郭炜; 罗德红; 林蒙; 李琳; 赵燕风; 杨亮; 周纯武

doi:10.3760/cma.j.issn.0376-2491.2016.15.003

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• 磁共振 •

喉及下咽鳞癌磁共振体素内不相干运动成像特征初步观察

中华医学杂志, 2016,96(15) : 1160-1163. DOI: 10.3760/cma.j.issn.0376-2491.2016.15.003

摘要

目的

探讨喉及下咽鳞癌磁共振(MR)体素内不相干运动扩散加权成像(IVIM)特征。

方法

回顾性分析2014年11月—2015年8月中国医学科学院肿瘤医院诊治并经病理证实的32例喉及下咽鳞癌患者，治疗前行MR扩散加权成像IVIM序列检查。IVIM序列扫描采用12个b值(0、10、20、30、50、70、100、150、200、400、800和1 000 s/mm²)，所得原始数据经双指数模型处理，生成对应参数图。分别测量原发癌、正常咽壁及不同病理分级原发癌的纯扩散系数D值、伪扩散系数D^*值及灌注分数f值，比较其差异。

结果

D、f值在喉与下咽鳞癌组间差异无统计学意义(P＝0.903，0.223)，D^*值在组间差异有统计学意义(P＝0.028)。原发癌D、D^*及f值分别为(0.84±0.22)×10^－3 mm²/s、(65.71±19.66)×10^－3 mm²/s和45%±14%；正常咽壁组织D、D^*及f值分别为(1.48±1.04)×10^－3 mm²/s、(37.85±14.04)×10^－3 mm²/s和36%±12%。原发癌与正常咽壁D、D^*及f值比较，D值低于正常咽壁(P＝0.001)，D^*、f值高于正常咽壁(P＝0.000、0.006)。受试者工作特征(ROC)曲线分析D值诊断效能最佳，以D＝0.949×10^－3 mm²/s为阈值，鉴别原发癌与正常咽壁，敏感度、特异度和准确度分别为91.2%、88.2%和92.5%。不同病理分级原发癌比较，D、f值在各组间差异均无统计学意义(均P>0.05)，D^*值差异有统计学意义(P＝0.001)。D^*值在高分化组与中、低分化组间比较差异均有统计学意义(均P<0.05)，在中分化与低分化组间差异无统计学意义(P>0.05)。

结论

喉及下咽鳞癌与正常咽壁IVIM参数差异有统计学意义，D值的诊断价值最高。D^*值在不同病理分级的喉及下咽鳞癌中差异有统计学意义，可以在一定程度上反映肿瘤的分化程度。

引用本文: 郭炜, 罗德红, 林蒙, 等. 喉及下咽鳞癌磁共振体素内不相干运动成像特征初步观察 [J] . 中华医学杂志, 2016, 96(15) : 1160-1163. DOI: 10.3760/cma.j.issn.0376-2491.2016.15.003.

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喉及下咽恶性肿瘤最常见的病理类型是鳞状细胞癌。下咽癌较喉癌发病率低，但恶性程度更高，预后更差。目前以功能保全为目标的综合治疗为主^[1]。磁共振(MR)体素内不相干运动成像(IVIM)能够同时反映肿瘤组织的扩散和微循环灌注特征，并能进行定量分析，由此判断组织有无病变、病变的性质及生物学行为。目前国内外有关喉及下咽鳞癌IVIM成像研究报道甚少，本研究旨在探讨喉及下咽鳞癌在IVIM序列上的成像表现及各定量参数的分布特点，为病变的诊断及后续的疗效评估提供依据。

对象与方法

一、对象

1．患者：

回顾分析2014年11月—2015年8月中国医学科学院肿瘤医院32例喉及下咽癌患者资料，均为男性，年龄38～72岁，中位年龄56岁。喉癌8例，其中声门上区5例，声门区3例；高分化5例，中分化3例。下咽癌24例，其中梨状窝22例，咽后壁1例、环后区1例；高分化5例，中分化7例，低分化12例。本研究通过了中国医学科学院肿瘤医院医学伦理委员会的审核，入组患者均签署了知情同意书。

2．纳入标准：

(1)在本院诊治的喉及下咽癌患者，病理证实为鳞状细胞癌；(2)患者本人愿意参加本次临床研究；(3)无MRI检查禁忌证。

3．排除标准：

(1)严重吞咽伪影1例；(2)IVIM图像严重变形1例；(3)病灶长径<1.0 cm 2例。

二、方法

1．MRI检查：

MRI扫描设备使用美国GE公司3.0 T超导核磁共振仪(GE Discovery MR 750)和8通道相控阵头颈联合线圈。MRI扫描范围从口咽部至锁骨上。常规扫描序列包括：平扫轴位快速自旋回波T₁WI：TR/TE＝660/9.3 ms,视野260 mm×260 mm，层厚5 mm，层间距1 mm；轴位脂肪抑制快速自旋回波T₂WI：TR/TE＝5 760/88.3 ms,视野260 mm×260 mm,层厚5 mm，层间距1 mm。增强扫描：手背静脉以2.0 ml/s的流速注入钆双胺注射液(Gd－DTPA－BMA，0.2 ml/kg，欧乃影，GE Healthcare Ireland)，随后以生理盐水20 ml冲入，包括脂肪抑制T₁WI轴位及冠状扫描。IVIM序列扫描采用EPI序列，12个b值(0、10、20、30、50、70、100、150、200、400、800和1 000 s/mm²)，b值为0～200 s/mm²时采集次数(NEX)为2次，b值为400～1 000 s/mm²时采集次数(NEX)为3次。层厚5 mm，层间距1.0 mm，TR/TE＝2 500/79 ms，带宽250.0 kHz，矩阵160×160，扫描时间为5 min 8 s。

2．IVIM图像评估：

将原始数据导入GE公司ADW4.5后处理工作站，利用Functool软件对IVIM图像进行后处理。选择双指数模型处理，自动生成纯扩散系数D值、伪扩散系数D^*值及灌注分数f值参数图。由两名具有5年以上头颈部肿瘤诊断经验的医师共同阅片并取得一致。参考b值800 s/mm²的DWI图像和轴面T₁WI增强图像，选取病变显示最大层面的肿瘤组织及同层正常咽壁组织进行测量。肿瘤区及对照区均手工绘制圆形感兴趣区(ROI)，ROI面积30～50 mm²，测量选取中心实质部分，避开边缘部分及囊变、坏死区。病变及对照组每项参数值重复3次测量取平均值。

3．统计学方法：

所有数据采用SPSS 19.0软件进行统计学分析，测量结果以±s表示。分别采用独立样本t检验、Mann－Whitney U检验、单因素方差分析(ANOVA)、LSD法及受试者操作特征(ROC)曲线分析。P<0.05为差异有统计学意义。

结果

1．喉及下咽鳞癌与正常咽壁组织IVIM参数特征：

喉癌D、D^*及f值分别为(0.84±0.21)×10^－3 mm²/s、(80.24±17.1)×10^－3 mm²/s和50%±11%(图1)；下咽癌D、D^*及f值分别为(0.84±0.23)×10^－3 mm²/s、(61.2±18.4)×10^－3 mm²/s和43%±15%(图2)。喉癌与下咽癌D及f值组间比较差异无统计学意义(P＝0.903，0.223)，D^*值在两者间差异有统计学意义(P＝0.028)。原发癌D、D^*及f值分别为(0.84±0.22)×10^－3 mm²/s、(65.71±19.66)×10^－3 mm²/s和45%±14%；正常咽壁组织D、D^*及f值分别为(1.48±1.04)×10^－3 mm²/s、(37.85±14.04)×10^－3 mm²/s和36%±12%。原发癌D值低于正常咽壁(P＝0.001)，而D^*、f值高于正常咽壁(P＝0.000、0.006)。

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图1

声门区喉癌　患者男，45岁，A.轴位脂肪抑制T₂WI，B.轴位脂肪抑制T₁WI增强，C.b＝800 s/mm²对应的DWI图像，D.纯扩散系数D伪彩图，ROI　放置区原发癌和正常咽壁D值分别为0.862×10^－3 mm²/s和1.038×10^－3 mm²/s，E.伪扩散系数D^*伪彩图，　原发癌和正常咽壁D^*值分别为53.22×10^－3 mm²/s和32.78×10^－3 mm²/s, F．灌注分数f伪彩图，　原发癌和正常咽壁f值分别为33.2%和25.9%

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图1

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图2

右侧梨状窝癌　患者男，49岁，A.轴位脂肪抑制T₂WI，B.轴位脂肪抑制T₁WI增强，C.b＝800 s/mm²时对应的DWI图像，D.D伪彩图，ROI　放置区原发癌和正常咽壁D值分别为0.873×10^－3 mm²/s和1.021×10^－3 mm²/s, E．D^*伪彩图，　原发癌和正常咽壁D^*值分别为48.61×10^－3 mm²/s和38.54×10^－3 mm²/s，F.f伪彩图，　原发癌和正常咽壁f值分别为32.5%和28.3%

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图2

2．IVIM各参数值诊断效能比较：

D、D^*及f值ROC曲线下面积(AUC)分别为0.966、0.110和0.324。D值诊断效能最佳(图3)，以D值为0.949×10^－3 mm²/s为阈值，诊断原发癌与正常咽壁，敏感度、特异度和准确度分别为91.2%、88.2%和92.5%。

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图3

纯扩散系数D值、伪扩散系数D^*值及灌注分数f值鉴别原发癌与正常咽壁效能受试者工作特征曲线

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图3

纯扩散系数D值、伪扩散系数D^*值及灌注分数f值鉴别原发癌与正常咽壁效能受试者工作特征曲线

3．喉及下咽鳞癌不同病理分级组IVIM参数特征：

D、f值在各病理分级组间差异均无统计学意义(均P>0.05)，D^*值在各组间差异有统计学意义(P＝0.001)。D^*值在高分化组与中、低分化组间比较差异均有统计学意义(均P<0.05)，D^*值在中分化与低分化组间差异无统计学意义(P>0.05)(表1)。

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表1

原发癌不同病理分级组不相干运动扩散加权成像参数比较(±s)

表1

原发癌不同病理分级组不相干运动扩散加权成像参数比较(±s)

组别	例数	D值(×10^－3 mm²/s)	D^*值(×10^－3 mm²/s)	f值(%)
高分化	10	0.78±0.35	40.59±20.47	34±22
中分化	10	0.76±0.44	54.04±29.12	37±22
低分化	12	0.82±0.23	75.76±18.96	40±12
F值		0.595	8.386	0.214
P值		0.558	0.001	0.809

讨论

传统的MR DWI技术基于单指数模型，忽略了组织中血液微循环灌注的影响。与单指数模型相比，IVIM双指数模型可同时提供组织扩散和灌注两方面信息，并可进行定量分析^[2]。IVIM早期主要用于脑缺血性疾病、肝硬化疾病的诊断^[3]。目前逐渐扩展到研究肿瘤的生物学特征，在前列腺癌、肾癌、胰腺癌及乳腺肿瘤方面显示出其较传统DWI的优势^[4,5]。近年来，IVIM模型逐渐用于头颈部肿瘤的诊断、鉴别诊断以及疗效评估中^[6,7,8,9,10]。

本组病例喉癌与下咽癌分化比例构成存在显著差别，D^*值能否提示喉与下咽鳞癌间血管灌注存在差异，有待进一步研究。原发癌D值低于正常咽壁，D^*、f值高于正常咽壁(均P<0.05)。本研究与既往头颈部肿瘤，如鼻咽癌^[11]、腮腺肿瘤^[12]中的研究结果部分一致，而f及D^*值在鉴别良恶性病变中的价值存在分歧。病变的部位、性质与正常咽壁的细胞排列结构以及血流灌注上的差异都会影响结果。

肿瘤的分化程度关系到预后和治疗方案的选择。分化差的肿瘤，往往血管生成旺盛，继而微循环灌注增加，对放化疗敏感^[13]。D^*、f值反映微循环灌注，可以通过D^*、f值的变化，定量分析肿瘤信息。本研究对不同病理分级的喉及下咽鳞癌进行比较，D^*值在高分化组与中、低分化组间差异均有统计学意义(均P<0.05)，在中、低分化组间差异无统计学意义(P>0.05)。本研究样本量小，且中、低分化组分类存在一定重叠。D^*值能否真正反映喉及下咽鳞癌的病理分级，有待进一步研究证实。本组研究中，f值在喉及下咽鳞癌不同病理级别组中的数据分布虽然符合IVIM模型理论基础，但是统计学上没有意义，其原因尚不清楚。

喉及下咽癌的扫描易受吞咽影响，IVIM序列扫描时建议关闭Dural Spin Echo，检查前1 h口服可待因，均有助于减少图像变形，提高成像质量。

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贡献者信息

郭炜