病灶和淋巴結ADC變化情況

2.3 放療前后DTI檢查結果

對于腫瘤病灶而言，采用重復測量方差分析得出4個不同時間點腫瘤病灶面積存在顯著差異(F=7.9,P<0.05)；采用多重比較分析得出采用3種劑量照射同放療前相比雙側顳葉白質的MD值顯著下降(P<0.05)，F(xiàn)A值顯著下降(P<0.05)。結果見表3。

表3 放療前后患者雙側顳葉白質的MD值和FA值變化情況

注：同放療前相比，P值均<0.05

3 討論

3.1 DWI的基本原理

DWI是目前唯一能夠檢測活體組織內水分子擴散運動的無創(chuàng)方法，其原理是在SE序列上加入一對方向和大小都相同梯度場的梯度脈沖，對于加入的兩個梯度脈沖，第一個起到引起質子自旋，導致相位變化，第二個起到使質子相位重聚的。在組織內，為了消除生理因素對于水分子擴散的影響，通常采用ADC值來描述水分子的擴散狀況。根據(jù)前期的預實驗，結合文獻報道[2]，本研究選擇了800的b值，能夠滿足該部位成像效果及ADC值測定的需要。

3.2 腫瘤放療后ADC值的臨床意義

目前，臨床對于腫瘤的評價主要采用WHO或RECIST的標準，兩者均以腫瘤的解剖徑向作為評價指標。研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤在發(fā)生明顯的體積變化前，其微觀的病理結構已經(jīng)發(fā)生了改變[3]。細胞外間隙的擴大是促進ADC值升高的原因。ADC值是早期預測腫瘤療效的潛在指標。本組病例中，放療劑量10Gy時，腫瘤病灶的面積縮小不明顯，但是ADC值已經(jīng)有10%的上升，當劑量到20Gy時腫瘤細胞密度已發(fā)生改變，腫瘤細胞的致密程度進一步減小，病灶的面積縮小已經(jīng)比較明顯，ADC值也繼續(xù)上升，上升的幅度大于病灶縮小的幅度，當達到40Gy時，腫瘤病灶的縮小率和ADC值的上升幅度基本持平。而淋巴結放療后的改變和腫瘤病灶有明顯的區(qū)別，當放療劑量為10Gy時，淋巴結的射線敏感程度高，淋巴結的面積比放療前有明顯的縮小，而ADC值的變化上升幅度較慢，大致比放療前上升了20%左右；當劑量為20和40Gy時，淋巴結的面積縮小幅度變小，而ADC值上升的幅度加大，到40Gy時ADC值較放療前上升超過一倍。 所以密切的觀察ADC值的改變，對于放療后病灶的療效有著顯著的意義。

3.3 DTI的基本原理

DTI是在DWI基礎上發(fā)展來的一種擴散成像新技術，分別采集從各方向的擴散本征值λ，可用于腦組織內水的各向異性彌散檢測。在DTI中，平均擴散率(Mean Diffusivity，MD)和各向異性分數(shù)(Fraction Anisotropy，F(xiàn)A)是DTI最常用的指標。MD反映水分子整體的擴散水平和擴散阻力的整體情況，它只表示擴散的大小，而與擴散的方向無關。FA值所反映的是水分子各向異性成分占整個擴散張量的比值，其大小為0-1。

3.4 放療前后顳葉MD、FA值的臨床意義

鼻咽癌放療時，靶區(qū)常包含部分顳葉，既往研究已經(jīng)證明顳葉白質是放療后最易受損的部位[4]。本組病例中，當放療后4至6月測顳葉白質的MD值及FA值均較放療前明顯的降低，反映了放療后，顳葉白質的結構發(fā)生了改變。射線的直接損傷會造成細胞毒性水腫，同時Na+-K+泵的異常會導致細胞水分子交換失衡，細胞外擴散的速率要快于細胞內，該變化會導致水分子擴散運動的減弱[5]。白質的微觀結構是影響FA值的重要原因，放療后白質纖維會發(fā)生脫髓鞘改變，影響局部水分子擴散的各向異性程度[6]。在放療6個月及12個月以后，測顳葉白質MD值和FA值均出現(xiàn)一定程度的恢復，但是始終無法恢復到放療前水平。說明放療后4到6月內腦白質改變最明顯，但當發(fā)生腦白質損傷后往往不可逆轉，所以密切注意這段時間內的DTI表現(xiàn)，有助于早期發(fā)現(xiàn)放射性腦損傷的改變，預防放射性腦病的發(fā)生，改善提高鼻咽癌放療后病的生活質量。

綜上所述， 在腫瘤發(fā)生形態(tài)學改變前，DWI就能夠檢測病變內部微觀病理改變；同時，DTI能夠無創(chuàng)性檢測放療導致的顳葉白質的微觀結構改變；聯(lián)合應用DWI及DTI技術可以準確的觀察放療后病灶的改變評價放療效果；可以早期的發(fā)現(xiàn)鼻咽癌放射性腦損傷的改變，有助于預防臨床放射性腦病的產(chǎn)生。

[1] 曾斯慧，梁碧玲，鐘鏡聯(lián)，等．磁共振彌散張量成像在監(jiān)測鼻咽癌顳葉放射性損傷中的應用[J]．醫(yī)學研究生學報，2011，24(11)：1177-1181．

[2]劉 侃，歐陽漢，周純武，等．3.0T磁共振擴散加權成像在鼻咽癌中的初步應用[J]．中國醫(yī)學科學院學報，2010，32(2)：200-204．

[3]聶 翔，李金高．鼻咽癌磁共振彌散加權成像與放療療效的相關性研究[J]．實用癌癥雜志，2011，26(6)：627-629．

[4]Wang YX, King AD, Zhou H, et al. Evolution of radiation-induced brain injury: MR imaging-based study. Radiology. 2010, 254(1): 210-218.

[5]Trivedi R, Khan AR, Rana P,et al. Radiation-induced early changes in the brain and behavior: serial diffusion tensor imaging and behavioral evaluation after graded doses of radiation. J Neurosci Res. 2012, 90(10):2009-19.

[6]Wang HZ, Qiu SJ, Lv XF, et al. Diffusion tensor imaging and (1) H-MRS study on radiation-induced brain injury after nasopharyngeal carcinoma radiotherapy. Clin Radiol,2012,67(4): 340-345.

Thevalueof3.0TMRDWIandDTIinthetreatmentofnasopharyngealcarcinoma

ZHOUXun，SHAOGuoliang

(Zhejiang Cancer Hospital , Hangzhou 310022,China)

R445.2

B

1672-0024(2013)05-0045-04

周 迅(1982-)，男，浙江杭州人，本科，技師。 研究方向：磁共振的腫瘤臨床應用

浙江省自然基金(編號Y2111306)