體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散加權(quán)成像鑒別早期鼻咽癌與鼻咽良性增生的價(jià)值

肖錚,劉樹學(xué),曹明明,楊榮強(qiáng),唐玉德,張雄彪,任明達(dá),梁方旭

早期鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma,NPC)需要與鼻咽部良性增生進(jìn)行鑒別,尤其是在NPC流行地區(qū)。早期NPC會(huì)引起局灶性腫塊和腺樣體形態(tài)結(jié)構(gòu)的消失或扭曲[1-2]。鼻咽部良性增生通常表現(xiàn)為鼻咽部黏膜或者黏膜下層增厚,腺樣體增大[3],少數(shù)患者表現(xiàn)為鼻咽部不對(duì)稱增厚,造成診斷困難。有研究表明12%的T1期NPC可引起鼻咽部彌漫性對(duì)稱性增厚,與良性增生相似[4]。MRI對(duì)鼻咽鏡檢查中存在的10%的隱匿NPC發(fā)揮著重要作用[5-7]。體內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)(intravoxel incoherent motion,IVIM)擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion-weighted imaging,DWI)是一種新型MRI技術(shù),所得到參數(shù)可分別反映水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和毛細(xì)血管網(wǎng)內(nèi)血液流動(dòng)所致的擴(kuò)散效應(yīng)[8-10]。報(bào)道顯示,IVIM-DWI可鑒別NPC與鼻咽腺樣體增殖[11]。因此,本研究應(yīng)用IVIM-DWI以及常規(guī)DWI對(duì)鼻咽部良性增生和早期NPC進(jìn)行診斷,比較二者的診斷性能,旨在探討IVIM-DWI在鑒別鼻咽良惡性增生中的應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 選取2018年5月至2019年5月在中山市中醫(yī)院行鼻咽部MRI檢查并進(jìn)行IVIM-DWI成像的早期NPC患者和鼻咽部良性增生患者作為研究對(duì)象,所有患者對(duì)研究過程知情且簽署知情同意書。早期NPC患者納入標(biāo)準(zhǔn):①初次診斷并經(jīng)組織病理學(xué)證實(shí)的NPC;②原發(fā)腫瘤局限于鼻咽部(T1期),未累及鼻腔、口咽部或向鼻咽深部侵犯;③原發(fā)腫瘤>5 mm。鼻咽部良性增生患者納入標(biāo)準(zhǔn):①鼻咽組織病理學(xué)診斷良性,隨訪無NPC傾向;②MRI檢查顯示鼻咽部組織厚度>5 mm。排除標(biāo)準(zhǔn):①檢查前行化療、放療、生物免疫治療的患者;②資料不完善,無病理學(xué)結(jié)果者;③無法行MRI檢查者:如有起搏器或金屬植入物等;④患者精神障礙無法配合檢查者。經(jīng)篩選最終納入符合標(biāo)準(zhǔn)的早期NPC患者46例(早期NPC組),鼻咽良性增生患者43例(鼻咽良性增生組)。兩組患者一般資料見表1。

表1 兩組患者一般資料

1.2 儀器和設(shè)備 使用美國GE3.0T Tsigna HDxtMR掃描儀進(jìn)行掃描,梯度場40 mT/m,16通道頭頸相控陣線圈。所有患者均常規(guī)獲取軸位壓脂T2WI圖像(TR/TE:5 200 ms/137 ms;層厚4 mm;層距:1 mm;NEX 2)及自旋回波軸位T1WI圖像(TR/TE:600 ms/23 ms;層厚4 mm;層距:1 mm;NEX 2),軸位及冠狀位增強(qiáng)T1WI掃描,增強(qiáng)掃描對(duì)比劑為Gd-DTPA(劑量0.1 mmol/kg)。IVIM-DWI采用單次激發(fā)自旋回波擴(kuò)散加權(quán)平面回波成像序列,(TR/TE:2 000 ms/50 ms;FOV:230 mm×230 mm;層厚:4 mm;層距:1 mm;掃描矩陣:128×128;NEX1-4),選取14個(gè)b值(0、40、80、100、150、200、300、400、500、600、700、800和1 000、1 200,單位:s/mm2)。IVIM-DWI序列掃描時(shí)間為2.5 min。

1.3 圖像分析 所有圖像均以DICOM格式存儲(chǔ)和傳輸。IVIM-DWI圖像采用Olea Sphere 3.0軟件進(jìn)行后處理后并獲得相應(yīng)參數(shù);IVIM參數(shù)計(jì)算公式:Sb/S0=fe-bD*+(1-f)-bD

其中Sb、S0是b值不為0和為0時(shí)候的信號(hào)強(qiáng)度,b為b值,f是灌注分?jǐn)?shù),D*是灌注相關(guān)擴(kuò)散系數(shù),D是真實(shí)擴(kuò)散系數(shù)。

使用6個(gè)b值(0 s/mm2、200 s/mm2、400 s/mm2、600 s/mm2、800 s/mm2、1 000 s/mm2)擬合單指數(shù)擴(kuò)散模型來計(jì)算傳統(tǒng)的ADC值(ADC0～1 000)。使用b值為300 s/mm2、400 s/mm2、600 s/mm2、800 s/mm2和1 000 s/mm2的擴(kuò)散信號(hào)Sb進(jìn)行線性擬合,可算得真實(shí)擴(kuò)散系數(shù)D,接著固定D值,將所有b值得擴(kuò)散信號(hào)Sb擬合公式,擬合過程使用Levenberg-Marquardt非線性方法,計(jì)算得出灌注分?jǐn)?shù)f和灌注相關(guān)擴(kuò)散系數(shù)D*。由具有20多年頭頸部MRI診斷經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師和4名研究人員手動(dòng)在ADC圖像上圍繞整個(gè)原發(fā)腫瘤或良性增生勾畫感興趣區(qū)(regionofinterest,ROI),繪制過程中避免壞死或囊變區(qū)域。每個(gè)層面上手動(dòng)勾畫的橫截面積的總和乘以層厚4 mm,即為鼻咽部異常的總體積。

2 結(jié)果

2.1 IVIM-DWI和常規(guī)DWI參數(shù)比較 早期NPC組和鼻咽良性增生組的IVIM-DWI和常規(guī)DWI參數(shù)比較如表2所示。與鼻咽良性增生相比,早期NPC的D值、ADC0～1 000值、ADC300～1 000值降低,D*值更高(P<0.001);兩組患者f值比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表2,圖1)。

表2 IVIM-DWI和常規(guī)DWI參數(shù)比較

2.2 IVIM-DWI和常規(guī)DWI參數(shù)診斷性能 IVIM-DWI和常規(guī)DWI參數(shù)診斷性能比較如表3、圖2所示。D值在早期NPC中的靈敏度、特異度、準(zhǔn)確度最佳,分別為100.0%、97.5%、96.9%,AUC為0.985;其次為ADC300-1 000,其靈敏度、特異度、準(zhǔn)確度分別為95.7%、95.2%、95.3%,AUC為0.988。分析結(jié)果中D值和ADC0～1 000值的一致性最好(ICC:0.963;95%CI:0.940～0.978),其次是D*值(ICC:0.953;95%CI:0.922～0.971)和F值(ICC:0.920;95%CI:0.868～0.951)(均P<0.001)。ADC300～1 000與D值診斷和鑒別早期NPC與鼻咽良性增生的閾值和AUC比較接近(ICC:0.968;95%CI:0.948～0.981)(P=0.823)。

注:早期鼻咽癌的D值和ADC0～1 000值分別為0.59×10-3mm2/s(1B)和0.82×10-3mm2/s(1D),鼻咽良性增生的D值和ADC0～1 000值分別為0.76×10-3mm2/s(1F)和0.93×10-3mm2/s(1H)圖1 早期鼻咽癌組(1A～1 D)和鼻咽良性增生組(1E～1H)的真實(shí)擴(kuò)散系數(shù)(D)、表觀擴(kuò)散系數(shù)(ADC0～1 000)圖和直方圖

表3 IVIM-DWI診斷早期鼻咽癌性能比較

圖2 IVMI-DWI和常規(guī)DWI參數(shù)ROC曲線以及AUC圖

3 討論

目前,MRI被認(rèn)為是活檢證實(shí)NPC分期的首選影像學(xué)檢查方法[12]。雖然鼻咽鏡可用于鼻咽部增生的檢查,并且能夠取材進(jìn)行活檢,但是對(duì)于鼻咽深部組織增生或隱匿性鼻咽增生的診斷依舊存在假陰性,致使病灶漏診而延誤治療[13]。血清腫瘤標(biāo)志物亦可用于篩查早期NPC,然而特異性較低。隨著MRI技術(shù)的發(fā)展,新的掃描序列方法日益增多。然而,對(duì)于早期NPC,病灶往往未發(fā)生深度侵犯或淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移,缺乏足夠提示惡性的MRI征象,這時(shí)就給早期NPC和鼻咽良性增生的鑒別帶來困難[14]。因此,亟需研究新的成像方法和掃描技術(shù)以提高M(jìn)RI診斷和鑒別早期NPC與鼻咽良性增生的性能,進(jìn)而為臨床早期干預(yù)提供重要的信息。傳統(tǒng)DWI的ADC值主要反映活體組織水分子擴(kuò)散,在一定程度上可以從分子水平評(píng)價(jià)疾病的病理生理過程,但缺乏組織中血液微循環(huán)灌注對(duì)ADC值的影響。而IVMI-DWI采用雙指數(shù)模型，可以更精確地評(píng)估組織的擴(kuò)散系數(shù)和組織微血管灌注。

Qin等[9]利用基于IVMI-DWI的灰度共生矩陣紋理分析預(yù)測鼻咽癌放化療效果的評(píng)價(jià)中亦發(fā)現(xiàn),IVMI-DWI參數(shù)對(duì)預(yù)測早期治療反應(yīng)有重要價(jià)值。在本研究中,IVIM-DWI參數(shù)D和D*值可用于鑒別早期NPC和鼻咽部良性增生,這表明了IVMI-DWI在鼻咽病變中的診斷價(jià)值。相比鼻咽良性增生,早期NPC的D值顯著降低而D*值顯著升高,提示早期NPC細(xì)胞更為豐富,細(xì)胞外空間縮小,血管較豐富。在這兩個(gè)參數(shù)中,D值的診斷性能和可重復(fù)性最佳。本研究結(jié)果顯示,常規(guī)DWI的ADC0～1 000在鑒別診斷中具有重要價(jià)值。與D值類似,早期NPC的ADC0～1 000顯著低于鼻咽良性增生,這表明與病灶組織微循環(huán)相比,ADC0～1 000值更多地受單純擴(kuò)散的影響[15]。盡管ADC0～1 000值的診斷準(zhǔn)確度略低于D值,但常規(guī)DWI仍然能在早期NPC的診斷中發(fā)揮重要的作用,特別是對(duì)那些無法忍受較長時(shí)間掃描的患者。

通過將限制b值在300 s/mm2和1 000 s/mm2之間的常規(guī)DWI獲得ADC300～1 000可以進(jìn)一步縮短掃描時(shí)間。本研究發(fā)現(xiàn)，ADC300～1 000在診斷和鑒別早期NPC和鼻咽良性增生中的性能與IVIM-DWI中的D值相似。對(duì)具有低D值或低ADC300～1 000值的鼻咽病灶進(jìn)行活檢對(duì)診斷早期NPC具有高靈敏度,且假陽性率較低。張水興等[16]采用5個(gè)b值進(jìn)行D值的計(jì)算,發(fā)現(xiàn)鼻咽部良性增生的D值高于NPC組,這意味著癌灶擴(kuò)散受限較炎癥明顯,這可能與NPC癌細(xì)胞結(jié)構(gòu)更為致密、間質(zhì)成分更為豐富有關(guān)。另外,常規(guī)DWI圖像采集期間應(yīng)使用快速自旋回波序列而不是平面回波序列,因?yàn)榭焖僮孕夭ㄐ蛄心軠p少鼻咽部檢查過程中的偽影[17]。

相對(duì)于良性增生,惡性腫瘤的ADC值通常較低,這反映了增生組織中水分子擴(kuò)散受限更為嚴(yán)重[18]。有研究表明,頭頸部IVIM-DWI檢查結(jié)果顯示惡性腫瘤的D值相對(duì)低于良性增生[19-20],包括NPC與鼻咽部良性增生[8],這與本研究結(jié)果相一致。

本研究顯示，雖然D值相對(duì)于ADC0～1 000值和D*值診斷性能更好,但是差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,可能與樣本量較小有關(guān);本研究中獲得的最佳診斷閾值在應(yīng)用于臨床實(shí)踐之前尚需要進(jìn)一步驗(yàn)證。

綜上所述，IVIM-DWI以及常規(guī)DWI參數(shù)在鑒別早期NPC和鼻咽良性增生中具有一定的價(jià)值。與鼻咽部良性增生相比,早期NPC的D、ADC0～1 000、ADC300～1 000較低而D*較高,其中,參數(shù)D和ADC300～1 000診斷性能最佳s。