謝鐵明， 邵國(guó)良， 龐佩佩

·綜述·

DWI和DCE-MRI定量評(píng)價(jià)食管癌放化療療效的應(yīng)用

謝鐵明， 邵國(guó)良， 龐佩佩

食管癌是我國(guó)消化系統(tǒng)常見(jiàn)惡性腫瘤，目前臨床對(duì)食管癌療效評(píng)估主要采用實(shí)體瘤療效評(píng)價(jià)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(lái)磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像(DWI)、磁共振動(dòng)態(tài)對(duì)比增強(qiáng)(DCE)等功能成像用來(lái)定量評(píng)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(píng)估腫瘤療效的應(yīng)用上也有了一定的進(jìn)展。該文將對(duì)上述功能影像方法在食管癌療效評(píng)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(dòng)成像； 擴(kuò)散加權(quán)成像； 實(shí)體瘤療效評(píng)價(jià)

食管癌是我國(guó)消化系統(tǒng)常見(jiàn)的惡性腫瘤[1]。由于起病隱匿，多數(shù)患者臨床確診時(shí)已為中晚期，錯(cuò)過(guò)最佳治療時(shí)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(píng)估放化療療效以指導(dǎo)臨床治療方案成為亟待解決的問(wèn)題。

目前，食管癌放化療療效評(píng)價(jià)主要依據(jù)實(shí)體瘤療效評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(response evaluation criteria in solid tumors,RECIST)[2]測(cè)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(lái)影像學(xué)評(píng)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(píng)估病灶生物學(xué)的變化發(fā)展。既往研究報(bào)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(gè)可以預(yù)測(cè)腫瘤組織微環(huán)境變化的“生物指標(biāo)”[3]；磁共振動(dòng)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(duì)比劑藥代動(dòng)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(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)DWI和DCE-MRI等功能成像在食管癌放化療療效評(píng)價(jià)中的研究進(jìn)展予以綜述。

DWI在食管癌放化療療效評(píng)估中的應(yīng)用

1.應(yīng)用現(xiàn)狀

DWI是一種通過(guò)測(cè)量擴(kuò)散敏感梯度場(chǎng)前后組織信號(hào)強(qiáng)度變化檢測(cè)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(guò)表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)值來(lái)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(dòng)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(hào)，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(hào)，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(cè)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(cè)，發(fā)現(xiàn)“治療前后”ADC變化(ΔADC)與腫瘤消退分級(jí)(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(cè)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(cè)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(zhǎng)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(gè)生物標(biāo)記用于食管癌治療中。而國(guó)內(nèi)學(xué)者祝淑釵等[13]對(duì)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(zhǎng)期生存。

總之，大量報(bào)道證明DWI對(duì)評(píng)估食管癌治療療效具有較高價(jià)值，可以作為食管癌療效評(píng)價(jià)的常規(guī)檢查方法，用以及時(shí)、準(zhǔn)確、有效地檢測(cè)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(cè)時(shí)機(jī)問(wèn)題等不同學(xué)者的研究尚存在差異。

2.優(yōu)勢(shì)和不足

DWI是目前唯一檢測(cè)活體水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的技術(shù)，可對(duì)腫瘤進(jìn)展?fàn)顩r進(jìn)行及時(shí)、準(zhǔn)確的觀測(cè)，定量區(qū)分腫瘤殘余組織和腫瘤壞死組織，進(jìn)而評(píng)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(chǎng)不均勻及磁化率等因素影響產(chǎn)生偽影及圖像變形。同時(shí)，測(cè)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(cè)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(lái)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(píng)估方面的價(jià)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(píng)估中的應(yīng)用

1.應(yīng)用現(xiàn)狀

DCE-MRI通過(guò)分析藥代動(dòng)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(cè)血漿內(nèi)對(duì)比劑透過(guò)血管壁的情況以及對(duì)比劑在血管外細(xì)胞外間隙等定量參數(shù)，可間接無(wú)創(chuàng)地評(píng)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(duì)比劑通過(guò)新生腫瘤血管壁，無(wú)創(chuàng)地評(píng)價(jià)正常組織和腫瘤血管功能，實(shí)現(xiàn)磁共振功能成像對(duì)腫瘤的療效評(píng)估。

DCE-MRI作為一種無(wú)創(chuàng)的、能活體測(cè)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(duì)5例食管腺癌患者和2例無(wú)腫瘤患者進(jìn)行DCE-MRI對(duì)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(píng)價(jià)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(cè)食管癌療效的潛在價(jià)值。Stefanovic等[23]對(duì)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(cè)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(píng)價(jià)中的應(yīng)用價(jià)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(wú)效組Ktrans值變化不明顯。

目前國(guó)內(nèi)對(duì)DCE-MRI在食管癌放療評(píng)估方面研究較少，但其在評(píng)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(duì)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(zhǎng)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(shì)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(jí)、療效預(yù)測(cè)和評(píng)估、預(yù)后判斷、有無(wú)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(jì)算模型及其曲線擬合法等還沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，且其預(yù)測(cè)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(cè)和評(píng)估價(jià)值等諸多問(wèn)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(píng)估中的優(yōu)勢(shì)，筆者相信，DCE-MRI的藥代動(dòng)力學(xué)分析在食管癌的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越普及，可能會(huì)替代傳統(tǒng)的多期掃描，在臨床表現(xiàn)出越來(lái)越多的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

結(jié)語(yǔ)

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(píng)估、療效的預(yù)測(cè)、預(yù)后的判定等。DWI和DCE-MRI提供定量的方法評(píng)價(jià)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(guò)腫瘤殘留或復(fù)發(fā)時(shí)病灶內(nèi)血流擴(kuò)散和灌注的改變對(duì)腫瘤療效進(jìn)行評(píng)估，這些分析在僅依據(jù)腫瘤大小不能早期評(píng)估治療效果時(shí)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(wèn)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(gè)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)。

[1] 陳萬(wàn)青，張思維，曾紅梅，等.中國(guó)2010年惡性腫瘤發(fā)病與死亡[J]. 中國(guó)腫瘤，2014，23(1)：1-10.

[2] Eisenhauer EA,Therasse P,Bogaerts J,et al.New response evaluation criteria in solid tumours:revised RECIST guideline[J].Eur J Cancer,2009,45(2):228-247.

[3] Sun YS,Cui Y,Tang L,et al.Early evaluation of cancer response by a new functional biomarker:apparent diffusion coefficient[J].AJR,2011,197(1):W23-W29.

[4] Kim S,Loevner LA,Quon H,et al.Prediction of response to chemoradiation therapy in squamous cell carcinomas of the head and neck using dynamic contrast-enhanced MR imaging[J].AJNR,2010,31(2):262-268.

[5] Namimoto T，Yamashita Y，Sumi S,et al．Focal liver masses:characterization with diffusion-weighted echo-planar MR imaging[J]．Radiology，1997，204(3):739-744.

[6] Yamashita Y，Tang Y，Takahashi M，et al．Ultrafast MR imaging of the abdomen:echo planar imaging and diffusion-weighted imaging[J]． J Magn Reson Imaging，1998，8(2):367-374.

[7] Ichikawa T，Haradome H，Hachiya J，et al．Diffusion-weighted MR imaging with a single-shot echoplanar sequences:detection and characterization of focal hepatic lesions[J]． AJR，1998，170(2):397-402.

[8] 陳天佑，強(qiáng)金偉.子宮內(nèi)膜癌的DWI和DCE-MRI研究進(jìn)展[J].放射學(xué)實(shí)踐,2015，30(2)：183-185.

[9] Drevelegas K,Nikiforaki K,Constantinides M,et al.Apparent diffusion coefficient quantification in determining the histological diagnosis of malignant liver lesions[J].J Cancer,2016,7(6):730-735.

[10] De Cobelli F,Giganti F,Orsenigo E,et al.Apparent diffusion coefficient modifications in assessing gastro-oesophageal cancer response to neoadjuvant treatment: comparison with tumour regression grade at histology[J].Eur Radiol,2013,23(8):2165-2174.

[11] Aoyagi T,Shuto K,Okazumi S,et al.Apparent diffusion coefficient values measured by diffusion-weighted imaging predict chemoradiotherapeutic effect for advanced esophageal cancer[J].Dig Surgery,2011,28(4):252-257.

[12] Aoyagi T，Shuto K，Okazumi S,et al.Apparent diffusion coefficient correlation with oesophageal tumour stroma and angiogenesis[J].Eur Radiol,2012,22(6):1172-1177.

[13] Wang L,Han C,Zhu S,et al.Investigation of using diffusion-weighted magnetic resonance imaging to evaluate the therapeutic effect of esophageal carcinoma treatment[J].Oncol Res Treat,2014,37(3):112-116.

[14] 王海屹,葉慧義,馬林.定量MR動(dòng)態(tài)增強(qiáng)成像的機(jī)制及其在腫瘤學(xué)方面的應(yīng)用價(jià)值[J].中華放射學(xué)雜志,2014,48(3):261-264.

[15] 盧光明.動(dòng)態(tài)對(duì)比增強(qiáng)MRI的應(yīng)用與進(jìn)展[J].中華放射學(xué)雜志,2015,49(6):406-409.

[16] 張敏鳴.深入學(xué)習(xí)和促進(jìn)動(dòng)態(tài)對(duì)比增強(qiáng)MRI技術(shù)的臨床轉(zhuǎn)化[J].中華放射學(xué)雜志,2015,49(6):401-402.

[17] 孫冬，郭大靜，趙建農(nóng).T2*-PWI 聯(lián)合DCE-MRI及DWI對(duì)乳腺病變的診斷價(jià)值[J].放射學(xué)實(shí)踐，2016,31(6)：501-505.

[18] Song T,Shen YG,Jiao NN,et al.Esophageal squamous cell carcinoma: assessing tumor angiogenesis using multi- slicect perfusion imaging[J].Dig Dis Sci,2012,57(8):2195-2202.

[19] Cho N,Im SA,Park IA,et al.Breast cancer:early prediction of response to neoadjuvant chemotherapy using parametric response maps for MR imaging[J].Radiology,2014,272(2):385-396.

[20] Jansen JF,Sch?der H,Lee NY,et al.Tumor metabolism and perfusion in head and neck squamous cell carcinoma:pretreatment multimodality imaging with1H-magnetic resonance spectroscopy,dynamic contrast-enhanced MRI,and [18F]-FDG-PET[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,2012,82(1):299-307.

[21] van Niekerk CG,van der Laak JA,Hambrock T,et al.Correlation between dynamic contrast-enhanced MRI and quantitative histopathologic microvascular parameters in organ-confined prostate cancer[J].Eur Radiol,2014,24(10):2597-2605.

[22] Chang EY,Li X,Jerosch-Herold M,et al.The evaluation of esophageal adenocarcinoma using dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging[J].J Gastrointest Surg,2008,12(1):166-175.

[23] Djuric-Stefanovic A,Saranovic D,Micev M,et al.Does the computed tomography perfusion imaging improve the diagnostic accuracy in the response evaluation of esophageal carcinoma to the neoadjuvant chemoradiotherapy？Preliminary study[J].BUON,2014,19(1):237-244.

[24] Lei J,Han Q,Zhu S,et al.Assessment of esophageal carcinoma undergoing concurrent chemoradiotherapy with quantitative dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging[J].Oncol Lett,2015,10(6):3607-3612.

310022 杭州，浙江省腫瘤醫(yī)院放射科(謝鐵明、邵國(guó)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(guó)良，E-mail：1438238471@qq.com

浙江省醫(yī)藥衛(wèi)生科技計(jì)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)