MRI擴散峰度成像與鼻咽癌臨床分期的相關性

吳英寧 黃莉娜

右江民族醫學院附屬醫院放射科（廣西百色 533000）

鼻咽癌（nasopharyngeal carcinoma，NPC）早期臨床癥狀不明顯，容易被患者忽視，一旦發現很多患者已達到腫瘤中晚期（Ⅲ、ⅣA 或ⅣB）。根據不同臨床分期進行相應的治療可以提高NPC 患者長期生存率，NPC 治療手段目前首選放療或同步放化療，主要根據NPC 的TNM 分期及患者自身情況決定治療方式。目前，NPC 分期主要采用中國2017 版鼻咽癌分期系統，該分期對T、N 分期及臨床分期進行了一定的修改，和以往分期存在不同。對NPC 進行T、N 分期時MRI 是首選的檢查方法，MRI 常規檢查根據腫瘤的形態學改變進行NPC T、N 分期，不能反映腫瘤病變在活體狀態下的功能情況和微觀信息，NPC 的臨床分期的準確性必然受到影響，MRI 擴散峰度成像（diffusion kurtosis imaging，DKI），能夠從多個角度來反映病變組織的微觀病理變化，并提供多種量化指標，在腫瘤的診斷、治療及預后評估中發揮著越來越重要的作用［1-3］，將DKI 功能成像技術與2017 版中國鼻咽癌臨床分期進行相關研究目前仍較少。本研究旨在探討DKI 各參數與最新版鼻咽癌臨床分期的相關性。

1 資料與方法

1.1 一般資料本研究收集2020 年3 月到2022 年11 月期間在我院腫瘤放療科及耳鼻咽喉科就診的患者，經鼻咽鏡取鼻咽部病變進行活檢，病理確診為NPC 的患者共86 例，其中男55 例，女31 例，年齡21～76 歲，平均（49.85 ± 12）歲，所有患者在行MRI 檢查前均簽署知情同意書，本研究已上報醫院倫理委員會，經醫院倫理委員會審核并批準（批準號：YYFY-LL-2020-25）。

1.2 納入與排除標準

1.2.1 納入標準（1）有明確的鼻咽鏡活檢的病理診斷，臨床資料完整；（2）患者DKI 序列圖像完整，圖像清晰不影響病灶測量；（3）MRI 檢查前未接受任何抗腫瘤（放、化療）治療。

1.2.2 排除標準（1）MRI 檢查禁忌證，有幽閉恐懼癥不能配合檢查者，有金屬異物，假牙偽影等影響圖像質量者；（2）無病理結果或臨床資料不全的患者；（3）心肝腎功能嚴重衰竭患者；（4）嚴重過敏體質患者；（5）任何圖像質量不佳影響觀察者。

1.3 主要檢查設備和方法

1.3.1 主要檢查設備本研究所有患者均使用GE 公司生產的3.0T DISCOVERY MRI750w 進行鼻咽部及頸部DKI 掃描。

1.3.2 DKI 檢查方法檢查前去除或取出患者體內所有金屬異物（假牙、耳環等），更換病號服，叮囑患者檢查過程中保持不動，避免運動、吞咽動作及說話。患者取仰臥位，頭先進，使用16 通道頭頸聯合線圈，掃描范圍顱底至鎖骨上窩水平；DKI掃描各參數如下：b 值=（0、1 000、2 000）s/mm2，TR 7 000～8 000 ms，TE 68～120 ms，視野24 cm ×24 cm，層厚3 mm，層間距0 mm，反轉時間2 450 ms，矩陣128×128，回波鏈13，激勵次數2。

1.4 DKI 圖像后處理及數據測量將DKI 掃描獲得的原始數據傳至GE ADW4.6 后處理工作站，用Functool 軟件重建DKI 圖像。數據測量分別由一名高年資放射科副主任醫師分別指導兩名初級醫師單獨完成，手動勾畫ROI，在DKI 序列（b=1 000 s/mm2）的腫瘤最大橫截面上，沿著腫瘤的邊緣手動繪制單個代表性的ROI，盡量避開壞死、囊變、出血、空腔、骨骼及脂肪間隙，為減少誤差，每位觀察者測量3 次取平均值，獲得DKI 模型推導的8 個參數，即FA、MD、Da、Dr、FAK、MK、Ka、Kr，根據上述方法測量每例患者相應參數值，用Excel表格記錄上述數據。

1.5 統計學方法統計學方法采用SPSS 26.0軟件包進行。各參數值測量的一致性采用組內相關系數（intraclass correlation coefficient，ICC），ICC＞0.75代表一致性良好；對于各參數值，首先用Kolmogorov-Smirnov 法檢驗兩組間的各參數值是否符合正態分布，符合正態分布的資料用（±s）表示，采用獨立樣本t檢驗比較不同分組的差異；若兩組間的各參數值不符合正態分布，統計描述采用中位數表示，采用Mann WhitneyU檢驗比較不同分組的差異，所有數據中，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 NPC患者一般資料、臨床分期、T、N、M分期資料及實驗分組本研究86 例NPC 患者，按照病理分型分為未分化型非角化性癌74 例（86.05%）、分化型非角化性癌6 例（6.98%）、角化性鱗癌4 例（4.65%）、基底細胞樣鱗癌2 例（2.32%）；本研究根據中國2017 版鼻咽癌分期/鼻咽癌UICC/AJCC分期第8 版內容對86 鼻咽癌進行臨床分期、T、N、M 分期，本組病例臨床分期、T、N、M 分期具體分布、例數及比例見表1。將NPC臨床分期Ⅰ期、Ⅱ期（32 例）納入低級別組，Ⅲ期、Ⅳ（ⅣA、ⅣB）期（54 例）納入高級別組，將T1、T2 期（38 例）、N0、N1期（36例）納入低分期組，將T3、T4期（48例）、N2、N3期（50 例）納入高分期組，本組研究M1 只有1 例，在此M分期不進行統計學分析，見表1。

表1 86 例NPC 患者臨床分期、T、N、M 分期資料Tab.1 Clinical staging，T，N，M staging of 86 patients with NPC

2.2 兩位觀察者對鼻咽癌腫瘤病灶DKI 各參數值測量結果及一致性分析兩位觀察者對鼻咽癌腫瘤病灶DKI 各參數值（圖1）及測量的一致性結果見表2，兩位觀察者測量的各參數值一致性很好（ICC＞0.75）。

圖1 b=1 000 s/mm2原始圖像（A），FA、MD、Da、Dr、FAK、MK、Ka、Kr偽彩圖（B-I），患者臨床分期ⅣA期，T3期，N2期Fig.1 The original image of 1 000 s/mm2（A），FA，MD，Da，Dr，FAK，MK，Ka，Kr pseudo-color images（B-I）.The clinical stages of the patients were IVA，T3 and N2 stage

表2 兩位觀察者對鼻咽癌腫瘤病灶DKI 各參數值測量結果及一致性分析Tab.2 Measurement results and consistency analysis of DKI parameters of nasopharyngeal carcinoma tumor lesions by two observers ±s

表2 兩位觀察者對鼻咽癌腫瘤病灶DKI 各參數值測量結果及一致性分析Tab.2 Measurement results and consistency analysis of DKI parameters of nasopharyngeal carcinoma tumor lesions by two observers ±s

參數FA MD（×10-3 mm2/s）Da（×10-3 mm2/s）Dr（×10-3 mm2/s）FAK MK Ka Kr腫瘤病灶觀察者1 0.46±0.06 0.53±0.11 0.80±0.16 0.47±0.13 0.50±0.12 1.24±0.32 1.46±0.32 1.07±0.29觀察者2 0.46±0.11 0.53±0.05 0.82±0.18 0.48±0.14 0.50±0.13 1.25±0.31 1.46±0.34 1.08±0.22 ICC 0.907 0.893 0.819 0.865 0.942 0.887 0.922 0.894

2.3 DKI 各參數與臨床分期、T、N 分期的結果分析NPC 不同臨床分期、T 分期、N 分期的DKI 各參數值均符合正態分布，DKI 參數MD 值在臨床分期中高級別組低于低級別組，MK 值在臨床分期中高級別組高于低級別組，MD 值在T 分期中高分期組低于低分期組，MK 值在T 分期中高分期組高于低分期組，MD 值在N 分期中高分期組低于低分期組，MK 值在N 分期中高分期組高于低分期組，差異有統計學意義，見表3。

表3 DKI 各參數在鼻咽癌不同臨床分期、T、N 分期的比較Tab.3 Comparison of DKI parameters in different clinical stages，T and N stages of nasopharyngeal carcinoma ±s

參數FA MD（×10-3 mm2/s）Da（×10-3 mm2/s）Dr（×10-3 mm2/s）FAK MK Ka Kr臨床分期低級別（n=32）0.48±0.06 0.65±0.10 0.82±0.18 0.49±0.13 0.52±0.11 1.15±0.17 1.46±0.41 1.07±0.29 T分期N分期高級別（n=54）0.46±0.11 0.44±0.05 0.78±0.31 0.45±0.16 0.49±0.13 1.33±0.13 1.45±0.34 1.06±0.44 n=值0.485 0.000 0.596 0.234 0.532 0.026 0.902 0.893低分期（n=38）0.49±0.06 0.57±0.15 0.81±0.26 0.49±0.15 0.51±0.12 1.20±0.37 1.43±0.40 1.04±0.40高分期（n=48）0.48±0.10 0.43±0.10 0.76±0.22 0.43±0.10 0.48±0.12 1.39±0.19 1.52±0.30 1.14±0.29 P值0.695 0.018 0.486 0.231 0.336 0.016 0.418 0.376低分期（n=36）0.48±0.05 0.57±0.14 0.79±0.19 0.49±0.22 0.52±0.10 0.74±0.08 1.40±0.49 1.02±0.22高分期（n=50）0.46±0.04 0.41±0.06 0.84±0.43 0.47±0.12 0.50±0.12 1.36±0.26 1.47±0.35 1.07±0.40 P值0.745 0.000 0.714 0.753 0.727 0.000 0.598 0.546

3 討論

DKI 是一種新型的MRI 功能成像，它是DTI 成像技術的延伸，JENSEN 等［4］于2005 年首次引入DKI 模型，多數學者使用該模型在顱腦、肝臟、乳腺和前列腺等相關腫瘤領域進行研究并逐漸有新的研究成果［5-7］，該模型提供了有關水擴散與高斯分布偏差的微觀信息，其中MD 和MK 是科學研究最常用的指標，MD 是經峰度校正的擴散系數。DTI 和DWI 的理論基礎均是水分子擴散必須符合正態分布，DKI 因為受組織本身的固有生物學特性和細胞所含水分的不同，局部水分子擴散運動經常偏離正態分布，因此其顯示出的信息更加符合人體內腫瘤的真實特性。一些研究［6，8］顯示，DKI 衍生的MK 或MD 在一些腫瘤上的診斷性能優于DWI 衍生的ADC 值，據我們所知，在DKI 成為全身腫瘤研究重點的背景下，尚無大樣本研究來確定DKI 在定量區分全身各部位常見惡性腫瘤和良性病變方面的價值。與很多MRI 技術一樣，DKI 采集需要多個且更高的b 值（0、1 000、2 000 s/mm2），較高的b 值會降低信噪比并增加采集時間，對設備要求更高，這也是目前在臨床上DKI 無法廣泛應用的原因之一。

在進行本研究的預實驗中，作者查閱國內外文獻［9-10］關于DKI 偽彩圖測量數據的方法，測量方法主要分為兩種，一種是腫瘤病灶局部的ROI，另外一種是整個腫瘤病灶的最大范圍，兩種測量方法的不同，其測量所得的數據也不同，但是文獻更加傾向測量病灶的最大范圍，這樣更加能夠顯示整個病灶DKI 各參數所代表的意義，這也與DKI技術本身就能體現腫瘤的異質性相符。因此，本研究以測量腫瘤病灶的最大范圍作為本研究DKI測量方法。為了保證測量數據的可重復性及穩定性，對兩位觀察者進行嚴格的培訓，特別是腫瘤病灶邊緣的勾畫。本研究中，兩位觀察者對86 例鼻咽癌腫瘤病灶DKI 各參數值測量結果進行ICC 檢驗，ICC＞0.75，一致性均很好，說明兩位觀察者測量數據的準確性及可重復性，也提示DKI 序列上穩定性較好。

與常規DWI 不同，DKI 是基于非高斯分布擴散的一種模型，主要反映細胞受擴散的程度及組織結構不均一性，與傳統的單指數模型DWI 相比，非高斯分布模型DKI 具有更好臨床價值［11］。目前，DKI 應用于NPC 方面的研究較少，主要研究集中在對NPC 療效的預測［12-13］，而將DKI 技術應用于NPC 臨床分期的研究就更少。以往關于DKI 方面的研究，主要集中在MD、MK 值上，本研究將DKI掃描圖像傳入GE ADW4.6 后處理工作站，將圖像導入Functool 功能里面，共有8 個DKI 參數（包括FA、MD、Da、Dr、FAK、MK、Ka、Kr），本研究將DKI 8 個參數均納入研究，探討不同參數值在NPC 臨床分期上的意義及價值。

本研究結果顯示，DKI 參數MD 值在臨床分期中高級別組低于低級別組，隨著NPC 臨床分期增加，腫瘤的惡性程度增加，腫瘤的異質性增大，腫瘤內部微環境復雜，水分子彌散受限程度加重，其相應的MD 值就會降低；MD 值在T 分期高分期組低于低分期組，隨著NPC 腫瘤T 分期增加，病灶體積及周圍侵犯越明顯，惡性程度越高，細胞越密集，MD 值亦會降低，本研究中NPC 大多數病例的病理類型均為未分化非角化性癌（86.05%），該類型的NPC 腫瘤組織血供豐富，腫瘤組織壞死及囊變相對少見，因此MD 值在NPC 中的診斷價值值得肯定；MK 值在T 分期高分期組高于低分期組，MK值作為潛在的生物學指標應用在NPC 的T 分期中，隨著NPC T 分期的增加，腫瘤病灶向周圍侵犯范圍增加，腫瘤微血管組織等結構更加復雜，細胞內部密度更加緊密，隨著腫瘤生長過快，瘤內可能會出現密度或信號更加不均勻，其內微觀結構更加復雜，T 分期越高較低分期腫瘤內的微細結構更加不均勻及復雜，而組織內微觀結構越復雜，水分子非高斯分布越明顯，MK 值增高；在臨床工作中，NPC 淋巴結轉移的診斷存在10%～15%左右假陽性及假陰性，MRI 平掃有時很難鑒別淋巴結轉移或是淋巴結增生。本研究將N0 和N1 納入低分期組，N2 和N3 納入高分期組，結果顯示MD 值在N分期高分期組低于低分期組，MK 值在N 分期高分期組高于低分期組，差異有統計學意義，轉移性淋巴結較大、侵犯范圍較廣及雙側出現時，細胞數量的急劇增加通常會導致細胞內屏障增多，細胞內外平衡被擾亂，病灶內水分子彌散受限程度及內部異質性增加，MD 值降低，MK 值增加，這與ZHENG 等［15］研究結果一致。

綜上所述，DKI 參數MD 值、MK 值與NPC 的臨床分期、T、N 分期有關，臨床分期高、T 分期高、N分期高，MD 值降低，MK 值升高。