劉輝　時(shí)高峰　賈麗濤　李敏　邵嫻

050011　石家莊市，河北醫(yī)科大學(xué)第四醫(yī)院(劉輝、時(shí)高峰、賈麗濤、李敏)；河北省石家莊市第四醫(yī)院(邵嫻)

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·論著·

磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像與CT圖像融合技術(shù)用于食道癌靶區(qū)勾畫(huà)的應(yīng)用價(jià)值

劉輝時(shí)高峰賈麗濤李敏邵嫻

050011石家莊市，河北醫(yī)科大學(xué)第四醫(yī)院(劉輝、時(shí)高峰、賈麗濤、李敏)；河北省石家莊市第四醫(yī)院(邵嫻)

【摘要】目的本研究探討應(yīng)用于食道癌大體腫瘤靶區(qū)勾畫(huà)的最佳醫(yī)學(xué)影像方法，并研究其應(yīng)用價(jià)值。方法35例行食道癌根治術(shù)的患者，手術(shù)前分別行CT、磁共振T2加權(quán)像、擴(kuò)散加權(quán)像(b=800 s/mm2),分別勾畫(huà)三種方法的食道癌大體腫瘤靶區(qū)(GTV)，測(cè)量的GTV長(zhǎng)度分別與手術(shù)后標(biāo)本長(zhǎng)度進(jìn)行比較。結(jié)果患者食道癌病灶A(yù)DC值為(1.44±0.31)×10(-3) mm2/s。手術(shù)后標(biāo)本病灶長(zhǎng)度為(41.55±16.63)mm，手術(shù)前CT、磁共振T2加權(quán)像、擴(kuò)散加權(quán)像(DWI)所測(cè)量的GTV長(zhǎng)度分別為(46.11±17.39)mm、(45.31±19.73)mm、(41.13±17.56)mm，其相關(guān)系數(shù)分別為0.735、0.832、0.941。DWI與CT圖像能很好融合，并能清晰顯示病灶范圍。結(jié)論用擴(kuò)散加權(quán)圖像勾畫(huà)食道癌GTV,所測(cè)量病灶長(zhǎng)度能準(zhǔn)確反映病灶真實(shí)情況；擴(kuò)散加權(quán)圖像與CT圖像融合更有利于食道癌病灶GTV的勾畫(huà)。

【關(guān)鍵詞】食道腫瘤；擴(kuò)散加權(quán)成像；放療；大體腫瘤體靶區(qū)

食道癌是威脅人類(lèi)健康的常見(jiàn)消化道腫瘤，起源于食道黏膜上皮。我國(guó)是食道癌的高發(fā)國(guó)家，每年約有20萬(wàn)的死亡病例以及超過(guò)22萬(wàn)的新發(fā)病例[1]。隨著衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展及人民生活水平的提高，食道癌患者的病死率有所下降。但是食道癌的發(fā)病率以及死亡率仍然高于世界平均水平[1]。尤其是在農(nóng)村地區(qū)，由于欠缺衛(wèi)生資源，食道癌的患者不能得到很好的救治[1]。食道癌的治療手段很多，但是對(duì)于那些不具有手術(shù)適應(yīng)證的食道癌患者，放射治療可以作為一種有效的非手術(shù)治療手段被廣泛應(yīng)用。食道癌患者經(jīng)過(guò)放射治療后食道癌腫瘤體積會(huì)明顯縮小、患者癥狀會(huì)明顯改善。但是放射治療后是否能夠達(dá)到預(yù)期效果取決于有食道癌大體腫瘤靶區(qū)(gross tumor volume,GTV)的勾畫(huà)是否準(zhǔn)確。目前應(yīng)用于食道癌GTV勾畫(huà)的影像學(xué)方法很多，何種醫(yī)學(xué)影像方法能準(zhǔn)確顯示食道癌腫瘤的范圍至關(guān)重要。 目前應(yīng)用于勾畫(huà)食道癌GTV的主要影像學(xué)方法是CT，其圖像上食道癌病灶長(zhǎng)度的確定主要依靠食道管壁厚度的變化。但是這種方法也存在一些問(wèn)題。如CT圖像上不易區(qū)分正常食道與食道癌病灶的界限；如食道癌常伴有食道的水腫、潰瘍等炎性反應(yīng)，易造成正常食道管壁的增厚，是正常增厚的食道管壁與食道癌增厚的管壁不易區(qū)分。因此利用CT勾畫(huà)GTV時(shí)，不能準(zhǔn)確勾畫(huà)食道癌病灶的長(zhǎng)度及真實(shí)范圍，有一定局限性。磁共振成像作為一種無(wú)創(chuàng)性的檢查手段，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人體其他部位的檢查。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步磁共振的T2加權(quán)像、擴(kuò)散加權(quán)圖像在食道方面的應(yīng)用也體現(xiàn)出了它的優(yōu)勢(shì)。尤其是擴(kuò)散加權(quán)圖像能夠從微觀水分子運(yùn)動(dòng)角度顯示食道病變，將我們的視野從宏觀帶到了微觀。本研究對(duì)比了CT、磁共振T2加權(quán)圖像以及擴(kuò)散加權(quán)圖像所測(cè)量的食道癌GTV勾畫(huà)的長(zhǎng)度與手術(shù)標(biāo)本長(zhǎng)度的對(duì)照。探討應(yīng)用于食道癌GTV勾畫(huà)的最佳醫(yī)學(xué)影像方法。

1資料與方法

1.1一般資料收集2015年3～8月在河北醫(yī)科大學(xué)第四醫(yī)院行食道癌根治術(shù)的患者35例，其中男21例，女14例；年齡44～68歲，平均年齡(57.3±2.7)歲?；颊咝g(shù)前均為食道癌且病理證實(shí)，均行食道癌根治術(shù)；手術(shù)前未使用化療藥物；手術(shù)前分別行CT、磁共振T2加權(quán)像、磁共振擴(kuò)散加權(quán)像(b=800 s/mm2)掃描。

1.2影像學(xué)檢查準(zhǔn)備患者進(jìn)行影像學(xué)檢查前均禁食4 h，以減少食物殘?jiān)鼘?duì)圖像質(zhì)量的影響。檢查前訓(xùn)練患者呼吸、告知患者掃描過(guò)程中注意事項(xiàng)比如禁止吞咽動(dòng)作等。各項(xiàng)檢查中體位保持一致。各項(xiàng)檢查前患者體溫屬于正常人體體溫范圍。磁共振掃描前去除體表一切金屬物質(zhì)，減少對(duì)于磁場(chǎng)均勻度的影響。

1.3磁共振掃描方法T2-FSE-2D軸掃序列：TR=1 700 ms、TE=70 ms；FA=130°；FOV=350 mm×350 mm；矩陣=418×418；NEX=2；層厚=3.5 mm；層間隔=1 mm。DWI-2D軸掃序列：TR=6 800 ms、TE=70 ms； FOV=350 mm×350 mm；矩陣=256×256；NEX= 10；層厚=3.5 mm；層間隔=0.5 mm;b值=800 s/mm2。

1.4標(biāo)本病灶長(zhǎng)度測(cè)量患者均行食道癌根治術(shù)，術(shù)中切除病變后，立即沿食道長(zhǎng)軸縱向切開(kāi)。兩端固定，將標(biāo)本牽拉至原長(zhǎng)度，測(cè)量病灶長(zhǎng)度并記錄。

1.5GTV長(zhǎng)度測(cè)量于不同影像學(xué)方法所得圖像上勾畫(huà)GTV并測(cè)量長(zhǎng)度。CT以食道壁的測(cè)量厚度>5 mm 作為標(biāo)準(zhǔn)。T2圖像上也以食道壁的測(cè)量厚度>5 mm作為標(biāo)準(zhǔn)。磁共振擴(kuò)散加權(quán)圖像上以食道壁信號(hào)增高作為勾畫(huà)GTV的標(biāo)準(zhǔn)。

1.6病變表觀擴(kuò)散系數(shù)(ADC)值測(cè)量將磁共振擴(kuò)散加權(quán)圖像導(dǎo)入西門(mén)子后處理工作站計(jì)算ADC圖，于ADC圖上選取食道癌病灶顯示最優(yōu)的位置測(cè)量腫瘤ADC值。選取過(guò)程中盡量避開(kāi)壞死組織，避開(kāi)骨質(zhì)及鄰近血管，保證所測(cè)量ADC值的準(zhǔn)確性。

1.7圖像融合方法將相同患者的不同影像學(xué)檢查圖像導(dǎo)入西門(mén)子后處理工作站，利用西門(mén)子后處理圖像融合軟件，融合相同患者不同影像學(xué)方法所得圖像，并且保存圖像。

1.8統(tǒng)計(jì)學(xué)分析應(yīng)用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件，采用Pearson法對(duì)不同影像學(xué)方法所勾畫(huà)GTV長(zhǎng)度與術(shù)后標(biāo)本長(zhǎng)度相關(guān)性進(jìn)行分析。

2結(jié)果

2.1病灶A(yù)DC值患者行磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像掃描b值選取為800 s/mm2。所測(cè)量的食道癌病灶A(yù)DC值為(1.44±0.31)×10-3mm2/s 。

2.2相關(guān)性比較患者不同影像學(xué)方法所勾畫(huà)GTV長(zhǎng)度與術(shù)后標(biāo)本長(zhǎng)度(41.55±16.63)mm的相關(guān)性比較，結(jié)果顯示磁共振擴(kuò)散加權(quán)圖像上所勾畫(huà)GTV長(zhǎng)度與術(shù)后標(biāo)本長(zhǎng)度的相關(guān)性最強(qiáng)。見(jiàn)表1。

表1　不同影像學(xué)方法下GTV與術(shù)后標(biāo)本長(zhǎng)度相關(guān)性

2.3圖像融合CT圖像不能很好的顯示病變邊界。磁共振擴(kuò)散加權(quán)圖像對(duì)于解剖結(jié)構(gòu)的顯示不及CT。磁共振擴(kuò)散加權(quán)圖像與CT圖像融合既能很好的顯示解剖結(jié)構(gòu)又能很好的顯示腫瘤的真實(shí)邊界，更有利于靶區(qū)的勾畫(huà)。見(jiàn)圖1、2。

3討論

食道癌是危害人類(lèi)健康的消化道疾病[2]。對(duì)于沒(méi)有手術(shù)指癥的食道癌患者，放射治療是一種可選的有效手段。經(jīng)過(guò)放射治療后食道癌病灶會(huì)顯著縮小、患者癥狀好轉(zhuǎn)。但是是否能夠準(zhǔn)確的確定食道癌腫瘤范圍，是能否精確放療的前提，也是放射治療能否有效

圖1 CT不能較好顯示病變邊界 圖2 磁共振擴(kuò)散加權(quán)圖像與CT圖像融合能很好的顯示解部結(jié)構(gòu)及腫瘤的真實(shí)邊界

殺滅癌細(xì)胞、緩解癥狀的關(guān)鍵。因此確定一種最有效、最準(zhǔn)確的影像學(xué)方法來(lái)勾畫(huà)食道癌的精確范圍至關(guān)重要。雖然食道造影及食道鏡是公認(rèn)的能夠準(zhǔn)確顯示食道癌病灶長(zhǎng)度的手段，但是這些手段不能與制定放射治療計(jì)劃的CT圖像進(jìn)行很好的融合，因此不能應(yīng)用于食道癌GTV的勾畫(huà)。

目前應(yīng)用于勾畫(huà)食道癌GTV的主要影像學(xué)方法是CT，其圖像上食道癌病灶長(zhǎng)度的確定主要依靠食道管壁厚度的變化。但是這種方法也存在一些問(wèn)題。比如CT圖像上不易區(qū)分正常食道與食道癌病灶的界限；比如食道癌常伴有食道的水腫、潰瘍等炎性反應(yīng)，易造成正常食道管壁的增厚，是正常增厚的食道管壁與食道癌增厚的管壁不易區(qū)分[3]。因此利用CT勾畫(huà)GTV時(shí)，不能準(zhǔn)確勾畫(huà)食道癌病灶的長(zhǎng)度及真實(shí)范圍，有一定局限性。本研究結(jié)果顯示手術(shù)后標(biāo)本病灶長(zhǎng)度為(41.55±16.63)mm，手術(shù)前CT測(cè)量的GTV長(zhǎng)度為(46.11±17.39)mm，其相關(guān)系數(shù)為0.735。因此本研究著眼于磁共振成像是否能夠更準(zhǔn)確的勾畫(huà)食道癌GTV的勾畫(huà)。

伴隨著磁共振成像技術(shù)的長(zhǎng)足發(fā)展，掃描時(shí)間進(jìn)一步縮短，心臟運(yùn)動(dòng)及呼吸運(yùn)動(dòng)造成的偽影進(jìn)一步減少，圖像的信噪比進(jìn)一步提高使磁共振成像在胸部的應(yīng)用逐漸成為了可能。常規(guī)磁共振圖像比如T2像也可以應(yīng)用于食道癌GTV勾畫(huà)。但T2圖像容易夸大食道癌病灶范圍，原因在于食道癌病灶在T2像上表現(xiàn)為高信號(hào)，水腫在T2像上也表現(xiàn)為高信號(hào)，測(cè)量過(guò)程容易造成誤判。本研究結(jié)果顯示手術(shù)后標(biāo)本病灶長(zhǎng)度為(41.55±16.63)mm，手術(shù)前磁共振T2加權(quán)像所測(cè)量的GTV長(zhǎng)度為(45.31±19.73)mm，其相關(guān)系數(shù)為0.832。在本研究所得數(shù)據(jù)中并非最精確的用于食道癌GTV勾畫(huà)的最佳影像學(xué)方法。

磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像通過(guò)測(cè)量細(xì)胞間隙水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的變化，反應(yīng)組織細(xì)胞密度變化、組織空間結(jié)構(gòu)變化，從而判斷組織的病理變化。利用這些特性，擴(kuò)散加權(quán)成像可以能夠早期發(fā)現(xiàn)腫瘤性病灶，能夠準(zhǔn)確的顯示腫瘤性病灶的范圍。腫瘤組織的細(xì)胞密度較正常組織大，而且由于腫瘤細(xì)胞的多型性，導(dǎo)致細(xì)胞間隙較正常細(xì)胞變窄，水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)受限制，因此腫瘤組織在擴(kuò)散加權(quán)圖像上表現(xiàn)為高信號(hào)。鐘偉珍等[4]研究表明子宮內(nèi)膜癌在磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像上表現(xiàn)為高信號(hào)。鄧凱等[5]研究也表明子宮內(nèi)膜癌在磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像上表現(xiàn)為高信號(hào)。閔祥德等[6]研究表明前列腺癌在磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像上表現(xiàn)為高信號(hào)。唐磊等[7]研究表明胃腸間質(zhì)瘤在磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像上表現(xiàn)為高信號(hào)。張森等[8]研究表明直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移在磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像上表現(xiàn)為高信號(hào)。秦全波[9]研究表明腹部腫瘤性淋巴結(jié)在磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像上表現(xiàn)為高信號(hào)。本研究利用食道癌病灶在磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像上表現(xiàn)為高信號(hào)的原理來(lái)勾畫(huà)食道癌大體腫瘤體積。結(jié)果顯示術(shù)后標(biāo)本病灶長(zhǎng)度為(41.55±16.63)mm，手術(shù)前擴(kuò)散加權(quán)像所測(cè)量的GTV長(zhǎng)度為(41.13±17.56)mm，其相關(guān)系數(shù)為0.941。比較這幾種醫(yī)學(xué)影像學(xué)方法，磁共振擴(kuò)散加權(quán)圖像能最準(zhǔn)確反映食道癌病灶的真實(shí)長(zhǎng)度和范圍。

b值是擴(kuò)散敏感因子，作為擴(kuò)散加權(quán)成像的重要參數(shù)，對(duì)成像結(jié)果至關(guān)重要。研究表明過(guò)小的b值受T2穿透效應(yīng)、灌注等因素的影響較大，不能準(zhǔn)確的顯示腫瘤范圍。過(guò)大的b值容易引起擴(kuò)散加權(quán)圖像信噪比降低、磁敏感偽影的加重。李彩霞等[10]發(fā)現(xiàn)當(dāng)骨髓b值選擇1 500 s/mm2時(shí)，所得到的磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像信噪比較差，不能反映真實(shí)的ADC值。龔志高[11]研究發(fā)現(xiàn)正常肝組織的信號(hào)隨著b值的增加而緩慢性減低。江婷等[12]在肝細(xì)胞癌的研究中將磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像的b值選取為600 s/mm2。林宇寧等[13]在宮頸癌的研究中將磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像的b值選取為800 s/mm2，得到了很好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。謝宗玉等[14]在乳腺侵潤(rùn)性導(dǎo)管癌的研究中將磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像的b值設(shè)定為1 000 s/mm2，得到了很好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。本研究將用于食道癌掃描的磁共振擴(kuò)散加權(quán)圖像b設(shè)定為800 s/mm2能夠獲得高質(zhì)量的圖像，與其他研究[10-14]結(jié)果一致。

但我們分析磁共振擴(kuò)散圖像時(shí)，發(fā)現(xiàn)多種因素會(huì)影響圖像的定量測(cè)量結(jié)果，比如患者溫度的影響、血液灌注的影響等多種因素。出于這個(gè)原因常用ADC值來(lái)定量的評(píng)估組織擴(kuò)散的結(jié)果。通過(guò)檢測(cè)施加擴(kuò)散敏感梯度場(chǎng)前后的信號(hào)強(qiáng)度，在已知b值的前提下，可以通過(guò)計(jì)算得到組織的表觀擴(kuò)散系數(shù)。但是在磁共振擴(kuò)散加權(quán)圖形上造成組織信號(hào)衰減的因素不單單是水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，任何原因?qū)е滤肿釉跀U(kuò)散敏感梯度場(chǎng)方向上各種形式的運(yùn)動(dòng)都將造成組織信號(hào)的衰減。SE-EPI由于具有采集很快的掃描速度，基本可以消除大多數(shù)的組織生理運(yùn)動(dòng)，但始終沒(méi)有辦法消除血流灌注對(duì)組織信號(hào)衰減的影響。因此測(cè)量磁共振擴(kuò)散加權(quán)圖像上組織信號(hào)強(qiáng)度的變化，所得數(shù)值并非是真正的擴(kuò)散系數(shù)，因?yàn)闀?huì)受到其他形式水分子運(yùn)動(dòng)的影響。所以只能把測(cè)量到的擴(kuò)散系數(shù)稱(chēng)為表觀擴(kuò)散系數(shù)(ADC)。計(jì)算公式：ADC=ln(SI低/SI高)/(b高-b低)。公式內(nèi)SI低表示較低b值磁共振擴(kuò)散加權(quán)圖像上組織的信號(hào)強(qiáng)度，SI高表示較高b值磁共振擴(kuò)散加權(quán)圖像上組織的信號(hào)強(qiáng)度，b低表示較低b值數(shù)，b高表示較高b值數(shù)，ln是自然對(duì)數(shù)。從公式中可以得出，要想計(jì)算得到組織的ADC值至少需要利用2個(gè)以上不同的b值。本研究發(fā)現(xiàn)磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像是應(yīng)用于食道癌GTV勾畫(huà)的最佳醫(yī)學(xué)影像學(xué)方法，因此也將食道癌病灶的ADC值作為一種觀測(cè)指標(biāo)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。該組患者行磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像掃描b值選取為800 s/mm2。所測(cè)量的食道癌病灶A(yù)DC值為(1.44±0.31)×10-3mm2/s 。

本研究發(fā)現(xiàn)磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像是應(yīng)用于食道癌GTV勾畫(huà)的最佳醫(yī)學(xué)影像學(xué)方法，它能準(zhǔn)確反映食道癌病灶的真實(shí)長(zhǎng)度和范圍，但是受限于擴(kuò)散加權(quán)圖像的空間分辨率，在顯示組織大體解剖結(jié)構(gòu)及病灶與周?chē)K器關(guān)系上有一定局限性。由于CT的高空間分辨率，尤其在顯示組織結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)越性。因此本研究將擴(kuò)散加權(quán)圖像與CT圖像進(jìn)行融合，將融合后的圖像用于食道癌大體腫瘤靶區(qū)的勾畫(huà)。這樣既利用了擴(kuò)散加權(quán)圖像精確顯示食道癌腫瘤范圍的特性，又利用了CT掃描能夠清晰顯示解剖結(jié)果的特性，是食道癌GTV勾畫(huà)的最佳方案。

放射治療是食道癌非手術(shù)治療的重要手段。通過(guò)比較幾種常用的醫(yī)學(xué)影像學(xué)方法，發(fā)現(xiàn)磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像是一種最佳的應(yīng)用于食道癌大體腫瘤勾畫(huà)的方法。本研究又發(fā)現(xiàn)將磁共振擴(kuò)散加權(quán)圖像與CT圖像相融合，將所得到的圖像應(yīng)用于食道癌大體腫瘤靶區(qū)勾畫(huà)，即應(yīng)用磁共振擴(kuò)散加權(quán)圖像能夠準(zhǔn)確顯示腫瘤范圍的優(yōu)勢(shì)，又應(yīng)用了CT圖像高空間分辨率的優(yōu)勢(shì)。將二者結(jié)合是應(yīng)用于食道癌大體腫瘤靶區(qū)勾畫(huà)的最佳方法。

本研究發(fā)現(xiàn)磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像的ADC值能夠定量分析腫瘤組織的擴(kuò)散情況。為臨床定量的分析腫瘤情況提供了新的思路。本研究認(rèn)為磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像的ADC值在腫瘤的定性診斷、療效評(píng)估方面定會(huì)有巨大的應(yīng)用價(jià)值。本研究并未討論ADC值對(duì)于食道癌定性?xún)r(jià)值及放療療效的評(píng)估價(jià)值，這也正是本研究的不足。當(dāng)然也為后續(xù)的研究提示了思路，磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像在食道癌定性及放療療效評(píng)估方面的價(jià)值必將作為本實(shí)驗(yàn)的后續(xù)研究方向。

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(收稿日期：2015-12-07)

【中圖分類(lèi)號(hào)】R 735.1

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】1002-7386(2016)09-1348-04

通訊作者：邵嫻，050021河北省石家莊市第四醫(yī)院；

doi:10.3969/j.issn.1002-7386.2016.09.021

E-mail:liujiayi20080219@126.com