廖麗萍， 廖海， 羅寧斌， 李強(qiáng)， 金觀(guān)橋， 韋波

鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma，NPC)是我國(guó)南方地區(qū)常見(jiàn)的頭頸部惡性腫瘤之一，鼻咽癌臨床分期可為治療和療效預(yù)測(cè)提供指導(dǎo)。盡管常規(guī)MRI在T分期的準(zhǔn)確度達(dá)95%～100%[1]，但在診斷淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移方面仍存在困難，這歸因于常規(guī)MRI無(wú)法提供腫瘤功能信息，臨床上往往依賴(lài)PET/CT進(jìn)行鼻咽癌準(zhǔn)確的分期，但其具有輻射性。因此，需要一種非侵入性成像方法正確反映鼻咽癌分期以提高治療療效。體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散加權(quán)成像(intravoxel incoherent motion diffusion weighted imaging，IVIM-DWI)是一種能夠同時(shí)測(cè)量擴(kuò)散和灌注的成像技術(shù)，可從一定程度上反映腫瘤內(nèi)部情況，其在鼻咽癌分期、良惡性病變鑒別診斷中具有較大的應(yīng)用潛能[2-4]。三維準(zhǔn)連續(xù)動(dòng)脈自旋標(biāo)記(three-dimensional pseudo continuous arterialspin labeling，3D pCASL)技術(shù)可以無(wú)創(chuàng)評(píng)估組織灌注信息，已經(jīng)越來(lái)越多地應(yīng)用于頭頸部腫瘤等疾病的研究中[5-7]。本研究通過(guò)分析IVIM-DWI與3D pCAS相關(guān)血流灌注及擴(kuò)散參數(shù)在NPC分期中的特征，旨在探討IVIM-DWI與3D pCASL在鼻咽癌分期中的應(yīng)用價(jià)值。

材料與方法

1.病例資料

前瞻性搜集2019年10月-2020年10月于我院就診的103例初診患者，所有研究對(duì)象在接受MRI檢查前均為首診患者，且經(jīng)鼻咽鏡活檢病理確診為NPC。病例排除標(biāo)準(zhǔn)：①已經(jīng)實(shí)施或給予任何形式的治療；②并發(fā)頭頸疾病或其他腫瘤；③有磁共振檢查禁忌癥。本研究經(jīng)本院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有患者檢查前均簽署知情同意書(shū)。

將入組患者分為高、低級(jí)別兩個(gè)組：低級(jí)別組包括臨床Ⅰ、Ⅱ期和T1、T2期及N0、N1期，高級(jí)別組包括臨床Ⅲ、Ⅳ期和T3、T4期及N2、N3期。

2.檢查方法

所有MRI檢查均采用GE Discovery MR750 W 3.0T磁共振掃描儀及頭頸聯(lián)合線(xiàn)圈。所有患者均行鼻咽部常規(guī)MRI平掃，然后行IVIM和3D pCASL掃描，最后行增強(qiáng)掃描。常規(guī)MRI掃描包括軸面T1WI (TR 568 ms，TE 11.8 ms)、T2WI-FS (TR 3897 ms，TE 95 ms)、冠狀面T2WI-IDeal(TR 3000 ms，TE 68 ms,層厚5 mm)，增強(qiáng)掃描包括軸面、矢狀面和冠狀面T1WI-FS (TR 426～823 ms，TE 9 ms)，視野22 cm×22 cm，層厚5 mm，層間距1 mm。

IVIM-DWI序列掃描參數(shù)：采用單次激發(fā)自旋回波擴(kuò)散加權(quán)平面回波成像(SE-DW-EPI)序列，共11個(gè)擴(kuò)散敏感系數(shù)b值(0、30、50、80、100、150、200、400、600、800 s、1000 s/mm2)，視野22 cm×22 cm，TR 4000 ms，TE 62.8 ms，層厚5 mm，層間距1 mm，帶寬250，矩陣128×128，b值NEX為2～4，掃描時(shí)長(zhǎng)4 min 8 s。

3D pCASL序列掃描參數(shù)：采用3D螺旋采集方式，標(biāo)記延遲時(shí)間(post label delay,PLD)為1525 ms，視野22 cm×22 cm，TR 4640 ms，TE 10.7 ms，層厚5 mm，層間距1 mm，帶寬62.50，矩陣512×8，NEX為3,掃描時(shí)間4 min 21 s。

3.IVIM-DWI及ASL數(shù)據(jù)處理與分析

IVIM-DWI和ASL的原始數(shù)據(jù)被導(dǎo)入GE-AW 4.6工作站Functool軟件上進(jìn)行后處理。在 IVIM-DWI的原始圖像上，由兩位經(jīng)驗(yàn)豐富的放射科醫(yī)生選擇腫瘤的最大層面，在腫瘤邊緣手動(dòng)勾畫(huà)感興趣區(qū)(region of interest,ROI)，ROI至少包括腫瘤面積的2/3，并且需結(jié)合平掃及增強(qiáng)掃描圖像，注意避開(kāi)鄰近骨質(zhì)和空氣等，出血、壞死區(qū)應(yīng)被排除在ROI之外， 獲取以下相關(guān)參數(shù)：真實(shí)擴(kuò)散系數(shù)(D)、灌注相關(guān)擴(kuò)散系數(shù)(D*)和灌注分?jǐn)?shù)(f)。將3D pCASL與軸面T2WI-FS圖像融合后進(jìn)行ROI勾畫(huà)，與上述IVIM的測(cè)量方式一致。數(shù)據(jù)經(jīng)后處理可獲得以下相關(guān)參數(shù)：平均腫瘤血流量(avrage of blood flow，BFavg)、最小血流量(blood flow，BFmin)、最大腫瘤血流量(blood flow，BFmax)。所有上述參數(shù)值均進(jìn)行3次測(cè)量，最終結(jié)果取平均值。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

結(jié) 果

1.一般資料

共有103例患者接受檢查，其中3例因運(yùn)動(dòng)偽影難以進(jìn)行測(cè)量被排除，余100例患者納為研究對(duì)象(行ASL檢查者83例，行IVIM-DWI檢查者100例)，病理類(lèi)型為非角化未分化癌95例，非角化分化型5例。根據(jù)AJCC第8版鼻咽癌分期系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估。低級(jí)別組：T1/T2期(n=55)、N0/N1期(n=55)及臨床Ⅰ/Ⅱ期(n=32)，高級(jí)別組：T3/T4期(n=45)、N2/N3期(n=45)及臨床Ⅲ/Ⅳ期(n=68)。由于M1期的患者較少(n=4)，因此未將M分期納入統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。100例患者的一般資料及分期見(jiàn)表1。

表1 100例患者的一般臨床資料和數(shù)據(jù)分布特征

2.IVIM-DWI及ASL參數(shù)與鼻咽癌分期的相關(guān)性分析

D、D*、f值與臨床總分期、T分期、N分期均呈負(fù)相關(guān)。T分期與D值呈低度負(fù)相關(guān)(r=-0.25，P<0.05),N分期與D值呈低度負(fù)相關(guān)(r=-0.31，P<0.05)；臨床總分期與D值呈中度負(fù)相關(guān)(r=-0.41，P<0.05)，與f值呈低度負(fù)相關(guān)(r=-0.191，P<0.05，表2)。

表2 鼻咽癌分期與ASL及IVIM-DWI各參數(shù)的相關(guān)性

3.IVIM-DWI及ASL各參數(shù)在鼻咽癌高、低級(jí)別組的差異比較

低級(jí)別組腫瘤的D值、D*值、f值均高于高級(jí)別組。在T分期中，低級(jí)別組的D值[(0.79±0.19)×10-3mm2/s]顯著高于高級(jí)別組[(0.71±0.12)×10-3mm2/s]。在N分期中，低級(jí)別組的D值[(0.82±0.19)×10-3mm2/s]顯著高于高級(jí)別組[(0.68±0.09)×10-3mm2/s]；低級(jí)別組的D*值[(14.25±5.09)×10-3mm2/s]顯著高于高級(jí)別組[(12.00±4.86)×10-3mm2/s]。在臨床總分期中，低級(jí)別組的D值[(0.87±0.22)×10-3mm2/s]顯著高于高級(jí)別組[(0.70±0.10)×10-3mm2/s]，低級(jí)別組的f值顯著高于高級(jí)別組[分別為(0.32±0.09)和(0.28±0.08)]；但低級(jí)別組的BFmax[(113.17±51.99)mL/min·100g]顯著低于高級(jí)別組[(146.65±77.14)mL/min·100g,圖1、2,表3]。

表3 IVIM-DWI和ASL參數(shù)在低級(jí)別組與高級(jí)別組之間的差異比較

圖1 NPC臨床Ⅱ期(T2N1)患者,男,59歲。a) T2WI圖像示右側(cè)鼻咽部腫瘤(箭)； b) D圖，D值為0.740×10-3mm2/s；c) ASL圖，BFmax值為109.5 mL/min·100g。 圖2 NPC臨床Ⅲ期(T3N0)患者,男，63歲。a) T2WI圖像示左側(cè)鼻咽部腫瘤(箭)； b) D圖，D值為0.700×10-3mm2/s； c) ASL圖，BFmax值為124mL/min·100g。

4.IVIM-DWI及ASL參數(shù)對(duì)鼻咽癌分期的診斷效能D值在鼻咽癌T分期、N分期、臨床總分期中的診斷效能較低，但均高于其他參數(shù)，ROC曲線(xiàn)下面積分別為0.621、0.642、0.683(圖3，表4)。

圖3 D值預(yù)測(cè)T分期、N分期及臨床總分期的ROC曲線(xiàn)。a) D值預(yù)測(cè)T分期的ROC曲線(xiàn)； b) D值預(yù)測(cè)N分期的ROC曲線(xiàn)； c) D值預(yù)測(cè)臨床總分期分期的ROC曲線(xiàn)。

表4 各分期與ASL及IVIM-DWI各參數(shù)間的ROC曲線(xiàn)分析結(jié)果

5.IVIM-DWI參數(shù)D*值、f值與ASL參數(shù)BFmax的相關(guān)性

D*值與BFmax呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r=-0.052(P>0.05)；f值與BFmax呈正相關(guān)，r=0.043(P>0.05)。

討 論

鼻咽癌臨床分期的準(zhǔn)確性對(duì)于患者的治療至關(guān)重要，對(duì)治療療效及預(yù)后有重要影響。IVIM-DWI及3DpCASL的擴(kuò)散和灌注參數(shù)在鼻咽癌分期中有一定價(jià)值。表明這些腫瘤生物標(biāo)志物可能有助于鼻咽癌的分期，在臨床中具有一定指導(dǎo)意義。

IVIM-DWI雙指數(shù)模型可獲得組織更真實(shí)的擴(kuò)散和灌注信息，其相關(guān)參數(shù)包括真實(shí)擴(kuò)散系數(shù)(D)、灌注相關(guān)擴(kuò)散系數(shù)(D*)、灌注分?jǐn)?shù)(f)值。IVIM-DWI近年來(lái)已運(yùn)用于多種器官組織腫瘤的血流灌注測(cè)量中[8]，還用于療效預(yù)測(cè)、監(jiān)測(cè)的相關(guān)研究中[9,10]。本研究結(jié)果顯示D值與臨床總分期、T分期、N分期呈負(fù)相關(guān)，與黃琬云等[11]的研究結(jié)論一致。本研究發(fā)現(xiàn)在臨床總分期、T分期和N分期中，高級(jí)別組的D值均顯著低于低級(jí)別組，這與Lai等[2]的研究結(jié)果基本一致。IVIM-DWI各參數(shù)在鼻咽癌分期中，雖然診斷效能不理想，但仍然具有一定的診斷價(jià)值，其中D值的診斷價(jià)值最高，反映了D值對(duì)整個(gè)鼻咽癌分期產(chǎn)生的影響最大，這可能是由于鼻咽癌分期越高，腫瘤生長(zhǎng)代謝越旺盛，細(xì)胞密度越大，細(xì)胞核與細(xì)胞漿比值越大，細(xì)胞外間隙越小，水分子擴(kuò)散更容易受限，因此D值越低。本研究結(jié)果顯示，D*、f值隨著鼻咽癌分期的增高而降低，低級(jí)別組的D*值、f值分別在N分期、臨床總分期中顯著高于高級(jí)別組，但兩者對(duì)鼻咽癌分期的診斷效能低。然而Lai等[2]研究證實(shí)D*、f值具有較高的診斷效能。相關(guān)研究表明隨著腫瘤的生長(zhǎng)，微血管的異常增生造成了組織內(nèi)環(huán)境的結(jié)構(gòu)紊亂、血液供應(yīng)不暢，導(dǎo)致腫瘤組織的慢性缺氧，容易出現(xiàn)缺血、壞死等[12]；因此鼻咽癌分期越高，D*、f值越低。

ASL使用射頻脈沖磁化標(biāo)記動(dòng)脈血中的水質(zhì)子作為內(nèi)源性示蹤劑，可無(wú)創(chuàng)性評(píng)估灌注水平，該技術(shù)具有良好的信噪比和標(biāo)記率，可重復(fù)性好。目前，ASL在腦實(shí)質(zhì)中的應(yīng)用已經(jīng)成熟，在鼻咽癌的T1期診斷、療效評(píng)價(jià)中已有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道[3,13]。有研究發(fā)現(xiàn)動(dòng)態(tài)對(duì)比增強(qiáng)MRI(dynamic contrast-enhanced MRI,DCE-MRI )相關(guān)參數(shù)與ASL的BF值顯著相關(guān)，可以代替DCE-MRI評(píng)估鼻咽癌的灌注特性[14]。本研究結(jié)果顯示，ASL的BFmax對(duì)于鼻咽癌的診斷效能較差，但在臨床總分期高、低級(jí)別組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，在高級(jí)別組中腫瘤表現(xiàn)為高灌注，低級(jí)別組中則表現(xiàn)為稍高或中低灌注，這與張波等[15]的研究結(jié)論一致。一般認(rèn)為，腫瘤內(nèi)血管生成程度與其惡性程度呈正相關(guān)，腫瘤的惡性程度越高，越容易侵犯周?chē)Y(jié)構(gòu)及發(fā)生淋巴結(jié)和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，也越需要豐富的血供；所以從低分期到高分期，BFmax越來(lái)越高。理論上，BFmax與IVIM-DWI灌注指標(biāo)D*、f值應(yīng)具有正相關(guān)性，但本研究結(jié)果顯示BFmax值與D*值呈負(fù)相關(guān)，與f值呈正相關(guān)(P>0.05)，BFmax值隨著鼻咽癌的分期的增高而增高，然而D*、f值隨著鼻咽癌分期的增高而降低。這與li等[3]、張波等[15]的研究結(jié)論不一致；分析其原因，可能與以下因素有關(guān)：①D*、f值具有不穩(wěn)定性，這可能是因?yàn)镈*值的測(cè)量精度受重復(fù)性、磁場(chǎng)下的組織特征和MRI檢查等因素的影響[16-18]，f值的測(cè)量在很大程度上依賴(lài)TE和T2弛豫時(shí)間[19]；②本研究測(cè)量的BF是腫瘤內(nèi)部血流的最大值，而IVIM-DWI灌注參數(shù)測(cè)量的是腫瘤內(nèi)部血流灌注的平均值，包含了低血量灌注區(qū)，且D*可能包含更多關(guān)于通透性的信息[20]。

本研究尚處于初步階段，仍存在以下不足之處：①3D pCASL的延遲標(biāo)記時(shí)間(PLD)對(duì)灌注結(jié)果易產(chǎn)生影響，本研究只設(shè)定了PLD為1525 ms，該P(yáng)LD是否為最佳時(shí)間還需進(jìn)一步研究；②本研究為單中心研究，樣本選擇存在一定偏倚，可能會(huì)對(duì)結(jié)果造成一定影響。

綜上所述，3D pCASL與IVIM-DWI可無(wú)創(chuàng)反映鼻咽癌的擴(kuò)散和血流灌注信息，在鼻咽癌分期中有一定指導(dǎo)作用，其中IVIM-DWI的相關(guān)參數(shù)D值價(jià)值最高。