肖楠， 陸艷榮 ，朱麗娜 ，劉艷 ，曹燕珍 ，張瑾熔

0 引言

近年來，多學(xué)科綜合治療模式的開展明顯改善了直腸癌患者的預(yù)后，其中局部進(jìn)展期直腸癌的標(biāo)準(zhǔn)治療模式——新輔助放化療（neoadjuvant chemoradiotherapy, NCRT）后行根治性手術(shù)，使患者的局部復(fù)發(fā)率由20%~30%降低至7%~10%[1]。盡管取得了這些進(jìn)展，腫瘤對(duì)NCRT的反應(yīng)仍有很大差異，有54%~75%的腫瘤降期，也有一些對(duì)治療無反應(yīng)[2]。一些學(xué)者提出，對(duì)于NCRT后評(píng)價(jià)治療有效的患者可行TME手術(shù)[3]；NCRT后獲得pCR的患者“等待-觀察”可作為一種治療選擇，即暫不行根治性手術(shù)，進(jìn)入觀察隨訪期[4]；另外，若在早期階段（NCRT開始后2~3周）發(fā)現(xiàn)對(duì)治療不敏感的患者，可能有機(jī)會(huì)選擇替代治療，爭(zhēng)取治療時(shí)機(jī)。然而，目前尚沒有一種精準(zhǔn)的。方法能夠預(yù)測(cè)直腸癌患者對(duì)術(shù)前同步放化療的反應(yīng)。

磁共振彌散加權(quán)成像（diffusion-weighted magnetic resonance imaging, DWI）是根據(jù)水分子的擴(kuò)散特性來評(píng)價(jià)組織生物學(xué)特性的一種非侵入性。方法。其中，表觀彌散系數(shù)（apparent diffusion coeffi cient, ADC）是組織中水彌散的定量評(píng)估參數(shù)，與組織的細(xì)胞數(shù)成反比，可以反映NCRT的反應(yīng)[5]。本研究對(duì)局部進(jìn)展期直腸癌（locally advanced rectal cancer, LARC）患者術(shù)前放化療前后ADC值變化進(jìn)行研究，意在探討ADC在早期識(shí)別和篩選對(duì)NCRT敏感個(gè)體的潛力及其在術(shù)前同步放化療療效評(píng)價(jià)中的作用，使患者得到更精準(zhǔn)的治療。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

2016年6月至2017年12月共44例患者符合條件納入分析。納入分析的44例直腸癌患者中，男34例、女性10例，年齡19~75歲，平均年齡54歲。漢族35例，其他民族9例（維吾爾族5例、回族3例、蒙古族1例）。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）年齡18~75歲；（2）KPS評(píng)分≥70分；（3）經(jīng)內(nèi)鏡活檢后病理診斷為直腸腺癌的初治患者；（4）治療前臨床分期為Ⅱ~Ⅲ期的中低位直腸癌患者；（5）術(shù)前接受并完成盆腔調(diào)強(qiáng)放療50 Gy/25 f；與放療同期口服卡培他濱825 mg/m2，每日2次（每周周一至周五）；（6）NCRT前后均接受盆腔常規(guī)MRI檢查并包括DWI序列；（7）NCRT后6~12周內(nèi)行根治性手術(shù)治療。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）既往接受過直腸手術(shù)或盆腔放療者；（2）合并有嚴(yán)重心、肝、腎等內(nèi)科疾病者；（3）未完成NCRT或中間長(zhǎng)時(shí)間（>2周）中斷者；（4）伴第二原發(fā)腫瘤。

1.2 方法

1.2.1 臨床治療 所有患者采用直線加速器放療，6MV-X射線照射，膀胱充盈，體模固定，CT模擬定位，適形調(diào)強(qiáng)放療。GTV包括腫瘤病灶及肉眼可見的腫大淋巴結(jié)。CTV包括腫瘤病灶、直腸系膜、髂內(nèi)淋巴區(qū)、骶前淋巴引流區(qū)，低位直腸患者需包括肛門括約肌、肛周組織和坐骨直腸窩，T4病例還包括髂外淋巴結(jié)區(qū)。PTV為CTV外加上一定的安全邊界，包括器官的移動(dòng)和擺位誤差。腫瘤量50 Gy/25 f，35天。同期化療：卡培他濱片：825 mg/m2，每日2次，口服，與放療同期服用（每周周一至周五）。

1.2.2 磁共振掃描以及圖像采集、數(shù)據(jù)處理 采用3.0T MRI掃描儀（SIEMENS VERIO MR），相控陣線圈。T2WI參數(shù)：TR 4000 ms, TE 96 ms，F(xiàn)OV 290 mm×290 mm，矩陣260×288，層厚=3 mm，間隔=0.5 mm。DWI序列：TR8100ms, TE 80 ms，F(xiàn)OV 290 mm×232 mm，矩陣106×160，掃描層厚=3 mm，間隔=0.5 mm，在b值為0、1000 s/mm2下采集圖像數(shù)據(jù)。由兩位MRI診斷經(jīng)驗(yàn)豐富的副主任醫(yī)師及以上職稱的影像科醫(yī)生盲法完成。經(jīng)T2WI和DWI確定病變后，在ADC圖上選取連續(xù)三個(gè)層面，并手動(dòng)勾畫各層面直腸腫瘤最大區(qū)域作為感興趣區(qū)域（regions of interest, ROI），取三次測(cè)量的最小ADC值。1.2.3 評(píng)估指標(biāo) 分期參照UICC第7版的TNM分期，T-降期定義為：術(shù)前同步放化療前T為cT3降至術(shù)后ypT0~2或cT4降至術(shù)后ypT0~3或pCR者。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

整理數(shù)據(jù)并通過SPSS 22.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較NCRT前后以及T-降期組與T-未降期組組間ADC水平差異。采用Mannwhiney檢驗(yàn)比較治療前后兩組ΔADC以及ADC%的差異，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。根據(jù)ROC曲線（受試者工作特征曲線）獲取的最佳臨界ADC值預(yù)測(cè)療效。

2 結(jié)果

2.1 患者的一般情況

44例患者中，手術(shù)后病理分期為T0期7例、T1期2例、T2期9例、T3期18例、T4期8例。 T-降期組24例（54.5%），其中獲得pCR 7例（15.9%），T-未降期組20例（45.5%），見表1。

2.2 44例患者同步放化療前后腫瘤ADC值的比較

44例患者治療前后ADC值分別為（0.82±0.16）×10-3mm2/s、（1.22±0.19）×10-3mm2/s，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.000），同步放化療后的ADC值與治療前比較明顯升高，且納入分析的每例直腸癌患者經(jīng)過治療后的ADC值均高于治療前。

表1 44例直腸癌患者的一般情況Table1 General condition of 44 patients with rectal cancer

2.3 同步放化療前T-降期組與T-未降期ADC值的比較

T-降期組ADC值（0.76±0.09）×10-3mm2/s，明顯低于T-未降期組（0.90±0.20）×10-3mm2/s，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.007）。

2.4 治療后T-降期組與T-未降期組ADC值的比較

T-降期組ADC值（1.29±0.19）×10-3mm2/s，T-未降期組ADC值（1.14±0.15）×10-3mm2/s，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.005）。

2.5 治療前后兩組之間ΔADC以及ADC%的比較

T-降期組同步放化療后ΔADC及ADC%均高于T-未降期組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Z=-5.53,P=0.000; P=-5.09, P=0.000），見表2。

2.6 治療前后ADC值的比較

納入分析的44例直腸癌患者有7例獲得pCR，同步放化療前pCR患者的平均ADC值為（0.71±0.08）×10-3mm2/s，低于T-降期組（0.76±0.09）×10-3mm2/s。治療后pCR患者的平均ADC值為（1.42±0.27）×10-3mm2/s，高于T-降期組（1.29±0.19）×10-3mm2/s。所有患者、pCR與非pCR患者治療前后ADC值之間的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見表3。

表2 兩組患者治療前后變化量和變化率的比較 (p25~p75)Table2 Comparison of ΔADC and ADC% before and after treatment in T-downstaged group and T-non-downstaged group (p25-p75)

表3 治療前后ADC值之間的差異 (×10-3mm2/s, ±s)Table3 Difference of ADC value before and after treatment (×10-3mm2/s, ±s)

表3 治療前后ADC值之間的差異 (×10-3mm2/s, ±s)Table3 Difference of ADC value before and after treatment (×10-3mm2/s, ±s)

Groups Pre-treatment ADC Post-treatment ADC P Total 0.82±0.16 1.22±0.19 <0.001 pCR patients 0.71±0.08 1.42±0.27 <0.001 Non-pCR patients 0.84±0.17 1.18±0.14 <0.001

2.7 治療前平均ADC值的ROC曲線

取治療前ADC值0.87×10-3mm2/s作為預(yù)測(cè)T分期是否降期的臨界值，ROC曲線下面積為0.697（95%CI: 0.539~0.855），預(yù)測(cè)療效的敏感度為87.5%，特異性為55.0%，見圖1。

圖1 治療前平均ADC值的ROC曲線Figure1 ROC curve of mean ADC value before treatment

3 討論

術(shù)前同步放化療是LARC患者的標(biāo)準(zhǔn)治療方式，目前，評(píng)價(jià)直腸腫瘤對(duì)放化療反應(yīng)的金標(biāo)準(zhǔn)仍是術(shù)后病理。隨著治療模式的改變，我們急需尋找一種簡(jiǎn)單有效的生物學(xué)指標(biāo)來預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)直腸癌患者對(duì)術(shù)前同步放化療的反應(yīng)，指導(dǎo)個(gè)體化方案的實(shí)施。常規(guī)MRI術(shù)前分期檢查不能預(yù)測(cè)個(gè)體對(duì)治療反應(yīng)，近年來，DWI等功能性磁共振成像。方法的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了形態(tài)與功能相結(jié)合，已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)之一。DWI的表觀擴(kuò)散系數(shù)ADC可以在解剖改變之前根據(jù)水的微觀遷移率提供大分子和微結(jié)構(gòu)改變的信息[6]，反映治療前后腫瘤微環(huán)境中的生物學(xué)變化。DWI已被證實(shí)在腫瘤良惡性的鑒別以及評(píng)價(jià)宮頸癌、肝癌等惡性腫瘤的化放療療效及預(yù)后預(yù)測(cè)中有一定價(jià)值[7-8]。

目前已有文獻(xiàn)報(bào)道ADC可能反映直腸癌患者對(duì)NCRT的反應(yīng)，結(jié)論尚無統(tǒng)一定論。Dzik-Jurasz等[9]首先報(bào)道了DWI能作為一種影像學(xué)生物指標(biāo)來預(yù)測(cè)直腸癌患者對(duì)NCRT的反應(yīng)，該研究表明，放化療前患者的平均ADC值低于治療后的平均ADC值，放化療后直腸癌患者ADC值升高，無應(yīng)答組在整個(gè)治療過程中維持較高的ADC值。ADC在治療開始后升高，表明對(duì)治療有早期反應(yīng)。Sun等[10]的研究顯示，治療前低ADC值與NCRT反應(yīng)良好有關(guān)，治療第一周ADC值的升高可作為預(yù)測(cè)腫瘤是否降期的指標(biāo)。但Genovesi等[11]前瞻性的研究中，分析了28例LARC患者同步放化療前后ADC值的差異，結(jié)論表明pCR組同步放化療前平均ADC值低于非pCR組，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.33）。該研究將應(yīng)答組定義為TRG1級(jí)，即完全應(yīng)答，無殘留腫瘤和纖維化，排除了部分應(yīng)答者，且28例腫瘤中僅有10例（36%）為TRG1級(jí)，樣本量較少，以上兩點(diǎn)因素可能是該研究中應(yīng)答組與非應(yīng)答組ADC值之間沒有差異的原因。本研究結(jié)果顯示NCRT前，治療效果好的T降期組患者ADC值明顯低于治療效果較差的T-未降期組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，獲得pCR的患者治療前具有更低的ADC值。因此，治療前低ADC值可能預(yù)示著患者對(duì)NCRT有較高的敏感度。

ADC通過水的微觀遷移率提供大分子和微結(jié)構(gòu)改變的信息，腫瘤組織中水分子擴(kuò)散受限時(shí)，屬于低擴(kuò)散區(qū)，在DWI上呈高信號(hào)，ADC值相對(duì)較低，但當(dāng)細(xì)胞膜受到破壞，壞死組織增多時(shí)，水分子擴(kuò)散增加，組織灌注不良、腫瘤細(xì)胞因乏氧而形成酸性微環(huán)境時(shí)，導(dǎo)致腫瘤組織對(duì)放化療不敏感，腫瘤侵襲性較高，則ADC值較高。因此治療前低ADC值可能預(yù)示著腫瘤組織對(duì)放化療具有較高的敏感度，治療效果越好，越容易降期或者獲得pCR。本研究通過ROC曲線得出治療前預(yù)測(cè)T分期降期的ADC臨界值（0.87×10-3）mm2/s，具有較好的敏感度和特異性，治療前ADC值有預(yù)測(cè)腫瘤降期與pCR的潛在價(jià)值，根據(jù)ADC臨界值可在初始治療前對(duì)患者進(jìn)行分組，為選擇臨床治療方案提供參考。

本研究中，所有患者同步放化療后的ADC值均高于治療前，治療后T-降期組的ADC值明顯高于T-未降期組，治療前后T-降期組ΔADC及ADC%均高于T-未降期組，獲得pCR的患者治療后ADC值更高。因此，治療后較高ADC值可能預(yù)示著患者同步放化療效果更好，更容易降期或者獲得pCR。早期有研究表明，組織中ADC偏低主要是由于間質(zhì)間隙減少和細(xì)胞密度增加所致，有效治療抑制腫瘤細(xì)胞，細(xì)胞膜的完整性受損增加了細(xì)胞外空間，水分子擴(kuò)散增加。ADC的增加與壞死組織區(qū)域細(xì)胞密度降低，不同程度的水腫、纖維化和炎癥有關(guān)[6]。因此，在本研究中治療后ADC的增加可能與治療反應(yīng)有關(guān)，是放化療導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞損傷、壞死的結(jié)果。目前對(duì)于ADC值能否預(yù)測(cè)pCR仍存在爭(zhēng)議，在一些對(duì)LARC患者ADC值預(yù)測(cè)NCRT反應(yīng)的研究中，Kim等[12]認(rèn)為放化療后CR組ADC值顯著高于非CR組，ADC值可作為預(yù)測(cè)放化療后CR的指標(biāo)，而Curvo-Semedo等[13]的報(bào)道中認(rèn)為ADC值對(duì)預(yù)測(cè)CR無意義。本研究中pCR組的ADC值顯著高于非pCR組，這一結(jié)果與Kim等的研究結(jié)果相似。基于目前的研究，這些相互矛盾的結(jié)果可能與ROI、b值的選擇、MRI參數(shù)不同、ADC的灌注效應(yīng)、ADC值的測(cè)量技術(shù)與重復(fù)性、樣本量的大小等均有關(guān)。因此目前，在臨床實(shí)踐中ADC值評(píng)估pCR的準(zhǔn)確性較低，尚不能作為一個(gè)獨(dú)立的指標(biāo)來判斷NCRT后pCR。

綜上，本研究發(fā)現(xiàn)ADC值與NCRT的療效有關(guān)，ADC值的定量分析有早期預(yù)測(cè)直腸癌患者對(duì)術(shù)前同步放化療敏感度的價(jià)值，對(duì)同步放化療療效的判斷也有一定的價(jià)值；但限于樣本例數(shù)較少、ADC值的測(cè)量可能受到成像質(zhì)量、DWI圖像空間分辨率等因素的影響，結(jié)論僅能為臨床制定治療決策提供參考。在未來的工作中應(yīng)加大樣本量進(jìn)行研究，并篩選成像質(zhì)量高，空間分辨率好的案例納入分析。