鄧承健，何衛(wèi)紅

（南華大學(xué)附屬第二醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，湖南衡陽，421001）

體素內(nèi)不相干運動擴散加權(quán)成像評估淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移對頭頸部鱗癌治療應(yīng)答率的預(yù)測價值

鄧承健，何衛(wèi)紅

（南華大學(xué)附屬第二醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，湖南衡陽，421001）

目的體素內(nèi)不相干運動擴散加權(quán)成像（IVIM-DWI）評估頭頸部鱗狀細胞癌（HNSCC）淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移彌散和微灌注情況。采用IVIM參數(shù)進行淋巴結(jié)分期，并根據(jù)隨訪獲得的治療應(yīng)答率數(shù)據(jù)分析IVIM參數(shù)的預(yù)測價值。方法15例經(jīng)病理確診的局部晚期頭頸部鱗癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者在施行非手術(shù)保留器官治療前進行彌散加權(quán)成像（DWI）檢查。使用8種不同的b值（0～800 s/mm2）進行3 T DWI成像。IVIM雙指數(shù)擬合計算灌注指數(shù)f和擴散系數(shù)D。所有患者隨訪期均為13.5個月。對所有患者進行感興趣區(qū)（ROI）分析。結(jié)果13.5個月隨訪期間，15例患者中3例局部復(fù)發(fā)（LRF）。LRF患者初始f值高于局部區(qū)域控制（LRC）患者（14.5±0.6）％vs（7.7±2.6）％（P=0.001）。兩組間初始擴散系數(shù)D差異無統(tǒng)計學(xué)意義（0.97±0.15）×10-3mm2/s vs（0.88±0.13）× 10-3mm2/s（P=0.301）。結(jié)論淋巴結(jié)中初始灌注指數(shù)f具有預(yù)測HNSCC患者局部復(fù)發(fā)率和治療應(yīng)答率價值。

體素內(nèi)不相干運動；擴散加權(quán)成像；灌注分數(shù)；淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移；頭頸部鱗狀細胞癌；治療應(yīng)答率

Keywords:intravoxel incoherent motion;diffusion-weighted imaging;perfusion fraction;lymph node metastsis; head and neck squamous cell carcinoma;treatment response

彌散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI）聯(lián)合表觀彌散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）是評價淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的有效方法[1]。與形態(tài)學(xué)評價相比，DWI和ADC聯(lián)合使用評價能夠更好區(qū)分頭頸部鱗狀細胞癌（head and neck squamous cell carcinomas，HNSCC）患者良性淋巴結(jié)和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)中ADC值明顯偏低[2]。以往研究使用CT、MRI對比增強灌注成像亦發(fā)現(xiàn)，與良性淋巴結(jié)相比，HNSCC頸淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移過度灌注和過度血管化[3]。

體素內(nèi)不相干運動擴散加權(quán)成像（intravoxel incoherent motion-diffusion weighted imaging，IVIMDWI）是一種先進成像技術(shù)，可同時測量血管腔隙（灌注分數(shù)f）和擴散限制（擴散系數(shù)D）信號，無需使用造影劑。IVIM-DWI是基于b值不斷增加的擴散加權(quán)成像，b值較低時灌注良好組織會出現(xiàn)明顯信號衰減[4]。有研究采用反轉(zhuǎn)恢復(fù)DWI序列證實，血管腔隙b值較低時非單指數(shù)信號衰減是由于血容量、血流量和T2信號引起[5]。擴散加權(quán)數(shù)據(jù)采用雙指數(shù)擬合，可以區(qū)分灌注分數(shù)f和灌注自由擴散系數(shù)D。采用IVIM-DWI檢測頭頸腫瘤原發(fā)部位，可以提高不同部位頭部和頸部腫瘤的分辨率。此外，IVIMDWI在腫瘤表征和HNSCC治療應(yīng)答率預(yù)測中潛力巨大。本研究旨在通過獲取HNSCC淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者治療前灌注分數(shù)f和擴散系數(shù)D，評估其在預(yù)測治療應(yīng)答率中的價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象

連續(xù)招募22例經(jīng)病理確診的局部晚期HNSCC患者。其中15例DWI成像基線檢查顯示疑似淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，回顧性分析疑似淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況，短軸＞15 mm的可疑淋巴結(jié)被認為是淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。多淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者中，選取DWI序列覆蓋最大的淋巴結(jié)進行分析。15例患者中，女性6例，男性9例；年齡43～69歲，平均（54.5±7.6）歲；9例口咽癌，3例下咽癌，3例喉癌。

非手術(shù)器官保留治療前掃基線MRI。每例患者進行化療和/或免疫治療結(jié)合放療，化療方案可變。患者接受卡鉑/順鉑和單用氟尿嘧啶（n=10）或聯(lián)合使用多西他賽（n=4）。接受免疫治療患者（n=12）增加西妥昔單抗。所有患者臨床和影像學(xué)隨訪期為治療結(jié)束后13.5個月或出現(xiàn)局部復(fù)發(fā)為止。影像顯示局部復(fù)發(fā)均經(jīng)組織學(xué)活檢證實。

1.2 磁共振成像檢測

基線磁共振成像檢查和后續(xù)檢查（治療完成后1.5、4.5、7.5和13.5個月）采用相同掃描方案。采用3T掃描儀（Magnetom Trio，西門子，埃朗根，德國），4通道頸線圈對患者進行檢查。DWI單次回波平面成像（SE-EPI）軸向脈沖序列參數(shù)如下：TR/TE：1 300/50 ms，13層，層面厚度：3 mm，平面分辨率：3×3 mm2，視野（FOV）：240×240 mm2，10中等水平，帶寬：3 472 Hz/像素，K空間并行成像技術(shù)GRAPPA因子2，總成像時間：4 min 51 s。0～800 s/mm2取8個不同b值（b=0、50、100、150、200、250、700和800 s/mm2）。使用3個擴散方向。對獲取圖像計算出跟蹤加權(quán)圖像，并進一步分析。除了DWI，還獲取了形態(tài)學(xué)圖像包括T1和T2加權(quán)TSE序列以及T2TIRM（快速反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列）。應(yīng)用對比劑（0.1 mmol/kg體重釓布醇）后，得到脂肪飽和T1 TSE圖像。

1.3 檢測后處理和數(shù)據(jù)分析

為計算灌注分數(shù)f和擴散系數(shù)D，根據(jù)IVIM模型利用MITK（醫(yī)學(xué)影像互動工具包）軟件對擴散加權(quán)數(shù)據(jù)進行后處理：

該公式中，S0為無擴散加權(quán)信號，S為擴散加權(quán)信號。參數(shù)估計是根據(jù)假設(shè)擴散測定主要受2種效應(yīng)的影響，即毛細管網(wǎng)分子運動引入的灌注相關(guān)作用（假擴散系數(shù)，D*）和被動擴散的血管外作用（D）。由于D，D*同時非線性擬合，加權(quán)系數(shù)f不固定，第一步根據(jù)推薦方法以＞170 s/mm2的b值時的測量值用于估計f和D。第二步，通過窮舉搜索計算D*。

對這些定量分析進行感興趣區(qū)（region of interest，ROI）分析。由一位經(jīng)驗豐富的放射科醫(yī)師通過與形態(tài)圖像比較這些數(shù)據(jù)首先確定出彌散加權(quán)圖像的對應(yīng)區(qū)域。在整個淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移區(qū)域的擴散加權(quán)成像中畫出ROI（在少數(shù)情況下，增大的淋巴結(jié)幾乎全部被DWI覆蓋），同時排除大片壞死及鄰近頸部血管。因肉眼可見的完全壞死性淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，分析數(shù)據(jù)將1例患者排除。每個ROI的信號強度首先取平均值，然后計算IVIM參數(shù)f和D。在治療結(jié)束后13.5個月內(nèi)，將這些基線值與臨床療效進行比較。根據(jù)隨訪結(jié)果將患者分為兩組，局部控制（locoregional control，LRC）組和局部復(fù)發(fā)（locoregional failure，LRF）組，局部復(fù)發(fā)是指復(fù)發(fā)腫瘤位于原發(fā)腫瘤部位，局部控制是指影像學(xué)上腫瘤未增大。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析，計量資料以均數(shù)±標準差（±s）表示，非正態(tài)分布資料用中位數(shù)（四分位數(shù)間距）表示。LRC組和LRF組間符合正態(tài)分布的基線值進行獨立樣本t檢驗，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

HNSCC患者接受非手術(shù)器官保護治療前，采用IVIM評估15例患者淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況。治療結(jié)束后13.5個月隨訪期內(nèi)，4例患者局部復(fù)發(fā)（LRF），11例患者局部控制（LRC）。LRF組和LRC組基線檢查的f和D值見圖1。LRF組平均初始f值為（14.5±0.6）％（14.1％～15.3％），LRC組平均初始f值為（7.7± 2.6）％（3.1％～12.3％）。因此，LRF患者初始f值高于LRC患者（t=3.183，P=0.001）。LRF組基線D值為（0.97±0.15）×10-3mm2/s，LRC組基線D值為（0.88± 0.13）×10-3mm2/s，兩組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（t= 0.481，P=0.301）（見圖2）。

圖1 兩組患者基線f值和D值分布情況

圖2 兩組患者治療完成后1.5個月時MRI檢查的典型影像

3 討論

本研究發(fā)現(xiàn)，HNSCC患者接受非手術(shù)保留器官治療前，LRF組患者基線f值高于LRC患者。由于f值為血管腔隙的替代指標，最有可能反映腫瘤T2-加權(quán)血管體積分數(shù)，動態(tài)對比增強磁共振成像（DCE-MRI）中主要與局部血流量有關(guān)。然而，f受多種因素影響，包括局部血容量、血流量和T2信號[6]，故不能與DCE-MRI測量區(qū)域血流量進行比較。

以往有研究分析，HNSCC患者接受非手術(shù)器官保留治療前的區(qū)域血流量（DCE-MRI測量）對治療應(yīng)答率的影響[7]。CAO等[8]研究發(fā)現(xiàn)，LRF患者基線血容量和血流高于LRC患者。與此相反，CHAWLA等[9]分析指出，LRF患者基線血漿體積分數(shù)低于LRC患者。但是這兩項研究結(jié)果并沒有統(tǒng)計學(xué)意義。

根據(jù)HNSCC原發(fā)腫瘤組織病理學(xué)分析，微血管密度越高，HNSCC侵襲性更高，從而導(dǎo)致淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和遠端轉(zhuǎn)移發(fā)生風(fēng)險更高。組織病理學(xué)檢測結(jié)果顯示，局部控制率越低原發(fā)腫瘤微血管密度越高，以往有研究采用彩色超聲多普勒檢測患者放化療前淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況也得到類似結(jié)果，該研究發(fā)現(xiàn)，基線檢查超聲顯示淋巴結(jié)血管化程度越高，生存率下降，遠端轉(zhuǎn)移較早發(fā)生，從而預(yù)后越差[10]。這些結(jié)果也與本研究結(jié)果一致，HNSCC LRF患者淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移血管腔隙（f）更大。以往對HNSCC原發(fā)腫瘤部位的IVIM分析表明，預(yù)后不良（LRF、遠處轉(zhuǎn)移和死亡）患者腫瘤原發(fā)部位基線f值更高，因此，基線f值更高往往提示腫瘤高侵襲性。

盡管HAUSER等[11]研究發(fā)現(xiàn)，預(yù)后好與預(yù)后差HNSCC患者原發(fā)腫瘤部位ADC水平差異有統(tǒng)計學(xué)意義，但預(yù)后較好患者基線D值僅呈較低趨勢，這一研究結(jié)果與本課題在淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移中觀察到的結(jié)果一致，LRC患者基線D值略低。此外，本研究結(jié)果與CHAWLA等[9]研究結(jié)果類似，CHAWLA等發(fā)現(xiàn)，完全應(yīng)答HNSCC患者淋巴結(jié)中ADC值僅略低于部分應(yīng)答患者，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。一般來說，腫瘤細胞外空間較大如硬癌或壞死腫瘤通常預(yù)后不良，而高度增殖實體腫瘤細胞密度高通常預(yù)后良好，這些差異可能與缺氧和微壞死腫瘤組織酸中毒有關(guān)，從而導(dǎo)致放化療抵抗[12-14]。然而，本組患者淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移LRF和LRC患者D值差異無統(tǒng)計學(xué)意義。本研究和以往其他研究僅發(fā)現(xiàn)f和ADC分析具有預(yù)后價值，而D值則不具有預(yù)后價值。這些結(jié)果提示，HNSCC患者預(yù)后良好和較差患者ADC水平差異可能與不同血管分型有關(guān)。原發(fā)腫瘤部位的類似結(jié)果[11]也驗證該假設(shè)。本研究的主要局限性是樣本量小，隨訪中僅有15例HNSCC淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者可供評估和分析。然而，這一初步結(jié)果具有一定臨床應(yīng)用價值，本課題組未來將在更大樣本量患者和更長隨訪期進一步深入研究，以驗證本研究的結(jié)果。

總之，局部晚期HNSCC患者淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移IVIM分析表明，基線檢查中高f值可以預(yù)測治療后局部復(fù)發(fā)，而LRC和LRF患者D值差異無統(tǒng)計學(xué)意義。因此，HNSCC擴散加權(quán)成像結(jié)果提示LRC和LRF患者不同血管分型具有預(yù)測臨床結(jié)果的潛力。

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（張蕾 編輯）

Predictive value of IVIM-DWI in evaluation of lymph node metastasis on treatment response in head and neck squamous carcinomas

Cheng-jian Deng,Wei-hong He
(Department of Medical Imaging,the Second Affiliated Hospital,University of South China, Hengyang,Hunan 421001,China)

ObjectiveTo evaluate diffusion and micro-perfusion of lymph node metastases of head and neck squamous cell carcinomas(HNSCC)using intravoxel incoherent motion(IVIM)diffusion-weighted imaging(DWI), use the obtained IVIM parameters to characterize lymph nodes staging and to evaluate the potential predictive value of these parameters using therapy response rate during follow-up.MethodsFifteen patients with lymph node metastases of histologically-confirmed locally advanced HNSCC were examined using DWI before a nonsurgical organ preserving therapy.DWI imaging was performed at 3 T using eight different b-values ranging 0-800 s/mm2. The perfusion fraction f and the diffusion coefficient D were extracted using IVIM biexponential fit.A follow-up period of 13.5 months was available for all the patients.A region of interest(ROI)analysis was performed in all the patients.ResultsLocoregional failure(LRF)was present in 3 of the 15 patients within 13.5 months of follow-up.The initial f-value was significantly higher(P=0.001)in the patients with LRF than in the patients with locoregional control[(14.5±0.6)％vs.(7.7±2.6％),P=0.001].The initial diffusion coefficient D did not differ significantly between the two groups[(0.97±0.15)×10-3mm2/s vs.(0.88±0.13)×10-3mm2/s,P=0.301].ConclusionsOur results indicate that a high initial perfusion fraction f in lymph nodes may predict poor treatment response in patients with HNSCC due to locoregional failure.

R739.91

：B

10.3969/j.issn.1005-8982.2017.02.018

1005-8982（2017）02-0094-04

2016-04-19