DWI和DCE-MRI定量評價食管癌放化療療效的應用

謝鐵明， 邵國良， 龐佩佩

·綜述·

DWI和DCE-MRI定量評價食管癌放化療療效的應用

謝鐵明， 邵國良， 龐佩佩

食管癌是我國消化系統常見惡性腫瘤，目前臨床對食管癌療效評估主要采用實體瘤療效評價標準，由于治療中和治療后水腫的存在，常規影像學技術不能準確反映食管癌腫瘤實際變化情況，而功能成像則可以先于形態學反映腫瘤功能代謝的變化。近年來磁共振擴散加權成像(DWI)、磁共振動態對比增強(DCE)等功能成像用來定量評估腫瘤組織內水分子擴散和血流灌注滲透微循環的應用日漸增多且在評估腫瘤療效的應用上也有了一定的進展。該文將對上述功能影像方法在食管癌療效評估方面的應用現狀和進展予以綜述。

食管腫瘤； 磁共振動成像； 擴散加權成像； 實體瘤療效評價

食管癌是我國消化系統常見的惡性腫瘤[1]。由于起病隱匿，多數患者臨床確診時已為中晚期，錯過最佳治療時機，其中僅有少數可行根治性手術切除，大部分患者往往采取放化療為主的綜合治療。如何準確評估放化療療效以指導臨床治療方案成為亟待解決的問題。

目前，食管癌放化療療效評價主要依據實體瘤療效評價標準(response evaluation criteria in solid tumors,RECIST)[2]測量實體腫瘤體積的解剖學改變，其具有滯后性且易造成信息誤判。近年來影像學評估食管癌的療效正從常規影像反映病灶形態學的變化逐漸向功能影像評估病灶生物學的變化發展。既往研究報道擴散加權成像(diffusion weighted imaging,DWI)與腫瘤治療反應有關，是一個可以預測腫瘤組織微環境變化的“生物指標”[3]；磁共振動態增強成像(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，其對比劑藥代動力學定量參數指標與腫瘤治療反應同樣關系密切[4]。本文就近年來國內外學者對DWI和DCE-MRI等功能成像在食管癌放化療療效評價中的研究進展予以綜述。

DWI在食管癌放化療療效評估中的應用

1.應用現狀

DWI是一種通過測量擴散敏感梯度場前后組織信號強度變化檢測活體組織內水分子的擴散狀態，可間接反映組織微觀結構和細胞密度等變化情況進而為診斷疾病提供信息[5-7]，主要通過表觀擴散系數(apparent diffusion coefficient，ADC)值來體現。ADC 值可以定量區分存活及壞死的腫瘤組織。腫瘤治療前后細胞內水分子含量、運動活性以及細胞密度即可發生變化，腫瘤擴散功能改變[8]。在腫瘤細胞胞膜完好的存活區域，水分子擴散受限，擴散呈高信號，ADC值較低；細胞壞死胞膜破裂的壞死區域，水分子自由擴散，擴散呈低信號，ADC值明顯高于腫瘤存活區域[9]。因此ADC值可以作為一種預測腫瘤組織水分子擴散變化的生物指標。

Francesco等[10]將DWI用于食管胃交界癌新輔助治療療效監測，發現“治療前后”ADC變化(ΔADC)與腫瘤消退分級(tumor regression grading,TRG)之間呈負相關，而食管癌的TRG直接與患者預后相關，因此認為ΔADC與腫瘤治療反應相關，并得出ΔADC的切點值，用以預測治療相關反應。Aoyagi等[11]則在80例食管鱗癌患者中采用DWI預測療效，認為治療前高ADC值組預后明顯較治療前低ADC值組差。日本學者Tomoyoshi等[12]研究顯示ADC值與食管腫瘤組織間質膠原成分呈負相關，即膠原成分越多，ADC值越小，另外ADC值與血管內皮生長因子受體之間呈負相關，從而認為ADC值可以作為一個生物標記用于食管癌治療中。而國內學者祝淑釵等[13]對74例食管癌治療前后ADC與治療反應的研究顯示，放化療后高ADC值提示高完全緩解(complete rsponse，CR)率及更好的長期生存。

總之，大量報道證明DWI對評估食管癌治療療效具有較高價值，可以作為食管癌療效評價的常規檢查方法，用以及時、準確、有效地檢測出殘余腫瘤組織，判斷病變進展，指導再次治療。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，以及治療后監測時機問題等不同學者的研究尚存在差異。

2.優勢和不足

DWI是目前唯一檢測活體水分子擴散運動的技術，可對腫瘤進展狀況進行及時、準確的觀測，定量區分腫瘤殘余組織和腫瘤壞死組織，進而評估食管癌療效，指導不同患者治療方案。

DWI圖像分辨率較低、b值太高圖像信噪比低且易受磁場不均勻及磁化率等因素影響產生偽影及圖像變形。同時，測量治療前后興趣區ADC值也存在一定誤差，如興趣區的大小、每次測量位置的穩定性、同一層面治療前后位置一致性等難以控制，故目前ADC值診斷需結合常規T1WI和T2WI及增強圖像。為了消除b值太低易受血流灌注等因素影響，多b值擴散序列IVIM目前越來越多被學者應用于臨床，其中以中樞神經系統應用為主，在食管癌療效評估方面的價值尚處于初步研究階段，還有待學者進行深入的研究。

DCE-MRI在食管癌放化療療效評估中的應用

1.應用現狀

DCE-MRI通過分析藥代動力學模型[14-16]獲取反映腫瘤毛細血管通透性的容量轉移常數(volume transfer constant,Ktrans)、速率常數(rate constant,Kep)及血管外細胞外間隙容積比(extravascular-extracellular volume fraction,Ve)，監測血漿內對比劑透過血管壁的情況以及對比劑在血管外細胞外間隙等定量參數，可間接無創地評估腫瘤的生成。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數特征[17]。使得釓對比劑通過新生腫瘤血管壁，無創地評價正常組織和腫瘤血管功能，實現磁共振功能成像對腫瘤的療效評估。

DCE-MRI作為一種無創的、能活體測量腫瘤微血管生理學信息的成像方法，已廣泛應用于頭頸部腫瘤及乳腺腫瘤等臨床研究中[18-20]。其中，Ktrans可代表內皮細胞的通透性，反應腫瘤血管藥物轉運及擴散功能[21]。Chang等[22]對5例食管腺癌患者和2例無腫瘤患者進行DCE-MRI對照研究，結果表明DCE-MRI不僅能夠準確區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參數變化能夠評價放化療前后腫瘤血管內皮通透性的改變情況，并可能具有預測食管癌療效的潛在價值。Stefanovic等[23]對27例食管癌新輔助放化療后行DCE-MRI檢查，認為治療后血流量(blood flow，BF)值與CR率密切相關，將BF設定為<30.0mL/min/100g，預測CR率敏感度和特異度達到100%，這也間接預示了DCE-MRI在食管癌根治性放化療療效評價中的應用價值。Lei等[24]研究證明DCE-MRI定量技術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，而無效組Ktrans值變化不明顯。

目前國內對DCE-MRI在食管癌放療評估方面研究較少，但其在評估食管癌療效反應中的作用不可忽視。食管癌供血豐富，且血管壁不成熟，內皮細胞間隙較大，使得食管癌早期均勻或者不均勻強化，對比劑滲透率增加，Ktrans值和Kep值較高。而食管放療后，因腫瘤壞死，使得血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)的釋放量減少，進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.優勢和不足

DCE-MRI提供的血液微循環參數可以作為一項影像生物學標記，具有廣闊的臨床應用前景，目前已廣泛應用于腫瘤良惡性鑒別、腫瘤分級、療效預測和評估、預后判斷、有無復發等方面。

但DCE-MRI技術還不成熟，掃描參數、數學計算模型及其曲線擬合法等還沒有統一的標準，且其預測的準確性、合適的界值以及具體哪些滲透和灌注參數具有預測和評估價值等諸多問題還需要入組更多病例更深入、更系統的研究進一步證實，以便更好的應用于臨床。盡管如此，基于DCE-MRI在食管癌療效評估中的優勢，筆者相信，DCE-MRI的藥代動力學分析在食管癌的應用會越來越普及，可能會替代傳統的多期掃描，在臨床表現出越來越多的應用優勢。

結語

功能影像以其早于病灶體積形態學變化反應組織代謝和功能的特征被廣泛應用于腫瘤的評估、療效的預測、預后的判定等。DWI和DCE-MRI提供定量的方法評價腫瘤擴散、血管結構、腫瘤灌注和血管滲透等特性，通過腫瘤殘留或復發時病灶內血流擴散和灌注的改變對腫瘤療效進行評估，這些分析在僅依據腫瘤大小不能早期評估治療效果時顯得更為重要。

功能影像也存在一些不足，DWI和DCE-MRI存在圖像分辨率較低，圖像偽影變形嚴重等問題，掃描參數和數據處理方法缺乏規范性和標準化，因此定量結果受成像設備、成像技術、后處理方法、興趣區選擇及患者個體影響，差異較大。功能影像在臨床中的應用還需大量嚴謹和細致的研究進一步證實。

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310022 杭州，浙江省腫瘤醫院放射科(謝鐵明、邵國良)；201203 上海，通用電氣藥業(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。

邵國良，E-mail：1438238471@qq.com

浙江省醫藥衛生科技計劃項目(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)