胸部磁共振彌散加權成像技術在肺癌精確放療靶區勾畫中的價值

李丁丁 鄭香 史利紅 付敬華 張文艷

肺癌居我國惡性腫瘤的第一位，而中央型肺癌逐漸向大氣道腔內生長，造成管腔狹窄、閉塞，甚至會發生遠端阻塞性肺炎、肺不張[1]。但研究顯示，萎陷肺組織與腫瘤相融合，形成密度相近的實性包塊，CT平掃或增強掃描難以區分腫瘤及正常組織，增加放療靶區勾畫難度[2]。放療是肺癌重要治療手段，現代立體定向、調強放療等精確放療技術能增加肺癌照射劑量，避免照射區域周圍正常組織受到損害或在最大限度上減輕正常組織損害。精確放療技術是“三精準”為要求，如精準定位、計劃及治療，在最大程度上促使腫瘤細胞凋亡[3,4]。因此精確放療時的前提是為靶區勾畫，給予腫瘤組織最大照射劑量，也能減少正常組織照射損傷。隨著磁共振技術的快速發展，DWI技術在腫瘤診斷、治療中的作用得到重點關注。筆者根據該研究，肺癌患者接受精確放療時，于靶區勾畫過程中采用磁共振彌散加權成像技術(DWI)技術，旨為臨床精確放療提供依據，報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 本研究符合醫學倫理委員會審批標準。納入本組研究病例80例，來源我院2017年12月至2019年3月收治的肺癌患者，其中男52例，女28例；年齡40～50歲者24例，51～60歲者31例，61～70歲者21例，>70歲者4例；鱗癌38例，腺癌24例，小細胞癌18例；部位：左上肺者有28例，右上肺者有21例，右中肺者有15例，左下肺者有10例，右下肺者有6例；中央型肺癌者占56例，周圍型肺癌者占24例；入組患者均經組織病理學確診。

1.2 納入與排除標準

1.2.1 納入標準：①患者經臨床表現、影像學技術及病理學綜合診斷，與《中國原發性肺癌診療規范(2015年版)》[5]中原發性肺癌診斷標準相符；②首次接受放療治療；③身體狀況無明顯負面影響及重大疾??；④KPS評分≥70分；⑤受試者志愿參與研究，簽署同意書。

1.2.2 排除標準：①佩戴各種金屬、磁性物品影響MRI檢查，或有具備MRI檢查禁忌證；②入組前接受其他抗腫瘤治療；③CT、DWI掃描間隔時間>1周；④中途退出研究者。

1.3 方法

1.3.1 儀器設備:nsation Open 40型CT掃描機(德國西門子公司生產)，vanto 1．5T型M融掃描機(德國西門子公司生產)。

1.3.2 定位掃描:患者定位前空腹6 h，休息30 min，除去金屬物質后，行CT、DWI圖像掃描。CT定位采取體部熱塑模固定，激光燈對胸部正中線、兩側定位后，置于金屬點標記，標記點應靠近病灶，從鎖骨掃描至肋弓下緣的，層厚3 mm，再行DWI掃描。

1.3.3 圖像掃描采集:CT掃描：于胸廓入口掃描，逐漸掃描至肺下界，管電壓為120 kV，掃描層厚為5 mm，重建層厚為3 mm，重建縱膈窗與肺窗；平掃后進行增強掃描，先靜脈注射碘海醇3 ml/kg，速率為3.0 ml/s，行增強掃描。DWI掃描：先行MRI平掃：橫軸位T1WI序列：TR/TE為140/25 ms，70°翻轉角，層厚6 mm，層間隔20%；BW為280，矩陣256×256，FOV 375 mm；T2WI橫軸位掃描：TR/TE為1 580/72 ms，140°翻轉角，BW為315，矩陣384×276，層厚6 mm，層間隔20%。DWI掃描：單次激發SE-SPI序列，TR/TE為6 800/70 ms，BW為260，矩陣128×128，FOV為400×350 mm，層厚為4 mm，層間隔0 mm，AVERAGE 8；一次掃描，采集彌散敏感因子b：0、600、800、1 000 s/mm2。

1.3.4 靶區勾畫:綜合分析及圖像融合，在保障DWI圖像灶/背景噪聲信號強度比(SIR)時，選擇b值最佳范圍為600 s/mm2,DWI圖像對比度較高，并將其圖像轉輸至工作站及治療系統。CT顯示GTV呈肺門區腫塊或周圍肺組織呈結節或團塊狀腫塊，邊緣不光滑，呈分次狀或分葉狀，靶區勾畫基準為腫瘤邊緣。DWI掃描：腫瘤實性部分處于高信號，組織壞死、液化區域為低信號，肺不張及阻塞性肺炎癥為低信號，高信號顯示區行靶區勾畫。制定放療計劃，處方劑量50～66 Gy，中位劑量為60 Gy，計劃腫瘤靶區(PTV)在臨床靶體積(CTV)基礎上均勻外擴5 mm。見圖1～2。

圖1 在CT圖像上圍繞腫瘤邊緣勾畫靶區范圍圖2 在DWI圖像上圍繞DWI顯示為高信號區域勾畫靶區范圍

1.4 觀察指標 (1)計算表觀彌散系數(apprentdiffusioncoefficient，ADC)值，于腫瘤、淋巴結顯示最清楚層面為感興趣區(ROI)，反復測量3次ADC值，取平均值；(2)計算CT、DWI對靶區勾畫GTV體積。

2 結果

2.1 靶區勾畫腫瘤體積 CT勾畫GTV高于DWI，差異有統計學意義(P<0.05)。見表1。

表1 2種技術靶區勾畫腫瘤體積GTV比較

2.2 肺癌伴肺不張或(和)阻塞性肺炎者GTV比較 本組80例肺癌患者伴肺不張或(和)阻塞性肺炎39例，CT測得GTV值高于DWI，差異有統計學意義(P<0.05)。見表2。

表2 肺癌伴肺不張或(和)阻塞性肺炎者GTV比較

2.3 不同組織ADC值 肺癌伴肺不張或(和)阻塞性肺炎ADC值明顯高于腫瘤組織，差異有統計學意義(P<0.05)。見表3，圖3、4。

表3 不同組織ADC值比較

3 討論

放療是治療肺癌的重要手段，其治療目的為提高局部控制率、降低遠處轉移率。而在放療時臨床分期不準確、放療靶區勾畫區域尚未確定以及胸腔內正常組織限制腫瘤區放療劑量，因此難以獲取放療最大增益比[6]。精確放療是當前放療首選技術，而進行放療靶區勾畫是確保精確放療及獲得最高放療收益的前提及基礎[7,8]。

圖3 肺癌伴肺不張或阻塞性肺炎患者肺不張區域的ADC值為(2.017±0.66)s/mm2圖4 肺癌伴肺不張或阻塞性肺炎患者腫瘤組織區域的ADC值為(0.673±0.62)s/mm2

王忠等[9]報道，在鼻咽癌調強放療中應用DWI技術發現，腫瘤體積與ADC 值呈負相關，能準確顯示調強放療后形態學、組織學改變。葉智敏等[10]研究發現DWI技術在放療中有高度敏感性，與食管癌近期治療反應呈正相關性。因此各研究肯定DWI技術在惡性腫瘤放療中的作用。故本研究對肺癌精確放療中應用DWI技術，與CT相比，DWI技術能更清楚顯示腫瘤組織及放療面積。本研究結果，CT勾畫GTV(145.84±64.28)cm3高于DWI(102.61±58.73)cm3，差異有統計學意義(P<0.05)。研究發現，CT掃描的腫瘤體積較大，并高于DWI掃描技術，且有文獻報道，CT掃描腫瘤體積明顯高于病理大體標本[11]，故進一步說明CT掃描缺乏精準性。另外肺癌伴肺不張或(和)阻塞性肺炎者CT測得GTV值(168.42±65.35)cm3高于DWI(115.71±59.76)cm3，差異有統計學意義(P<0.05)。因CT掃描時，無法準確鑒別及反映機體腫瘤與正常組織之間的界限，待肺癌合并肺不張后，CT圖像更為不清晰，但DWI圖像顯示肺癌呈高信號，而肺不張為低信號，且肺癌組織ADC值低于肺不張。

ADC值是描述活體內水分子彌散程度，由水的微環境擴散屏障影響，存在固體組織時，由細胞核-質比及細胞密度影響[12,13]。ADC值可評價不同組織擴散特征表現，鑒別腫瘤組織型及腫瘤病理分期[14]。本組研究，肺癌伴肺不張或(和)阻塞性肺炎者ADC值(2.51±0.50)s/mm2明顯高于腫瘤組織(1.25±0.27)s/mm2(P<0.05)。因此肺癌患者精確放療時，利用DWI技術結合ADC值，對惡性組織呈高對比度信號，并能提供量化參數ADC值，不同細胞結構顯示不同ADC值，判定組織類型及特征，為精確放療提供參考依據。

我們在此研究得出DWI技術在肺癌精準放療靶區勾畫中的優勢：(1)DWI技術可準確顯示胸膜組織，顯示鄰近器官侵犯程度，確定肺癌細胞是否發生縱膈轉移淋巴結，確定放療靶區[15]；(2)DWI技術顯示病變組織及范圍，可清晰、準確鑒別腫瘤組織及非腫瘤組織，可發現CT難以區分的肺部病變，相應縮小放療靶區面積[16]；(3)利用ADC值測定，可進行定性診斷，且根據DWI圖像區分血管、軟組織及淋巴結，確定放療靶區面積，以及是否增加腫瘤放療劑量[17]；(4)在肺癌合并肺不張后，僅根據的單純CT難以有效鑒別區分正常的腫瘤組織以及正常組織，而采用DWI技術對肺癌及肺不張進行區分鑒別，肺癌的信號強度明顯高于肺不張，而ADC值低于肺不張，故根據其表現圖像，能有效鑒別肺癌組織及肺不張，為靶區勾畫放療提供依據[18,19]；(5)DWI技術應用于肺癌精確放療靶區勾畫后，因肺癌細胞密度高、細胞內部有豐富的大分子蛋白含量，進而等影響水分子細胞內外擴散，減少擴散系數ADC值；而腫瘤壞死部位，細胞結構損害，進而會促進水分子擴散運動，使ADC值增加[20]。但該研究中對ADC值界限尚未統一規定，仍需結合多種技術確精準靶區放療面積。

綜上所述，胸部磁共振彌散加權成像技術可有效顯示腫瘤最大體積，同時能區分肺癌及肺不張，為精確放療靶區勾畫提供依據，臨床價值高，值得推廣應用。