磁共振灌注加權成像評價宮頸癌同步放化療療效的初步研究

王曉煜，王 越，于 韜，羅婭紅遼寧省腫瘤醫院醫學影像科，遼寧 沈陽 110042

?

磁共振灌注加權成像評價宮頸癌同步放化療療效的初步研究

王曉煜，王 越，于 韜，羅婭紅
遼寧省腫瘤醫院醫學影像科，遼寧 沈陽 110042

王曉煜，主治醫師，醫學博士。現就職于遼寧省腫瘤醫院醫學影像科，從事腫瘤的CT 及MR影像診斷工作。擅長神經系統腫瘤、乳腺及婦科腫瘤的MR影像診斷。目前主要從事神經系統及婦科腫瘤的功能性MR影像診斷研究。發表1篇SCI收錄論文及多篇中文專業論文。參與編譯及編寫《乳腺介入成像：超聲、X線及MR影像引導下的介入技術》、《乳腺影像診斷學》、《常見惡性腫瘤多學科綜合診斷與治療叢書：神經系統惡性腫瘤》、《常見惡性腫瘤多學科綜合診斷與治療叢書：淋巴系統惡性腫瘤》和《常見惡性腫瘤多學科綜合診斷與治療叢書：頭頸腫瘤》多部學術專著。

【摘要】目的：研究磁共振灌注加權成像（perfusion-weighted imaging，PWI）在宮頸癌同步放化療前后灌注參數的差異，探索宮頸癌同步放化療療效差異與PWI灌注參數之間的關系。方法：回顧性分析經病理確診的宮頸癌患者20例，接受同步放化療前后進行PWI掃描，以腫塊強化最明顯處作為感興趣區，生成時間-強度曲線（time-intensity curve，TIC），并測量強化峰值（peak height，PH）、最大上升斜率（maximum slope of increase，MSI）及達峰時間（time to peak，TTP）。分析治療前后各項灌注參數的變化。結果：同步放化療后，PH、MSI較治療前降低（399.05±45.39 vs. 278.32±35.09、38.57±2.77 vs. 19.55±2.49，P=0.000、0.000），TTP較治療前延長（40.49±4.18 vs. 66.15±5.11，P=0.000）。治療有效組PH、MSI高于治療無效組（411.79±43.40 vs. 360.80±27.44、39.53±2.27 vs. 35.69±2.16，P=0.025、0.004）。結論：PWI在宮頸癌同步放化療的療效評價和治療前預測同步放化療療效中均有價值，為臨床提供除形態學之外的功能性評價。

【關鍵詞】宮頸癌；磁共振灌注加權成像；療效評價；同步放化療

目前，對于宮頸癌分期在Ⅱb期以上及有手術禁忌證的患者，治療手段主要以放療聯合化療為主［1］。早期準確判斷放化療的效果是調整治療方案的前提，臨床上主要以測量腫塊治療前后的大小來評價治療效果，這也是腫瘤個體化治療的基礎。MRI對軟組織有很高的分辨率，已成為婦科腫瘤的重要檢查手段［2］。但宮頸腫瘤在接受放化療后，早在形態學發生改變之前腫瘤的微血管就出現變化，而且放療后水腫、纖維化對準確判斷腫瘤體積變化也造成了一定干擾［3］。磁共振灌注加權成像（perfusion-weighted imaging，PWI）能反映組織內的血流灌注情況，幫助進一步判斷腫瘤內部的微血管生成情況，在腦部腫瘤中得到廣泛應用。其能在腫瘤出現形態改變之前就探測到腫瘤內微血管生成的狀態［4］，大大提前了對腫瘤放化療效果的判斷，同時對病灶水腫、纖維化造成的假陽性和假陰性判斷有一定意義。本研究回顧性分析宮頸癌患者接受放化療后灌注參數的變化，探索宮頸癌同步放化療療效差異與其灌注參數之間的關系。

1 資料和方法

1.1 一般資料

收集2013年1月—2014年12月在本院被確診為宮頸癌并接受放療的患者20例，回顧性分析所有患者包括PWI在內的MRI資料。患者年齡29～67歲［（51±9）歲］，以接觸性出血、陰道不規則流血、下腹不適及腹痛等為主訴來就診。所有患者均經過活檢證實為宮頸癌，其中鱗癌18例、腺癌2例。根據國際婦產科聯盟（International Federation of Gynecology and Obstetrics，FIGO） 2009年分期，20例患者中ⅡB 期4例、ⅢA期6例、ⅢB期4例、ⅣA期4例、ⅣB期2例。所有患者在本院接受放療聯合化療。放療方案為腔內放療（20～30 Gy）+體外放療（30～40 Gy），放療時間2～4個月不等。化療藥物為：奧沙利鉑（或順鉑）+多西他賽（或紫杉醇酯質體）。所有患者在檢查前均簽署增強MRI掃描知情同意書。

1.2 MR掃描設備及參數

使用SIEMENS公司Magnetom Verio 3.0 T磁共振，8通道相控陣體線圈，采用呼吸門控技術。掃描范圍由髂骨翼上緣至恥骨聯合下緣，檢查前適量飲水以充盈膀胱。

常規掃描包括軸位T1WI、軸位脂肪抑制T2WI、矢狀位T2WI，以及軸位、矢狀位、冠狀位脂肪抑制增強T1WI。T1WI掃描采用快速自旋回波（fast spin echo，FSE）序列：重復時間（repetitive time，TR）=514 ms，回波時間（echo time，TE）=11 ms，層厚=5 mm，層間距=1 mm，矩陣=320×224，視野（field of view，FOV） 38 cm，NEX=2。T2WI采用快速恢復快速自旋回波（fast recovery fast spin echo，FRFSE） 序列：TR=6 470 ms，TE=120 ms，層厚=5 mm，層間距=1 mm，矩陣=320×224，FOV=38 cm，NEX=2。

PWI掃描取軸位，參考常規掃描，以腫瘤最大層面為中心層面進行掃描。采用小角度激發快速梯度回波（fast low angle shot，FLASH）序列：TR=5.08 ms，TE=1.74 ms，層厚=3.6 mm，層間距=1 mm，矩陣=128×128，FOV=26 cm，NEX=1，翻轉角=15°，掃描層數=20，每層35個時期，間隔約0.5 s，采集時間約330 s。啟動掃描后于第3個時相用高壓注射器由肘靜脈注射對比劑釓噴酸葡胺（gadopentetate dimeglumine，Gd-DTPA），劑量0.1 mmol/kg，速率3 mL/s，注射完畢后以生理鹽水15 mL沖洗管道。

掃描時，軸位、矢狀位和冠狀位脂肪抑制增強T1WI掃描于PWI掃描結束后進行。

1.3 圖像分析及數據處理

掃描結束后，將所有數據導入MRI后處理工作站（Syngo 4.2）進行分析，使用Mean Curve軟件包。選擇腫瘤強化最明顯處為感興趣區（region of interest，ROI），避開壞死、出血或囊變區。由軟件自動生成時間-強度曲線（time-intensity curve，TIC），并計算出相關灌注參數值，包括強化峰值（peak height，PH）、最大上升斜率（maximum slope of increase，MSI）及達峰時間（time to peak，TTP）。TIC分為4 型：Ⅰ型，速升速降型；Ⅱ型，速升平臺型；Ⅲ型，緩升平臺型；Ⅳ型，持續上升型［5］。

1.4 統計學處理

2 結 果

2.1 放化療前后常規MRI分析

宮頸癌主要表現為內生或外生型的規則或不規則形腫塊，主要表現為長T2等或稍長T1信號，治療后腫瘤體積縮小（圖1）。其中T1WI呈等信號者占85% （17/20），T1WI呈稍低信號者占15%（3/20）；T2WI上均呈均勻稍高信號100% （20/20）；增強掃描腫塊明顯強化，強化不均勻。接受放化療后，15例腫瘤縮小，占75%；3例腫瘤大小無變化，占15%；2例腫瘤較治療前增大，占10%。治療后腫瘤T1WI和T2WI信號均降低，增強掃描不均勻強化。

2.2 放化療前后PWI分析

本組患者在接受放化療前TIC以Ⅱ型為主（圖2），占75% （15/20）；Ⅰ型占20%（4/20）（圖3）；Ⅳ型占5% （1/20）（圖4）。放療后，TIC以Ⅳ型為主，占45% （9/20）；Ⅲ型占30% （6/20）（圖5）；Ⅱ型占25% （5/20）。放化療前后灌注參數比較見表1，PH、MSI在治療后顯著減低（P=0.000、0.000），TTP治療后較治療前延長（P=0.000）。

2.3 放化療有效組與無效組放療前PWI分析

本組放化療后腫瘤體積縮小（有效）者15例、無效者（腫瘤體積未變化、增大）者5例。放化療有效組治療前TIC Ⅰ型占20% （3/15）、Ⅱ型占80% （12/15）。放化療無效組中，TICⅠ型占20% （1/5）、Ⅱ型占60% （3/5）、Ⅳ型占20% （1/5）。比較兩組治療前的灌注參數發現（表2），兩組TTP無統計學差異（P=0.324），治療有效組PH高于治療無效組（P=0.025），治療有效組MSI高于無效組（P=0.004）。

圖1 ⅡB期宮頸低分化鱗癌MRI表現患者48歲，病理為宮頸低分化鱗癌，ⅡB期。圖A～C為治療前軸位T1WI （A）、軸位T2WI （B）以及增強T1WI （C），腫塊（箭頭所指）呈長T1、長T2信號，增強掃描明顯強化；圖D～F為治療后軸位T1WI （D）、軸位T2WI （E）以及增強T1WI （F），顯示腫塊（箭頭所示）體積縮小，T2WI信號減低

3 討 論

宮頸癌是一種嚴重威脅婦女健康的惡性腫瘤，發病率在我國女性生殖系統惡性腫瘤中居首位，也是女性生殖系統惡性腫瘤死亡的主要原因之一［6］。此外，宮頸癌的發病率呈現上升及年輕化的趨勢。宮頸癌中晚期患者主要以放療為主，近年來同步放化療越來越得到臨床認可，其治療時間短，還被認為有協同增敏作用，在宮頸癌治療中扮演重要角色。但是，如何預測、早期評價同步放化療的治療效果是一個難題，因為這關系到治療方案的調整。以往對于實體腫瘤，多采用基于體積測量的評價體系，如實體瘤療效評價標準（Response Evaluation Criteria in Solid Tumors，RECIST）［7］。然而，單純通過測量腫瘤體積大小無法預測其對同步放化療的治療效果。此外，宮頸癌在接受同步放化療早期會出現水腫，腫瘤體積可能會比治療前增大；后期由于出現纖維化，盡管體積變化不明顯，但仍有腫瘤復發的可能。因此，找到一種不僅能從形態，還能從功能方面進行綜合評價的檢測方法尤為迫切。

圖2 ⅡB期宮頸高分化鱗癌TIC II型患者58歲，病理結果為宮頸高分化鱗癌，ⅡB期。顯示宮頸占位不均勻明顯強化（A），TIC為Ⅱ型（B）

圖3 ⅡB期宮頸中分化鱗癌TIC Ⅰ型患者45歲，病理結果為宮頸中分化鱗癌，ⅡB期。宮頸腫塊不均勻明顯強化，伴陰道受累（A），TIC為Ⅰ型（B）

圖4 ⅡB期宮頸高分化鱗癌TIC Ⅳ型患者42歲，病理結果為宮頸高分化鱗癌，ⅡB期。顯示腫塊強化明顯（A），TIC為Ⅳ型（B）

圖5 ⅡA期宮頸中分化鱗癌治療前后TIC比較患者39歲，病理結果為宮頸中分化鱗癌，ⅡA期。A： 宮頸腫塊治療前TIC；B； 治療后TIC

表1 放化療前后PWI灌注參數比較

表2 放化療有效組與無效組放化療前PWI灌注參數比較

目前，臨床上主要使用超聲、CT、MRI進行宮頸癌診斷和治療評價。尤其是MRI，由于其有很高的軟組織分辨力，在宮頸癌診治中越來越得到重視。但常規MRI掃描只能提供一些解剖學、形態學方面的信息。PWI是一種日趨成熟的功能性MRI方法，其通過靜脈團注對比劑后，對ROI進行快速連續多次掃描，獲得相應TIC，利用數學模型計算出各項灌注參數，評價組織的血流灌注情況［8］。PWI可通過無創方法檢測腫瘤內微血管生成和分布情況，反映腫瘤內部和周圍組織內血流灌注情況，以幫助分析腫瘤的生物學特性，對腫瘤的診斷、療效評價均有重要意義。以往PWI多用于腦部，隨著MRI設備的不斷發展，越來越多地用于腹部臟器，如肝臟、胰腺、前列腺等［9-11］。近年來，PWI逐漸應用于宮頸癌的診斷和治療評價。PWI的評價體系主要包括TIC和一系列灌注參數，包括PH、MSI、最大下降斜率（maximum slope of descending，MSD）及TTP等。PH反映對比劑流入的多少，間接反映微血管血容量和血管外間隙的共同容積，與組織的氧含量呈正相關。MSI反映對比劑流入的速率，與腫瘤微血管密度有關。MSD反映對比劑流出的速率，與血管通透性有關。TTP是指組織開始增強至強化達到峰值的時間，反映血管阻力，與灌注速率成反比。

本研究發現，治療前后PH、MSI、TTP等參數和TIC發生了顯著變化。PH、MSI治療后降低，反映治療后腫瘤內部微血管數目和密度減低；TTP延長則反映微血管阻力增加；相應的TIC也由“速升”向“緩升”變化。表明治療前腫瘤細胞生長活躍，微血管密度及血流灌注高；治療后腫瘤細胞和血管內皮細胞大量壞死，隨著逐漸纖維化、瘤內血管內皮增厚、管腔狹窄甚至閉塞等病理變化，進一步導致微血管數目減少、血流灌注量及灌注速率降低，使腫瘤處于缺氧狀態，從而促進腫瘤細胞死亡。本研究結果與以往研究基本一致。除提供解剖學信息，PWI所提供的腫瘤微血管變化能更全面地評價治療效果，為后續治療提供依據。宮頸癌對同步放化療的敏感性與病理類型、特征及病程長短等因素有關。本研究在對比同步放化療敏感與不敏感患者的PWI參數后發現，治療敏感者的PH、MSI均高于不敏感者，表明腫瘤微血管密度越高，血供越豐富，其對治療越敏感，這為選擇治療手段提供了一些參考依據，從而幫助臨床醫師更好地選擇治療方案。本研究放療敏感組和不敏感組中，TIC均以Ⅱ型為主，主要是因為本組收集的病例數較少，且主要以Ⅱ型為主，也表明宮頸癌的主要TIC為Ⅱ型。

本研究不足之處在于病例數相對較少，所以TIC在療效評價和放化療敏感性評估方面還需進一步完善。而且，由于腺癌病例數少，不同病理類型之間的灌注參數差異還需進一步大樣本研究。

總之，PWI在宮頸癌同步放化療的療效評價和治療前預測同步放化療療效中均有價值，能提供除形態學改變之外腫瘤微血管生成和血流灌注方面的信息，讓臨床醫師能更全面地評估治療效果。

參考文獻

［1］ GREEN J A， KIRWAN J M， TIERNEY J F， et a1. Survival and recurrence after concomitant chemotherapy and radiotherapy for cancer of the uterine cervix∶ a systematic review and meta-analysis ［J］. Lancet， 2001，358（9284）∶ 781-786.

［2］ ZHANG W， ZHANG J， YANG J， et al. The role of magnetic resonance imaging in pretreatment evaluation of early-stage cervical cancer ［J］. Int J Gynecol Cancer，2014， 24（7）∶ 1292-1298.

［3］ BIEDKA M， MAKAREWICZ R， MARSZA?EK A， et al. Labeling of microvessel density， lymphatic vessel density and potential role of proangiogenic and lymphangiogenic factors as a predictive/prognostic factors after radiotherapy in patients with cervical cancer ［J］. Eur J Gynaecol Oncol，2012， 33（4）∶ 399-405.

［4］ LEE E Y， YU X， CHU M M， et al. Perfusion and diffusion characteristics of cervical cancer based on intraxovel incoherent motion MR imaging-a pilot study ［J］. Eur Radiol， 2014， 24（7）∶ 1506-1513.

［5］ GORDON Y， PARTOVI S， MüLLER-ESCHNER M， et al. Dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging∶ fundamentals and application to the evaluation of the peripheral perfusion ［J］. Cardiovasc Diagn Ther， 2014，4（2）∶ 147-164.

［6］ PARKIN D M， BRAY F， FERLAY J， et al. Global cancer statistics ［J］. CA Cancer J Clin， 2005， 55（2）∶ 74-108.

［7］ EISENHAUER E A， THERASSE P， BOGAERTS J，et al. New response evaluation criteria in solid tumours∶revised RECIST guideline （version 1.1） ［J］. Eur J Cancer，2009， 45（2）∶ 228-247.

［8］ DONALDSON S B， WEST C M， DAVIDSON S E，et al. A comparison of tracer kinetic models for T1-weighted dynamic contrast-enhanced MRI∶ application in carcinoma of the cervix ［J］. Magn Reson Med， 2010，63（3）∶ 691-700.

［9］ LUNA A， PAHWA S， BONINI C， et al. Multiparametric MR imaging in abdominal malignancies ［J］. Magn Reson Imaging Clin N Am， 2016， 24（1）∶ 157-186.

［10］ D E ROBERTIS R， TINAZZI MARTINI P，DEMOZZI E， et al. Prognostication and responseassessment in liver and pancreatic tumors∶ The new imaging ［J］. World J Gastroenterol， 2015， 21（22）∶ 6794-6808.

［11］ SUNG Y S， KWON H J， PARK B W， et al. Prostate cancer detection on dynamic contrast-enhanced MRI∶ computer-aided diagnosis versus single perfusion parameter maps ［J］. AJR Am J Roentgenol， 2011， 197（5）∶1122-1129.

Primary study on perfusion-weighted imaging in concurrent chemoradiotherapy of cervical cancer

WANG Xiaoyu， WANG Yue， YU Tao， LUO Yahong （Department of Medical Imaging， Liaoning Cancer Hospital & Institute，Shenyang 110042， Liaoning Province， China）

Correspondence to： WANG Xiaoyu E-mail： 13516001093@163.com

【Abstract】Objective： To study the differences and relationship of perfusion-weighted imaging （PWI） between pre- and post-concurrent chemoradiotherapy of cervical cancer. Methods： Twenty patients with cervical cancer confirmed by pathology were retrospectively analyzed. All the patients underwent PWI before and after concurrent chemoradiotherapy. The most enhanced region of tumor was selected as region of interest （ROI）. The time-intensity curve （TIC） was made， then peak height （PH）， maximum slope of increase （MSI）， and time to peak （TTP） were analyzed. Results： After concurrent chemoradiotherapy， PH and MSI were decreased （399.05±45.39 vs. 278.32±35.09， 38.57±2.77 vs. 19.55±2.49； P=0.000 and 0.000）， and TTP was prolonged （40.49±4.18 vs. 66.15±5.11， P=0.000）. PH and MSI in the effective treatment group were higher than those in the ineffective treatment group （411.79±43.40 vs. 360.80±27.44， 39.53±2.27 vs. 35.69±2.16； P=0.025 and 0.004）. Conclusion： PWI is valuable in the evaluation and prediction of the efficacy of concurrent chemoradiotherapy of cervical cancer. It can provide functional evaluation besides morphology.

【Key words】Cervical cancer； Perfusion-weighted imaging； Evaluation of therapeutic effect； Concurrent chemoradiotherapy

中圖分類號：R445.2

文獻標志碼：A

文章編號：1008-617X（2016）01-0075-06

基金項目：國家公益性行業科研專項（No：201402020）；國家科技支撐計劃子課題（No：2014BAI17B01）

通信作者：王曉煜 E-mail：13516001093@163.com

收稿日期：（2016-01-18）