功能磁共振在食管癌放射治療中的應用進展*

閆茂慧，劉茂芳，俞偉，杜樂輝，劉彥立，楊微，王倩倩，曲寶林

（中國人民解放軍總醫院 放射治療科，北京 100853）

食管癌是全世界最常見的消化系統惡性腫瘤之一，每年全世界范圍內新發食管癌患者57.2萬人，約有50.9萬人死于食管癌[1]。在我國大部分食管癌患者就診時已為中晚期，失去了手術治療機會，放射治療（以下簡稱放療）成為其主要的治療手段之一[2]。近年來隨著高精度放療技術的發展，常規的CT等影像學檢查手段已不能滿足食管癌患者放療的需求，而近些年新發展的功能磁共振成像技術在食管癌的放療應用中優勢明顯[3]。

1 功能磁共振成像在食管癌放療靶區勾畫中的應用價值

對惡性腫瘤患者實行精準放療一直是臨床醫師追求的目標，而其關鍵是準確勾畫腫瘤靶區。腫瘤靶區的準確勾畫可以進一步提高中晚期食管癌患者放射治療的生存獲益，然而既往食管癌的放射治療主要根據CT檢查進行臨床靶區勾畫，但通過三維重建的CT圖像清晰度及分辨率均不高，而且還受臨床醫師專業水平及掃描層距等因素影響，臨床上不同醫師勾畫同一病人的放療靶區范圍常存在較大差異，故單純的CT檢查已不能滿足食管癌放療患者臨床需求[4]。磁共振功能成像（functional magnetic resonance imaging, fMRI）已在臨床診療上應用多年，通過大量的基礎及臨床研究，取得了較多的經驗。fMRI主要包括常規序列、動態增強序列（dynamic contrast-enhanced, DCE）、彌散加權成像序列（diffusion weighted imaging, DWI）及磁共振波譜成像（magnetic resonance spectroscopy, MRS）等，其中T1加權像（T1weighted image, T1WI）、T2加權像（T2weighted image, T2WI）及DWI應用于食管癌靶區勾畫，取得了一些研究成果。DWI的理論基礎是組織細胞間水分子的布朗運動，其主要通過組織功能方面的改變區分出腫瘤組織和正常組織，準確判定腫瘤病灶及區域轉移淋巴結體積[5]。目前國內外研究報道MRI DWI在頭頸部惡性腫瘤靶區勾畫中有一定的價值，但對食管癌靶區勾畫中的應用報道較少[6]。2013年有學者報道MRI不同序列結合應用（包括T1WI、T2WI及DWI等序列）能較CT進一步提高食管癌T、N分期的準確性，從而能進一步優化食管癌的放射治療計劃和放療后療效評估[7]。DWI圖像可準確顯示食管癌腫瘤靶區（gross tumor volume, GTV）長度，但其空間分辨率低，臨床上常通過融合CT圖像而進行食管癌放療靶區勾畫。侯棟梁等[8]納入了20例行根治性放療的食管鱗癌患者，由6名放療科醫師分別行CT掃描及CT/MRI DWI融合圖像勾畫食管癌原發灶，結果顯示CT圖像上勾畫食管癌的GTV體積最大差值（55.71 cm3）明顯大于CT/MRI DWI融合圖像（13.89 cm3），說明CT/MRI DWI融合圖像能更準確地勾畫食管癌靶區。其另一研究納入了29例行根治性切除術后食管鱗癌患者，術前行常規CT、MRI T2WI及DWI掃描，分別在常規CT圖像、CT/MRI T2WI融合圖像和CT/MRI DWI融合圖像勾畫GTV，結果顯示CT/MRI DWI融合圖像勾畫的GTV長度與病理標本食管癌長度最為接近，說明CT/MRI DWI融合圖像能夠幫助臨床醫師更加準確地確定食管癌GTV的長度[9]。劉沖[10]應用增強CT圖像及T1WI序列圖像用于食管癌靶區勾畫，食管癌大體腫瘤靶區GTVct、GTVMRI體積分別是（90.6±12.4）和（61.3±8.9）cm3（P＜0.05），而轉移淋巴結大體腫瘤靶區GTVndct、GTVndMRI體積分別為（14.2±3.1）和（17.4±3.9）cm3（P＞0.05），通過MRI T1WI圖像勾畫的GTV MRI體積明顯小于基于CT圖像勾畫的GTVct體積，提示MRI T1WI可以幫助臨床醫師準確勾畫食管癌大體腫瘤靶區。常曉斌等[11]共納入23例行單純放療的局部晚期食管癌患者，結果顯示，應用DWI與CT的融合圖像勾畫，食管癌GTV體積明顯小于應用CT圖像勾畫結果，并且融合圖像勾畫體積有明顯的聚攏趨勢，進一步表明MRI DWI對局部晚期食管癌的靶區確定有良好的輔助作用。另外多項研究證實正電子發射型計算機斷層顯像（positron emission computed tomography, PET-CT）對食管癌原發灶、遠處轉移和CT/MRI無法確定的陽性淋巴結具有較高的敏感性、特異性和準確性，尤其在確定原發灶不明和排除遠處轉移或確定寡轉移灶上有一定的作用，從而能夠排除無放療指征的遠處轉移的食管癌患者，另一方面能夠確定對寡轉移灶行相對精準的姑息性放療，結合MRI能更好地確定食管癌原發病灶及區域轉移的淋巴結，從而進一步優化食管癌放射治療計劃[12-13]。綜上所述，fMRI能提高食管癌放療靶區的準確性，在行食管癌放療前建議行MRI檢查，包括T1WI、T2WI及DWI等，盡可能行CT圖像與MRI融合，有條件的醫療單位可以行PET-CT檢查，以更優化TNM分期、指導放療計劃的實施并精確地勾畫食管癌靶區。

2 fMRI在食管癌放療療效預測及預后評估中的應用價值

放射治療作為食管癌三大治療手段之一，傳統的CT、X線造影及胃鏡等影像學檢查因并不能完全反映食管功能與代謝的變化，其多次復查對患者有大的創傷；另外，隨著我國人民生活水平的提高，食管癌患者也要求更高的生活質量，故傳統的影像學檢查較難滿足食管癌患者放療后療效評價的臨床需求。目前迫切需要一種能對食管癌放療后的療效進行量化、準確地評估的新技術。近年來fMRI在食管癌放療療效預測及預后評估中取得了一定的進展，臨床可依據其治療反應情況評估患者預后及制定適宜的后續診療方案。MRS主要應用于食管癌早期診斷，而DCE及DWI近年來逐漸應用于食管癌放療療效預測及預后評估[14]。

傳統的磁共振增強檢查作用有限，經數字重建技術轉換成圖像后只能顯示某一時間點上組織強化的情況，不能獲得反映組織連續性變化的信息，阻礙了進一步了解相應器官組織生理功能的改變。DCE成像檢查通過連續性快速的成像序列掃描，通過數字重建技術獲得在注入造影劑前后各個時期組織強化情況的一系列連續動態增強過程的圖像，可通過分析不同的參數推斷造影劑在正?；虿∽兘M織中的分布流動情況及強化差異，不僅可以定性分析病變組織的解剖形態學變化，也可以定量地分析病變組織生理功能的變化[15-17]。惡性腫瘤常伴靶器官周圍組織微循環功能變化，呈現出相應的器官形態學和生理功能等改變，食管癌在生長過程中常伴新生血管的形成，并建立腫瘤體的微循環。受益于fMRI技術的發展，國內外學者為了弄清楚食管癌微循環的改變，近年來DCE在食管癌的應用的報道逐漸増多。SUN等[18]共納入59例行同步放化療的局部晚期食管癌患者，結果顯示同步放化療后，體積轉移常數（volume transfer constant, Ktrans）和流出速率常數（efflux rate constant,Kep）值在完全緩解（complete response, CR）組明顯降低，而非CR組僅Kep值降低，CR組Ktrans和Kep值的絕對變化和變化率均高于非CR組，提示DCE參數在預測和評估晚期食管癌同步放化療的療效上有一定價值。YE等[19]共納入234例行同步放化療的食管癌患者，結果顯示同步放化療前后腫瘤體積縮小與Ktrans值變化正相關，提示DCE參數能預測和評估食管癌同步放化療療效。有研究顯示DCE結合DWI能更好地預測和評估食管癌新輔助放化療療效[20]。但目前關于DCE在食管癌中的臨床應用均來自于單中心小樣本量的研究報道，另外國內外DCE的診斷參數不一致，仍需大樣本量的前瞻性多中心臨床隨機對照研究加以驗證。

DWI成像是fMRI技術在臨床上應用最廣泛的成像方式之一，其通過彌散梯度概念突出彌散效應，通過水分子布朗運動，能在細胞水平上察看組織微觀結構特點及變化，反映出人體在細胞水平的微觀世界。DWI成像得以應用于臨床需結合受彌散敏感因子（以下簡稱b值）、表觀彌散系數（apparent diffusion coefficient, ADC）等重要的參數，然而在生物體內精確測量b值受限于血壓、呼吸和脈搏等多種因素影響，故臨床上分析DWI圖像時，常用ADC值代替b值[21-24]。惡性腫瘤病灶通常在DWI圖像上呈高信號且ADC值低，表明ADC值能夠量化記錄惡性腫瘤治療前后變化情況，從而預測腫瘤早期療效。近年的研究結果報道，DWI對鼻咽癌、肝癌、乳腺癌及宮頸癌等惡性腫瘤的療效具有一定的預測能力，具有廣闊的臨床應用前景，可作為一種潛在的腫瘤存活狀態評估技術[25-28]。目前，國內外DWI應用于食管癌放療領域的研究報道還較少。最早于2011年日本的AOYAGI等[29]納入了80例食管鱗癌患者，均行40 Gy劑量的放療和氟尿嘧啶聯合順鉑方案化療，治療前均行DWI檢查，結果顯示高ADC值組預后要優于低ADC值組，提示ADC值分組是影響食管鱗癌放化療后療效的獨立影響因素，ADC值可作為潛在的、有價值的預測食管鱗癌療效和預后的參考指標。WANG等[30]發表的研究報道，納入的患者均行根治性放化療，其結果顯示治療末的ADC值及DWI高信號表達情況與食管癌患者的療效存在一定相關性，提示DWI掃描可應用于食管癌放療后療效評價。DE等[31]共納入了32例接受新輔助放化療的胃食管連接部癌患者，結果顯示治療有效組患者治療前ADC值低于無效組，治療后ADC值高于無效組，此項研究同樣肯定了ADC值在評價胃食管連接部癌療效評估方面的價值。汪春等[32]納入80例食管癌患者，放療前后均行DWI，結果顯示食管癌病變部位放療后的ADC值均顯著高于放療前，提示ADC值變化能夠為臨床評價食管癌放療療效。劉金嶺[33]納入了45例接受放療的食管癌患者，患者治療前后均行DWI檢查，分為緩解組及未緩解組，其中緩解組治療后ADC值較未緩解組較高，食管癌病變長度較短，提示DWI可由ADC值及病變長度評估食管癌患者放療效果及預后。葉智敏等[34]納入了32例行放射治療的食管癌患者，均于放療前及放療至第5次分割時接受兩次DWI檢查，結果顯示治療前、放療至第5次時ADC差值比較有差異，且ADC差值與食管癌近期治療反應呈正相關，提示ADC值能預測食管癌放療的近期療效。王金良等[35]納入31例行放化療的食管鱗癌患者，均于放療前及放療至第11次分割時接受2次DWI檢查，根據療效情況分為反應組（CR+部分緩解）和未反應組（病情穩定+疾病進展），結果顯示放療11次時的反應組ADC值、ADC差值均高于無反應組，提示DWI對預測食管鱗狀細胞癌放化療早期療效具有重要臨床意義。以上諸項研究共同點是均肯定了DCE及DWI在預測食管癌放療療效預測或評估方面的價值，未來需開展更多的臨床研究加以驗證。

3 fMRI在食管癌放療中的應用前景

近年來功能成像技術逐漸發展成為影像學專業的一個重要分支，越來越多地應用于臨床疾病診斷、腫瘤及預后評估，其中fMRI應用于惡性腫瘤的診療最為廣泛。隨著放療設備的不斷更新、放療技術的飛躍發展及食管癌患者對生活質量的更高要求，需要臨床醫師將各種影像技術很好地結合，從而實現低毒有效的精準個體化治療，如果能將DCE、DWI及PETCT等功能成像技術與CT、MRI及造影等常規影像學檢查技術相結合，共同用于食管癌放療的靶區勾畫、療效預測和預后評估，這將更有利于食管癌高精度放療技術的開展，從而指導臨床治療計劃的制定，提高食管癌診療水平并更好地服務食管癌患者。