表觀擴(kuò)散系數(shù)值在直腸癌術(shù)前放化療療效評(píng)價(jià)中的應(yīng)用價(jià)值

方　為　張紅雁

作者單位： 230001　合肥　安徽醫(yī)科大學(xué)附屬省立醫(yī)院放療科

表觀擴(kuò)散系數(shù)值在直腸癌術(shù)前放化療療效評(píng)價(jià)中的應(yīng)用價(jià)值

方為張紅雁

作者單位： 230001合肥安徽醫(yī)科大學(xué)附屬省立醫(yī)院放療科

[摘要]目的探討表現(xiàn)擴(kuò)散系數(shù)(ADC)值在評(píng)估直腸癌術(shù)前同步放化療療效的可行性及應(yīng)用價(jià)值。方法20例術(shù)前同步放化療的直腸癌患者，在放化療前、放療至10 Gy、放療至20 Gy及手術(shù)前4個(gè)監(jiān)測(cè)時(shí)間點(diǎn)行磁共振檢查，測(cè)量ADC值，并測(cè)量病灶長(zhǎng)度和厚度。將患者放化療前的臨床分期及術(shù)后分期比較分為T-降期組和T-未降期組，應(yīng)用方差分析及獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較腫瘤ADC值、長(zhǎng)度及厚度的變化情況。結(jié)果兩組平均ADC值在放療前及放療至20 Gy時(shí)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，其中T-降期組在放療至20 Gy時(shí)平均ADC值較治療前明顯升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。兩組病灶平均長(zhǎng)度及厚度在各監(jiān)測(cè)時(shí)間點(diǎn)差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，但兩組病灶放化療前的平均長(zhǎng)度及厚度與手術(shù)前比較明顯減少，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。結(jié)論術(shù)前放化療對(duì)直腸癌的治療有效。ADC值在早期評(píng)價(jià)直腸癌術(shù)前同步放化療的療效方面具有一定的價(jià)值。

[關(guān)鍵詞]直腸腫瘤；磁共振成像；放化療；表觀擴(kuò)散系數(shù)

術(shù)前同步放化療是治療局部晚期直腸癌的標(biāo)準(zhǔn)手段之一。術(shù)前同步放化療可以提高患者的生存率、降低局部復(fù)發(fā)率，還可以提高腫瘤的切除率和增加保肛率[1]。但是不同的患者對(duì)于放化療的敏感性個(gè)體差異較大，根據(jù)Noone等[11]的一項(xiàng)觀察長(zhǎng)達(dá)13年的研究表明，有20%～30%的患者并不能從術(shù)前放化療中獲益。如果能在治療早期評(píng)價(jià)直腸癌患者術(shù)前放化療的療效性，則有利于放化療方案的修改及優(yōu)化，使得放化療方案?jìng)€(gè)體化。本研究通過(guò)對(duì)20例直腸癌術(shù)前同步放化療中表現(xiàn)擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient,ADC)值的變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并比較相應(yīng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的病灶長(zhǎng)度及厚度的變化，探討通過(guò)ADC值的變化早期評(píng)估直腸癌術(shù)前放化療療效的可行性及應(yīng)用價(jià)值。

1資料與方法

1.1一般資料收集我院2012年9月至2014年10月收治的20例經(jīng)腸鏡病理活檢證實(shí)直腸癌患者，其中男性11例，女性9例；年齡26～73歲，中位54歲。入組標(biāo)準(zhǔn)：未經(jīng)治療的局部晚期直腸腺癌，經(jīng)評(píng)估能完成直腸癌術(shù)前同步放化療，并最終完成放化療和手術(shù)切除的患者。

1.2檢查方法20例患者于檢查前一天進(jìn)食無(wú)渣食物，掃描前15 min常規(guī)注射山莨菪堿20 mg。MRI監(jiān)測(cè)時(shí)間點(diǎn)為：治療前、放療至10 Gy、放療至20 Gy、放療結(jié)束后4～6周。采用西門子公司1.5T超導(dǎo)磁共振和8通道線圈，首先對(duì)患者進(jìn)行仰臥位盆腔掃描。掃描序列包括:T2WI、T2WI-FS、T1WI、DWI、T1WI增強(qiáng)掃描。T2WI及T1WI軸位、矢狀位及冠狀位掃描參數(shù)：采用快速自旋回波(TSE)序列，T1WI：重復(fù)時(shí)間(TR)400 ms，回波時(shí)間(TE)8 ms；T2WI：TR為4 000 ms，TE為130 ms，激勵(lì)次數(shù)3，視野(FOV)為250 mm×380 mm，矩陣216×216，層厚4 mm。擴(kuò)散加權(quán)成像采用平面回波成像(EPI) 序列軸位成像，掃描平面保持與常規(guī)序列軸位平面一致，b值分別取0和1 000 s/mm2(見圖1)。

患者男性，57歲，直腸癌T3，治療后pCR。圖a、b分別為治療前的T2WI-FS和DWI像。圖c、d分別為治療后的T2WI-FS和DWI像

1.3治療方案所有患者均采用適形調(diào)強(qiáng)放療(IMRT)，臨床靶區(qū)包括原發(fā)病灶、直腸系膜區(qū)、骶前區(qū)、坐骨直腸窩，髂內(nèi)、閉孔淋巴引流區(qū)、部分髂總和髂外淋巴引流區(qū)。計(jì)劃靶區(qū)PTV在CTV基礎(chǔ)上均勻外擴(kuò)7 mm。DT50 Gy/25 f/5 w，2.0 Gy/f。所有患者在放療期間同步口服卡培他濱1 g/次，每日2次，至放療結(jié)束。放療結(jié)束4～6周手術(shù)。

1.4圖像與數(shù)據(jù)處理病灶A(yù)DC值、長(zhǎng)度及厚度的測(cè)量在SIMENS工作站上完成，測(cè)量時(shí)結(jié)合T2WI圖像，并在DWI序列上選取病變最大截面連續(xù)三層勾畫ROI，并根據(jù)病灶周圍解剖結(jié)構(gòu)定位，保證每個(gè)監(jiān)測(cè)時(shí)間點(diǎn)選取相同層面病灶的ROI，盡量選擇圖像清晰，無(wú)偽影干擾。記錄病灶的ADC值、厚度的平均值，根據(jù)矢狀位選取病灶的最長(zhǎng)徑記錄病灶長(zhǎng)度。

根據(jù)美國(guó)癌癥聯(lián)合會(huì)(AJCC)TNM分期標(biāo)準(zhǔn)，將放化療前的臨床T分期與術(shù)后T分期做比較，分為T-降期組與T-未降期組。記錄T-降期組與T-未降期組在放化療前、劑量至10 Gy、20 Gy及手術(shù)前4個(gè)監(jiān)測(cè)時(shí)間點(diǎn)的ADC值、厚度及長(zhǎng)度的變化情況。

1.5統(tǒng)計(jì)學(xué)方法使用SPSS 17.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。所有數(shù)據(jù)均經(jīng)過(guò)正態(tài)分布檢驗(yàn)。比較每個(gè)監(jiān)測(cè)時(shí)間點(diǎn)的ADC值、厚度及長(zhǎng)度的差異采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)的方差分析在T-降期組與T-未降期組的組內(nèi)觀察指標(biāo)的變化進(jìn)行比較，并采用SNK法進(jìn)行兩兩比較，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2結(jié)果

2.1T-降期組與T-未降期組在放化療前的比較20例患者均為腸鏡病理活檢證實(shí)直腸腺癌，其中9例患者獲得降期(9/20,45%),11例患者未降期(11/20,55%)。T-降期組呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，T-未降期組呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢(shì)(圖2)。在治療前，T-降期組的平均ADC值[(0.96±0.15)×10-3mm2/s]低于T-未降期組的平均ADC值[(1.11±0.12)×10-3mm2/s]，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.013)。T-降期組與T-未降期組病灶的平均長(zhǎng)度、厚度比較無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

2.2T-降期組與T-未降期組在放化療期間的比較在放療至10 Gy時(shí)，兩組的平均ADC值有輕度升高，兩組病灶的平均長(zhǎng)度與放療前比較有所縮短，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。兩組病灶的平均厚度與放化療前比較稍有增厚，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。至20 Gy時(shí)，T-降期組的平均ADC值明顯升高[(1.35±0.09)×10-3mm2/s]與治療前平均ADC值[(0.96±0.15)×10-3mm2/s]比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),見圖3。T-未降期組的平均ADC值也有輕度升高，但與放療前比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在此監(jiān)測(cè)點(diǎn)，T-降期組的平均ADC值明顯高于T-未降期組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，詳見表1。兩組病灶的平均長(zhǎng)度與厚度較放化療前比較都有所減小，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。手術(shù)前，T-降期組的平均ADC值較前一監(jiān)測(cè)點(diǎn)輕度下降，T-未降期組的平均ADC值[(1.27±0.08)×10-3mm2/s]較放療前[(1.11±0.12)×10-3mm2/s]升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。兩組病灶的長(zhǎng)度與厚度進(jìn)一步減少，與治療前比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。詳見表2、3。

3討論

根據(jù)Bosset[10]等的研究，術(shù)前新輔助放化療結(jié)合直腸癌全系膜切除將局部復(fù)發(fā)率減少到10%，5年生存率上升到65%。本研究根據(jù)直腸癌術(shù)前同步放化療能否使腫瘤T-分期降期作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，嘗試應(yīng)用ADC值來(lái)早期評(píng)價(jià)直腸癌術(shù)前放化療的療效。

DWI是通過(guò)反映人體組織水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)來(lái)了解與組織含水量變化相關(guān)的微觀緩解的改變。ADC值反映細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞間隙內(nèi)及血管內(nèi)水分子的擴(kuò)散，其主要與細(xì)胞密度密切相關(guān)。本研究結(jié)果顯示，在治療前T-降期組的平均ADC值較T-未降期組的平均ADC值低。這與肖琴[9]和Intven等[12]研究結(jié)果相似。Barbaro[4]的研究結(jié)果與之相反，認(rèn)為治療前的ADC值低表明對(duì)放化療敏感性低。而Dzik[5]等認(rèn)為治療前的ADC值高與腫瘤壞死有關(guān)，而腫瘤壞死組織則多為乏血供腫瘤，放化療敏感性也較差。ADC值與腫瘤血管生成有關(guān)[8]，ADC值與腫瘤微血管數(shù)目呈負(fù)相關(guān)，腫瘤內(nèi)的微血管密度越大，細(xì)胞的間隙減少，影響水分子的擴(kuò)散，ADC值低，而腫瘤內(nèi)微血管密度大則病灶血供豐富，則腫瘤對(duì)放化療就越敏感。放療至10 Gy時(shí)，T-降期組與T-未降期組平均ADC有輕度上升，但與治療前比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這與孫應(yīng)實(shí)[2,3,6]等的研究T-降期組在放療1周后ADC值明顯升高相比出現(xiàn)高峰值較晚。考慮與放療的分割方式不同有關(guān)，孫應(yīng)實(shí)等[2,3,6]的入組患者施行大分割2.5～3 Gy/f，本研究中的患者放療方案采用標(biāo)準(zhǔn)分割2 Gy/f，因此孫應(yīng)實(shí)等研究的T-降期組的ADC值出現(xiàn)高峰值較早。同時(shí)兩組病灶平均厚度較治療前有所增厚，考慮可能是放化療后病灶反應(yīng)性水腫有關(guān)。放療至20 Gy時(shí)，T-降期組的平均ADC值較放療前明顯升高，T-未降期組的平均ADC值輕度升高，兩者升高幅度不同，反映出兩組對(duì)放化療的敏感性存在差異。T-降期組的腫瘤在這一時(shí)期細(xì)胞凋亡和壞死的數(shù)量明顯多于T-未降期組，同時(shí)組織間質(zhì)水腫及周圍炎癥反應(yīng)導(dǎo)致ADC值明顯升高[7]。至手術(shù)前，T-降期組的ADC值輕度下降，考慮與水腫消退、炎癥反應(yīng)減輕及腫瘤組織再增殖有關(guān)[8]。T-未降期組的ADC值較治療前明顯升高，說(shuō)明T-未降期組腫瘤組織出現(xiàn)細(xì)胞凋亡及壞死的高峰時(shí)間較T-降期組晚。兩組病灶此時(shí)的平均長(zhǎng)度與厚度與治療前比較明顯減少，有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。通過(guò)各個(gè)監(jiān)測(cè)時(shí)間點(diǎn)的觀察指標(biāo)比較，T-降期組與T-未降期通過(guò)術(shù)前同步放化療均能獲得體積的縮小，但是組間比較各監(jiān)測(cè)時(shí)間點(diǎn)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說(shuō)明體積縮小與腫瘤的降期無(wú)明顯相關(guān)性，但是通過(guò)術(shù)前放化療，兩組的病灶的長(zhǎng)度及厚度都有不同程度地減小，說(shuō)明通過(guò)術(shù)前同步放化療對(duì)直腸癌起到減小瘤負(fù)荷的作用。而通過(guò)比較兩組的監(jiān)測(cè)時(shí)間點(diǎn)的平均ADC值則發(fā)現(xiàn)治療前的ADC值較低和在放療至20 Gy時(shí)ADC值明顯升高者更易獲得降期，在直腸癌術(shù)前放化療的療效早期評(píng)價(jià)方面有一定的價(jià)值。

表1　兩組患者治療前、放療至10 Gy、放療至20 Gy及手術(shù)前平均ADC值比較(×10-3, mm2/s)

注：T-降期組組內(nèi)平均ADC值兩兩比較，治療前與放療至20 Gy及手術(shù)前差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，放療至10 Gy與放療至20 Gy及手術(shù)前有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P<0.05。T-未降期組組內(nèi)兩兩比較，治療前與手術(shù)前比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，放療至10 Gy與手術(shù)前比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P<0.05

表2　兩組患者治療前、放療至10 Gy、放療至20 Gy及手術(shù)前平均長(zhǎng)度比較(mm)

注：T-降期組組內(nèi)兩兩比較，治療前、放療至10 Gy與手術(shù)前比較均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P<0.05。T-未降期組組內(nèi)兩兩比較，治療前與手術(shù)前比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P<0.05

表3　兩組患者治療前、放療至10 Gy、放療至20 Gy及手術(shù)前平均厚度比較(mm)

注：T-降期組組內(nèi)兩兩比較，治療前、放療至10 Gy、20 Gy與手術(shù)前比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P<0.05。T-未降期組組內(nèi)兩兩比較，治療前、放療至10 Gy與手術(shù)前比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P<0.05

綜上所述，通過(guò)術(shù)前放化療對(duì)直腸癌起到縮小體積和減少瘤負(fù)荷的作用，ADC值在直腸癌術(shù)前同步放化療中的變化與療效及降期有一定的相關(guān)性。本文的不足之處在于：①本研究總的例數(shù)較少，得出的結(jié)論存在一定的偏差；②本研究每例病例選取3個(gè)ROI，不能包涵腫瘤的全部信息。

參考文獻(xiàn)

[1]Folkesson J, Birgisson H, Pahlman L, et al. Swedish Rectal Carcinoma Trial: long lasting benefits from radiotherapy on survival and local recurrence rate[J].Clin Oncol, 2005, 23(24):5644-5650.

[2]孫應(yīng)實(shí)，張曉鵬，唐磊，等.直腸癌術(shù)前放化療效果與術(shù)后降分期對(duì)照研究[J].中國(guó)實(shí)用外科雜志, 2007, 27(11):883-887.

[3]Sun YS. Locally advanced rectal carcinoma treated with preoperative chemotherapy and radiation therapy: preliminary analysis of diffusion-weighted MR imaging for early detection of tumor histopathologic downstaging[J]. Radiology, 2010, 254(1):170-178.

[4]Barbaro B. Diffusion-weighted magnetic resonance imaging in monitoring rectal carcinoma response to neoadjuvant chemoradiotherapy[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2012, 83(2):594-599.

[5]Dzik-Jurasz A，Domenig C，George M，et al. Diffusion MRI for prediction of response of rectal carcinoma to chemoradiation [J].Lancet，2002，360(9329)：307-308.

[6]孫應(yīng)實(shí)，張曉鵬，唐磊，等.表觀擴(kuò)散系數(shù)評(píng)價(jià)直腸癌術(shù)前放化療療效的價(jià)值[J].中華放射學(xué)雜志，2010，44(4)：392-396.

[7]Thoeny HC，De Keyzer F，Chen F, et al.Diffusion-weighted MR imaging in monitoring the effect of a vascular targeting agent on rhabdomyosarcoma in rats[J].Radiology, 2005, 234(3)：756-764.

[8]Aschele C, Cionini L, Lonardi S, et al. Primary tumor response to preoperative chemoradiation with or without oxaliplatin in locally advanced rectal carcinoma: pathologic results of the STAR-01 randomized phase Ⅲ trial [J].J Clin Oncol, 2011, 29(20):2773-2780.

[9]肖琴，葉楓，金晶，等.表觀擴(kuò)散系數(shù)預(yù)測(cè)直腸癌術(shù)前放化療療效分析[J].中華放射腫瘤學(xué)雜志, 2014, 23(3):194-198.

[10]Bosset JF, Collette L, Calais G, et al. Chemotherapy with preoperative radiotherapy in rectal cancer[J].N Engl J Med, 2006, 335(11):1114-1123

[11]Noone RB, Hartwig M. Neoadjuvant chemoradiation for rectal cancer: analysis of clinical outcomes from a 13-year institutional experience [J].Ann Surg, 2001, 233(6):778-785.

[12]Intven M,Reerink O, Philippens ME，et al. Diffusion-weighted MRI in locally advanced rectal carcinoma: pathological response prediction after neo-adjuvant radiochemothe-rapy[J].Strahlenther Onkol, 2013, 189(2):117-122.

(2015-01-28收稿2015-03-20修回)

ADC value in preoperative radiochemotherapy for rectal carcinoma

FangWei,ZhangHongyan

DepartmentofRadiationOncology,AnhuiProvincialHospitalAffiliatedtoAnhuiMedicalUniversity,Hefei230001,China

[Abstract]ObjectiveTo monitor early treatment response using apparent diffasion coefficient (ADC) value to predict response of rectal carcinoma by preoperative radiochemotherapy. MethodsTwenty patients with rectal carcinoma were treated with preoperative radiochemotherapy, followed by surgery. Diffusion-weighted imaging MRI(DWI) was performed in all patients at four-time points (prior to radiochemotherapy, dose to 10 Gy, 20 Gy and before surgery) and classified to T-downstaging group and T-no-downstaging group. Variance and independent sample t test were analysed to compare the changes of tumor ADC values, length and thickness between the groups. ResultsA statistical significant correlation was found between T-downstaging group and T-no-downstaging group in preoperative ADC value (P<0.05). In T-downstaging group, the mean ADC value increased significantly compared to the mean ADC value prior to radiochemotherapy at the time point of dose to 20 Gy (P<0.05). Before surgery, in T-downstaging group and T-no-downstaging group, the mean length and thickness decreased significantly compared to the mean length and thickness prior to radiochemotherapy (P<0.05). ConclusionPreoperative radiochemotherapy is effective in the treatment of rectal cancer. ADC value in rectal carcinoma is a valuable clinical tool to help assess the therapeutic effect of radiochemotherapy at an early time point.

[Key words]Rectal neoplasm; Magnetic resonance imaging; Diffusion-weighted; Radiochemotherapy; Apparent diffusion coefficient

doi:10.3969/j.issn.1000-0399.2015.05.017

通信作者：張紅雁，zhanghongyan3334@qq.com