謝鐵明， 邵國良， 龐佩佩

·綜述·

DWI和DCE-MRI定量評價食管癌放化療療效的應(yīng)用

謝鐵明， 邵國良， 龐佩佩

食管癌是我國消化系統(tǒng)常見惡性腫瘤，目前臨床對食管癌療效評估主要采用實(shí)體瘤療效評價標(biāo)準(zhǔn)，由于治療中和治療后水腫的存在，常規(guī)影像學(xué)技術(shù)不能準(zhǔn)確反映食管癌腫瘤實(shí)際變化情況，而功能成像則可以先于形態(tài)學(xué)反映腫瘤功能代謝的變化。近年來磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像(DWI)、磁共振動態(tài)對比增強(qiáng)(DCE)等功能成像用來定量評估腫瘤組織內(nèi)水分子擴(kuò)散和血流灌注滲透微循環(huán)的應(yīng)用日漸增多且在評估腫瘤療效的應(yīng)用上也有了一定的進(jìn)展。該文將對上述功能影像方法在食管癌療效評估方面的應(yīng)用現(xiàn)狀和進(jìn)展予以綜述。

食管腫瘤； 磁共振動成像； 擴(kuò)散加權(quán)成像； 實(shí)體瘤療效評價

食管癌是我國消化系統(tǒng)常見的惡性腫瘤[1]。由于起病隱匿，多數(shù)患者臨床確診時已為中晚期，錯過最佳治療時機(jī)，其中僅有少數(shù)可行根治性手術(shù)切除，大部分患者往往采取放化療為主的綜合治療。如何準(zhǔn)確評估放化療療效以指導(dǎo)臨床治療方案成為亟待解決的問題。

目前，食管癌放化療療效評價主要依據(jù)實(shí)體瘤療效評價標(biāo)準(zhǔn)(response evaluation criteria in solid tumors,RECIST)[2]測量實(shí)體腫瘤體積的解剖學(xué)改變，其具有滯后性且易造成信息誤判。近年來影像學(xué)評估食管癌的療效正從常規(guī)影像反映病灶形態(tài)學(xué)的變化逐漸向功能影像評估病灶生物學(xué)的變化發(fā)展。既往研究報道擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging,DWI)與腫瘤治療反應(yīng)有關(guān)，是一個可以預(yù)測腫瘤組織微環(huán)境變化的“生物指標(biāo)”[3]；磁共振動態(tài)增強(qiáng)成像(dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging,DCE-MRI)能夠反映腫瘤血管分布、藥物滯留及攝取功能，其對比劑藥代動力學(xué)定量參數(shù)指標(biāo)與腫瘤治療反應(yīng)同樣關(guān)系密切[4]。本文就近年來國內(nèi)外學(xué)者對DWI和DCE-MRI等功能成像在食管癌放化療療效評價中的研究進(jìn)展予以綜述。

DWI在食管癌放化療療效評估中的應(yīng)用

1.應(yīng)用現(xiàn)狀

DWI是一種通過測量擴(kuò)散敏感梯度場前后組織信號強(qiáng)度變化檢測活體組織內(nèi)水分子的擴(kuò)散狀態(tài)，可間接反映組織微觀結(jié)構(gòu)和細(xì)胞密度等變化情況進(jìn)而為診斷疾病提供信息[5-7]，主要通過表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)值來體現(xiàn)。ADC 值可以定量區(qū)分存活及壞死的腫瘤組織。腫瘤治療前后細(xì)胞內(nèi)水分子含量、運(yùn)動活性以及細(xì)胞密度即可發(fā)生變化，腫瘤擴(kuò)散功能改變[8]。在腫瘤細(xì)胞胞膜完好的存活區(qū)域，水分子擴(kuò)散受限，擴(kuò)散呈高信號，ADC值較低；細(xì)胞壞死胞膜破裂的壞死區(qū)域，水分子自由擴(kuò)散，擴(kuò)散呈低信號，ADC值明顯高于腫瘤存活區(qū)域[9]。因此ADC值可以作為一種預(yù)測腫瘤組織水分子擴(kuò)散變化的生物指標(biāo)。

Francesco等[10]將DWI用于食管胃交界癌新輔助治療療效監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)“治療前后”ADC變化(ΔADC)與腫瘤消退分級(tumor regression grading,TRG)之間呈負(fù)相關(guān)，而食管癌的TRG直接與患者預(yù)后相關(guān)，因此認(rèn)為ΔADC與腫瘤治療反應(yīng)相關(guān)，并得出ΔADC的切點(diǎn)值，用以預(yù)測治療相關(guān)反應(yīng)。Aoyagi等[11]則在80例食管鱗癌患者中采用DWI預(yù)測療效，認(rèn)為治療前高ADC值組預(yù)后明顯較治療前低ADC值組差。日本學(xué)者Tomoyoshi等[12]研究顯示ADC值與食管腫瘤組織間質(zhì)膠原成分呈負(fù)相關(guān)，即膠原成分越多，ADC值越小，另外ADC值與血管內(nèi)皮生長因子受體之間呈負(fù)相關(guān)，從而認(rèn)為ADC值可以作為一個生物標(biāo)記用于食管癌治療中。而國內(nèi)學(xué)者祝淑釵等[13]對74例食管癌治療前后ADC與治療反應(yīng)的研究顯示，放化療后高ADC值提示高完全緩解(complete rsponse，CR)率及更好的長期生存。

總之，大量報道證明DWI對評估食管癌治療療效具有較高價值，可以作為食管癌療效評價的常規(guī)檢查方法，用以及時、準(zhǔn)確、有效地檢測出殘余腫瘤組織，判斷病變進(jìn)展，指導(dǎo)再次治療。然而，究竟是治療前ADC值、治療后ADC值還是治療前后ADC變化值與療效相關(guān)，以及治療后監(jiān)測時機(jī)問題等不同學(xué)者的研究尚存在差異。

2.優(yōu)勢和不足

DWI是目前唯一檢測活體水分子擴(kuò)散運(yùn)動的技術(shù)，可對腫瘤進(jìn)展?fàn)顩r進(jìn)行及時、準(zhǔn)確的觀測，定量區(qū)分腫瘤殘余組織和腫瘤壞死組織，進(jìn)而評估食管癌療效，指導(dǎo)不同患者治療方案。

DWI圖像分辨率較低、b值太高圖像信噪比低且易受磁場不均勻及磁化率等因素影響產(chǎn)生偽影及圖像變形。同時，測量治療前后興趣區(qū)ADC值也存在一定誤差，如興趣區(qū)的大小、每次測量位置的穩(wěn)定性、同一層面治療前后位置一致性等難以控制，故目前ADC值診斷需結(jié)合常規(guī)T1WI和T2WI及增強(qiáng)圖像。為了消除b值太低易受血流灌注等因素影響，多b值擴(kuò)散序列IVIM目前越來越多被學(xué)者應(yīng)用于臨床，其中以中樞神經(jīng)系統(tǒng)應(yīng)用為主，在食管癌療效評估方面的價值尚處于初步研究階段，還有待學(xué)者進(jìn)行深入的研究。

DCE-MRI在食管癌放化療療效評估中的應(yīng)用

1.應(yīng)用現(xiàn)狀

DCE-MRI通過分析藥代動力學(xué)模型[14-16]獲取反映腫瘤毛細(xì)血管通透性的容量轉(zhuǎn)移常數(shù)(volume transfer constant,Ktrans)、速率常數(shù)(rate constant,Kep)及血管外細(xì)胞外間隙容積比(extravascular-extracellular volume fraction,Ve)，監(jiān)測血漿內(nèi)對比劑透過血管壁的情況以及對比劑在血管外細(xì)胞外間隙等定量參數(shù)，可間接無創(chuàng)地評估腫瘤的生成。由于惡性腫瘤新生腫瘤的血管壁較正常血管壁不成熟，具有高血管通透性及低血管外容積分?jǐn)?shù)特征[17]。使得釓對比劑通過新生腫瘤血管壁，無創(chuàng)地評價正常組織和腫瘤血管功能，實(shí)現(xiàn)磁共振功能成像對腫瘤的療效評估。

DCE-MRI作為一種無創(chuàng)的、能活體測量腫瘤微血管生理學(xué)信息的成像方法，已廣泛應(yīng)用于頭頸部腫瘤及乳腺腫瘤等臨床研究中[18-20]。其中，Ktrans可代表內(nèi)皮細(xì)胞的通透性，反應(yīng)腫瘤血管藥物轉(zhuǎn)運(yùn)及擴(kuò)散功能[21]。Chang等[22]對5例食管腺癌患者和2例無腫瘤患者進(jìn)行DCE-MRI對照研究，結(jié)果表明DCE-MRI不僅能夠準(zhǔn)確區(qū)分食管腺癌與正常組織，為食管癌的診療提供重要的信息，而且治療前后Ktrans參數(shù)變化能夠評價放化療前后腫瘤血管內(nèi)皮通透性的改變情況，并可能具有預(yù)測食管癌療效的潛在價值。Stefanovic等[23]對27例食管癌新輔助放化療后行DCE-MRI檢查，認(rèn)為治療后血流量(blood flow，BF)值與CR率密切相關(guān)，將BF設(shè)定為<30.0mL/min/100g，預(yù)測CR率敏感度和特異度達(dá)到100%，這也間接預(yù)示了DCE-MRI在食管癌根治性放化療療效評價中的應(yīng)用價值。Lei等[24]研究證明DCE-MRI定量技術(shù)同樣可以用于食管鱗癌的早期診斷，得出食管癌組織放療后有效組Ktrans值明顯降低，而無效組Ktrans值變化不明顯。

目前國內(nèi)對DCE-MRI在食管癌放療評估方面研究較少，但其在評估食管癌療效反應(yīng)中的作用不可忽視。食管癌供血豐富，且血管壁不成熟，內(nèi)皮細(xì)胞間隙較大，使得食管癌早期均勻或者不均勻強(qiáng)化，對比劑滲透率增加，Ktrans值和Kep值較高。而食管放療后，因腫瘤壞死，使得血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)的釋放量減少，進(jìn)而腫瘤新生不成熟血管生成減少，血管的總體通透性下降，Ktrans值和Kep值明顯下降。

2.優(yōu)勢和不足

DCE-MRI提供的血液微循環(huán)參數(shù)可以作為一項(xiàng)影像生物學(xué)標(biāo)記，具有廣闊的臨床應(yīng)用前景，目前已廣泛應(yīng)用于腫瘤良惡性鑒別、腫瘤分級、療效預(yù)測和評估、預(yù)后判斷、有無復(fù)發(fā)等方面。

但DCE-MRI技術(shù)還不成熟，掃描參數(shù)、數(shù)學(xué)計算模型及其曲線擬合法等還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，且其預(yù)測的準(zhǔn)確性、合適的界值以及具體哪些滲透和灌注參數(shù)具有預(yù)測和評估價值等諸多問題還需要入組更多病例更深入、更系統(tǒng)的研究進(jìn)一步證實(shí)，以便更好的應(yīng)用于臨床。盡管如此，基于DCE-MRI在食管癌療效評估中的優(yōu)勢，筆者相信，DCE-MRI的藥代動力學(xué)分析在食管癌的應(yīng)用會越來越普及，可能會替代傳統(tǒng)的多期掃描，在臨床表現(xiàn)出越來越多的應(yīng)用優(yōu)勢。

結(jié)語

功能影像以其早于病灶體積形態(tài)學(xué)變化反應(yīng)組織代謝和功能的特征被廣泛應(yīng)用于腫瘤的評估、療效的預(yù)測、預(yù)后的判定等。DWI和DCE-MRI提供定量的方法評價腫瘤擴(kuò)散、血管結(jié)構(gòu)、腫瘤灌注和血管滲透等特性，通過腫瘤殘留或復(fù)發(fā)時病灶內(nèi)血流擴(kuò)散和灌注的改變對腫瘤療效進(jìn)行評估，這些分析在僅依據(jù)腫瘤大小不能早期評估治療效果時顯得更為重要。

功能影像也存在一些不足，DWI和DCE-MRI存在圖像分辨率較低，圖像偽影變形嚴(yán)重等問題，掃描參數(shù)和數(shù)據(jù)處理方法缺乏規(guī)范性和標(biāo)準(zhǔn)化，因此定量結(jié)果受成像設(shè)備、成像技術(shù)、后處理方法、興趣區(qū)選擇及患者個體影響，差異較大。功能影像在臨床中的應(yīng)用還需大量嚴(yán)謹(jǐn)和細(xì)致的研究進(jìn)一步證實(shí)。

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310022 杭州，浙江省腫瘤醫(yī)院放射科(謝鐵明、邵國良)；201203 上海，通用電氣藥業(yè)(上海)有限公司(龐佩佩)

謝鐵明(1982-)，男，浙江蕭山人，主管技師，主要從事食管癌療效診斷研究。

邵國良，E-mail：1438238471@qq.com

浙江省醫(yī)藥衛(wèi)生科技計劃項(xiàng)目(2015122839 )

R445.2； R735.1

A

1000-0313(2017)06-0755-03

10.13609/j.cnki.1000-0313.2017.07.020

2016-07-14

2016-12-12)