朱正， 趙心明， 周純武， 歐陽漢， 王爽， 馬霄虹

MRI已在某種程度上代替CT成為經(jīng)導(dǎo)管肝動脈化療栓塞(transcatheter arterial chemoembolization,TACE)治療原發(fā)性肝細(xì)胞肝癌(hepatocellular carcinoma,HCC)療效評估的主要影像學(xué)檢查方法，然而臨床治療方面仍對早期、無創(chuàng)、有效的療效評估有需求，目前影像學(xué)評估主要依靠腫瘤形態(tài)學(xué)改變來評價其療效。功能性MRI檢查如擴(kuò)散加權(quán)成像(diffused-weighted imaging,DWI)可先于腫瘤形態(tài)學(xué)改變，從功能學(xué)角度對病變組織的擴(kuò)散程度進(jìn)行評估療效[1-3]，而體素內(nèi)不相干運(yùn)動擴(kuò)散加權(quán)成像(intra-voxel incoherernt motion diffused-weighted imaging,IVIM-DWI)優(yōu)于DWI，可提供細(xì)胞密度或腫瘤供血血管完整程度等信息，并進(jìn)行定量分析[4]，從而幫助早期判斷腫瘤治療反應(yīng)。IVIM-DWI早期主要用于腦缺血性疾病、肝硬化的診斷[5]，目前已擴(kuò)展至前列腺癌、腎癌、乳腺癌、肝癌的診斷、鑒別診斷及療效評估[6-13]。本研究旨在探討IVIM-DWI定量指標(biāo)在HCC患者TACE治療短期療效評估中能否提高準(zhǔn)確度或提前預(yù)測時間點。

材料與方法

1.研究對象

收集2014年9月30日-2017年9月30日期間，在我院就診的未經(jīng)任何治療且明確診斷為肝癌(8例經(jīng)穿刺病理證實為HCC，82例根據(jù)臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)確定診斷為HCC)并擬行TACE治療的患者，腫瘤呈單結(jié)節(jié)型或巨塊型，分期為T1～3N0M0。本組研究對象納入標(biāo)準(zhǔn)：①簽署知情同意書；②年齡18～80歲；③無磁共振檢查禁忌癥(如幽閉恐懼癥、對比劑過敏、安裝有心臟起搏器等)；④治療前、后各完成一次IVIM-DWI檢查。排除標(biāo)準(zhǔn)：①患者不同意IVIM-DWI序列檢查；②腫瘤最大徑(maximal tumor diameter，MTD)<2.0 cm；③肝功能Child-Puch分級為C級；④患者無法配合完成隨訪。所有入組患者需在TACE治療前2周內(nèi)行肝臟常規(guī)MRI平掃、IVIM-DWI及多期動態(tài)增強(qiáng)掃描，并在TACE治療后4～6周再次行MRI檢查，此后定期通過MRI或CT隨訪觀察。本研究共招募113例患者，其中5例因在本院未行TACE治療、12例因TACE治療后未行IVIM-DWI檢查、6例因IVIM-DWI圖像偽影明顯而被排除，最終入組患者為90例。本研究方案獲得本院倫理委員會批準(zhǔn)，所有患者均于檢查前簽署知情同意書。

2.檢查方法

采用GE Discovery MR 750 3.0T MR掃描儀，8通道體部相控陣線圈。檢查前患者均需禁食4 h及訓(xùn)練呼吸(均勻自由呼吸及呼氣末屏氣)。MR掃描序列包括屏氣橫軸面T1WI雙回波、橫軸面T2WI脂肪抑制及呼吸觸發(fā)橫軸面IVIM-DWI，掃描參數(shù)：TE 60.8 ms，TR 3529 ms，矩陣128×160，視野28 cm×34.0 cm～32.0 cm×40.0 cm，層厚5 mm，層間隔0.5 mm，共選用12個b值(0、10、20、50、100、150、200、400、600、800、1000和1200 s/mm2)，b值為0～200 s/mm2時采集次數(shù)為2次，b值為400～1000 s/mm2時采集次數(shù)為3次。橫軸面屏氣3D肝臟容積加速采集序列(liver acquisition with volume acceleration-extended volume，LAVA-XV)多期動態(tài)增強(qiáng)掃描采用高壓注射器經(jīng)手背靜脈注入對比劑二亞乙基三胺五乙酸釓(gadolinium diethylene- trianmine pentaacetic acid，Gd-DTPA)，劑量0.2 mL/kg，流率2.0～2.5 mL/s，隨后采用同樣流率注入20 mL生理鹽水沖管，于注射對比劑后20 s開始采集，于注射對比劑后20、60、120及180 s分別采集肝臟動脈期、門脈早期、門脈晚期及延遲期圖像。

3.圖像后處理

將全部IVIM-DWI原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入GE AW4.6工作站，利用Functool軟件對IVIM圖像進(jìn)行后處理。選擇單指數(shù)模型處理[14]，生成標(biāo)準(zhǔn)ADC圖，計算ADC值；選擇雙指數(shù)模型處理[15]，生成純擴(kuò)散系數(shù)(diffusion coefficient，D)、偽擴(kuò)散系數(shù)(pseudo diffusion coefficient，D*)和灌注分?jǐn)?shù)(perfusion fraction，f)圖，并計算其數(shù)值[4]。結(jié)合T2WI脂肪抑制和動態(tài)增強(qiáng)圖像，將感興趣區(qū)(region of interest，ROI)置于病灶含實性成分最多、擴(kuò)散受限最明顯的層面，盡量避開病變含有出血、壞死的區(qū)域；ROI手動繪制，同一病灶的所有數(shù)據(jù)均測量3次，并計算平均值。

4.治療方法及療效評估

所有患者均于本院行介入治療。治療藥物包括：注射用鹽酸吡柔比星(THP)，規(guī)格10 mg/支；注射用羥喜樹堿(HCPT)，規(guī)格5 mg/支；碘化油注射液，規(guī)格10 mL/支(含碘480 ng/mL)；明膠海綿顆粒栓塞劑，規(guī)格>100 mg/支，顆粒直徑150～350 um。所有患者影像學(xué)檢查包括療前及療后IVIM-DWI檢查。MRI圖像由兩位影像科高年資醫(yī)師采用盲法閱片并取得一致。參考由美國肝臟病研究協(xié)會頒布的針對肝癌療效評估的改良的實體瘤療效評價標(biāo)準(zhǔn)(modified Response Evaluation Criteria In Solid Tumors,mRECIST)[16]，對治療后腫瘤緩解情況進(jìn)行分組，分為完全緩解(complete response,CR)、部分緩解(partial response,PR)、疾病穩(wěn)定(stable disease，SD)和疾病進(jìn)展(progressive disease，PD)。將PD定義為進(jìn)展組，CR、PR、SD定義為穩(wěn)定組。

5.統(tǒng)計學(xué)分析

結(jié) 果

1.臨床基本資料

本研究共入組患者90例，其中男73例，女17例，年齡27～76歲，中位年齡53歲；88例患者有乙型肝炎病史，2例有丙型肝炎病史；其中70例(70/90，77.8%)甲胎蛋白(alpha fetoprotein，AFP)指標(biāo)升高。TACE治療后，根據(jù)mRECIST標(biāo)準(zhǔn)評價，90例患者中穩(wěn)定組48例，進(jìn)展組42例。穩(wěn)定組患者平均年齡為(52.70±3.64)歲，進(jìn)展組患者平均年齡為(52.40±8.94)歲。穩(wěn)定組腫瘤長徑為(5.95±3.64) cm，進(jìn)展組腫瘤長徑為(5.53±3.21) cm。對年齡、性別、腫瘤最長徑、有無瘤栓進(jìn)行單因素分析，這4個指標(biāo)在進(jìn)展組與穩(wěn)定組之間差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P年齡=0.895，P性別=0.971，P病變長徑=0.568，P瘤栓=0.765)。

2.不同療效組IVIM參數(shù)比較

治療前穩(wěn)定組ADC值、D值略高于進(jìn)展組，穩(wěn)定組D*值、f值略低于進(jìn)展組，其中僅治療前ADC值在兩組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.039)。治療后穩(wěn)定組ADC值、D值、f值均高于進(jìn)展組，穩(wěn)定組D*值略低于進(jìn)展組，其中治療后ADC值、D值在兩組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P療后ADC=0.015；P療后D=0.048，表1)。

表1 不同療效組IVIM參數(shù)比較結(jié)果

注：ADC值、D值和D*值單位：×10-3mm2/s；f 值單位：%。

3.不同療效Logistic多因素回歸分析

將性別、年齡、病變長徑、瘤栓有無、治療前ADC值、D值、D*值、f值及治療后ADC值、D值、D*值、f值共12個指標(biāo)納入Logistics多因素回歸分析模型，計算得出治療前D值、D*值、f值及治療后D*值4個指標(biāo)在TACE短期療效預(yù)測時為獨(dú)立影響因素(P療前D=0.038，P療前D*=0.000，P療前f值=0.002，P療后D*=0.000，表2)，將此4個指標(biāo)繪制ROC曲線，計算AUC，判斷其療效預(yù)測的診斷效能。治療前D*值、治療前f值、治療后D*值及治療前D值的AUC依次降低，分別為0.694、0.502、0.499、0.398，其P值依次為0.002、0.968、0.987、0.097。其中以治療前D*值的診斷效能最佳，繪制ROC曲線，計算治療前D*值預(yù)測療效的AUC，并計算約登指數(shù)(Youden Index，YI)，取其最大值的治療前D*值為診斷界值，高于此值判斷為療效差(進(jìn)展組)。結(jié)果顯示當(dāng)治療前D*值>12.319×10-3mm2/s時療效差，其敏感度和特異度分別為76.2%和64.6%(圖1)，準(zhǔn)確度為70%。

圖1 治療前D值、D*值、f值及治療后D*值預(yù)測肝癌TACE短期療效的ROC曲線。

變量B(回歸系數(shù))SE(標(biāo)準(zhǔn)誤)WaldP值OR(相對危險度)性別0.4680.8160.3280.5671.596年齡0.0100.0320.0940.7591.010病變長徑-0.1050.1130.8540.3550.900瘤栓0.0211.0260.0000.9841.021治療前 ADC值-1.8341.1762.4340.1190.160 D值-2.3361.1254.3100.0380.097 D*值0.2060.05116.0940.0001.229 f值7.1732.2699.9940.0021303.480治療后 ADC值-0.5601.1720.2280.6330.571 D值-1.1110.9111.2560.2620.329 D*值-0.1990.05612.6590.0000.819 f值-2.8142.2061.6280.2020.060

討 論

IVIM-DWI基于雙指數(shù)模型[4]，包括3個定量參數(shù)：純擴(kuò)散系數(shù)D、偽擴(kuò)散系數(shù)D*和灌注分?jǐn)?shù)f[17]。D*值與毛細(xì)血管網(wǎng)的微循環(huán)灌注相關(guān)[4]，主要反映組織毛細(xì)血管流速，可以反映腫瘤的灌注情況，并為臨床治療提供定量信息。腫瘤分化程度越差，惡性程度越高，腫瘤具有更多的血供。Park等[9]發(fā)現(xiàn)TACE治療前D*值較高的肝癌，預(yù)后較差。馬霄虹等[18]的研究亦顯示治療前D*值高的預(yù)后差。本研究結(jié)果亦顯示治療前進(jìn)展組的D*值高于穩(wěn)定組，可能D*值較高與腫瘤的侵襲性和細(xì)胞膜不完整性有關(guān)。同時，本研究通過多因素分析找出獨(dú)立影響因素，發(fā)現(xiàn)治療前D*值的診斷效能最佳，當(dāng)治療前D*值>12.319×10-3mm2/s時，預(yù)測療效差，其敏感度和特異度最佳。因此，治療前D*值可以預(yù)測肝癌介入治療療效。同時，本研究發(fā)現(xiàn)治療后D*值亦在肝癌短期療效預(yù)測中有統(tǒng)計學(xué)意義，但鑒于其為治療后測量數(shù)值且AUC值低于治療前D*值，如果能在治療前即預(yù)測不同患者的治療效果，則對臨床具有更大的指導(dǎo)治療價值。

D值較單指數(shù)模型ADC值而言，可相對較真實地反映組織中水分子的擴(kuò)散狀態(tài)，代表了真正的水分子擴(kuò)散狀態(tài)。介入治療后，腫瘤細(xì)胞密度和水分子運(yùn)動受限降低，ADC值、D值升高。本研究中，介入治療穩(wěn)定組的患者治療前具有較高的ADC值、D值，治療后亦具有較高的ADC值、D值。這些研究結(jié)論與腫瘤增生活躍對介入治療敏感的理論基礎(chǔ)是一致的。馬霄虹等[18]的研究亦顯示治療后D值較治療前升高(P<0.05)，以上理論及研究均與本研究結(jié)果一致。而Shirota等[10]對索拉菲尼在肝癌治療療效的研究中顯示治療有效組的ADC值、D值、f值較治療前降低，而治療無效組的ADC值、D值、f值較治療前略升高，與本研究結(jié)果相反；分析原因，可能與其病例數(shù)較少(9例)且在1.5T磁共振掃描儀進(jìn)行檢查、治療方法不相同有關(guān)。

f值是指在體素中毛細(xì)血管容積占整個組織容積的比值，與正?；蛭闯墒烀?xì)血管的微血管密度(Microvessel density,MVD)有關(guān)，某種程度上可以反映血管生成速度，與D*值一樣描述的均是毛細(xì)血管微循環(huán)灌注的影響，因此，f值和D*值的變化趨勢應(yīng)該是相同的。本研究結(jié)果顯示，f值和D*值的變化趨勢一致，但治療前和治療后f值在穩(wěn)定組與進(jìn)展組間差異均無統(tǒng)計學(xué)意義，與馬霄虹等[18]的研究結(jié)果相仿。但Shirota等[10]的研究發(fā)現(xiàn)索拉菲尼治療進(jìn)展期HCC中，治療有反應(yīng)的患者在服藥后1周后f值顯著降低，在服藥2周后f值顯著升高，筆者推測可能與介入治療后腫瘤組織微血管破壞，導(dǎo)致血供降低有關(guān)[19]。本研究隨訪的時間窗不夠長，f值的改變?nèi)杂写M(jìn)一步研究。

本研究ROI置于病灶含實性成分最多、擴(kuò)散受限最明顯的層面，盡量避開病變含有出血、壞死的區(qū)域。亦有不同研究測量病變實性成分最多的最大截面的ROI，避開病變含有出血區(qū)的層面[18,20]；但筆者仍認(rèn)為實性成分區(qū)域最能代表腫瘤情況，同時本研究b值的選取較其他研究[18,20]多，為12個b值。

本研究有以下局限性：①樣本量較小，且為短期療效的評價，未能測量治療超早期(治療后1～7天)的IVIM-DWI定量指標(biāo)，有待于進(jìn)一步研究；②IVIM成像b值的選擇與優(yōu)化仍需進(jìn)一步研究；③未對治療前與治療后IVIM相關(guān)參數(shù)數(shù)值變化的△值進(jìn)行研究；④如果能在下一步研究中將不同病理分級的肝癌類型與IVIM-DWI定量參數(shù)結(jié)合起來分析療效預(yù)測，可能會有更高的臨床價值。

綜上所述，IVIM-DWI參數(shù)尤其是治療前D*值可作為一種有效的影像標(biāo)記物來預(yù)測肝癌介入治療療效，可為后續(xù)療效及預(yù)后的評估提供定量的客觀依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] Mannelli L,Kim S,Hajdu CH,et al.Serial diffusion-weighted MRI in patients with hepatocellular carcinoma:Prediction and assessment of response to transarterial chemoembolization.Preliminary experience[J].Eur J Radiol,2013,82(4):577-582.

[2] Bonekamp S,Li Z,Geschwind JF,et al.Unresectable hepatocellular carcinoma:MR imaging after intraarterial therapy.Part I.Identification and validation of volumetric functional response criteria[J].Radiology,2013,268(2):420-430.

[3] 武麗芳，徐鵬舉，曾蒙蘇.DWI在肝癌非手術(shù)治療中療效評價的應(yīng)用進(jìn)展[J].放射學(xué)實踐,2015,30(4):385-387.

[4] Le Bihan D,Breton E,Lallemand D,et al.Separation of diffusion and perfusion in intravoxel incoherent motion MR imaging[J].Radiology,1988,168(2):497-505.

[5] Luciani A,Vignaud A,Cavet M,et al.Liver cirrhosis:intravoxel incoherent motion MR imaging——pilot study[J].Radiology,2008,249(3):891-899.

[6] Dopfert J,Lemke A,Weidner A,et al.Investigation of prostate cancer using diffusion-weighted intravoxel incoherent motion imaging[J].Magn Reson Imaging,2011,29(8):1053-1058.

[7] Sigmund EE,Cho GY,Kim S,et al.Intravoxel incoherent motion imaging of tumor microenvironment in locally advanced breast cancer[J].Magn Reson Med,2011,65(5):1437-1447.

[8] Sumi M,Nakamura T.Head and neck tumours:combined MRI assessment based on IVIM and TIC analyses for the differentiation of tumors of different histological types[J].Eur Radiol,2014,24(1):223-231.

[9] Park YS,Lee CH,Kim JH,et al.Using intravoxel incoherent motion (IVIM) MR imaging to predict lipiodol uptake in patients with hepatocellular carcinoma following transcatheter arterial chemoembolization:a preliminary result[J].Magn Reson Imaging,2014,32(6):638-646.

[10] Shirota N,Saito K,Sugimoto K,et al.Intravoxel incoherent motion MRI as a biomarker of sorafenib treatment for advanced hepatocellular carcinoma:a pilot study[J].Cancer Imaging,2016，16:1.DOI:10.1186/s40644-016-0059-3.

[11] Yuan Z,Li WT,Ye XD,et al.Novel functional magnetic resonance imaging biomarkers for assessing response to therapy in hepatocellular carcinoma[J].Clin Transl Oncol,2014,16(7):599-605.

[12] Choi IY,Lee SS,Sung YS,et al.Intravoxel incoherent motion diffusion-weighted imaging for characterizing focal hepatic lesions:correlation with lesion enhancement[J].J Magn Reson Imaging,2017,45(6):1589-1598.

[13] 艾竹，梁倩雯，鐘桂棉，等.多模態(tài)影像定量參數(shù)分析在肝硬化結(jié)節(jié)癌變早期診斷及鑒別中的價值[J].放射學(xué)實踐,2017,32(9):990-993.

[14] Lemke A,Laun FB,Simon D,et al.An in vivo verification of the intravoxel incoherent motion effect in diffusion-weighted imaging of the abdomen[J].Magn Reson Med,2010,64(6):1580-1585.

[15] Federau C,Maeder P,O'Brien K,et al.Quantitative measurement of brain perfusion with intravoxel incoherent motion MR imaging[J].Radiology,2012,265(3):874-881.

[16] Lencioni R,Llovet JM.Modified RECIST (mRECIST) assessment for hepatocellular carcinoma[J].Semin Liver Dis,2010,30(1):52-60.

[17] Le Bihan D.Diffusion,confusion and functional MRI[J].Neuroimage,2012,62(2):1131-1136.

[18] 馬霄虹，王爽，趙心明，等.體素內(nèi)不相干運(yùn)動擴(kuò)散加權(quán)成像對肝癌經(jīng)導(dǎo)管肝動脈化療栓塞治療短期療效預(yù)測及評估價值[J].磁共振成像,2017,8(4):248-253.

[19] Nagy JA,Benjamin L,Zeng H,et al.Vascular permeability,vascular hyperpermeability and angiogenesis[J].Angiogenesis,2008,11(2):109-119.

[20] Ichikawa S,Motosugi U,Hernando D,et al.Histological grading of hepatocellular carcinomas with intravoxel incoherent motion diffusion-weighted Imaging:inconsistent results depending on the fitting method[J].Magn Reson Med Sci,2017.DOI:10.2463/mrms.mp.2017-0047