表觀擴散系數評價骨肉瘤化療療效的價值

王林，吳學建，王順利，史迎賓

（1.鄭州大學第一附屬醫院 創傷骨科，河南 鄭州 450052；2.河南省鄭州市骨科醫院 骨腫瘤科，河南 鄭州 450052）

表觀擴散系數評價骨肉瘤化療療效的價值

王林1，吳學建1，王順利2，史迎賓2

（1.鄭州大學第一附屬醫院 創傷骨科，河南 鄭州 450052；2.河南省鄭州市骨科醫院 骨腫瘤科，河南 鄭州 450052）

目的探討表觀擴散系數（ADC）在骨肉瘤新輔助化療療效監測中的價值。方法28例確診骨肉瘤患者于化療前后接受MRI掃描。按治療療效分為療效良好組和療效較差組，分析兩組治療前后ADC值差異。結果28例骨肉瘤患者中療效良好組21例，療效較差組7例。治療前療效良好組和療效較差組平均ADC值分別為（1.12±0.16）×10-3mm2/s和（1.57±0.20）×10-3mm2/s；治療后分別為（2.33±0.18）×10-3mm2/s和（1.97±0.22）×10-3mm2/s，經獨立樣本t檢驗，差異均有統計學意義（P＜0.05）。兩組治療前后ADC值變化率比較，差異有統計學意義（P＜0.05）。結論ADC值對于評價骨肉瘤新輔助化療療效方面有較好價值，且治療前ADC值可用于預測療效。

表觀擴散系數；骨肉瘤；治療效果監測

早期評估骨肉瘤患者化療療效，對及時調整化療方案和改善患者預后至關重要[1]。磁共振技術中的彌散加權成像（diffusion weighted imaging，DWI）可無創觀察水分子彌散運動，已廣泛應用于骨肌系統惡性腫瘤的診斷[2]。表觀彌散系數（apparentdiffusion coefficient，ADC）指DWI所測得的生物組織彌散系數值，可以反映腫瘤細胞在體內的消長過程，并早于腫瘤形態學變化而預測療效[3]。本文通過分析化療前后骨肉瘤患者的ADC值改變，探討其在預測骨肉瘤患者化療療效中的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2012年7月-2015年10月于鄭州大學第一附屬醫院收治的骨肉瘤患者28例。其中，男性18例，女性10例；年齡9～40歲，平均19歲。患者臨床表現為病變部位疼痛、局部腫塊形成及肢體活動受限。發生于股骨遠端13例，股骨干4例，脛骨近端8例，脛骨中段1例，腓骨近端2例。所有患者術前均行新輔助化療，化療結束評估療效后行瘤體切除或局部截肢手術。納入標準：①經穿刺或手術活檢病理確診的骨肉瘤；②患者之前未進行任何治療手段；③術前常規行新輔助化療；④化療前后行MRI檢查進行化療療效評估。排除標準：①不能耐受MRI檢查者（例如裝有心臟起搏器、有幽閉恐懼癥等）；②已經做過治療的患者；③不能接受完整規范化療患者。所有患者均簽署知情同意書。

1.2 化療方案

骨肉瘤患者均行順鉑+甲氨喋呤+表阿霉素+異環磷酰胺方案化療。同時給予葉酸解毒。中位治療時間為77d（42～141d）。

1.3 掃描參數

所有患者均接受＞2次的MRI檢查，第1次為化療前，第2次為完成4個療程化療后。所有患者均采用德國Siemens公司的Verio 3.0T MR掃描儀，檢查序列包括常規序列和DWI序列。常規序列包括自旋回波T1加權像（T1 weighted imaging，T1WI）序列[重復時間（repetition time，TR）630 ms，回波時間（echo time，TE）12 ms]、快速自旋回波T2加權像（T2 weighted imaging，T2WI）序列（TR 3 600 ms，TE 68 ms）及短時間反轉恢復（short time inversion recovery，STIR）序列（TR 6 000 ms，TE 60 ms，TI 150 ms），矩陣320×320，視場400 mm×400 mm，層厚5 mm，層間距1 mm。DWI序列采用平面回波序列軸位成像（TR 4 000 ms， TE 60 ms），層厚5 mm，層間距1 mm，b值取0和1 000 s/mm2。增強掃描使用高壓注射器經肘靜脈以2.0 ml/s快速注入馬根維顯，掃描參數同平掃。

1.4 數據處理

將原始圖像數據傳至德國Siemens公司的影像后處理工作站，結合常規T1WI、T2WI、STIR及增強掃描選擇合適感興趣區（region of interest，ROI）進行測量。手工放置ROI，避開囊變壞死區，選取病灶擴散受限最顯著的最大層面，選擇病灶信號均勻一致且盡量接近病灶大小的ROI進行測量，分別測量3次取平均值。

化療前后骨肉瘤病灶的ADC值變化率的計算公式：ADC值變化率=（化療后ADC-化療前ADC）／化療前ADC×100%。2位有經驗的骨骼肌肉系統影像科醫師采用盲法對每個樣本進行測量，最終所測ADC值為2名醫師所測每個病灶ADC值的平均值。

1.5 病理學檢查及療效分組

2位具有＞10年診斷經驗的病理科醫師共同觀察骨肉瘤切除術后病理標本和切片，計算每個病例的腫瘤壞死率。腫瘤壞死率參照Huvos標準：完全壞死或＜10%的活性腫瘤組織呈點狀分布為療效良好組（包括HuvosⅢ和Ⅳ級），沒有壞死或＞10%的殘留活性腫瘤組織為療效較差組（包括HuvosⅠ和Ⅱ級）[4]。

1.6 統計學方法

數據分析采用SPSS 17.0統計軟件，計量資料以均數±標準差（±s）表示，用t檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

骨肉瘤患者化療后根據療效評估標準，21位患者評價為療效良好組，7位患者評價為療效較差組。治療前所有病灶平均ADC值為（1.23±0.26）×10-3mm2/s，療效良好組平均ADC值為（1.12±0.16）×10-3mm2/s，療效較差組平均ADC值為（1.57±0.20）×10-3mm2/s。兩組平均ADC值比較，差異有統計學意義（t=6.034，P=0.000）。治療后療效良好組平均ADC值為（2.33±0.18）×10-3mm2/s，療效較差組平均ADC值為（1.97±0.22）×10-3mm2/s。兩組平均ADC值比較，差異有統計學意義（t=-4.222，P=0.000）。見圖1～8。

療效良好組治療后ADC值升高，ADC值變化率為（112.43±32.11）%。療效較差組治療后ADC值升高，ADC值變化率為（26.43±14.39）%。兩組治療前后ADC值變化率比較，差異有統計學意義（t=-6.796，P=0.000）。

圖1 化療前STIR矢狀位

男性患者，18歲，右脛骨上端骨肉瘤。化療前STIR序列，可見右側脛骨上端溶骨性破壞，周圍軟組織腫塊形成。

圖2 化療前ADC圖

男性患者，18歲，右脛骨上端骨肉瘤。化療前橫斷面ADC圖顯示右脛骨上端病灶呈低信號，化療前平均ADC值為0.85× 10-3mm2/s。

圖3 化療后STIR矢狀位

男性患者，18歲，右脛骨上端骨肉瘤。化療后STIR序列，顯示右側脛骨上端病灶周圍軟組織腫塊較前縮小，內可見壞死，療效評價為反應良好。

圖4 化療后ADC圖

男性患者，18歲，右脛骨上端骨肉瘤。化療后橫斷面ADC圖顯示右脛骨上端病灶信號升高，化療后平均ADC值為2.09× 10-3mm2/s。

圖5 化療前STIR冠狀位

男性患者，18歲，右側脛骨中段骨肉瘤。化療前STIR序列，可見右側脛骨中段骨髓腔內斑片狀壓脂低信號。

圖6 化療前ADC圖

男性患者，18歲，右側脛骨中段骨肉瘤。化療前橫斷面ADC圖顯示右脛骨中段病灶呈稍低信號，化療前平均ADC值為1.21×10-3mm2/s。

圖7 化療后STIR冠狀位

男性患者，18歲，右側脛骨中段骨肉瘤。化療后STIR序列，顯示右脛骨中段病灶未見改變，療效評價為反應較差組。

圖8 化療后ADC圖

男性患者，18歲，右側脛骨中段骨肉瘤。化療后橫斷面ADC圖顯示右脛骨中段病灶信號稍增高，化療后平均ADC值為1.82×10-3mm2/s。

3 討論

骨肉瘤是最常見的原發骨惡性腫瘤，好發于青少年，預后差，可于數月內出現遠處轉移，截肢后5年存活率僅為5%～20%[5]。近年來，隨著新輔助化療的應用，骨肉瘤患者的5年生存率提高，大大改善了患者的生存率和生存質量，已成為除手術外最重要的預后影響因素[6]。目前骨肉瘤化療療效評估主要通過組織病理學和影像學檢查來判定。組織病理學檢查可以通過計算骨肉瘤病灶的腫瘤細胞壞死率來進行療效評估，被認為是判定療效的金標準，但受限于其為有創性的檢查，且只能在腫瘤切除后進行，成本高，操作繁瑣，限制了其在臨床的應用[7]。

目前臨床常用的影像學手段包括X線、CT、MRI及放射性核素骨掃描等，均可在一定程度上對骨肉瘤化療療效進行評價。X線和CT雖然能夠顯示骨質破壞范圍的改變，判斷有無新生骨形成，但均不能反應瘤體內細胞的存活情況。放射性核素骨掃描可通過放射性濃聚反映腫瘤細胞壞死率，但由于其放射性輻射較大，對于青少年患者進行隨訪監測療效尚有爭議。磁共振成像已經成為臨床最重要的原發性骨腫瘤原發性骨局部分期的診斷方法腫瘤與術后腫瘤復發的檢測。磁共振成像可以準確地對骨肉瘤進行術前分期，判斷腫瘤浸潤程度以及周圍軟組織的情況，已成為臨床確定骨肉瘤分期和判斷術后腫瘤復發的最重要的影像學檢查[8]。

DWI是依靠不同組織間水分子彌散差異性造成的圖像信號衰減來反映組織結構特性的功能性影像學檢查。提供了與以往常規MRI相比不同的新的成像對比，可反映病理狀態下組織內水分子運動狀態的異常改變，一經研發，即成為臨床早期發現、有效鑒別病灶的重要輔助手段。已經有研究證實，DWI序列結合ADC值的測定能夠對骨腫瘤化療療效的判定提供依據[9-10]。BLACKLEDGE等[9]通過對11位乳腺癌和前列腺癌骨轉移患者治療前后的研究發現治療后ADC值均較前有所升高，而反應良好組治療后ADC值升高更明顯。UHL等[10]分析8例骨肉瘤患者新輔助化療前后的ADC值與術后病理改變，壞死組織ADC值的升高程度高過存活腫瘤。

骨肉瘤病灶中腫瘤細胞分布密集，核漿比例較高，腫瘤細胞產生纖維樣基質造成細胞內外間隙變小，因此骨肉瘤細胞內外水分子運動受限，ADC值較低[11]。化療后腫瘤細胞壞死，細胞數量減少，細胞膜和細胞內結構破壞，細胞核漿比例下降，腫瘤產生的纖維樣基質也逐漸崩解，原阻擋細胞內外水分子運動的結構不復存在，最終導致ADC值升高[12]。筆者的研究也發現骨肉瘤療效良好組治療后ADC值較治療前升高，且高于療效較差組，兩組化療前后ADC值變化率比較有差異（P＜0.05）。因此利用化療前后ADC值的監測可以有效判斷骨肉瘤化療療效。

近期多項關于乳腺癌、肝轉移瘤的研究表明治療前ADC值低的腫瘤較ADC值高的腫瘤對放化療更敏感、治療效果更好，其原因可能是治療前ADC值低的腫瘤細胞密度相對較高，腫瘤血供相對更豐富，且壞死組織和（或）細胞膜破壞程度較低，因此化療藥物可更多地到達ADC值較低的腫瘤區域[13-14]。本研究結果顯示兩組治療前ADC值有差異，療效良好組平均ADC值低于療效較差組，與其他學者的研究結果相符，證明ADC值可以用來對骨肉瘤化療療效進行預測，提供有關腫瘤預后的信息。

筆者的研究表明，ADC值測定可體現骨肉瘤對新輔助化療的反應，為其發現腫瘤復發提供了新的檢測手段，對化療方案的制訂以及預測患者預后有一定指導意義。

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Value of apparentdiffusion coefficient in evaluation of curative effect of chemotherapy for osteosarcoma

Lin Wang1, Xue-jian Wu1, Shun-li Wang2, Ying-bin Shi2
(1.department of Traumatic Orthopedics, the First Affiliated Hospital of Zhengzhou University, Zhengzhou, Henan 450052, China; 2.department of Bone Tumor, Zhengzhou Orthopaedics Hospital, Zhengzhou, Henan 450052, China)

ObjectiveTo investigate the application value of apparentdiffusion coefficient (ADC) in monitoring the effect of neoadjuvant chemotherapy for osteosarcoma.MethodsTwenty-eight osteosarcoma patients underwent MRI before and after the neoadjuvant chemotherapy. ADC values of the lesions were measured before and after treatment. The differences in ADC values before and after treatment in responders and non-responders were analyzed.ResultsAfter the neoadjuvant chemotherapy, 21 patients and 7 patients were categorized into the responder group and the non-responder group respectively. The mean pre-treatment ADC values of the responder group and the non-responder group were (1.12 ± 0.16)×10-3mm2/s and (1.57 ± 0.20)×10-3mm2/s, respectively. The mean post-treatment ADC values of the responder group and the non-responder group were (2.33 ± 0.18)×10-3mm2/s and (1.97 ± 0.22)×10-3mm2/s respectively. The differences in the ADC values between the two groups before and after chemotherapy were statistically different (P＜ 0.05). The difference in the rates of change of ADC values in the responder and non-responder groups before and after treatment was significant (P＜ 0.05).ConclusionsADC values enable a good short-term response evaluation for osteosarcoma and the pre-treatment ADC value indicates significant predictive value for responses to the treatment.

apparentdiffusion coefficient; osteosarcoma; therapeutic monitoring

10.3969/j.issn.1005-8982.2018.02.015

1005-8982（2018）02-0073-05

R738.1

A

2016-08-17

（李科 編輯）