雙指數模型擴散加權成像參數與鼻咽癌TNM分期的相關性

李飛平，盧強，劉軍，胡英，于小平(中南大學湘雅醫學院附屬腫瘤醫院，長沙410013)

雙指數模型擴散加權成像參數與鼻咽癌TNM分期的相關性

李飛平，盧強，劉軍，胡英，于小平(中南大學湘雅醫學院附屬腫瘤醫院，長沙410013)

摘要：目的探討模型(IVIM)擴散加權成像(DWI)參數與鼻咽癌TNM分期的相關性。方法對49例鼻咽癌初治患者行IVIM-DWI檢查，并進行TNM分期，分析IVIM-DWI各參數(ADCstandard、ADCslow、ADCfast、Ffast)與TNM分期的相關性。結果T分期與ADCslow呈負相關(r=-0.356，P<0.05)，與ADCfast呈正相關(r=0.388，P<0.05)；N、M分期與ADCstandard均呈正相關(r分別為0.313、0.349，P均<0.05)。結論IVIM-DWI參數與鼻咽癌TNM分期存在相關性，可能對鼻咽癌分期有一定指導意義。

關鍵詞：鼻咽癌；TNM分期；核磁共振成像；體素內不均一運動模型；擴散加權成像

鼻咽癌是我國南方地區常見惡性腫瘤，準確的臨床分期有助于治療方案的制定及預后判斷[1]。近年來，隨著磁共振硬件系統，特別是磁體及梯度系統的發展，多b值擴散加權成像(DWI)序列及雙指數模型(IVIM)序列逐漸開展應用[2]。基于IVIM的DWI能無創地檢測并提取活體組織的擴散和灌注信息[3～6]，可顯示組織的病理生理學改變，有助于更準確地檢出病灶、進行疾病分期、療效隨訪等。該技術在鼻咽癌診斷中的應用已有報道[7～9]，但IVIM用于鼻咽癌臨床分期的研究鮮見。為此，我們對IVIM-DWI參數與鼻咽癌TNM分期的相關性進行分析，旨在更好地了解鼻咽癌的病理生理特征，為臨床治療及分期提供參考依據。

1資料與方法

1.1臨床資料選擇2014年3～6月在本院行MRI檢查的鼻咽癌患者54例，男37例，女17例，年齡26～67歲、平均46歲。所有研究對象在接受MRI檢查前均經病理檢查確診，且未做任何治療。經本院倫理委員會批準，所有患者均被告知檢查目的并簽署知情同意書。

1.2檢查方法所有患者均依次行IVIM-DWI常規平掃和增強MR檢查，使用GE R360 1.5T超導型MR和相控頭頸聯合線圈，患者取仰臥位。IVIM-DWI采用單次激發自旋回波彌散加權平面回波成像(SE-DW-EPI)序列行鼻咽部橫斷面成像，取9個b值(b=0,50,80,100,150,200,400,600,800,1 000 s/mm2)，TR=4 225 ms，TE取minimum，層厚5 mm，層距1 mm，FOV=22×22 cm，NEX =4。

1.3數據采集與圖像分析由2名經驗豐富的MRI診斷醫師采用雙盲法進行分析，在AW4.6工作站，采用Functool-MADC軟件進行處理。結合軸位T2脂肪抑制圖像，在b值為0的ADC圖上選取病灶最大層面，手動繪制感興趣區(ROI)，盡量避開囊變、壞死區。分別記錄Slow ADC值(ADCslow)、Fast ADC值(ADCfast)、Standard ADC值(ADCstandard)、Fraction of fast ADC值(Ffast)，每個病灶測量3次，取均值。根據IVIM-DWI理論，DWI圖像信號強度與b值之間的關系為：Sb/S0=(1-Ffast)×exp(-b×ADCslow)+ Ffast×exp(-b×ADCfast)。其中S0、Sb分別是b值為0和不為0時的圖像信號強度；ADCfast代表快成分的彌散系數(即偽彌散系數或灌注彌散系數)；ADCslow代表慢成分的彌散系數(即真實彌散系數)；Ffast代表灌注因素在彌散信號中占的比例；ADCstandard即傳統DWI計算出的表觀彌散系數，采用單指數模型，其計算公式為Sb/S0=exp(-b×ADCstandard)。

1.4TNM分期根據鼻咽癌中國2008分期標準[10]，MRI檢查后結合患者其他全身檢查結果對所有納入對象進行TNM分期。

2結果

2.1IVIM-DWI各參數54例患者接受MRI檢查，其中5例因圖像質量差、癌灶太小難以進行參數測量等原因被排除，最終49例納入研究。IVIM-DWI各參數值分別為ADCstandard(0.892±0.157)×10-3mm2/s、ADCslow(0.723±0.201)×10-3mm2/s、ADCfast(26.7±4.09)×10-3mm2/s、Ffast0.301±0.104。

2.2TNM分期49例中，Ⅰ期4例，Ⅱ期2例，Ⅲ期23例，Ⅳa期17例，Ⅳb期3例。具體TNM分期情況見表1。

表1　患者TNM分期情況(例)

2.3TNM分期與IVIM-DWI參數的相關性分析T分期與ADCslow值呈負相關(r=-0.356，P<0.05)，與ADCfast值呈正相關(r=0.388，P<0.05)，與ADCstandard值、Ffast值無明顯相關性；N、M分期均與ADCstandard值呈正相關(r分別為0.313、0.349，P均<0.05)，與其他參數無明顯相關性。

3討論

DWI作為一種常用的檢查方法已被廣泛應用，但多數為基于組織信號的衰減呈單指數模型。據報道，很多器官或組織的多b值衰減信號受微灌注影響，隨著b值增大呈雙指數函數衰減[11]。常用的單指數模型描述水分子擴散是在單一環境中，而人體由不同的組織構成，各組織的細胞類型、細胞密度及血供情況均有差異，因此，用單指數模型描述人體內水分子的運動有一定偏差。雙指數衰減模型是在體素內不相干運動技術的基礎上把人體內的水分為血管內水和血管外水[3,4]，血管外水即細胞內水和細胞間液，流動比較緩慢，這種移動稱為表觀擴散；血管內水即人體內流動血液中的水，這種水隨血液流動，速度很快，相對于血管外水，這種水運動稱為假擴散，即灌注[12]。灌注對單一的曲線衰減有影響，但經常被忽視。雙指數模型能彌補這一缺點，其能分離體內水分子的擴散和灌注，分別用ADCslow值、ADCfast值表示。ADCstandard值是根據單指數模型由計算機算出的綜合ADC值；Ffast值代表ADCfast值所占比例，即灌注系數f。

本研究結果顯示，鼻咽癌T分期與ADCslow值呈負相關，與ADCfast值呈正相關，即隨著T分期的升高，病變部位ADCslow值降低，ADCfast值增高。推測原因：T分期越高，腫瘤侵襲性越強，細胞代謝越快，需要更多的細胞器及新生血管提供能量，加之細胞核大，排列緊密，細胞外間隙窄，因此細胞內及細胞間水分子的擴散更受限，致ADCslow值降低，新生血管增生、灌注增強，從而ADCfast值增高[13，14]。Matsumoto等[15]研究表明，ADC值與細胞所處的溫度、細胞密度、細胞膜的完整性有關，當細胞所處溫度從27 ℃升高到45 ℃及細胞膜被破壞時，ADC值均升高；細胞密度增加時，ADC值則減低。彭雯佳等[16]研究發現，在栓塞大鼠一側大腦中動脈后，患側腦供血區ADCfast值明顯低于健側，說明ADCfast值受灌注影響較為明顯。Zhang等[7]對鼻咽癌原發灶的IVIM-DWI參數測算后發現，相對于鼻咽部增殖腺肥大者，鼻咽癌原發灶的ADCslow值明顯低于增殖腺肥大者的ADCslow值，而ADCfast值前者明顯高于后者，可能的原因是惡性腫瘤細胞胞質增多致擴散受限、新生血管增生致實質灌注增強。本研究得出T分期與ADCslow呈負相關、與ADCfast呈正相關，可能是不同T分期鼻咽癌原發灶細胞質及新生血管的增殖程度不同，T分期越高，細胞質越密集、新生血管越豐富，這對病情評估及放療方案的制定有一定指導意義。

本研究中鼻咽癌N、M分期與ADCstandard值呈正相關，提示ADCstandard值可能對指導N、M分期有一定價值。但本組病例中M1分期僅3例，樣本量過少，可能導致結果偏倚。因此該結果還需加大樣本量、并對不同N、M分期進行分組來加以論證。

本研究未對臨床分期與IVIM-DWI參數進行相關性分析，亦未將T、N、M分期分組與IVIM-DWI參數進行相關性分析及組間比較，是由于本組病例臨床分期主要集中在Ⅲ、Ⅳ期(分別為23、20例)，N、M分期例數差距也較大，無法達到分組的要求，需繼續擴大樣本量進一步研究。

總之，基于IVIM的DWI作為一種無創掃描技術，從分子水平描述腫瘤組織特性，可作為一種常規影像學檢查技術應用于臨床。根據上述研究結果，我們認為，IVIM-DWI參數可能對指導鼻咽癌分期及治療方案的制定有重要意義。

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Correlation between biexponential model diffusion weighted imaging parameters

and nasopharyngeal carcinoma TNM stage

LIFei-ping，LUQiang，LIUJun,HUYing，YUXiao-ping

(TheAffiliatedCancerHospitalofXiangyaSchoolofMedicine，CentralSouthUniversity，

Changsha410013，China)

Abstract:ObjectiveTo explore the correlations between biexponential model (IVIM) diffusion weighted imaging parameters and nasopharyngeal carcinoma(NPC) TNM stage. Methods Forty-nine newly diagnosed NPC patients received MRI examination. The correlations between IVIM parameters (including ADCstandard, ADCslow, ADCfast, Ffast) and TNM stage were analyzed. ResultsStage T showed negative correlation with ADCslow(r=-0.356, P<0.05)and positive correlation with ADCfast(r=0.388, P<0.05).Stage N, M were all positive correlated with ADCstandard(r=0.313 and 0.349, respectively, P<0.05). ConclusionThe biexponential model diffusion weighted imaging parameters maybe helpful in clinical staging and management of NPC.

Key words:nasopharyngeal carcinoma;TNM stage; magnetic resonance imaging; intravoxel incoherent motion; diffusion weighted imaging

(收稿日期：2014-09-25)

通信作者簡介：于小平(1972-)，男，碩士，主任醫師，主要從事頭頸部腫瘤及婦科腫瘤MRI功能成像研究。E-mail：hnyuxiaoping@163.com

作者簡介：第一李飛平(1978-)，男，碩士，主治醫師，主要從事頭頸部腫瘤MRI功能成像研究。E-mail：54189786@qq.com

基金項目：湖南省科技廳資助課題(2010FJ3097)。

中圖分類號：R737.11；R445.2

文獻標志碼：A

文章編號：1002-266X(2015)02-0011-03

doi：10.3969/j.issn.1002-266X.2015.02.004