磁共振灌注成像在鼻咽癌放射治療中的應用

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(1.湘南學院附屬醫院放射科，湖南 郴州 423000；2.南華大學附屬第一醫院放射科)

·臨床醫學·

磁共振灌注成像在鼻咽癌放射治療中的應用

聶林1,2，李慶1，趙衡2，周定中1，劉進才2*

(1.湘南學院附屬醫院放射科，湖南 郴州 423000；2.南華大學附屬第一醫院放射科)

目的探討磁共振灌注成像(MR-PWI)參數作為評價鼻咽癌放療敏感性指標的可行性，及其在鼻咽癌放射治療后隨訪中的價值。方法收集64例經組織病理學證實的鼻咽癌患者臨床資料，收治前均未有放、化療史，放射治療前1天及放療4周后各行1次常規MRI及MR-PWI檢查，對比分析放療前后鼻咽部腫瘤的大小、灌注特點及灌注參數的變化。結果在MR-PWI圖像上，放療前鼻咽癌腫塊主要表現為高灌注，其顯示的高灌注區域最大層面面積要小于放療前增強T1WI脂肪抑制序列顯示面積(P<0.05)；40 Gy劑量放射治療后，敏感組高灌注區域明顯下降，其下降面積要大于增強T1WI脂肪抑制序列顯示面積(P<0.05)；腫瘤放療后壞死或纖維化表現為BV下降，而復發表現為BV升高(P<0.05)。結論常規MRI檢查結合MR-PWI成像，可以更準確的反應鼻咽癌放療前后的生物學變化；灌注圖像及其參數在作為評價鼻咽癌放療敏感性的指標，及鑒別腫瘤放療后復發與壞死或纖維化中具有重要的參考價值。

磁共振； 灌注； 鼻咽癌； 放療

磁共振灌注成像(MR-PWI)是近年來新發展的一種功能性影像檢查方法，無創傷、無輻射、簡便、可重復性強，其研究的是機體動態過程，可以無創地反映組織微循環的分布及血流灌注情況，可區別腫瘤結節、水腫、炎癥和纖維化等病變，進而評估局部組織的活力和功能。目前臨床上MR-PWI檢查主要應用于中樞神經系統[1],少見用于鼻咽癌的應用報道。本文通過對64例經病理確診的鼻咽癌患者，在放射治療前后均進行1次MR常規檢查與MR-PWI成像，以探討磁共振灌注成像在鼻咽癌放射治療前后的應用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集2011年1月～2014年3月來本科室就診并經病理證實的鼻咽癌患者64 例，所有患者收治前均未有放、化療史。其中男性38例，女性26例，年齡 15～75 歲,中位年齡 47 歲。64 例病例中低分化鱗癌 55 例，未分化癌 8 例，腺癌1 例。64例患者放療前1天及放療4周后均行磁共振平掃及灌注成像，放療期間均未聯合化療，放療后腫瘤變化情況的最終診斷結果均由組織活檢或至少6個月的影像隨訪決定。

1.2 研究方法

使用SIEMENS PRIMUS醫用直線加速器進行根治性治療，每天2 Gy,每天1次，每周5天，連續放療4周，總劑量為40 Gy。將放療后腫瘤長徑縮小30%及其以上的病例納入敏感組(52例)，長徑縮小未達到30%的病例納入不敏感組(12例)。患者放射治療前1周、第4周后各行1次MR及MR-PWI檢查，采用SIEMENS AVANTO 1.5T超導型MR成像儀，8通道相控陣頭、頸A Tim Coil線圈聯合使用，全部患者先進行常規MRI檢查，隨后使用 EPI成像序列行PWI掃描，以病灶最大層面為中心掃描，層厚為5 mm，間距 1 mm，每次采集15幅圖像,重復采集50次。連續采集8次圖像后，再用高壓注射器經肘前靜脈團注對比劑釓貝葡胺(Gd-DTPA )，注射劑量為0.1 mmol/kg,注射速度4 mL/s，繼續采集剩下42次圖像，總成像時間為80 s，掃描參數為:TR/TE為1 520 ms/32 ms，FOV 230 mm×230 mm，矩陣128×128，翻轉角度900。最后行增強的橫斷位T1Wl脂肪抑制檢查，層厚與間距與PWI序列保持一致。將灌注原始圖像傳送到后處理軟件(Perfusion)上進行后期處理，將PWI圖像結合增強MRI，在病灶最大層面內選擇感興趣區，經后處理軟件自動計算重建，得到灌注相關參數：血流量(blood flow,BF)、血容量(blood volume,BV)、平均通過時間(mean transit time,MTT)、峰值時間(time to peak,TTP)等的偽彩圖像。

1.3 閱片分析

由兩位放射科主治以上級別醫師閱片，著重對比放療前后鼻咽部腫塊的大小變化、增強模式、強化程度及灌注指標BV的變化。

1.4 統計學分析

對放療前后原發腫瘤灶在增強T1WI脂肪抑制序列及灌注BV偽彩圖像上的最大層面面積進行分析，采用SPSS18.0統計學軟件處理，計量資料的對比采取t檢驗，計數資料的對比則是采取χ2檢驗，在P<0.05時，為差異存在統計學意義。

2 結 果

2.1 鼻咽癌MR常規檢查與灌注成像的圖像特點及區別

64例鼻咽癌患者，放療前鼻咽部腫塊在T1WI、T2WI及脂肪抑制增強T1WI上均能良好顯示(圖1A～C)。在MR-PWI成像上主要表現為高灌注，即血流量(BF)、血容量(BV)、平均通過時間(MTT)在S lopem ax偽彩圖上均為藍色(圖1D～F)；達峰時間(TTP)在S lopem ax偽彩圖上為紅色(圖1G)。本研究對64例鼻咽癌患者，分別在MR-PWI成像上的血容量偽彩圖和脂肪抑制增強T1WI序列上，勾畫出腫瘤原發灶最大層面區域的面積。腫瘤原發灶在BV偽彩圖上面積為4.86±0.02 cm2，在脂肪抑制增強T1WI序列上面積為5.41±0.02 cm2，血容量偽彩圖上腫瘤面積要小于增強T1WI脂肪抑制序列(P=0.023，t=3.224)。

2.2 放療前后腫瘤灌注區域的變化及腫瘤放療后復發與壞死或纖維化的鑒別

40Gy劑量放射治療后，敏感組52例患者灌注成像上腫塊BV偽彩圖藍色區域面積明顯下降，其下降程度要大于增強T1WI脂肪抑制序列(P=0.031，t=3.032)(圖1H～I)； 放療后腫瘤復發表現為BV偽彩圖藍色區域面積升高(圖1J)；而放療后壞死或纖維化BV偽彩圖藍色區域面積下降(P=0.029，t=3.461)(圖1K)。

圖1 磁共振灌注成像鼻咽癌典型病例 A～I為同一患者，男，36歲，右側鼻咽癌；A～C：放療前常規T1WI、T2WI及脂肪抑制增強T1WI，右側鼻咽頂側壁軟組織腫塊，表現為T1WI等信號、T2WI稍高信號改變，腫塊累及右側咽旁間隙，增強掃描呈較明顯強化；D～G：放療前灌注圖像，顯示鼻咽癌血流灌注特點，即鼻咽癌腫瘤血管較豐富，血容量較高，灌注血流速度較快，平均通過時間短；H～I：放射治療4周后復查磁共振灌注BV圖像及常規脂肪抑制增強T1WI，提示患者對放療敏感，腫瘤面積明顯縮小，且灌注BV圖像上腫瘤縮小面積要小于脂肪抑制增強T1WI；J：另一患者40 Gy劑量放射治療4周后，停止放療8周后復查磁共振灌注成像，顯示腫塊血容量仍較多，腫瘤血管仍較豐富，提示腫瘤復發；K：另一患者40Gy劑量放射治療4周后，停止放療8周后復查磁共振灌注成像，顯示腫瘤部位血容量減少，腫瘤血管減少，提示腫瘤放療后壞死或纖維化

3 討 論

鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma,NPC)是發生于鼻咽部上皮細胞的惡性腫瘤,病理類型85 %以上為低分化鱗癌。它好發于中國南方及東南亞地區，尤其是廣東地區[2]。該病發生位置隱蔽，易向周圍浸潤生長，目前其診斷主要基于病史、體格檢查、血清學試驗和內鏡下腫瘤活檢。影像檢查主要以CT、MRI為主，因MRI檢查具有良好的軟組織分辨力和多參數成像特點，現已廣泛運用于鼻咽癌的檢查。磁共振功能成像日新月異，近些年MR-PWI成像應用得越來越多，腫瘤研究中多集中在腦膠質瘤、原發性肝癌等疾病上[3]，在鼻咽癌中的應用尚處于摸索階段，相關研究甚少，國內僅見少量報道。

MR-PWI成像技術運用的是EPI相位編碼的平面回波序列[4]，其幅度比常規脈沖序列弱很多，因此對磁場不均勻非常敏感，易在空氣—軟組織—骨的交界處產生偽影，導致相位方向圖像幾何變形，使圖像失真。又因鼻咽癌毗鄰鼻咽腔(空氣—軟組織界面)，且易受吞咽、呼吸等生理運動影響，所以MR-PWI應用于鼻咽部的檢查有一定困難。為了減少上述情況對灌注圖像的影響，筆者把EPI序列編碼方向設置為前后，并要求患者取出可移動的金屬異物(如義齒)，掃描時平靜呼吸及減少吞咽動作，本組64例病例放療前后均可較好的測量平掃及灌注BV圖像上最大層面面積。通過軟件計算，對照放療前后鼻咽部腫塊在脂肪抑制增強T1WI序列及灌注BV圖像上的面積差別，發現放療前后灌注BV圖像上腫瘤面積均要小于脂肪抑制增強T1WI序列面積，具有明顯統計學差異，與何俠等[5]研究一致，但是其機理卻不太清楚，可能是與MR-PWI反應的是腫瘤組織微血管生成情況有關，其灌注區域面積與腫瘤血管分布一致，提示MR-PWI成像對于腫瘤放療前靶區的勾畫及在觀察腫瘤放療效果方面更準確，灌注參數血容量(BV)有望作為評價腫瘤放療敏感性的指標。

鼻咽癌的治療方法主要為放射治療，近年來，精確的放療技術的快速發展以及MRI技術的進一步提高，明顯的提高了鼻咽癌患者的5年總生存率。鼻咽癌放療后，如何鑒別腫瘤放療后復發還是壞死或纖維化，一直以來都是研究的熱點和重點。文獻[6]報道 鼻咽癌壞死或纖維化組織多發生于放療后較短時間內(<1 年),而 80 ℅鼻咽癌復發主要發生在放療后2 年內。鼻咽癌放療后1～12 個月，鼻咽部結構改變最為復雜，會發生一系列變化，早期由于放射性炎癥和/或局部抵抗力降低，致細菌感染，潴留大量粘稠膿液和/或痂皮，局部血管擴張、通透性增加,血管增多,MRI征象表現為腔外鄰近組織水腫，腔內結節狀影，表面粗糙，或將鼻咽正常結構掩蓋。雖然增強掃描可一定程度上提示腫瘤復發或纖維化，一般來說，若病灶無強化，可基本除外腫瘤復發，但出現強化者并不一定是復發。另外后期放射治療導致的壞死和放射后腫瘤壞死均表現為長 T1 長 T2 信號，增強后沒有強化或環形強化，也是鑒別的一個難點。上述種種復雜因素，常常使腫瘤復發與壞死或纖維化的鑒別變得十分困難。

但復發和轉移是影響鼻咽癌治療效果的主要原因，鼻咽癌放療失敗的一個很重要的原因就是局部腫瘤復發。大量研究證明，腫瘤血管生成和缺氧是腫瘤復發、轉移及放療后病灶殘存的重要因素[7-8]。MR-PWI作為一種無創的功能性檢查手段，可以反映鼻咽癌腫瘤血管生成和缺氧狀態的價值，可以鑒別腫瘤復發和放療后壞死。普通MRI成像上表現為明顯強化的腫塊，伴周圍組織廣泛水腫及占位效應，常不能區分是腫瘤復發還是放療后壞死[9]。MR-PWI上顯示腫瘤復發BV升高，而放療后壞死BV下降。因為放療雖然刺激了反應性的新生血管增殖，但與惡性腫瘤不同，其血管壁的增厚、玻璃樣變性、微血管礦物質沉積及小血管壞死與放療受損組織與新生血管的增殖相伴隨，這些改變阻止了微血管的生成，實際上降低了BV。放療后壞死不同于復發腫瘤，雖然也可以明顯強化，但血流灌注圖表現為低或無灌注，灌注加權像無明顯信號下降，時間強度曲線較為平直，均呈乏血供表現。

本研究表明，MR常規掃描結合MR-PWI成像，不僅可以提高鼻咽癌的診斷價值，而且在鼻咽癌放療后隨訪中起重要的作用，兩者結合能更好的鑒別腫瘤的復發、放療后水腫、壞死或纖維化。由于本研究病例數量較少，隨訪時間不夠長，而且僅采用灌注圖像中的一個參數進行比較,難免有失偏頗,今后需行多樣本、多中心、多參數研究才能取得更多的腫瘤生物學信息，為臨床進一步診斷鼻咽癌放療后復發或纖維化提供更多的理論依據。

[1] Forster A,Ottomeyer C,Wolf ME,et al.Dynamic susceptibility contrast perfusion MRI identifies persistent vessel pathology in acute pontine stroke[J].Cerebrovasc Dis，2010,29(4):389-394.

[2] 熊煒峰，邱土軍，江新青，等.鼻咽癌放射治療后顳葉常規MRI表現正常腦白質的擴散張量成像初步研究[J].中華放射學雜志，2012，46：130-135.

[3] 卞讀軍,肖恩華,胡冬煦,等.經導管肝動脈化療栓塞治療肝細胞癌前后磁共振灌注成像觀察[J].中國醫學影像技術,2010,55(1):89-92.

[4] 李章宇，賈文霄.磁共振灌注成像原理及臨床應用[J].新疆醫學，2012，42：60-62.

[5] 何俠，朱向幟，黃德健，等.磁共振彌散加權成像和PET/CT在鼻咽癌調強放射治療中的應用[J].腫瘤學雜志，2008，10(14)：783-786.

[6] 戴軍進，樊衛，王國慧，等.18F-FDG PET/CT 顯像對鼻咽癌放療后復發早期診斷的臨床價值[J].現代醫學儀器與應用，2008，20(1)：12-14.

[7] Wan XB,Fan XJ,Chen MY,et al.Elevated Beclin 1 expression is correlated with HIF-1alpha in predicting poor prognosis of nasopharyngeal carcinoma[J].Autophagy，2010，6(3):395-404.

[8] Markovic O，Marisavljevic D，Cemerikic V，et al.Expression of VEGF and microvessel density in patients with multiple myeloma:clinical and prognostic significance[J].Med Oncol，2008，(4):451-445.

[9] Vandecaveye V，De Keyzer F,Dirix P,et al.Applications of diffusion-weighted magnetic resonance imaging in head and neck squamous[J].Cell Carcinoma，2010,52:773-784.

ApplicationofMagneticResonancePerfusionWeightedImaginginNasopharyngealCarcinomaRadiotherapy

NIE Lin,LI Qing,ZHAO Heng,et al

(Departmentofradiology，theAffiliatedNanhuaHospital，UniversityofSouthChina，Hengyang，Hunan421002，China)

ObjectiveTo study the application of magnetic resonance perfusion weighted imaging(MR-PWI) parameters as the feasibility of nasopharyngeal carcinoma radiotherapy sensitivity evaluation index,and its value in the follow-up after radiotherapy for nasopharyngeal carcinoma (NPC).Methods64 cases of patients with nasopharyngeal carcinoma (NPC),which were confirmed by histopathology,history of treated before are not radiotherapy or chemotherapy.The day before radiotherapy and radiotherapy after four weeks in a routine MRI and MR PWI inspection,comparison and analysis,the size of the tumor before and after radiotherapy of nasopharyngeal perfusion characteristics and changes of perfusion parameters.Result

In the image of MR-PWI,before radiotherapy of nasopharyngeal mass mainly for high perfusion,it is high perfusion area bigger level display area is smaller than before radiotherapy enhanced T1WI fat suppression sequence(P<0.05);After 40 Gy dose radiotherapy,high sensitive group significantly decreased perfusion area,high sensitive group significantly decreased perfusion area,its decline in area than enhanced T1WI fat suppression sequence,(P<0.05).ConclusionCombined with perfusion imaging,can be more accurate reflection of biological changes after radiotherapy of nasopharyngeal carcinoma;perfusion image and its parameters in as evaluation index of nasopharyngeal carcinoma radiotherapy sensitivity,and the identification of tumor recurrence after radiotherapy and necrosis or fibrosis has important reference value.

magnetic resonance; perfusion; nasopharyngeal carcinoma; radiotherapy

10.15972/j.cnki.43-1509/r.2015.01.011

2014-05-08；

2014-09-11

郴州市科技局資助(2011J169).

*通訊作者，E-mail：1379312468@qq.com.

R730.44

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(此文編輯：朱雯霞)