任浩，丘金鳳，黃麗軒，李文美，馬劼，宋英儒

骨肉瘤是好發(fā)于兒童及青少年的常見惡性骨腫瘤[1]，手術前骨肉瘤新輔助化療可使腫瘤體積縮小、邊界收縮從而易于手術，并降低轉移的發(fā)生率，使患者的保肢率及五年生存率顯著提高[2]。病理學測量腫瘤壞死率是評價化療效果的金標準[3]，影像學評價中以DWI的表觀擴散系數(apparent diffusion coefficient，ADC)值能較好地反映腫瘤細胞壞死情況[4-5]，但由于目前影像研究及病理檢查的時間點在所有周期化療結束后及手術結束之后，缺乏早期提示化療效果的有效手段，對于化療方案不敏感的患者不能及時提示并進行調整，導致手術效果及預后較差。本研究通過分析DWI圖像變化情況以及ADC值與腫瘤壞死率的相關關系，旨在探討DWI在早期預測骨肉瘤新輔助化療效果中的應用價值。

材料與方法

1.病例資料

搜集2017-2019年住院行新輔助化療和手術治療的骨肉瘤患者11例，其中男2例，女9例，年齡9～31歲，中位年齡11歲，其中<10歲1例，10歲～20歲6例，>20歲4例。骨肉瘤病灶位于股骨下段9例，脛骨上段1例，腓骨上段1例。根據骨肉瘤Enneking外科分期標準對患者進行分期[6]，其中ⅡA 期1例，ⅡB 期10例。病例納入標準：①病理確診為骨肉瘤；②腫瘤發(fā)病部位位于長骨大關節(jié)等區(qū)域；③入院檢查時未發(fā)現明確的腫瘤遠處轉移；④經歷完整術前新輔助化療，病例資料完整。病例排除標準：①入組前接受其他相關治療；②存在對治療產生影響的其他疾病。

2.檢查方法

患者在化療開始前、新輔助化療第1周期結束后、所有4個周期化療結束后行以下影像學檢查：①MRI常規(guī)檢查，包括T1WI、T2WI、T2WI+FS；②采用DWI檢測腫瘤細胞水腫及壞死情況(b=0、800 s/mm2)；③采用動態(tài)增強MRI(dynamic contrast enhanced MRI,DCE-MRI)評價腫瘤灌注情況、劃分腫瘤成分。MRI檢查采用Siemens Magnetom Trio Tim 3.0T超導型磁共振掃描儀，體部線圈。MRI平掃采用快速自旋回波序列，T2WI抑脂冠狀面掃描參數：TR 4000 ms，TE 82 ms，視野512 mm×432 mm；T2WI抑脂矢狀面掃描參數：TR 1770 ms，TE 40 ms，384 mm×384 mm；T2WI抑脂橫軸面掃描參數：TR 2300 ms，TE 87 ms，視野384 mm×306 mm；T1WI橫軸面掃描參數：TR 268 ms，TE 22 ms，視野384 mm×264 mm；T1WI抑脂橫軸面掃描參數：TR 324 ms，TE 22 ms，視野384 mm×264 mm；層厚3～4 mm，層間距1～3 mm。DWI采用單次激發(fā)自旋-平面回波序列行橫軸面掃描，掃描參數：TR 5400 ms，TE 70 ms，矩陣144×98，層厚3～4 mm，視野400 mm×400 mm，b值取0、800 s/mm2，并得到相應的表觀擴散系數圖。DCE-MRI采用快速小角度激發(fā)三維梯度回波序列行T1WI抑脂橫軸面掃描，共掃描32個周期，對比劑采用釓特酸葡胺注射液，掃描參數：TR 6.6 ms，TE 2.4 ms，視野192 mm×144 mm，層厚3～4 mm。

3.數據采集

DCE-MRI圖像利用后處理工作站軟件觀察腫瘤各層面不同時期的強化改變情況。通過時間信號曲線劃分水腫、瘤內積血、液化、囊性變、壞死、瘤骨等成分的區(qū)域[7]。以DCE-MRI流出型時間信號曲線區(qū)域劃為腫瘤實性成分，以此對照在DWI圖像上進行ROI選取，測量所選區(qū)域的ADC值，重復測量3次取平均值(圖1)。采用MRI后處理軟件在增強掃描軸面、冠狀面、矢狀面圖像上測量腫瘤體積大小。

4.病理檢查

將術后切除所得的腫瘤組織進行取材制片，對各個標本切片進行壞死率分析：根據腫瘤的形態(tài)特點，將腫瘤標本沿橫軸位、矢狀位或冠狀位中某一長徑方向切開，取厚度3～4 mm的層面，將該層面劃分為邊長1～2 cm的小四邊形，得到每個小四邊形標本的壞死率[顯微鏡下計數鏡野存活腫瘤細胞數，定為N；選取化療前活檢標本腫瘤邊緣較有代表性的病理切片,隨機抽看多個鏡野,計數腫瘤細胞,取其平均值M作為基數，腫瘤細胞壞死率=(1-N/M)×100%]，對每個四邊形標本進行單獨的壞死率分析，取其平均值，以此作為整個腫瘤區(qū)域的壞死率(圖2)。

圖1 a)動態(tài)增強T1WI-FS橫軸面圖像；b)時間信號強度曲線圖。其中綠色曲線呈流出型，對比劑呈快進快出趨勢，推測為腫瘤邊緣生長增殖活躍的部分；紅色曲線為平臺型，對比劑呈快速升高趨勢，推測為腫瘤組織混雜炎性組織成分；藍色曲線為遞增型，對比劑逐漸增加，推測為腫瘤成分混雜水腫、積血、炎性組織等；黃色曲線未見升高，說明對比劑進入量極少，推測為瘤骨、鈣化等成分；c)該區(qū)域的橫軸面ADC圖像。 圖2 a)腫瘤切除手術中獲得的腫瘤活體標本圖片,依據MRI圖像對手術范圍進行劃分確定，該手術縱向切除范圍為10cm；b)經福爾馬林浸泡過的病理組織標本，選取橫截面作為腫瘤最大長徑截面，取厚度為3～4mm的組織層面進行壞死率分析；c)分割成大小不等的多個區(qū)域分別取材制片，得到每個樣本的壞死率，取其平均值，以此作為腫瘤的壞死率。

5.統計學分析

結 果

9例患者的腫瘤體積在化療后增大，2例患者在化療后腫瘤體積變小或不變(圖3)。統計學分析結果顯示化療前與化療早期的腫瘤體積差異有統計學意義(t=71.8，P=0.000)。將腫瘤體積變化差值與腫瘤壞死率行相關行分析，結果顯示無統計學意義(r=-0.529，P=0.055>)。

采用MRI后處理軟件得到ADC圖，測量腫瘤實質區(qū)域ADC值(圖4)，將化療前、化療早期的變化進行比較，其中化療前ADC值為(1372.683±82.0832)×10-3mm2/s，化療早期ADC值為(1667.983±60.3513)×10-3mm2/s，化療結束后ADC值為(1787.83±95.1652)×10-3mm2/s。對化療前與化療早期的ADC值行配對樣本t檢驗，結果顯示兩者差異有統計學意義(t=-3.657，P=0.004)。將化療前與化療早期的ADC值及ADC變化量(ADC變化量=化療早期ADC值-化療前ADC值)與腫瘤壞死率進行相關性分析，結果顯示ADC值變化量與腫瘤壞死率存在相關性(r=0.397，P=0.020)。

討 論

術前精準的化療評估對于后續(xù)治療方案的指導具有重要意義，病理檢查得到的腫瘤壞死率是目前評價新輔助化療治療效果的金標準[3]，但是術后才能進行檢測使得該方法存在滯后性，導致其臨床應用較為局限。因此在化療早期便對新輔助化療效果做出預測具有更長遠的臨床意義，不僅能夠對化療結果進行提前預測，更能夠早期判斷腫瘤對化療藥物的敏感性，指導臨床醫(yī)生重新評估現有治療方案并及時作出調整。

骨肉瘤患者病情進展迅速，短時間內便可出現腫瘤體積增大、疼痛加劇、皮溫增高等癥狀[8]，臨床醫(yī)生以往多通過患者的上述臨床癥狀來推測腫瘤對化療方案的敏感性，該方法主觀性過強，且準確性不高。賈樹民等[9]研究認為骨肉瘤體積的變化與新輔助化療治療效果具有相關性，腫瘤體積的變化可提示腫瘤壞死率情況。本研究結果顯示患者在化療前、化療早期兩個時間點的體積差異有統計學意義，9例患者的腫瘤體積化療后增大，2例患者的腫瘤體積化療后變小或不變，將腫瘤體積變化差值與腫瘤壞死率進行相關性分析，結果顯示差異不具有統計學意義(P=0.055)，說明化療早期腫瘤體積的變化僅能一定程度上反映腫瘤壞死率的變化情況，但并不準確可靠。該結果可能與腫瘤成分復雜、改變迅速有關，當腫瘤細胞發(fā)生壞死時，伴隨囊變、液化、出血等改變[10]，上述成分會替代原有的腫瘤實質部分，導致腫瘤的體積改變不明顯，且瘤骨的形成會在一定程度上限制體積的改變[11]。

DWI的病理生理學基礎是細胞密度和細胞膜的完整性，當細胞密度增加、細胞膜完整時水分子的擴散運動受限，DWI圖像信號強度增高、ADC值減低[12]。同時惡性腫瘤核漿比例高，細胞內外間隙中含有許多腫瘤細胞釋放的纖維樣基質，細胞內外間隙空間較小，水分子運動進一步受限，ADC值偏低。當化療藥物作用于腫瘤細胞時，如果導致腫瘤細胞發(fā)生壞死，細胞密度減低、細胞膜降解破壞，核漿比例降低，原來存在于細胞內外間隙中的纖維樣基質也崩解減少，則水分子運動范圍增大，ADC值升高[13]。本組DWI檢查選取的b值為0、800s/mm2[9]，11例骨肉瘤病灶在DWI上呈不同程度高信號，采用配對樣本t檢驗比較化療前、化療早期的ADC值，結果顯示患者的ADC值均發(fā)生了一定程度變化，提示在化療早期腫瘤便出現了不同程度壞死。將化療前、化療早期的ADC值及ADC平均值差值與腫瘤壞死率進行相關性分析，結果顯示ADC值變化量與腫瘤壞死率存在相關性，化療前和化療早期ADC值與腫瘤壞死率不具有相關性，說明化療過程中單一時間點的ADC值水平高低不能反映腫瘤壞死率的變化情況，筆者認為該結果可能是由于不同亞型的骨肉瘤惡性程度不同[14]，橫向比較不具有顯著的可比性；而ADC早期變化量可以一定程度上反映預后，即在第一周期結束時，腫瘤壞死率高的患者腫瘤DWI信號強度即可出現明顯降低并出現少量囊變壞死，壞死率低的患者腫瘤DWI信號強度改變相比不是十分顯著，但仍有囊變及壞死出現。以上結果說明無論最終化療效果如何，化療早期均會對腫瘤組織產生影響并引起影像學上的改變。

圖3 骨肉瘤患者，隨著時間的推移，腫瘤體積先增大后縮小，但化療結束后腫瘤體積仍大于化療前。a)化療前T2WI-FS冠狀面圖像；b)化療第1周期結束后T2WI-FS冠狀面圖像；c)化療結束后T2WI-FS冠狀面圖像。 圖4 骨肉瘤患者。a)化療前T2WI-FS軸面圖像；b)化療第1周期結束后T2WI-FS軸面圖像；c)化療結束后T2WI-FS軸面圖像。從圖像上可以發(fā)現腫瘤內部組織成分復雜，可見斑片狀低信號及囊狀不規(guī)則信號影，其內可見液-液平面，隨著時間的推移，腫瘤內液化、積血等高信號成分逐漸增多；d)化療前DWI軸面圖像；e)化療第1周期結束后DWI軸面圖像；f)化療結束后DWI軸面圖像。從圖像上可以發(fā)現腫瘤實質部分呈等高信號，隨著時間的推移，腫瘤實質部分信號強度逐漸降低。

單純的征象分析不能精準評價腫瘤壞死率情況，尤其對于早期腫瘤細胞發(fā)生壞死崩解但未形成明顯的壞死區(qū)時，定量ADC早期變化量可較為準確地反映出腫瘤細胞的變化情況，在一定程度上評估腫瘤細胞對化療的敏感程度，進而預測化療結束后病理腫瘤壞死率情況，對化療方案的選擇及調整產生積極影響。本研究為單中心研究，且樣本量較少，但為早期、準確預測評估骨肉瘤新輔助化療療效提供了新的思路。